香蕉采后生理與保鮮技術研究進展

香蕉采后生理與保鮮技術研究進展

香蕉是著名的亞熱帶水果之一。它產(chǎn)量高、甜、光滑、濃郁，含有豐富的養(yǎng)分，深受人們喜愛。尹學哲等通過研究發(fā)現(xiàn),新鮮香蕉對活性氧自由基具有清除作用,常吃香蕉可增強人體血漿抗氧化能力,起到預防心血管疾病和延緩衰老的積極作用。但因其是一種典型的呼吸躍變型果實,在采后成熟過程中會釋放出乙烯,出現(xiàn)呼吸高峰,并使果實內(nèi)部組織發(fā)生一系列成熟與衰老的生理變化。具體表現(xiàn)為果皮變黃、產(chǎn)生揮發(fā)性風味物質(zhì)以及各種生理病害的發(fā)生,嚴重地影響了香蕉的生產(chǎn)和貯運保鮮,大大降低了商品價值。因此,筆者就國內(nèi)外有關香蕉采后生理與保鮮技術的研究文獻作一綜述,以期為香蕉保鮮技術的深入研究與應用提供參考。1香蕉水果收獲后的生理1.1成熟果實的主要物質(zhì)香蕉中的碳水化合物主要有糖、淀粉和纖維素。糖是反映果蔬風味的重要物質(zhì)成分,淀粉是未成熟果實中的主要物質(zhì),纖維素是構成果實“骨架”的物質(zhì)。香蕉從采收到完熟,果肉淀粉含量從10%~11%降至1%,淀粉水解成糖,使果實變甜?？扇苄蕴?蔗糖、葡萄糖、果糖等)從1%增加至18%,可溶性糖急增期與呼吸強度的高峰期基本是同時出現(xiàn)的。1.2原果膠的制備果膠物質(zhì)是構成細胞壁的主要成分,也是反映果品質(zhì)地的重要物質(zhì)。果膠物質(zhì)通常以原果膠、果膠和果膠酸3種不同的形態(tài)存在于果品組織中。未成熟的果實中含有不溶于水的原果膠,它與纖維素等物質(zhì)將細胞與細胞緊緊地結合在一起,使果實堅實脆硬。香蕉果實中的果膠物質(zhì)含量在成熟過程中,其水溶性果膠逐漸增加,而非水溶性果膠逐漸減少,此時果膠酶活性有所提高,參與果肉軟化。果實硬度與不同果膠含量的變化呈現(xiàn)正相關。段學武等研究表明,香蕉果實在常溫下貯藏15d后,不溶性果膠含量迅速降低,可溶性果膠含量明顯增加,同時果實硬度也迅速下降。采用冷激處理可以明顯地延緩香蕉果實的軟化速度,提高香蕉的耐貯性。1.3香蕉果汁前處理為專門的微生物指標,有以下兩種主要組分香蕉果實在出現(xiàn)呼吸高峰前后產(chǎn)生揮發(fā)性芳香物質(zhì)。這些揮發(fā)性物質(zhì)從感官上可分為3類:香蕉類,如醋酸異戊酯等;果香類,如醋酸丁酯等;酶臭類,如醋酸甲酯等。前兩類在后熟初期生成,酶臭類在果實過熟后產(chǎn)生,故過熟的香蕉有酶臭味。據(jù)研究報道,香蕉果肉中有游離型與結合型的乙酸、丙酸、酪酸、異丁酸和異戊酸,其中乙酸是主要的,其結合型高于游離型數(shù)倍。結合型丙酸是第二個重要的組分,并與成熟進度一起增長。丁酸、異丁酸、異戊酸只有少量存在,但在成熟過程中增長很快。果實在貯藏中散發(fā)出來的芳香氣味積累過多將加速果實的成熟與衰老,對香蕉的保鮮貯藏不利。1.4香蕉果實后熟過程的色澤變化果蔬中含有各種不同的色素物質(zhì),表現(xiàn)出各種鮮美的顏色,主要色素有葉綠素、類胡蘿卜素、花青色素和花黃色素等。香蕉果實后熟過程的外觀色澤變化是果皮中葉綠素、葉黃素和胡蘿卜素等含量變化的反映。隨著果實的后熟,葉綠素逐漸分解消失,果皮葉綠素從10mg/100g鮮重降至3~7mg/100g鮮重,而黃色素類含量不變或略有增加,因此香蕉在貯藏過程中果實外觀的顏色由綠轉黃。1.5后熟階段內(nèi)源乙烯的釋放和生理作用乙烯是一種重要的成熟衰老激素,在果實成熟與衰老進程中起著重要的調(diào)控作用。香蕉屬典型的呼吸躍變型水果,對乙烯非常敏感,0.1mg/L的乙烯即能啟始香蕉的成熟。目前普遍認為,采后的香蕉是乙烯引起的呼吸躍變,而不是躍變產(chǎn)生乙烯。香蕉果實在后熟過程中,乙烯釋放高峰出現(xiàn)于呼吸高峰之前,從而加速了呼吸高峰的到來和乙烯的釋放,促進果實轉黃、變甜、變軟和澀味消失。病原菌和機械損傷會促進生理后熟,縮短果實的貯藏壽命。果實組織代謝釋放的乙烯對果實成熟具有刺激和反饋調(diào)節(jié)自身合成的作用,一旦內(nèi)源乙烯的濃度達到其生理作用的閾值,就會引起連鎖后熟反應。因此,延遲果實完熟就是要推遲呼吸高峰的出現(xiàn)和抑制內(nèi)源乙烯的生成或者消除乙烯,從而達到香蕉保鮮的目的。1.6多酚氧化酶活性的變化香蕉在成熟與衰老過程中常產(chǎn)生褐變現(xiàn)象,使香蕉在貯藏及加工過程中的色澤和品質(zhì)受到影響,降低商品的品質(zhì)和價值。在果實成熟過程中,果實中的酚含量與多酚氧化酶活性的變化呈負相關。酶促褐變的主要底物是3,4-二羥基苯乙胺,在多酚氧化酶作用下產(chǎn)生黑素。另外,機械損傷后及冷害等可加劇氨基酸與羥基化合物作用導致非酶促褐變。1.7精胺、亞精胺與乙烯生成的抗辯機理香蕉果實中主要以精胺和腐胺含量較高,亞精胺含量相對較低。在貯藏初期,采后香蕉果實組織具有較強合成精胺的能力,隨著后熟程度的提高,乙烯生成量上升,導致精胺、亞精胺含量下降或基本保持不變,而腐胺略有上升,說明精胺、亞精胺與乙烯生成之間存在拮抗關系。潘永貴等認為,這可能是由于多胺中的精胺和亞精胺與乙烯競爭前體物質(zhì)S-腺苷蛋氨酸(SAM)的結果,具體原因有待于進一步探明。腐胺是生成精胺、亞精胺的必需物質(zhì),因此,腐胺的增加可能是由于精胺和亞精胺的合成減少的結果,也可能是本身合成能力隨果實成熟度的提高有一定增強。仇厚援等在試驗中進一步采用外源腐胺處理香蕉果實進行研究,結果表明,乙烯生成受到一定程度的抑制,且與外源腐胺濃度成正比。綜合分析內(nèi)源腐胺與乙烯的關系,認為腐胺達到一定濃度可以對乙烯生成產(chǎn)生抑制作用。關于抑制機理以及達到多大濃度才能對乙烯產(chǎn)生抑制作用,有待進一步研究。2香蕉水果收獲后的疾病2.1感染疾病2.1.1子盤病:黃熟、黑褐病斑,見表1香蕉炭疽病引起香蕉果面上產(chǎn)生“梅花點”,是香蕉產(chǎn)區(qū)最常見的一種病害。引起香蕉炭疽病的病原菌是香蕉刺盤孢(Colletotrichummusae(Berk.&Curt.)Arx),在馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)基(PDA)上,其氣生菌絲茂盛,白色,老熟后呈灰色至暗灰色,分生孢子單孢,近圓筒形、直、末端稍窄。在感病果皮的黑褐病斑上,常可看到赤褐色的孢子盤,適宜在30~50℃及濕度適中的條件下生長。該病害在黃熟的香蕉果實上發(fā)生嚴重,冬春低溫時期發(fā)病較輕,貨架期7d病斑仍為綠豆般大小。濕度高(95%以上)或低O2、高CO2的條件下不利于發(fā)病。采用涕必靈對防治香蕉炭疽病有良好的效果。所用藥劑的濃度,要根據(jù)不同的季節(jié)而有所差別。夏季用藥濃度為2000mg/L,冬季用藥濃度為1000mg/L。浸藥方法是先將藥劑配好,然后把去軸梳蕉放入藥液浸泡30s,浸果后,蕉果稍瀝干即可包裝、運輸。經(jīng)這樣處理的香蕉在夏季2~3周、冬季1~2個月內(nèi)不會發(fā)霉變質(zhì)。2.1.2運期間常見病害焦腐病(BotryodiplodiatheobromaePat.)也是香蕉貯運期間的常見病害。香蕉染病部位發(fā)黑,密生小黑粒,可引起蕉軸與果柄腐爛、果指斷落或全果腐爛。該病主要由蕉軸傷口侵入,開始主軸出現(xiàn)暗褐色水漬狀病斑,以后迅速擴展,病部變黑變軟,病軸裂開并蔓延至小果柄,濕度大時可見灰綠色菌絲,擴展快,可染及整個蕉梳。2.1.3冠腐病的發(fā)生情況冠腐病是僅次于炭疽病的香蕉采后病害,也稱“白霉病”,以薄膜袋包裝的發(fā)病最為嚴重。采收后的香蕉在25~33℃密封包裝貯藏7~10d后,蕉梳切口即出現(xiàn)白色棉絮狀物,造成軸腐,并向果柄發(fā)展,病部暗褐色,前緣水漬狀,果指脫落。造成該病害的病原菌較為復雜,在廣東香蕉貯運期間發(fā)生的冠腐病大多是由鐮刀菌引起的,主要包括4種:串珠鐮孢(FusariummoniliformeSheldon)、亞粘團串珠鐮孢(Fusariummoniliformevar.subglutinansWollenw.etRienk)、半裸鐮孢(FusariumsemitectumBerk.etRav)和雙孢鐮孢(FusariumdimerumPenzig)。其中半裸鐮孢致病力最強。除此之外,冠腐病偶爾也可由香蕉刺盤孢、球黑孢霉(NigrosporasphaericaMason)和紅粉菌(Trichotheciumroseum(Bull.)Link)引起。該病的發(fā)生還與香蕉的機械損傷有密切的關系,因此在香蕉的貯運期間應盡量避免機械損傷。用500mg/L特克多加250mg/L施保功浸果3min,對香蕉冠腐病有很好的防治效果。2.1.4主要分生孢子黑星病又稱為雀斑病和黑斑病,病原菌為香蕉莖點霉(Phomamusae(Berl.etVogl)Sutton),分生孢子長橢圓形或卵形,單孢,多發(fā)生于華南地區(qū)。受侵染的果面布滿突起的小黑點,嚴重時污及果軸和果指。潮濕時小黑點上出現(xiàn)許多病原菌的分生孢子,外觀呈灰色,病果外觀不雅,不耐貯藏,商品價值極低。在香蕉抽蕾后,采用干蕉葉包裹果穗,或用塑料薄膜套果(袋口向下),對防治香蕉黑星病有明顯的效果。2.2生殖器官病2.2.1溫度和可溶性溫度冷害是一種常見的生理病害,由于貯藏的溫度低于產(chǎn)品最適貯溫的下限所致,冷害發(fā)病的溫度范圍因果蔬產(chǎn)品的種類而異。當果蔬貯藏溫度低于臨界低溫時,其氧化磷酸化作用明顯降低,引起以ATP為代表的高能量短缺,使細胞組織分解,細胞膜透性增加,結構系統(tǒng)瓦解,功能被破壞,在角質(zhì)層下面積累了一些有毒的能穿過滲透性膜的揮發(fā)性代謝產(chǎn)物,導致果實表面產(chǎn)生干疤、異味和增加對病害腐爛的易感性。香蕉對溫度的反映十分敏感,綠熟香蕉在13℃,黃熟香蕉在15℃以下放置一定時間后就會引起冷害。冷害最明顯的癥狀是果皮呈暗灰色,表皮內(nèi)出現(xiàn)褐色條紋,中心胎座變硬,成熟延遲。嚴重時果皮暗綠色,表皮內(nèi)出現(xiàn)褐色條紋,中心胎座變硬,成熟延遲。升溫后受凍部位迅速變?yōu)榘岛稚?、水漬狀,受凍嚴重的果實不能后熟,失去食用價值。冷害是造成冬季香蕉大量損失和難于貯運的主要原因。因此,香蕉在貯運保鮮過程中應使貯藏溫度控制在產(chǎn)生冷害的臨界溫度之上,以防止冷害的發(fā)生。王勇等研究發(fā)現(xiàn),香蕉果實耐冷性與PAL活性及可溶性蛋白含量有關。王海波等通過外源誘導方法來提高香蕉的抗冷性,結果表明,采用適宜濃度的茉莉酸甲酯處理香蕉,可在一定程度上抑制香蕉果皮過氧化氫酶和抗壞血酸過氧化物酶的活性,誘導活性氧的積累,減輕采后香蕉冷害癥狀的發(fā)生,還可誘導質(zhì)膜NADPH氧化酶和活性的升高。2.2.2香蕉果實采用高co和貯藏時間對土地資源的污染香蕉在O2濃度1%以下或CO2濃度15%以上,就會受到傷害,使果實不能正常后熟,果皮變暗褐色、水漬狀,有酒精味。這是由于香蕉果實在此條件下進行無氧呼吸,有機物分解不徹底,產(chǎn)生如乙醛、乙醇等許多有毒中間產(chǎn)物積累在果實內(nèi)所致。高CO2對香蕉的毒害程度受采收飽滿度、處在高CO2下時間的長短和貯藏溫度所影響。在早期采收的香蕉和長期在高溫下貯藏的果實容易遭受高CO2毒害。如果香蕉長時間處在相當?shù)偷臐穸认?較低濃度(5%~10%)的CO2也會使香蕉受到傷害。2.2.3在確定植物的施工前后,溫度對香蕉出現(xiàn)銹斑的影響高溫和低濕會引起香蕉果實失水以至皺縮,其癥狀和嚴重冷害相似。高溫或者低濕兩者都可以使香蕉出現(xiàn)銹斑,35~37.7℃就可導致銹斑的出現(xiàn)。80%以下的相對濕度,就會產(chǎn)生猶如低溫傷害的癥狀,從而導致果實不能正常成熟或沒有固有的風味。因此,香蕉采收后需要快速降溫和在90%~95%的相對濕度條件下貯藏。2.2.4提前后熟試驗受到機械損傷的香蕉會產(chǎn)生傷乙烯和傷呼吸,加速果實的呼吸躍變和后熟,并進一步啟動同一批青香蕉的后熟過程,使所有的香蕉提前后熟。因此,在采收和貯運過程中要盡可能避免各種機械損傷。3關于香蕉懸浮連翹技術的研究3.1采前香蕉后處理香蕉香蕉在常溫條件下一般只能短期保鮮。余奇飛等采用多菌靈+植物生長調(diào)節(jié)劑+聚乙烯薄膜處理,可延長香蕉貯存期達10d以上。蔣躍明等采前以殺菌劑+表面活性劑處理香蕉,采后用乙烯吸收劑+聚乙烯薄膜處理,明顯地提高了貯藏保鮮效果,果實催熟后常溫貨架期可達4~6d,并無明顯病癥發(fā)生。林曉姿等采用殺菌劑+氣體吸附劑處理可使香蕉的保鮮期接近50d。目前,香蕉的保鮮技術還不成熟,而且保鮮效果還視產(chǎn)品的品種、產(chǎn)地和環(huán)境溫度而異。3.2氣調(diào)庫溫度對蕉黃皮果的影響氣調(diào)貯藏包括CA(controlledatmosphere)和MA(modifiedatmosphere)。CA貯藏對香蕉果實品質(zhì)、貯藏效果、呼吸作用、乙烯釋放、膜脂代謝以及生理生化代謝活動等方面的影響已有大量研究報道。有關研究表明,應用氣調(diào)庫,在5%CO2和3%O2氣體條件,20℃溫度條件下貯藏香蕉,單個果實保存到182d后仍未完成后熟。目前我國香蕉貯藏多采用自發(fā)性氣調(diào)保鮮(MA),即采用聚乙烯薄膜包裝香蕉,利用蕉果在呼吸過程中不斷消耗O2,放出CO2,進行自發(fā)氣調(diào),從而達到保鮮的目的。3.3香蕉后熟及預防環(huán)境效益香蕉在采后常溫環(huán)境中較難保鮮,不耐貯藏,而且對低溫非常敏感,極易產(chǎn)生冷害。因此,研究常溫貯藏保鮮產(chǎn)生的后熟軟化現(xiàn)象,對解決香蕉果實貯藏難題具有重要意義。段學武等的研究結果表明,冷激處理可顯著地推遲香蕉后熟進程中乙烯釋放高峰出現(xiàn)的時間,延緩果實硬度下降、褪綠轉黃和果實淀粉的降解,從而延遲香蕉果實的后熟。試驗結果還表明,PG酶(多聚半乳糖醛酸酶)活性與常溫貯藏香蕉的后熟軟化率呈線性正相關,而0℃冰水和-2~0℃冷空氣處理均能延緩香蕉果實的后熟軟化。采用-2℃冷空氣處理果實2.5h,可延緩PG酶和淀粉酶活性的上升,進而抑制果膠和淀粉的降解,對維持香蕉硬度起到重要作用。同時,香蕉經(jīng)-2~0℃冷空氣處理2.5h后,降低了原來高溫下貯藏的香蕉膜脂過氧化程度,減緩了細胞膜透性的上升速率,提高了脯氨酸的積累,有效抑制了蛋白質(zhì)的降解,從而提高了香蕉的抗熱性,明顯地延遲香蕉的后熟軟化進程,取得了良好的保鮮效果。3.4化學保鮮劑的處理3.4.1-mcp處理的用量1-甲基環(huán)丙烯(1-MCP)是一種無毒的乙烯拮抗劑,能與果蔬組織中的乙烯受體蛋白發(fā)生不可逆性的結合,起到抑制乙烯的作用。在適宜的濃度范圍內(nèi)(0.01~1.0μL/L),1-MCP濃度越大,保鮮時間越長,最長可使香蕉保鮮至58d。但1-MCP必須在果實尚未發(fā)生呼吸躍變和產(chǎn)生可自動催化的乙烯之前進行施用,才能抑制呼吸和乙烯的釋放,延緩果實的軟化與成熟。劉順枝等發(fā)現(xiàn),通常,未經(jīng)任何處理的香蕉在35℃條件下貯藏,會出現(xiàn)較明顯的“青皮熟”現(xiàn)象,而采用濃度為0.5μL/L的1-MCP處理香蕉,可延緩MDA含量的上升,提高果實超氧化物歧化酶和過氧化氫酶活性,從而抑制果實膜脂過氧化,減輕香蕉的熱害。3.4.2香蕉的保鮮技術目前用來處理香蕉的殺菌劑主要有多菌靈、苯來特、托布津、特克多等,單用或混合使用均可,混合使用效果更佳。如香蕉用0.1%苯來特加高錳酸鉀處理,貯藏205d,好果率高達95%。蔣躍明等發(fā)現(xiàn),采前和采后進行化學處理能更有效地減輕香蕉的采后腐爛,特克多500mg/L加施保功250mg/L處理可進一步提高保鮮的效果。目前較新型的防腐劑主要有45%施保功濃乳劑及40%的鮮寶香蕉保鮮劑,使用濃度為500~1000mg/L,可使香蕉防腐保鮮效果達90%以上。但化學殺菌劑作為采后果蔬的防腐保鮮劑可能帶來毒性殘留和抗藥性及環(huán)保問題,所以尋找高效、廣譜、快速、無污染的保鮮劑已受到普遍重視。如張珊珊等采用二氧化氯處理香蕉果實,結果表明,二氧化氯可以抑制香蕉內(nèi)源乙烯的產(chǎn)生,推遲呼吸躍變高峰出現(xiàn)的時間,使呼吸強度明顯降低。同時,可降低果肉MDA含量和果皮細胞膜的滲透性,減輕果皮褐變程度,較好地保持香蕉果實的貯藏品質(zhì)。但是二氧化氯處理提高了多酚氧化酶的活性。3.5特克多保鮮劑的制備脂肪酸蔗糖酯是最常用的涂膜劑,使用濃度為0.5%~2%。例如,香蕉用1%~2%蔗糖酯+0.1%特克多處理后,常溫28℃條件下,貯藏期可達25~30d,單用特克多處理亦可保鮮20d。田崇明等利用配比為3%甘油0.8mL+油酸0.4mL+10%醇溶蛋白10mL在30℃以下成膜,對香蕉進行涂膜保鮮,取得了良好的保鮮效果。4香蕉的后熟軟化和貯藏保鮮雖然國內(nèi)外有關學者對香蕉的采后生理和保鮮技術進行了大量研究,但到目前為止,仍然沒有得到令人滿意的結果。香蕉的后熟軟化和貯運保鮮仍是亟需研究的主要問題。因此,要使香蕉貯運保鮮