程 石,劉德兵,耿 沙,魏守興,魏軍亞
(1 海南大學(xué),儋州 571737)(2 中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所,國家熱帶果樹改良中心,海南省熱帶果樹栽培工程技術(shù)研究中心)
香蕉是世界糧農(nóng)組織推薦的五大健康水果之一,也是僅次于柑橘的第二大水果,在國際貿(mào)易中具有舉足輕重的作用[1]。我國是香蕉生產(chǎn)大國,香蕉產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為我國熱區(qū)農(nóng)業(yè)的支柱性產(chǎn)業(yè),‘巴西蕉’是我國香蕉的主要品種[2],但其易感香蕉枯萎病,近年來,由于香蕉枯萎病的蔓延使得種植面積和產(chǎn)量萎縮,嚴(yán)重威脅了國內(nèi)外香蕉產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,成為困擾我國甚至全球香蕉產(chǎn)業(yè)的一個(gè)嚴(yán)重問題?!畬殟u蕉’是中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院從‘臺(tái)灣北蕉’組織培養(yǎng)后代植株中經(jīng)過多年選育獲得的一個(gè)香芽蕉品種,2012 年通過了海南省第四屆農(nóng)作物品種審定委員會(huì)認(rèn)證?!畬殟u蕉’因其較高的抗枯萎病特性及高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn),逐漸成為我國南方香蕉的主栽品種,在我國香蕉枯萎病疫區(qū)種植面積不斷擴(kuò)大,并有逐步取代其他抗枯萎病品種的趨勢(shì),具有廣闊的推廣應(yīng)用前景[3]。
香蕉是典型的呼吸躍變型果實(shí),常溫下采收的香蕉果實(shí),達(dá)到自然成熟需較長時(shí)間,且成熟香蕉不易長距離運(yùn)輸,因此,在生產(chǎn)上往往采取人工催熟的方式[4],目前已廣泛開展了香蕉成熟過程中的生理和品質(zhì)規(guī)律的研究[5-6]。然而,由于‘寶島蕉’與‘巴西蕉’的生長周期不同,導(dǎo)致其果實(shí)的后熟特性也不盡相同,目前適用于‘巴西蕉’的催熟條件并不完全適用于‘寶島蕉’的催熟,導(dǎo)致市面上不太接受‘寶島蕉’果實(shí),這嚴(yán)重影響了果農(nóng)種植‘寶島蕉’的積極性和對(duì)抗病品種‘寶島蕉’的推廣和銷售。因此,有必要研究‘寶島蕉’后熟的適宜環(huán)境條件,制定有效的后熟技術(shù)來解決上述問題。鑒于此,本試驗(yàn)通過采用不同溫度和乙烯利濃度對(duì)‘寶島蕉’進(jìn)行人工催熟處理,通過對(duì)果實(shí)后熟期間的果實(shí)硬度,果皮色澤、膜透性、葉綠素含量,果肉可溶性固形物含量、可溶性糖含量、淀粉含量和維生素C 含量等的定期測定,分析果實(shí)后熟過程中果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)的變化規(guī)律,探索適宜的催熟條件,以期為‘寶島蕉’的批量上市和加工提供理論依據(jù)。
試驗(yàn)所用香蕉果實(shí)采自海南省儋州市香蕉種植基地,果實(shí)采收后,去除病果、爛果及表皮損傷果,選擇大小均一的果實(shí)剪切成單果指,清洗晾干。
用40%乙烯利水劑分別配制濃度為200、500、1 000 mg/L 的溶液,以清水為對(duì)照,在常溫下全面浸泡果指1 min,取出自然晾干后用保鮮袋包裝,分別置于18 ℃和20 ℃恒溫恒濕培養(yǎng)箱中進(jìn)行貯藏。
試驗(yàn)設(shè)6 個(gè)乙烯利處理和2 個(gè)對(duì)照,即處理1(18 ℃+200 mg/L 乙烯利)、處理2(20 ℃+200 mg/L乙烯利)、處理3(18 ℃+500 mg/L 乙烯利)、處理4(20 ℃+500 mg/L 乙烯利)、處理5(18 ℃+1 000 mg/L 乙烯利)、處理6(20 ℃+1 000 mg/L 乙烯利)和對(duì)照1(18 ℃+清水)、對(duì)照2(20 ℃+清水),分別記為T1、T2、T3、T4、T5、T6、CK1、CK2。每個(gè)處理重復(fù)3 次,每3 d 取樣1 次測定相關(guān)指標(biāo)。
果實(shí)硬度用硬度計(jì)測定;果皮色澤采用BY-320精密色差儀進(jìn)行測定;果皮葉綠素含量采用比色法測定;可溶性固形物含量采用手持式折光儀進(jìn)行測定;可溶性糖含量采用蒽酮-硫酸比色法測定[7];淀粉含量、維生素C 含量及果皮膜透性的測定參照曹建康等[8]的方法。
通過Excel 2013 進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理和制圖,所有數(shù)據(jù)均為3 次重復(fù)的平均值。通過SAS 9.1.3 軟件對(duì)測定結(jié)果進(jìn)行差異顯著性分析。
作為果實(shí)采后品質(zhì)的重要指標(biāo),硬度是反映果實(shí)成熟度最直觀的指標(biāo)之一,直接影響到果實(shí)的食用品質(zhì)[9-10]?!畬殟u蕉’果實(shí)在后熟過程中,硬度的變化在一定程度上反映了果實(shí)的成熟程度。從圖1可以看出,隨著后熟的進(jìn)行,‘寶島蕉’果實(shí)的硬度迅速下降,果實(shí)逐步達(dá)到成熟。各乙烯利處理間果實(shí)硬度沒有顯著差別,隨著時(shí)間的推移,硬度均逐漸下降,而對(duì)照的硬度變化不大,趨于平緩;相同乙烯利濃度不同溫度處理之間的果實(shí)硬度變化趨勢(shì)相同,20 ℃處理果實(shí)硬度下降趨勢(shì)大于18 ℃處理,說明在相同乙烯利濃度下不同的后熟溫度對(duì)‘寶島蕉’的硬度變化亦有較大影響;‘寶島蕉’果實(shí)硬度在處理后前9 d 迅速下降,之后緩慢下降,其中T2 硬度下降速率明顯快于其他處理。從最終的果實(shí)硬度來看,20 ℃催熟條件下‘寶島蕉’果實(shí)硬度普遍比18 ℃下降快、硬度低。
圖1 不同后熟條件下‘寶島蕉’果實(shí)硬度的變化
果皮顏色不僅是果實(shí)成熟的標(biāo)志,還是果實(shí)外觀品質(zhì)的重要指標(biāo)之一,香蕉成熟時(shí)果皮會(huì)產(chǎn)生由綠色到黃綠色再到黃色的轉(zhuǎn)變過程[11]。不同處理‘寶島蕉’后熟過程中的外觀形態(tài)比較見圖版3。從圖中可以看出,試驗(yàn)開始5 d 后,處理與對(duì)照的‘寶島蕉’果皮顏色已經(jīng)在不同溫度和不同濃度乙烯利的作用下開始發(fā)生變化,果皮由綠色轉(zhuǎn)黃色,表明此時(shí)‘寶島蕉’已經(jīng)在乙烯利的作用下開始啟動(dòng)成熟??傮w來看,乙烯利的影響沒有溫度的影響大,不同濃度乙烯利對(duì)‘寶島蕉’的脫綠速度影響不大,20 ℃溫度條件下后熟的‘寶島蕉’果皮顏色變化比18 ℃溫度條件下要快。
隨著果實(shí)的成熟,果皮葉綠素含量降解,類胡蘿卜素含量增加,果皮顏色由綠色轉(zhuǎn)變成黃色。從圖2 可以看出,在后熟過程中,‘寶島蕉’果皮總?cè)~綠素含量都呈下降趨勢(shì),乙烯利處理與對(duì)照相比,總?cè)~綠素含量下降較快,T1 與T2、T3 與T4、T5 與T6 之間差異不顯著,但不同濃度乙烯利處理間差異顯著。說明不同濃度乙烯利處理比不同溫度處理對(duì)‘寶島蕉’果皮葉綠素含量的影響更大。
圖2 不同處理對(duì)‘寶島蕉’果皮葉綠素含量的影響
在果實(shí)后熟期間,細(xì)胞膜滲透率的高低與果實(shí)的成熟呈正相關(guān)。隨著果實(shí)的成熟,細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)與功能發(fā)生變化,細(xì)胞膜滲透性增大,相對(duì)電導(dǎo)率增加[9]。由圖3 可知,各乙烯利處理前3 d 果皮細(xì)胞膜滲透率無明顯變化,第3~5 d 急劇增加,5 d 后增加變緩。乙烯利處理膜透性呈增長趨勢(shì),與對(duì)照相比,T2 的膜透性與CK1 的差值較大,在第11 d 時(shí)為17.41,為最大差值;T4 與CK2 的差值最小,在第11 d 時(shí)為10.64。T2 在第11 d 后和T6 在第13 d后膜透性無顯著變化,T1 一直增加到第15 d,可見20 ℃溫度下的處理對(duì)膜透性的影響大于18 ℃,相同溫度下不同濃度乙烯利處理對(duì)膜透性影響的大小為:T2>T6>T4,T1>T5>T3。T3 和T4 的‘寶島蕉’果皮細(xì)胞膜滲透率增加幅度明顯小于其他處理。
圖3 不同處理對(duì)‘寶島蕉’果皮細(xì)胞膜透性的影響
果實(shí)中的可溶性固形物包括可溶性糖、有機(jī)酸、維生素等物質(zhì),其含量的變化決定果實(shí)營養(yǎng)和風(fēng)味,是果實(shí)品質(zhì)的重要指標(biāo)之一[12]。如圖4 所示,在‘寶島蕉’的后熟過程中,與對(duì)照相比,各乙烯利處理果實(shí)可溶性固形物含量隨著時(shí)間的延長呈上升趨勢(shì),11 d 以前逐漸升高,其中T2 在第11 d達(dá)到最大值,后呈下降趨勢(shì),T1 在第13 d 達(dá)到最大值。T3、T4、T5 和T6 都呈增長趨勢(shì),且T5、T6的增長速度比T3、T4 快。T2 在果實(shí)成熟后可溶性固形物含量下降明顯,而T1 在果實(shí)成熟后保持穩(wěn)定,貨架期更長。說明200 mg/L 的乙烯利比更高濃度的更能促進(jìn)‘寶島蕉’可溶性固形物含量的穩(wěn)定增加;20 ℃能促進(jìn)‘寶島蕉’可溶性固形物含量快速增加,而18 ℃條件下所需時(shí)間較長。
圖4 不同處理對(duì)‘寶島蕉’可溶性固形物含量的影響
香蕉果實(shí)后熟過程中由于儲(chǔ)存的物質(zhì)逐步轉(zhuǎn)化為可溶性糖,從而使果實(shí)甜度增加[13]。不同處理對(duì)‘寶島蕉’可溶性糖含量的影響如圖5 所示,所有處理隨著時(shí)間的推移,果實(shí)可溶性糖含量都在逐漸增加,這與苗紅霞等[14]的研究結(jié)果一致。其中,T2 的可溶性糖含量增加最快,在第11 d 達(dá)到最大值(10.43%);T1 次之,在第13 d 達(dá)到最大值(10.78%);T3 和T4 增加較緩慢。說明20 ℃處理能在更短時(shí)間內(nèi)使‘寶島蕉’可溶性糖含量達(dá)到最大值,而18 ℃處理增加的量最大。
圖5 不同處理對(duì)‘寶島蕉’可溶性糖含量的影響
香蕉果實(shí)在生長發(fā)育階段主要積累的物質(zhì)是淀粉,伴隨著果實(shí)后熟進(jìn)程,淀粉含量逐漸降低,逐漸降解轉(zhuǎn)化為蔗糖、葡萄糖等可溶性糖,果實(shí)逐漸變甜變軟[14-15]。從圖6 可以看出,隨著時(shí)間的推移,‘寶島蕉’中淀粉含量逐漸降低,處理后第3 d開始,對(duì)照與乙烯利處理間的淀粉含量變化趨勢(shì)差異明顯,表明乙烯利處理后‘寶島蕉’果實(shí)中的淀粉在后熟期存在大量轉(zhuǎn)化,淀粉含量隨著時(shí)間的延長呈明顯下降趨勢(shì)。20 ℃處理,‘寶島蕉’中淀粉含量在1~11 d 下降速率很快,趨勢(shì)明顯,而后下降速率趨于平緩;18 ℃處理,淀粉含量在1~9 d下降速率較快,趨勢(shì)明顯,而后下降速率趨于平緩,說明后熟溫度對(duì)‘寶島蕉’中淀粉的分解速率有較大的影響,而相同溫度不同濃度乙烯利處理之間的淀粉含量變化不大,并且由第15 d 的最終數(shù)據(jù)可看出,在20 ℃條件下淀粉轉(zhuǎn)化比18 ℃徹底。
圖6 不同處理對(duì)‘寶島蕉’淀粉含量的影響
香蕉含有豐富的維生素C,后熟過程中維生素C 含量的變化是反映香蕉成熟度和食用品質(zhì)的重要指標(biāo)。從圖7 可以看出,隨著處理時(shí)間的延長,‘寶島蕉’果實(shí)的維生素C 含量呈下降趨勢(shì),且乙烯利處理下降趨勢(shì)均比對(duì)照快。處理1~11 d,T2 的維生素C 含量下降了75%,T1 下降了69%,T6 下降了60%,T5 下降了58%,T4 下降了53%,T3 下降了49%,對(duì)照則下降較少。下降幅度為T2>T1>T6>T5>T4>T3,說明高溫(20 ℃)處理比低溫(18 ℃)加快維生素C 含量的下降。
圖7 不同處理對(duì)‘寶島蕉’維生素C 含量的影響
在果實(shí)后熟軟化過程中,果實(shí)中的淀粉發(fā)生降解,轉(zhuǎn)變成為可溶性糖,葉綠素含量逐漸降低[16-17],硬度、色澤指數(shù)、可溶性固形物含量和維生素C 含量等都是衡量果實(shí)后熟品質(zhì)的重要指標(biāo),通過對(duì)這些指標(biāo)的分析,可以了解果實(shí)后熟期間中的生理情況,從而可以根據(jù)市場情況,對(duì)果實(shí)的貯藏環(huán)境及銷售期進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)。乙烯利作為人工合成的植物生長調(diào)節(jié)劑,它主要是提供外源乙烯,誘導(dǎo)果實(shí)成熟反應(yīng)中的電子途徑更替,使果實(shí)成熟;此外,外源乙烯也能激發(fā)果實(shí)組織內(nèi)部產(chǎn)生更多的內(nèi)源乙烯,從而加快果實(shí)的成熟進(jìn)程[12]。本試驗(yàn),相對(duì)于對(duì)照來說,乙烯利處理的‘寶島蕉’果實(shí)各項(xiàng)生理指標(biāo)明顯優(yōu)于對(duì)照,隨著處理天數(shù)的增加,‘寶島蕉’的成熟度高,其果實(shí)含糖量增高,果皮由綠轉(zhuǎn)黃,硬度下降,細(xì)胞膜透性上升,葉綠素和維生素C 含量下降,與其他學(xué)者的研究結(jié)果類似[15-18]。在適度范圍內(nèi)提高溫度和乙烯利濃度均對(duì)‘寶島蕉’后熟進(jìn)程和品質(zhì)有積極作用,使果實(shí)硬度下降、果皮膜透性增加,總?cè)~綠素含量下降,顏色由綠轉(zhuǎn)黃,果肉可溶性固形物和可溶性糖含量增加,淀粉和維生素C 含量減少,達(dá)到食用品質(zhì)。
后熟溫度直接關(guān)系到果實(shí)的成熟進(jìn)程。通過對(duì)2 種不同催熟溫度(18 ℃和20 ℃)的比較發(fā)現(xiàn),20 ℃時(shí)‘寶島蕉’果實(shí)成熟速度快,果皮顏色脫綠轉(zhuǎn)黃的速度較快,果實(shí)中淀粉分解速率快,在處理后的第5 d 左右,‘寶島蕉’果實(shí)就可以達(dá)到最佳食用成熟度,而此時(shí)的果實(shí)中所含可溶性糖含量最高,硬度較小,口感最佳,18 ℃后熟的‘寶島蕉’果實(shí)各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)達(dá)到最佳的時(shí)間比20 ℃條件下晚2~4 d。對(duì)于消費(fèi)者來說,20 ℃條件下催熟的‘寶島蕉’果實(shí)適宜購買后在較短的時(shí)間內(nèi)食用,放置時(shí)間過長會(huì)因?yàn)楣麑?shí)的衰老使得食用品質(zhì)下降,因?yàn)閺纳萀 值以及葉綠素含量來看,20 ℃催熟的‘寶島蕉’在催熟處理后的第11 d 已經(jīng)開始出現(xiàn)了衰老的跡象,所以不宜久置。18 ℃條件下催熟的‘寶島蕉’催熟期相對(duì)較長,雖然可以延長‘寶島蕉’的貨架期,但是由于到達(dá)最佳食用期的時(shí)間較長,滿足不了消費(fèi)者即買即食的需求,并且催熟過程中保持較低溫度需要消耗更多能源,提高了催熟成本。綜合考慮,建議在常溫(20 ℃)下進(jìn)行催熟。
對(duì)2 種不同濃度乙烯利后熟結(jié)果分析發(fā)現(xiàn),不同濃度乙烯利后熟對(duì)‘寶島蕉’的各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)無明顯區(qū)別,考慮到乙烯利在‘寶島蕉’上的殘留所帶來的食品安全問題,以及藥劑使用成本等問題,建議采用低濃度的乙烯利(200 mg/L)進(jìn)行催熟。