高压静电场连续处理香蕉的品质变化规律研究

2014-05-03廉韶斌郝利平

食品与机械 2014年3期

廉韶斌郝利平王愈

LIAN Shao－bin HAO Li－pingWANG Yu

（山西农业大学食品科学与工程学院，山西晋中 030801）

（College of Food Science and Engineering，Shanxi Agricultural University，Jinzhong，Shanxi 030801，China）

香蕉是典型的呼吸跃变型水果，刚采摘的香蕉外表呈绿色、质地坚硬，必须经过一段时间的贮存与后熟作用，才能销售和食用［1］。生产上都用人工催熟，以求获得熟度均匀，色、香、味俱全的商品香蕉，目前常用的催熟剂为40%的乙烯利溶液［2］。吴建辉等［3］研究认为乙烯利的使用浓度不宜过高，经过浓度为500～1 000 mg／L的乙烯利催熟的香蕉，营养损失不大，成熟均匀而且色泽光亮。鞠洪荣［4］研究表明喷洒40%或60%的乙醇溶液，能够加快果实的熟化，有一定的催熟作用。

近年来，高压静电场越来越广泛地应用于农业生产中，且经过大量研究［5］取得了一定进展。王颉等［6］研究表明高压静电场处理对草莓、鸭梨、番茄和苹果的呼吸强度有明显抑制作用，有一定的贮藏保鲜效果。孙贵宝［7］研究了高压静电场对蔬菜的保鲜影响，结果表明高压静电场可以抑制番茄的质量损失，各种代谢功能和生化反应受到抑制，蒸腾速率变慢，有效保存了蔬菜中的水分。王愈等［8］研究表明：番茄果实经高压静电场作用后，呼吸强度和乙烯的释放均低于对照组，但高压电场作用过程中提高了番茄果实的失质量率，促进果实呼吸反应和乙烯生成。

本研究拟在20℃左右的室温下，对香蕉进行连续高压静电场（－100 k V／m和－150 k V／m）处理，测定采后香蕉在催熟过程中的品质变化，研究连续高压静电场处理对香蕉催熟效果的影响，为香蕉的物理催熟提供试验依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器设备

香蕉果实：巴西蕉，产地海南。成熟度6、7成，挑选均匀，无病虫害和机械伤的果实，将香蕉果实分梳取下；

电子天平：Q／SGYM1008型，奥豪斯仪器上海有限公司；

高压直流电源：DW－N303－1ACF7型，天津市东文高压电源厂；

可见分光光度计：WFJ2100型，尤尼柯上海仪器有限公司；

质构仪：TMS－PRO型，美国FTC公司；

气相色谱仪：7890A型，美国安捷伦科技公司；

愈创木酚：分析纯，天津市化学试剂厂；

草酸：分析纯，天津市光复科技发展有限公司。

1.2 试验设计

试验设两个处理组和一个对照组，均放置于20℃左右的室温下，相对湿度为40%。将香蕉果实分别放置于极板间距为300 mm和200 mm的极板上，通入30 k V／m的负高压，电场强度分别为－100 k V／m和－150 k V／m的负高压静电场（电场强度＝电压／极板间距），处理组对香蕉果实进行连续处理，对照组不做电场处理。每隔3 d测定1次相关指标，每次测定重复3次。

1.3 测试项目及方法

1.3.1 可溶性固形物随机取样后，称取10.00 g香蕉果肉放入研钵中研碎，用玻璃棒蘸少量汁液，使用手持折光仪测定可溶性固形物含量。

1.3.2 淀粉含量根据酸水解法［9］，淀粉测定先除去样品中的脂肪及其中可溶性糖，再在一定酸度下，将淀粉水解为具有还原性的葡萄糖，通过对还原糖含量的测定，乘以换算系数0.9，即为淀粉含量。计算公式：

式中：

W——淀粉，%；

m1——标准蔗糖1 m L中含糖量，g；

m2——样品重量，g；

V——滴定用量，m L；

a——稀释倍数。

1.3.3 VC含量采用2，6－二氯酚靛酚溶液滴定法测定［10］。计算公式：

式中：

W——VC的含量，mg／100 g；

V——滴定样品所用的染料毫升数，m L；

V1——空白滴定所用的染料毫升数，m L；

A——1 m L染料溶液相当的抗坏血酸毫克数，mg／m L；

B——滴定时吸取的样品溶液毫升数，m L；

b——样品液稀释后总毫升数，m L；

a——样品的克数，g。

1.3.4 过氧化物酶活性的测定过氧化物酶（POD）是果蔬体内普遍存在的一种重要的氧化还原酶，它与果蔬的许多生理生化过程和生命代谢过程都有密切关系。在过氧化物酶存在下，过氧化氢可将邻甲基苯酚氧化成红棕色的4－邻甲基苯酚，在470 nm处有特征吸收峰，通过吸光值的变化确定POD的活力［11］。以每克果蔬样品每分钟吸光值增加1为1个过氧化物酶活性单位。计算公式：

式中：

W——POD活性，OD470／（min·g）；

△OD470——每分钟吸光度变化值；

V——样品提取液总体积，m L；

Vs——测定时所取样品提取液体积，m L；

m——样品重量，g。

1.3.5 果胶酶活性的测定果胶酶能够降解果胶物质，果蔬在成熟衰老过程中，由果胶酶引起的果胶物质降解是导致果蔬软化的主要原因［12］。聚半乳糖醛酸酶水解果胶生成半乳糖醛酸，用次亚碘酸法测定半乳糖醛酸的还原性醛基，表示果胶酶的活性。计算公式：

式中：

W——果胶酶的活性，mmol／（L·h）；

A——样品滴定消耗硫代硫酸钠溶液毫升数，m L；

B——空白滴定消耗硫代硫酸钠溶液毫升数，m L；

M——硫代硫酸钠溶液的浓度，mmol／L。

1.3.6 硬度测定果肉硬度时，除去果皮，用FTC质构仪测定香蕉果肉硬度。随机选取3根香蕉，每根香蕉选取5个点进行测量，取平均值，单位为N。

硬度测定条件：探头6 mm，力量感应元1 000 N，回升高度40 mm，形变量 40%，检测速度 90 mm／min，起始力0.3 N，两次压缩间隔时间2 s，检测后速度200 mm／min。

1.3.7 乙烯释放量香蕉是典型的呼吸跃变型果实，极微量的乙烯即可启发内源乙烯的合成，引发乙烯释放高峰出现［13］。随机选取3根已知重量的香蕉，放入密闭性良好的干燥皿（体积2 L）中，在室温下（20℃左右）放置3 h，抽取1 m L的气体试样，用安捷伦气相色谱仪测定［14］。

色谱条件：氢火焰离子化检测器（FID），柱温60℃，前检测器温度300℃，载气为N2，流速25 m L／min。根据标准气体计算果实乙烯释放量。计算公式：

式中：

W——果实乙烯释放量，μL／（kg·h）；

c——样品的乙烯浓度，μL／L；

V1——干燥皿体积，L；

V2——样品体积，L；

m——样品重量，kg；

h——密闭时间，h。

1.3.8 呼吸强度采用气流法［15］。计算公式：

式中：

W——呼吸强度，CO2mg／（kg·h）；

V1——空白滴定用量，m L；

V2——样品滴定用量，m L；

M——草酸浓度，mol／L；

m——样品重量，kg；

h——测定时间，h。

2 结果与分析

2.1 可溶性固形物含量的变化

由图1可知，香蕉后熟过程中可溶性固形物含量呈上升趋势，处理组香蕉果实可溶性固形物含量始终高于对照组香蕉果实，且－150 k V／m处理组的可溶性固形物含量高于－100 k V／m处理组香蕉果实。处理组香蕉果实在高压静电场处理的第6天，可溶性固形物含量由起始的5.3%和5.2%上升到21.5%和22.3%，而对照组香蕉果实在贮藏结束的第12天，可溶性固形物含量由起始的5.5%上升到20.5%。试验结果表明：连续高压静电场处理能促进香蕉果肉中淀粉的转化，使香蕉果肉中的可溶性固形物含量升高。

图1 高压静电场连续处理过程中可溶性固形物含量的变化Figure 1 The changes of soluble solids content of continuous HVEF treatment

2.2 淀粉含量的变化

图2 高压静电场连续处理过程中淀粉含量的变化Figure 2 The changes of starch content of continuous HVEF treatment

由图2可知，香蕉后熟过程中淀粉含量呈下降趋势，处理组香蕉果实淀粉含量始终低于对照组香蕉果实，且－150 k V／m处理组香蕉果实淀粉含量低于－100 k V／m处理组香蕉果实。处理组香蕉果实在高压静电场处理的第9天，淀粉含量由起始的16.2%和16.8%下降到4.4%和3.6%，而对照组香蕉果实淀粉含量在贮藏结束的第12天，淀粉含量由起始的16.5%下降到4.2%。试验结果表明：连续高压静电场处理可促进香蕉果肉中淀粉的水解。

2.3 VC含量的变化

由图3可知，香蕉后熟过程中VC含量呈下降趋势，处理组香蕉果实VC含量始终低于对照组香蕉果实，且－150 k V／m处理组香蕉果实VC含量低于－100 k V／m处理组。处理组香蕉果实在贮藏结束的第12天，VC含量由起始的8.8，8.6 mg／100 g下降到2.2，1.8 mg／100 g，而对照组香蕉果实在第12天，VC含量由起始的8.9 mg／100 g下降到2.4 mg／100 g。试验结果表明：连续高压静电场处理能促进VC的分解。

图3 高压静电场连续处理过程中VC含量的变化Figure 3 The changes of VC content of continuous HVEF treatment

2.4 过氧化物酶活性的变化

由图4可知，香蕉后熟过程中POD活性变化呈先上升后下降的变化趋势，处理组香蕉果实POD活性始终高于对照组香蕉果实，且－150 k V／m处理组香蕉果实POD活性高于－100 k V／m处理组香蕉果实。处理组和对照组的香蕉果实在贮藏的第9天，过氧化物酶活性达到最大值，分别为2.352，2.624，2.296 OD470／（min·g）。试验结果表明：连续高压静电场处理能促进过氧化物酶的活性。

图4 高压静电场连续处理过程中过氧化物酶活性的变化Figure 4 The changes of activity of POD of continuous HVEF treatment

2.5 果胶酶活性的变化

由图5可知，在香蕉后熟过程中果胶酶活性呈上升趋势，处理组香蕉果实果胶酶活性始终高于对照组香蕉果实，且－150 k V／m处理组香蕉果实果胶酶活性高于－100 k V／m处理组香蕉果实。处理组和对照组的香蕉果实在贮藏结束的第 12 天，果胶酶活性分别由起始的 3.57，3.06，3.57 mmol／（L·h）升至12.87，13.77，12.04 mmol／（L·h）。表明连续高压静电场处理可提高果胶酶的活性。

图5 高压静电场连续处理过程中果胶酶活性的变化Figure 5 The changes of activity of PG of continuous HVEF treatment

2.6 果实硬度的变化

由图6可知，香蕉后熟过程中硬度呈下降趋势，处理组香蕉果实的硬度低于对照组果实，－150 k V／m处理组香蕉果实硬度在高压静电场处理前期高于－100 k V／m处理组，－150 k V／m处理组香蕉果实硬度在高压静电场处理中后期低于－100 k V／m处理组。贮藏结束的第12天，处理组和对照组硬度由起始的9.0，9.3，9.1 N 下降到2.2，2.0，2.8 N。表明连续高压静电场处理能促进香蕉果实硬度的下降。

2.7 乙烯释放量的变化

图6 高压静电场连续处理过程中硬度的变化Figure 6 The changes of hardness of continuous HVEF treatment

由图7可知，香蕉在后熟过程中乙烯释放量呈先上升后下降趋势，处理组香蕉在贮藏第6天乙烯释放量达到最大值，分别为7.7，7.9μL／（kg·h），而对照组香蕉乙烯释放量在贮藏第9天到达最大值，为7.1μL／（kg·h）。表明高压静电场处理能促进乙烯高峰提前3 d出现，并且处理组的乙烯高峰最大值大于对照组的，－150 k V／m处理组的乙烯高峰值大于－100 k V／m处理组的。

图7 高压静电场处理过程中乙烯释放量的变化Figure 7 The changes of ethylene production of continuous HVEF treatment

2.8 香蕉呼吸强度的变化

由图8可知，香蕉在后熟过程中呼吸强度呈先上升后下降趋势，处理组香蕉在贮藏第6天呼吸强度达到最大值，分别为103.6，108.7 CO2mg／（kg·h），而对照组香蕉呼吸强度在贮藏第9天到达最大值，为97.6 CO2mg／（kg·h）。表明高压静电场处理能促进呼吸高峰提前3 d出现，并且处理组的呼吸高峰值大于对照组的，－150 k V／m处理组的呼吸高峰值大于－100 k V／m处理组的。

图8 高压静电场连续处理过程中呼吸强度的变化Figure 8 The changes of respiratory intensity of continuous HVEF treatment

3 讨论

已有一些研究［6，7］表明：高压静电场处理对果蔬有一定的贮藏保鲜效果，能够延缓果蔬衰老，这是高压静电场间歇处理的效果，而本试验采用连续高压静电场处理方式，促进了香蕉果实的成熟。这与王愈等［8］研究表明高压静电场作用过程中，促进果实呼吸反应和乙烯生成的结论一致。高压静电场处理方式的差异，是导致果蔬是延迟成熟还是促进成熟的根本原因。蒋耀庭［16］研究高压静电场作用机理认为，当外加的电场强度的方向与果实膜电位正方向相同时，膜电位差增大；当外加的电场强度的方向与膜电位正方形相反时，膜电位差减小。膜电位的变化必然导致膜两边带电离子定向移动而产生生物电流，从而促进了生化反应的进行。所以当连续高压静电场作用香蕉时，电场强度的方向与香蕉果实膜电位正方向相同，膜电位差增大，导致香蕉果实膜带电离子移动产生生物电流，从而促进了香蕉果实成熟。并且电场强度越大，膜电位差越大，产生电流越大，更加促进了香蕉果实的成熟。这一结论也解释了连续高压静电场作用时，－150 k V／m要好于－100 k V／m。由于这方面的机理研究涉及诸多学科，不管是从细胞膜电位还是其它方面去研究电场在生物体内的作用机理还需不断深入［17］。

4 结论

本研究结果表明，香蕉在20℃左右的室温下，连续高压静电场处理香蕉时，处理组果实淀粉含量的转化和可溶性固形物含量的升高比对照组大，处理组果实VC的损失和硬度的下降比对照组大，连续高压静电场处理也促进了香蕉果实中过氧化物酶和果胶酶的活性，处理组果实的乙烯释放高峰和呼吸高峰比对照组提前了3 d，并且－150 k V／m要好于－100 k V／m。通过连续高压静电场处理促进香蕉果实的成熟，这是高压静电场处理催熟香蕉果实的关键，但是，要确定高压静电场处理催熟香蕉果实的最适场强还需要更深入的研究。高压静电场处理为香蕉的催熟提供了新的物理方法，可为高压静电场催熟技术应用于实际生产中提供参考依据。

1 张伟.香蕉催熟技术［J］.果农之友，2005（4）：38.

2 李安妮，朱慧英，吴辉文.香蕉催熟技术［J］.广东农业科学，1989（5）：11～12.

3 吴建辉，陈清香，任顺祥.40%乙烯利催熟香蕉的田间药效试验［J］.广东农业科学，2008（8）：56～57.

4 鞠洪荣.乙醇对香蕉淀粉酶的影响及其催熟作用［J］.山东轻工业学报，1993，7（2）：78～80.

5 黄显吞.高压静电场作用机理的物理解释及其在农业上的应用［J］.广东农业科学，2010（7）：189～191.

6 王颉，李里特，单阳，等.高压静电场处理对果实呼吸作用的影响机理［J］.食品工业科技，2003，24（12）：81～83.

7 孙贵宝.高压静电场对蔬菜的保鲜影响［J］.农产品加工学刊，2012（9）：12.

8 王愈，狄建兵，王宝刚，等.高压电场作用时番茄失重和呼吸强度及乙烯释放量的变化［J］.农产品加工学刊，2011（7）：41～43.

9 中华人民共和国卫生部.GB／T 5009.9—2008食品中淀粉的测定［S］.北京：中国标准出版社，2008.

10 李合生.植物生理生化实验原理和技术［M］.北京：北京高等教育出版社，2000：164～263.

11 寇晓虹，王文生，吴彩娥，等.鲜枣采后VC含量与氧化酶活性变化关系的研究［J］.山西农业大学学报，2000，20（1）：71～74.

12 Anuragpgg，Saneal.Pectate ate lyase activity during ripening of banana fruit［J］.Phytochemistry，2003，63（3）：243～248.