皇帝蕉后熟过程中果实硬度与淀粉降解变化

张欣妍

（华南农业大学，广东 广州 510642）

香蕉（Musa spp.）是芭蕉科（Musaceae）芭蕉属（Musa）的大型多年生草本果树，是世界上最大宗的热带水果，也是我国位于苹果、柑橘和梨之后的第4 大水果[1]，是华南地区最主要的经济作物之一[2]。香蕉是一种典型的呼吸跃变型果实，生长发育过程中会不断积累大量的贮藏淀粉[3]，成熟采收时淀粉含量可达干质量的60%～90%[4]。

采后成熟（后熟）是香蕉重要的生理特征，在香蕉的采后成熟过程中，淀粉酶活性上升，积累的贮藏淀粉逐渐降解为可溶性糖，使果实明显变甜和软化。贮藏淀粉的降解不仅为一系列采后成熟和代谢活动提供能量基础，而且参与果实风味品质的形成，直接影响果实的食用品质和贮藏寿命[5]。因此，解析香蕉果实后熟过程中的软化和淀粉降解规律，对香蕉产业的可持续和高质量发展至关重要。

皇帝蕉（Musa paradisiaca AA）在我国部分地区是一种主栽特色香蕉，又被称为贡蕉、帝王蕉、甜蕉等，是一种独特的食用二倍体香蕉。皇帝蕉果实小巧、饱满、皮薄，含有多种维生素，是世界上公认的高档香蕉品种之一[6]。皇帝蕉相比传统香蕉有许多品质特征，如含糖量较高，口感软糯，具有特殊的芳香味，因而深受人们的喜爱。深入研究皇帝蕉后熟过程中果实硬度与淀粉降解变化，有助于加深人们对皇帝蕉果实成熟和品质形成的认识，丰富和推进皇帝蕉采后软化研究。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试材料皇帝蕉在成熟度达到70%时采收运回实验室。去掉每条蕉的头尾2 梳，选择果形均匀、成熟度相当、无机械伤、健康饱满的果指，分梳取下。去掉顶部干花，用清水清洗，用500 mg/L 咪鲜胺锰盐浸泡杀菌处理1 min 后取出，自然晾干1～2 h，放入20℃恒温箱中去除田间热。

1.2 采后果实处理

将上述皇帝蕉果实分为3组，分别为外源乙烯利处理组、1-MCP 处理组和自然后熟（对照）组。外源乙烯利处理组取60 支果指，在800×10-6的乙烯利中浸泡1 min 后取出晾干。1-MCP 处理组取100 支果指，按0.5 μL/L 的量称取1-MCP 粉末，加水。自然后熟（对照）组取80 支果指，3 组果实分别用0.03 mm 厚聚乙烯薄膜装框套袋，贮藏在20℃恒温箱，密闭24 h后打开。外源乙烯利处理组于采收后0 d、1 d、3 d、5 d、7 d取样，1-MCP 处理组于采后0 d、1 d、3 d、5 d、7 d、11 d、15 d、18 d、23 d取样，自然后熟（对照）组于采后0 d、1 d、3 d、5 d、7 d、11 d、15 d 取样。挑选部分蕉果用于测定果实硬度。挑选颜色、大小较一致的皇帝蕉蕉果进行取样，每次取样时选取5根蕉果，每根蕉果切取中间果肉，液氮速冻处理后保存于-80℃冰箱中，用于后续测定可溶性糖、淀粉含量及相关酶活性。

1.3 果实硬度测定

参照萧允艺[7]的方法，使用美国英斯特朗公司生产的Instron5542 材料试验机（果蔬材料硬度测试机）进行测定。探头形状为圆柱形，直径为4 mm，探头移动速度300 mm/min，探头移动位移为1 cm。取其下压过程中的最大应力值代表果实硬度值，单位为牛顿（N）。每个处理设置3 次重复，每个重复选取5 个蕉果，选择3 个有代表性的部位，用刀将果皮削掉后测定其果实硬度值。

1.4 可溶性糖含量测定

根据蒽酮比色法测定原理，本试验中使用苏州科铭生物技术有限公司的植物可溶性糖含量试剂盒来测定可溶性糖含量。具体方法参照试剂盒说明书。

1.5 淀粉含量测定

80%乙醇可以将待测样品中的淀粉与可溶性糖分开，酸水解法可以将淀粉分解为葡萄糖，采用蒽酮比色法测定可以得到葡萄糖的含量，进而计算得出淀粉含量。本试验中使用苏州科铭生物技术有限公司的植物淀粉含量试剂盒进行测定。具体方法参照试剂盒说明书。

1.6 总淀粉酶、α-淀粉酶、β淀粉酶活性的测定

还原糖能够还原3，5-二硝基水杨酸生成棕红色物质。α-淀粉酶有耐高温但不耐酸的特点，β-淀粉酶有耐酸但不耐高温的特点，所以钝化其中之一即可测出另一种淀粉酶的活力（mg/g/min）。本试验中使用苏州科铭生物技术有限公司的α-淀粉酶、β 淀粉酶试剂盒进行测定。具体方法参照试剂盒说明书。

1.7 数据整理和统计分析

采用Microsoft Excel 计算平均值并制图，采用SPSS 软件对数据进行方差分析及相关性分析。

2 结果与分析

2.1 皇帝蕉采后果实硬度变化

三组处理在采后0 d时，皇帝蕉的果实硬度＞70 N，在后熟过程中果实逐渐软化，果实硬度逐渐下降。自然后熟的皇帝蕉果实在采后11 d时硬度下降至11.46 N，外源乙烯利的处理明显加快了果实软化进程，处理后3 d 果实硬度快速下降至9.36 N。1-MCP 的处理延缓了果实的软化进程，果实硬度在整个后熟过程中缓慢下降，至采后23 d，硬度下降至10.11 N。

2.2 皇帝蕉采后果实淀粉含量的变化

采后0～1 d，自然后熟的皇帝蕉果实总淀粉含量上升了3.73 mg/g，由95.25 mg/g 上升到98.98 mg/g，之后总淀粉含量逐渐下降，到采后15 d 时下降到40.44 mg/g。外源乙烯利处理后，果实总淀粉含量保持逐渐下降趋势，未见有上升趋势，且降解速率显著高于对照组和1-MCP 处理组，至采后7 d 时总淀粉含量下降到40.24 mg/g。1-MCP 处理后0～1 d，果实总淀粉含量快速上升了21.66 mg/g，由116.68 mg/g 上升到138.34 mg/g，之后呈缓慢下降趋势，至采后23 d 下降到38.04 mg/g。

2.3 皇帝蕉采后果实可溶性糖含量的变化

在皇帝蕉果实后熟过程中，可溶性糖含量逐渐上升，乙烯处理组的增加速度显著快于对照组和1-MCP处理组。

2.4 皇帝蕉采后果实淀粉酶活性的变化

在皇帝蕉果实后熟过程中，总淀粉酶的酶活性上升。自然后熟组在采后11 d 时，总淀粉酶活性快速上升到1.369 0（mg/g/min）。外源乙烯利处理后导致总淀粉酶的活性高峰由11 d提前至3 d，达到1.424 0（mg/g/min）。1-MCP 处理后导致总淀粉酶的活性高峰由11 d 推迟至23 d，11 d 时总淀粉酶活性由1.114 2（mg/g/min）快速上升到1.332 1（mg/g/min）。

在皇帝蕉后熟过程中，α-淀粉酶的活性呈先增后减的单峰变化。外源乙烯利和对照处理组在采后3 d α-淀粉酶酶活性达到高峰，分别为0.385 9（mg/g/min）和0.301 5（mg/g/min）。1-MCP 处理后α-淀粉酶活性整体呈上升趋势，处理后0～18 d，α-淀粉酶活性的变化幅度很小，在0.001 8～0.015 6（mg/g/min），到23 d 时酶活性迅速上升，从0.177 7（mg/g/min）上升到0.411 9（mg/g/min）。

在皇帝蕉后熟过程中，β-淀粉酶的活性整体呈先增后减的变化趋势。对照组在采后7 d 时酶活性达到最大，达到1.097 5（mg/g/min）。外源乙烯处理后导致β-淀粉酶的活性高峰由7 d 提前至5 d，达到1.1185（mg/g/min）。1-MCP 处理后导致β-淀粉酶的活性高峰由7 d 推迟至11 d，11 d 时酶活性为1.005 5（mg/g/min）。

2.5 皇帝蕉采后果实硬度变化与果实可溶性糖含量、总淀粉含量、淀粉酶活性变化的相关性及方差分析

皇帝蕉后熟过程中果实硬度变化与可溶性糖含量变化呈极显著负相关（r=-0.724**，P＜0.01），与总淀粉含量变化呈极显著正相关（r=0.795**，P＜0.01），与总淀粉酶活性变化呈显著负相关（r=-0.500*，P＜0.05)，与α-淀粉酶活性、β-淀粉酶活性变化相关性不显著（r=-0.282，P＞0.05；r=-0.295，P＞0.05）。

表1 各指标相关性及方差分析Tab.l The correlation and variance analysis of all indicators

3 结果与讨论

皇帝蕉后熟过程中果实变甜和软化与淀粉的降解有密切的联系。萧允艺[7]、林雪茜等[8]都分别报道过巴西蕉、“中蕉9 号”果实采后成熟过程中，果实硬度下降，可溶性糖含量上升。苗红霞等[9]也报道过巴西蕉果实采后成熟过程中果实硬度下降，总淀粉含量下降，总淀粉酶活性上升。但是，目前还未见相关文献系统地研究皇帝蕉此种蕉后熟过程中果实变甜软化与淀粉降解变化的规律及相关性。

本次研究表明，在皇帝蕉后熟过程中随着果实软化，果实中可溶性糖含量和总淀粉酶活性上升，总淀粉含量下降，α-淀粉酶和β-淀粉酶活性整体上先上升，上升到达一定峰值后下降。外源乙烯利的处理和1-MCP 的处理分别加快和延缓了皇帝蕉果实淀粉降解和果实变甜软化的速度。通过相关性分析发现，皇帝蕉果实硬度与可溶性糖含量变化呈极显著负相关，与淀粉含量变化呈极显著正相关，与总淀粉酶含量变化呈显著正相关。因此，通过调控淀粉酶的活性，可以来掌握果实贮藏期淀粉的降解和变甜软化。