高壓靜電場處理對香蕉果實成熟生理的影響

趙瑞平，范三紅，劉福虎，李里特*

(1.中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京 100083；2.河北北方學院食品科學系，河北 張家口 075000；3.山西大學生命科學學院，山西 太原 030006；4.山西大學理論物理研究所，山西 太原 030006)

高壓靜電場處理對香蕉果實成熟生理的影響

趙瑞平1,2，范三紅3，劉福虎4，李里特1,*

(1.中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京 100083；2.河北北方學院食品科學系，河北 張家口 075000；3.山西大學生命科學學院，山西 太原 030006；4.山西大學理論物理研究所，山西 太原 030006)

以香蕉果實為試驗材料，在(20±1)℃試驗冷庫中貯藏21d，貯藏期間用－100kV/m和－200kV/m的高壓靜電場連續處理并測定果實的呼吸強度、乙烯釋放量、硬度、果皮顏色變化以及果肉淀粉和可溶性糖含量的變化。結果表明：連續高壓靜電場處理可以使香蕉果實的呼吸躍變和乙烯釋放高峰提前，淀粉轉化為糖的速度快而且比對照早，果皮葉綠素含量明顯低于對照，同時處理后的果肉硬度下降，低于對照；并且－200kV/m處理組的效果要優于－100kV/m處理組。說明高壓靜電場連續處理促進了香蕉果實的成熟，尤以－200kV/m處理組比對照提前成熟4d。

香蕉；高壓靜電場；采后生理；成熟

香蕉(Musa accminataColla)是一種熱帶水果[1]，由于其適宜生長的地區范圍有限，因此只能通過貯運技術來達到流通的目的[2]，其主要的保鮮貯運技術有氣調、適宜溫度以及冷激和化學處理等[3-6]。香蕉是典型的呼吸躍變型水果[7-8]，采收后具有后熟現象，一般在綠熟期采收后進行貯運，在銷售時催熟后上市，生產上采用化學方法即乙烯利進行催熟。據報道熱處理可以促進芒果成熟[9]，熱處理也可以促進香蕉果實的成熟但會出現香蕉果皮葉綠素不能正常降解的“青皮熟”現象[10]。有研究表明高頻電場[11]和磁場[12]可以催熟腐乳而縮短后發酵時間。高壓靜電場的生物效應自從Murr[13]發現靜電場能夠促進雞足草的干質量增加以來，學者對靜電場的生物效應進行了廣泛研究[14-16]。近年來的研究表明利用高壓靜電場處理對果蔬進行貯藏保鮮可以保持果實貯藏品質、延長貨架期[17-21]。在有關番茄高壓電場處理條件的篩選研究中[22-24]，發現對番茄貯藏產生顯著影響的高壓電場處理條件為100～200kV/m、2h/d的負高壓靜電場，進一步研究表明[25]連續高壓靜電場處理(－200kV/m)可以促進番茄果實在貯藏過程中的呼吸強度升高、硬度下降，但對高壓靜電場對果蔬成熟生理的影響未見報道。本實驗以香蕉為材料，研究連續高壓靜電場(－100kV/m和－200kV/m)處理對香蕉采后貯藏過程中的成熟變化，以期探討高壓靜電場處理對香蕉的貯藏生理和催熟的影響，以及能否利用高壓靜電場處理作為采后果蔬的催熟技術提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

選擇購自北京新發地果品批發市場的無機械傷、蕉指飽滿、四棱明顯、果皮綠色，未經催熟處理的香蕉果實(品種：“巴西”香蕉(MusaAAA cv．Brazil)），果實果皮葉綠素含量為0.105mg/kg、果肉硬度為4.83kg/cm2，淀粉含量為18.28%、可溶性糖含量為0.48%。

1.2 儀器與設備

GC7890F型氣相色譜儀 上海天美公司；752型紫外分光光度計 上海分析儀器總廠；CR-300色差計 香港萬能達儀器公司；TCL-16C型臺式離心機 上海安亭科學儀器廠；SR8001型電子天平 日本Mettler Toledo有限公司；T25型均質勻漿機 IKA Labortechnik公司；GY-1型圓盤式硬度計 杭州托普公司。

1.3 材料處理

圖1 試驗裝置示意圖Fig.1 Schematic diagram for a cold storage facility with HVEF

香蕉運回實驗室后進行處理，實驗設2個處理和一個對照，每處理設3次重復，每個重復10kg果實。將果實放入20℃、相對濕度(RH)90%的冷藏庫貯藏；貯藏期間果實放到下極板上(圖1)，兩極板間距離為100mm和200mm，接入20kV負高壓，可產生電場強度分別為－200kV/m和－100kV/m的負高壓靜電場(電場強度＝電壓/極板間距)，對果實進行連續處理；對照不做電場處理，貯藏條件與處理果實相同。果實貯藏過程中，每3d測定1次呼吸強度、內源乙烯釋放量，每4d測定一次果實色澤變化、果實硬度、可溶性糖和淀粉含量。實驗重復3次，結果用平均數±標準差表示。

1.4 指標測定

1.4.1 果皮顏色

參照李里特等[26]方法。測定果皮顏色采用CLELAB表色系統，亦稱L*、a*、b*表色系統。顏色測定使用色差計，漫射照明，每個處理選擇10個果實，取平均值作為顏色測量結果。

1.4.2 果實硬度

測定果實硬度時，除去果皮后用硬度計(探頭直徑1.0cm)測定果實果肉的硬度，每處理測定5個蕉指，單果指重復3次后取平均值，單位為kg/cm2。

1.4.3 呼吸強度

稱取香蕉果實1kg左右，置于經空氣平衡的2.5L玻璃真空干燥器中，密閉60min，用10mL注射器從干燥器頂部取出部分氣體，再從注射器中取1mL氣體，用氣相色譜儀測定，氣相色譜儀配置有CO2轉化爐、氫火焰檢測器(FID)和不銹鋼填充柱(Porapak 80-100)，柱長2m。載氣N2。進樣溫度120℃，柱溫60℃，檢測溫度360℃。根據制作的CO2標準曲線計算果實呼吸釋放出的CO2含量，果實呼吸強度以mg CO2/(kg·h)表示，重復3次。

1.4.4 乙烯釋放量

稱取香蕉果實1kg左右，置于經空氣平衡的2.5L玻璃真空干燥器中，密閉120min，用10mL注射器從干燥器頂部取出部分氣體，再從注射器中取1mL氣體，用氣相色譜測定，氣相色譜儀配置FID檢測器和不銹鋼填充柱(Porapak 80-100)，柱長2m，內徑2mm。載氣N2。進樣溫度120℃，柱溫60℃，檢測溫度150℃。根據制作的乙烯標準曲線計算果實釋放出的乙烯含量，以μL/ (kg·h)表示，重復3次。

1.4.5 果實淀粉和可溶性糖

果肉中的可溶性糖用苯酚法測定：取果肉2g，加入20mL蒸餾水后勻漿，定容至100mL，提取30min后離心(8000r/min、20min)，取上清液測定，用葡萄糖做標準曲線。果實淀粉測定：取果肉2g，于250mL錐形瓶中，加30mL乙醚振搖提取(除去樣品中脂肪)，用濾紙過濾除去乙醚，再用30mL乙醚淋洗兩次，棄去乙醚，再用150mL 85%乙醇溶液分數次洗滌殘渣，除去可溶性糖類物質。并濾干乙醇溶液，以100mL水洗滌漏斗中殘渣并轉移至250mL錐形瓶中，加入30mL 6mol/L鹽酸，接好冷凝管，置沸水浴中回流2h，用堿中和后按可溶性糖測定并折算為淀粉含量，結果用%表示。

1.5 數據處理

實驗結果用Exce12003統計分析所有數據，計算標準偏差，并用Origin7.5制圖。應用SPSS16軟件對數據進行方差分析，利用鄧肯式多重比較對差異顯著性進行分析(P＜0.05表示差異顯著)。

2 結果與分析

2.1 高壓靜電場對香蕉果皮色差度的影響

高壓靜電場處理對L*值和b*變化的影響變化不大(表1)，在貯藏過程中處理與對照之間無顯著差異(P＜0.05)。在CLELAB表色立體中，＋a*表示紅色，－a*表示綠色，高壓靜電場對a*值變化的影響如表1所示。果實表皮a*值的變化趨勢是在貯藏的最初變化幅度較小，而貯藏后期高壓靜電場處理的a*值迅速增加，而對照的a*值增加速度相對平緩。香蕉果實貯藏時的a*值為－20.29，貯藏20d時，對照的a*值上升到－8.32，而高壓靜電場處理的a*值上升到－0.03；也就是說貯藏前期高壓靜電場對a*值的變化影響較小，而貯藏后期顯著促進了a*值的變化(P＜0.05)。隨貯藏時間的延長，香蕉在貯藏過程中葉綠素逐漸減少，但對照組香蕉果皮葉綠素含量的變化速率較慢，而兩個處理組果實的果皮葉綠素含量變化快。說明經高壓靜電場處理的果實成熟快，葉綠素降解明顯，從而導致了a*的顯著變化，而香蕉果皮顏色變化主要是由于葉綠素降解而引起的。

2.2 高壓靜電場對果實硬度的影響

香蕉果實采后最明顯的變化之一是果實迅速軟化，其貯藏壽命與采后果實硬度下降速率密切相關。本試驗中香蕉果實在貯藏前期的硬度變化不大(圖2)，而在第8天以后開始下降，以后處理果實的硬度明顯下降速度加快，特別是－200kV/m處理，說明用高壓靜電場連續處理顯著地促進了果實硬度的下降(P＜0.05)。果膠物質和淀粉降解的相互作用，是香蕉果實后熟期間軟熟、硬度變化的主要結果。一般當果實硬度急劇下降時，淀粉酶和多聚半乳糖醛酸酶活性上升較快，不溶性原果膠和淀粉下降是香蕉果肉軟化的主要原因。

圖2 香蕉果實硬度的變化Fig.2 Changes of firmness of banana fruits during storage

2.3 高壓靜電場對果實淀粉含量的影響

圖3 香蕉果實果肉淀粉含量的變化Fig.3 Changes of starch content in banana fruits during storage

如圖3所示，香蕉果實在貯藏過程中的貯藏前期，各處理之間果實的淀粉含量變化不大，但貯藏后期，處理果實的淀粉含量迅速下降(P＜0.05)，在果實后熟過程中，淀粉含量的變化最大。淀粉水解幾乎是突發性的，從原來的18.28%下降到軟化時的1%，完全水解后是果實進入后熟期，淀粉等貯藏物質不斷水解供機體利用的結果。在后期可溶性糖不斷上升積累，其來源主要是淀粉的水解。

2.4 高壓靜電場對果實可溶性糖含量的影響

表1 香蕉果皮色澤變化Table 1 Changes of pericarp color of banana fruits during storage

圖4 香蕉果實可溶性糖含量的變化Fig.4 Changes of soluble sugar content in banana fruits during storage

果實可溶性糖含量的變化在貯藏前期變化不大(圖4)，隨著果實的成熟，香蕉果實的可溶性糖含量上升，尤其到貯藏后期，處理果實的可溶性糖含量迅速增加至13%～16%，顯著高于對照組(P＜0.05)，而果實黃熟之后，果肉迅速軟化，這是淀粉水解、可溶性糖含量增加的結果。

2.5 香蕉果實呼吸強度的變化

貯藏過程中香蕉果實的呼吸速率(圖5)呈先下降然后上升后又下降的峰型變化。處理果實的呼吸強度分別比對照提前出現呼吸高峰6d和3d，對照果實的呼吸強度在18d時達到最大值，之后迅速下降。高壓靜電場處理不但促進了呼吸高峰的提前出現，而且－200kV/m的電場處理的呼吸高峰的呼吸峰值比對照提高了30.8%，顯著高于對照組(P＜0.05)，但－100kV/m的呼吸峰值與對照沒有顯著差別(P＜0.05)。

圖5 香蕉果實呼吸強度的變化Fig.5 Changes of respiration intensity in banana fruits during storage

2.6 果實乙烯釋放量變化

圖6 香蕉果實乙烯釋放量的變化Fig.6 Changes of ethylene production in banana fruits during storage

果實貯藏過程中果實的乙烯峰釋放量(圖6)在貯藏前期(貯藏前9d)沒有顯著變化，到貯藏至12d時顯著增加，達到最大值之后下降。高壓靜電場處理不但促進了乙烯峰的提前3d出現，而且乙烯峰值要高于對照但未見顯著差異(P＜0.05)。

3 結 論

經高壓靜電場連續處理并貯藏于(20±1)℃的冷藏庫中的香蕉果實比對照香蕉果實提前成熟，處理果實的呼吸躍變和乙烯釋放高峰提前，淀粉轉化為糖的速度快而且比對照早，果皮葉綠素含量明顯低于對照，同時處理組果實的果肉硬度下降，低于對照；并且－200kV/m處理組的效果要優于－100kV/m處理組。本實驗結果說明，高壓靜電場處理可以促進香蕉果實的成熟(比對照提前成熟4d)，這為果蔬的采后催熟提供了新的思路，對目前倍受關注的食品安全有一定意義。但是要將電場處理作為香蕉采后催熟處理的一種方法應用于生產實踐，還需要進一步系統的深入研究。

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Effect of High Voltage Electrostatic Field Treatment on Quality Characteristics of Green-mature Bananas during Postharvest Storage

ZHAO Rui-ping1,2，FAN San-hong3，LIU Fu-hu4，LI Li-te1,* (1. College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China；

2. Department of Food Science, Hebei North University, Zhangjiakou 075000, China；
3. College of Life Science, Shanxi University, Taiyuan 030006, China；4. Institute of Theoretical Physics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China)

In this study, green-mature bananas were stored at (20 ± 1) ℃ and 85%－90% humidity for 21 days and at the same time exposed continuously to -100 or -200 kV/m high voltage electrostatic fields (HVEF). Respiration intensity, ethylene production, pericarp color, firmness, and the contents of chlorophyll, soluble sugar and starch of the fruits were investigated during the storage period. The results indicated that the occurrence of respiration peaks and ethylene production in banana fruits were accelerated by negative HVEF treatment; the conversion of starch to sugars was faster and began earlier, chlorophyll content was considerably decreased, and the reduction of fruit firmness was lower when compared with the control. Moreover, -200 kV/m HVEF treatment had more desired effect on quality characteristics of green-mature bananas than －100 kV/m HVEF treatment. This study demonstrates that continuous HVEF treatment can promote the postharvest ripening of green-mature bananas, in particular -200 kV/m HVEF treatment group, which ripened 4 days before the control.

banana；high voltage electrostatic field (HVEF)；postharvest physiology；ripening

S668.1；S609.3

A

1002-6630(2011)20-0266-05

2011-02-24

國家自然科學基金面上項目(30871764)；山西留學回國人員科技活動擇優項目(SD2009016)

趙瑞平(1968—)，男，教授，博士，研究方向為果蔬貯藏加工。E-mail：spxzrp@126.com

*通信作者：李里特(1948—)，男，教授，研究方向為農產品貯藏與傳統食品加工及新技術開發。E-mail：llt@cau.edu.cn