高壓靜電場連續處理香蕉的品質變化規律研究

2014-05-03 13:56:48廉韶斌郝利平

食品與機械 2014年3期

廉韶斌郝利平王愈

LIAN Shao－bin HAO Li－pingWANG Yu

（山西農業大學食品科學與工程學院，山西晉中 030801）

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

香蕉是典型的呼吸躍變型水果，剛采摘的香蕉外表呈綠色、質地堅硬，必須經過一段時間的貯存與后熟作用，才能銷售和食用［1］。生產上都用人工催熟，以求獲得熟度均勻，色、香、味俱全的商品香蕉，目前常用的催熟劑為40%的乙烯利溶液［2］。吳建輝等［3］研究認為乙烯利的使用濃度不宜過高，經過濃度為500～1 000 mg／L的乙烯利催熟的香蕉，營養損失不大，成熟均勻而且色澤光亮。鞠洪榮［4］研究表明噴灑40%或60%的乙醇溶液，能夠加快果實的熟化，有一定的催熟作用。

近年來，高壓靜電場越來越廣泛地應用于農業生產中，且經過大量研究［5］取得了一定進展。王頡等［6］研究表明高壓靜電場處理對草莓、鴨梨、番茄和蘋果的呼吸強度有明顯抑制作用，有一定的貯藏保鮮效果。孫貴寶［7］研究了高壓靜電場對蔬菜的保鮮影響，結果表明高壓靜電場可以抑制番茄的質量損失，各種代謝功能和生化反應受到抑制，蒸騰速率變慢，有效保存了蔬菜中的水分。王愈等［8］研究表明：番茄果實經高壓靜電場作用后，呼吸強度和乙烯的釋放均低于對照組，但高壓電場作用過程中提高了番茄果實的失質量率，促進果實呼吸反應和乙烯生成。

本研究擬在20℃左右的室溫下，對香蕉進行連續高壓靜電場（－100 k V／m和－150 k V／m）處理，測定采后香蕉在催熟過程中的品質變化，研究連續高壓靜電場處理對香蕉催熟效果的影響，為香蕉的物理催熟提供試驗依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器設備

香蕉果實：巴西蕉，產地海南。成熟度6、7成，挑選均勻，無病蟲害和機械傷的果實，將香蕉果實分梳取下；

電子天平：Q／SGYM1008型，奧豪斯儀器上海有限公司；

高壓直流電源：DW－N303－1ACF7型，天津市東文高壓電源廠；

可見分光光度計：WFJ2100型，尤尼柯上海儀器有限公司；

質構儀：TMS－PRO型，美國FTC公司；

氣相色譜儀：7890A型，美國安捷倫科技公司；

愈創木酚：分析純，天津市化學試劑廠；

草酸：分析純，天津市光復科技發展有限公司。

1.2 試驗設計

試驗設兩個處理組和一個對照組，均放置于20℃左右的室溫下，相對濕度為40%。將香蕉果實分別放置于極板間距為300 mm和200 mm的極板上，通入30 k V／m的負高壓，電場強度分別為－100 k V／m和－150 k V／m的負高壓靜電場（電場強度＝電壓／極板間距），處理組對香蕉果實進行連續處理，對照組不做電場處理。每隔3 d測定1次相關指標，每次測定重復3次。

1.3 測試項目及方法

1.3.1 可溶性固形物隨機取樣后，稱取10.00 g香蕉果肉放入研缽中研碎，用玻璃棒蘸少量汁液，使用手持折光儀測定可溶性固形物含量。

1.3.2 淀粉含量根據酸水解法［9］，淀粉測定先除去樣品中的脂肪及其中可溶性糖，再在一定酸度下，將淀粉水解為具有還原性的葡萄糖，通過對還原糖含量的測定，乘以換算系數0.9，即為淀粉含量。計算公式：

式中：

W——淀粉，%；

m1——標準蔗糖1 m L中含糖量，g；

m2——樣品重量，g；

V——滴定用量，m L；

a——稀釋倍數。

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

式中：

W——VC的含量，mg／100 g；

V——滴定樣品所用的染料毫升數，m L；

V1——空白滴定所用的染料毫升數，m L；

A——1 m L染料溶液相當的抗壞血酸毫克數，mg／m L；

B——滴定時吸取的樣品溶液毫升數，m L；

b——樣品液稀釋后總毫升數，m L；

a——樣品的克數，g。

1.3.4 過氧化物酶活性的測定過氧化物酶（POD）是果蔬體內普遍存在的一種重要的氧化還原酶，它與果蔬的許多生理生化過程和生命代謝過程都有密切關系。在過氧化物酶存在下，過氧化氫可將鄰甲基苯酚氧化成紅棕色的4－鄰甲基苯酚，在470 nm處有特征吸收峰，通過吸光值的變化確定POD的活力［11］。以每克果蔬樣品每分鐘吸光值增加1為1個過氧化物酶活性單位。計算公式：

式中：

W——POD活性，OD470／（min·g）；

△OD470——每分鐘吸光度變化值；

V——樣品提取液總體積，m L；

Vs——測定時所取樣品提取液體積，m L；

m——樣品重量，g。

1.3.5 果膠酶活性的測定果膠酶能夠降解果膠物質，果蔬在成熟衰老過程中，由果膠酶引起的果膠物質降解是導致果蔬軟化的主要原因［12］。聚半乳糖醛酸酶水解果膠生成半乳糖醛酸，用次亞碘酸法測定半乳糖醛酸的還原性醛基，表示果膠酶的活性。計算公式：

式中：

W——果膠酶的活性，mmol／（L·h）；

A——樣品滴定消耗硫代硫酸鈉溶液毫升數，m L；

B——空白滴定消耗硫代硫酸鈉溶液毫升數，m L；

M——硫代硫酸鈉溶液的濃度，mmol／L。

1.3.6 硬度測定果肉硬度時，除去果皮，用FTC質構儀測定香蕉果肉硬度。隨機選取3根香蕉，每根香蕉選取5個點進行測量，取平均值，單位為N。

硬度測定條件：探頭6 mm，力量感應元1 000 N，回升高度40 mm，形變量 40%，檢測速度 90 mm／min，起始力0.3 N，兩次壓縮間隔時間2 s，檢測后速度200 mm／min。

1.3.7 乙烯釋放量香蕉是典型的呼吸躍變型果實，極微量的乙烯即可啟發內源乙烯的合成，引發乙烯釋放高峰出現［13］。隨機選取3根已知重量的香蕉，放入密閉性良好的干燥皿（體積2 L）中，在室溫下（20℃左右）放置3 h，抽取1 m L的氣體試樣，用安捷倫氣相色譜儀測定［14］。

色譜條件：氫火焰離子化檢測器（FID），柱溫60℃，前檢測器溫度300℃，載氣為N2，流速25 m L／min。根據標準氣體計算果實乙烯釋放量。計算公式：

式中：

W——果實乙烯釋放量，μL／（kg·h）；

c——樣品的乙烯濃度，μL／L；

V1——干燥皿體積，L；

V2——樣品體積，L；

m——樣品重量，kg；

h——密閉時間，h。

1.3.8 呼吸強度采用氣流法［15］。計算公式：

式中：

W——呼吸強度，CO2mg／（kg·h）；

V1——空白滴定用量，m L；

V2——樣品滴定用量，m L；

M——草酸濃度，mol／L；

m——樣品重量，kg；

h——測定時間，h。

2 結果與分析

2.1 可溶性固形物含量的變化

由圖1可知，香蕉后熟過程中可溶性固形物含量呈上升趨勢，處理組香蕉果實可溶性固形物含量始終高于對照組香蕉果實，且－150 k V／m處理組的可溶性固形物含量高于－100 k V／m處理組香蕉果實。處理組香蕉果實在高壓靜電場處理的第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%，而對照組香蕉果實在貯藏結束的第12天，可溶性固形物含量由起始的5.5%上升到20.5%。試驗結果表明：連續高壓靜電場處理能促進香蕉果肉中淀粉的轉化，使香蕉果肉中的可溶性固形物含量升高。

圖1 高壓靜電場連續處理過程中可溶性固形物含量的變化Figure 1 The changes of soluble solids content of continuous HVEF treatment

2.2 淀粉含量的變化

圖2 高壓靜電場連續處理過程中淀粉含量的變化Figure 2 The changes of starch content of continuous HVEF treatment

由圖2可知，香蕉后熟過程中淀粉含量呈下降趨勢，處理組香蕉果實淀粉含量始終低于對照組香蕉果實，且－150 k V／m處理組香蕉果實淀粉含量低于－100 k V／m處理組香蕉果實。處理組香蕉果實在高壓靜電場處理的第9天，淀粉含量由起始的16.2%和16.8%下降到4.4%和3.6%，而對照組香蕉果實淀粉含量在貯藏結束的第12天，淀粉含量由起始的16.5%下降到4.2%。試驗結果表明：連續高壓靜電場處理可促進香蕉果肉中淀粉的水解。

2.3 VC含量的變化

由圖3可知，香蕉后熟過程中VC含量呈下降趨勢，處理組香蕉果實VC含量始終低于對照組香蕉果實，且－150 k V／m處理組香蕉果實VC含量低于－100 k V／m處理組。處理組香蕉果實在貯藏結束的第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，而對照組香蕉果實在第12天，VC含量由起始的8.9 mg／100 g下降到2.4 mg／100 g。試驗結果表明：連續高壓靜電場處理能促進VC的分解。

圖3 高壓靜電場連續處理過程中VC含量的變化Figure 3 The changes of VC content of continuous HVEF treatment

2.4 過氧化物酶活性的變化

由圖4可知，香蕉后熟過程中POD活性變化呈先上升后下降的變化趨勢，處理組香蕉果實POD活性始終高于對照組香蕉果實，且－150 k V／m處理組香蕉果實POD活性高于－100 k V／m處理組香蕉果實。處理組和對照組的香蕉果實在貯藏的第9天，過氧化物酶活性達到最大值，分別為2.352，2.624，2.296 OD470／（min·g）。試驗結果表明：連續高壓靜電場處理能促進過氧化物酶的活性。

圖4 高壓靜電場連續處理過程中過氧化物酶活性的變化Figure 4 The changes of activity of POD of continuous HVEF treatment

2.5 果膠酶活性的變化

由圖5可知，在香蕉后熟過程中果膠酶活性呈上升趨勢，處理組香蕉果實果膠酶活性始終高于對照組香蕉果實，且－150 k V／m處理組香蕉果實果膠酶活性高于－100 k V／m處理組香蕉果實。處理組和對照組的香蕉果實在貯藏結束的第 12 天，果膠酶活性分別由起始的 3.57，3.06，3.57 mmol／（L·h）升至12.87，13.77，12.04 mmol／（L·h）。表明連續高壓靜電場處理可提高果膠酶的活性。

圖5 高壓靜電場連續處理過程中果膠酶活性的變化Figure 5 The changes of activity of PG of continuous HVEF treatment

2.6 果實硬度的變化

由圖6可知，香蕉后熟過程中硬度呈下降趨勢，處理組香蕉果實的硬度低于對照組果實，－150 k V／m處理組香蕉果實硬度在高壓靜電場處理前期高于－100 k V／m處理組，－150 k V／m處理組香蕉果實硬度在高壓靜電場處理中后期低于－100 k V／m處理組。貯藏結束的第12天，處理組和對照組硬度由起始的9.0，9.3，9.1 N 下降到2.2，2.0，2.8 N。表明連續高壓靜電場處理能促進香蕉果實硬度的下降。

2.7 乙烯釋放量的變化

圖6 高壓靜電場連續處理過程中硬度的變化Figure 6 The changes of hardness of continuous HVEF treatment

由圖7可知，香蕉在后熟過程中乙烯釋放量呈先上升后下降趨勢，處理組香蕉在貯藏第6天乙烯釋放量達到最大值，分別為7.7，7.9μL／（kg·h），而對照組香蕉乙烯釋放量在貯藏第9天到達最大值，為7.1μL／（kg·h）。表明高壓靜電場處理能促進乙烯高峰提前3 d出現，并且處理組的乙烯高峰最大值大于對照組的，－150 k V／m處理組的乙烯高峰值大于－100 k V／m處理組的。

圖7 高壓靜電場處理過程中乙烯釋放量的變化Figure 7 The changes of ethylene production of continuous HVEF treatment

2.8 香蕉呼吸強度的變化

由圖8可知，香蕉在后熟過程中呼吸強度呈先上升后下降趨勢，處理組香蕉在貯藏第6天呼吸強度達到最大值，分別為103.6，108.7 CO2mg／（kg·h），而對照組香蕉呼吸強度在貯藏第9天到達最大值，為97.6 CO2mg／（kg·h）。表明高壓靜電場處理能促進呼吸高峰提前3 d出現，并且處理組的呼吸高峰值大于對照組的，－150 k V／m處理組的呼吸高峰值大于－100 k V／m處理組的。

圖8 高壓靜電場連續處理過程中呼吸強度的變化Figure 8 The changes of respiratory intensity of continuous HVEF treatment

3 討論

已有一些研究［6，7］表明：高壓靜電場處理對果蔬有一定的貯藏保鮮效果，能夠延緩果蔬衰老，這是高壓靜電場間歇處理的效果，而本試驗采用連續高壓靜電場處理方式，促進了香蕉果實的成熟。這與王愈等［8］研究表明高壓靜電場作用過程中，促進果實呼吸反應和乙烯生成的結論一致。高壓靜電場處理方式的差異，是導致果蔬是延遲成熟還是促進成熟的根本原因。蔣耀庭［16］研究高壓靜電場作用機理認為，當外加的電場強度的方向與果實膜電位正方向相同時，膜電位差增大；當外加的電場強度的方向與膜電位正方形相反時，膜電位差減小。膜電位的變化必然導致膜兩邊帶電離子定向移動而產生生物電流，從而促進了生化反應的進行。所以當連續高壓靜電場作用香蕉時，電場強度的方向與香蕉果實膜電位正方向相同，膜電位差增大，導致香蕉果實膜帶電離子移動產生生物電流，從而促進了香蕉果實成熟。并且電場強度越大，膜電位差越大，產生電流越大，更加促進了香蕉果實的成熟。這一結論也解釋了連續高壓靜電場作用時，－150 k V／m要好于－100 k V／m。由于這方面的機理研究涉及諸多學科，不管是從細胞膜電位還是其它方面去研究電場在生物體內的作用機理還需不斷深入［17］。

4 結論

本研究結果表明，香蕉在20℃左右的室溫下，連續高壓靜電場處理香蕉時，處理組果實淀粉含量的轉化和可溶性固形物含量的升高比對照組大，處理組果實VC的損失和硬度的下降比對照組大，連續高壓靜電場處理也促進了香蕉果實中過氧化物酶和果膠酶的活性，處理組果實的乙烯釋放高峰和呼吸高峰比對照組提前了3 d，并且－150 k V／m要好于－100 k V／m。通過連續高壓靜電場處理促進香蕉果實的成熟，這是高壓靜電場處理催熟香蕉果實的關鍵，但是，要確定高壓靜電場處理催熟香蕉果實的最適場強還需要更深入的研究。高壓靜電場處理為香蕉的催熟提供了新的物理方法，可為高壓靜電場催熟技術應用于實際生產中提供參考依據。

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