香蕉“褐变”现象观察及成因初探

摘要

以香蕉果皮“黑斑”为观察对象，测量并记录“黑斑”的出现时间、形态特征、大小分布及果肉质感，分析其采摘后“褐变”的原因。最终，锁定6个出现位置，香蕉搁置一段时间后其品质必然有所降低，从中得出香蕉的食用时限。这一实验教学的典型案例证明，在果皮、果肉变化的项目化学习中，完全可以践行重点观察法和比较观察法，具有推广和借鉴价值。

关键词

香蕉 / 黑斑 / 褐变 / 观察法

香蕉属于芭蕉科芭蕉属多年生草本植物，抗寒性差，是常见的热带水果。香蕉采摘后一般不进行贮藏，采取绿熟运输方式，经销售地催熟后上市销售，适宜存放的温度为13 ℃。在购买香蕉时，人们常常发现香蕉果皮上长有“黑点”。黑点即为“黑斑”，而“黑斑”降低了香蕉的美观度，影响了其新鲜度，缩短了贮藏期，削弱了食用价值。客观上，“黑斑”被误认为果实“腐烂”或“发霉”，非常影响观感和食用。观察法，是科学探究的一种基本方法。为了解市场上已催熟香蕉“黑斑”的生长、变化情况，笔者决定以海南香蕉为研究对象，结合对照实验，运用重点观察法和比较观察法^［1］，采用按时间顺序梳理果实变化的项目化学习方式，记录果皮“黑斑”的出现时间、位置，测量其大小并探明原因，从而给出香蕉食用的具体时限。

1 实验设计

1.1 实验材料

准备15根催熟度、颜色、形状和大小接近的海南香蕉，且未受寒、未接触防腐剂等化学药剂，无瑕疵、损伤。

1.2 实验环境

室内放置（重庆本地），贮存条件为通风、透气。

1.3 实验过程

（1） 取3根海南香蕉，分别标号为1、2、3，在室内温度5～10 ℃、湿度63%～65%条件下正常放置，连续重点观察9 d，记录果皮颜色变化情况和腐烂情况。

（2） 取10根海南香蕉，在室内温度11～20 ℃、湿度69%～77%条件下分成正常放置、密封放置两组，连续比较观察9 d，并用型号为ACS-30的永康市盛意电子计价秤分别对实验前后的质量进行称量。

2 实验观察

从2021年12月25日到2022年1月3日进行重点观察，白天记录。

【第1天】室内温度为5～7 ℃，湿度为65%。分别将3根土黄色海南香蕉置于同一位置，要求：室内放置，通风良好，无杂物接触。

【第2天】室内温度为5～7 ℃，湿度为65%。观察对象出现形似圆形、水渍状、零散不均匀分布的土黄色凸起物，斑点直径为0.01～0.05 cm之间，笔者将其命名为“黑斑”，目测“黑斑”分布位置约占一根香蕉表面积的10%。以“黑斑”为圆心，观察到对象的局部出现了深黄色斑痕，斑痕直径约0.06 cm、面积约0.003 cm²。除此之外，还有以下3处出现深黄色斑痕：①距香蕉果柄处约5～8 cm香蕉棱处出现了长3～5 cm的深黄色斑痕；②香蕉果柄与果皮衔接部分出现了一圈深黄色斑痕，面积约1.25 cm²；③香蕉外曲面出现了一圈约3 cm²的深黄色斑痕。

【第3天】室内温度为6～10 ℃，湿度为65%。香蕉棱、果柄与果皮衔接部分、外曲面也出现了“黑斑”，面积持续扩大，直径为0.03～0.20 cm之间，深黄色加深至暗黄色，且香蕉内曲面出现的暗黄色斑痕比外曲面要多，见光面“黑斑”块状明显，背光面“黑斑”呈点状分布，“黑斑”分布位置约占一根香蕉面积的35%。

【第4天】室内温度为6～9 ℃，湿度为63%。“黑斑”呈块状分布，靠近香蕉头部、中部的“黑斑”体现了明显的集中性，斑痕呈块状，由暗黄色继续加深为褐黄色，面积持续扩大，斑点直径为0.10～0.50 cm，目测“黑斑”分布位置约占一根香蕉面积的50%。

【第5天】室内温度为7～11 ℃，湿度为65%。“黑斑”面积继续扩大，斑点直径为0.30～0.70 cm之间，目测“黑斑”分布位置约占一根香蕉面积的70%。

【第6天】室内温度为6～9 ℃，湿度为64%。香蕉头部、果柄与果皮衔接部分缺失水分、萎缩，香蕉硬度下降，肉质松软，斑点直径为0.50～1.00 cm之间，香蕉头部和果柄斑块逐渐连接成片，内曲面比外曲面的“黑斑”更明显，暗黄色斑痕加深为微黑色，香蕉果皮几乎全部长斑，“黑斑”分布位置约占一根香蕉面积的90%。同时，部分香蕉出现裂口，内部果肉呈现透明软化、水渍样；剥开果皮发现，香蕉在长满“黑斑”后内部果肉偶有变质的情况，且部分果肉中出现了浅灰色斑痕。

【第7天】室内温度为7～11 ℃，湿度为63%。微黑色斑痕加深为黑褐色，斑点直径为0.55～1.10 cm之间，“黑斑”分布位置约占一根香蕉面积的95%，“黑斑”均匀分布已连接成片，其中大面积的香蕉“黑斑”约占80%，其余有少量“黑斑”，硬度急剧下降，全部软化。剥开果皮，解剖果肉，有黑心现象，内部出现腐烂，呈拉丝状；裂口处果肉出现腐烂。

【第8天】室内温度为6～10 ℃，湿度为64%。黑色斑痕的斑点直径为0.55～1.30 cm之间，黑褐色加深为黑色，“黑斑”分布位置约占一根香蕉面积的98%，其中大面积“黑斑”约占90%，裂口继续扩大，腐烂部分继续扩大。

【第9天】室内温度为6～10 ℃，湿度为66%。黑色斑痕的斑点直径为0.60～1.80 cm之间，斑点之间已无界限，“黑斑”分布位置约占一根香蕉面积的100%。果柄干枯，水分流失明显，果皮厚度下降，裂口扩大，腐烂部分持续扩大。

3 实验结果

3.1 得出香蕉表皮“黑斑”的出现时间

在室温为5～11 ℃，湿度为65%～67%条件下，市场上购买的土黄色香蕉1～2 d就会长出深黄色斑痕；2～4 d就会长出暗黄色斑痕；5～6 d就会长出略黑色斑痕；7～8 d就会长出黑棕色斑痕，果皮出现裂口，果肉腐烂。

3.2 锁定香蕉果皮“黑斑”的6个生长位置

在不受损伤的情况下，香蕉果皮“黑斑”的6个生长位置为：香蕉棱、内曲面、头部、外曲面、果柄与果皮衔接处、黑色凸起物处。

3.3 香蕉在“黑斑”生长过程中有质量减轻现象

取10根香蕉，在室内温度11～20 ℃、湿度69%～77%条件下，将其分成正常放置、密封放置两个对照组，连续比较观察9 d，并用型号为ACS-30的永康市盛意电子计价秤分别对实验前后的香蕉质量进行称量，结果发现：正常放置组经过9 d后，质量减少0.085 kg；密封放置组经过9 d后，质量减少0.010 kg。

正常放置组于第2天出现“黑斑”，于第4天“黑斑”分布位置约占一根香蕉面积的50%，第6天“黑斑”分布位置约占一根香蕉面积的90%；密封放置组第4天出现“黑斑”，第5天“黑斑”分布位置占一根香蕉面积的40%～50%，第7天“黑斑”分布位置约占一根香蕉面积的90%。表1为正常放置组、密封放置组9 d前后的质量对比。

4 实验分析

表皮“黑斑”是香蕉采摘后发生的褐变，褐变改变了香蕉颜色，损害了香蕉质地结构，破坏了香蕉风味和营养成分，限制了香蕉的加工、利用。研究表明：在20 ℃储存条件下，随着储存时间的延长，香蕉果皮褐变斑点数量、大小均呈现明显的上升趋势。

香蕉褐变从本质上分为两类：非酶褐变和酶促褐变。非酶褐变是由各种非酶原因引起的化学反应，从而造成果肉或果皮褐变；酶促褐变是组织中的酚类物质在酶的作用下氧化成醌类，醌类聚合形成褐色物质，从而导致组织变色。结合香蕉的观察记录，分析了香蕉果皮“褐变”的原因。

4.1 酶促褐变

（1） 多酚氧化酶的活性升高，加速了香蕉褐变。

香蕉采摘是在果实充分长大，但尚未完全成熟之前，多酚氧化酶作为一种能起到催化作用的酶，此时存在于香蕉表皮细胞中。当香蕉放久了或完全成熟时，其表皮细胞萎缩破解，多酚氧化酶活性升高，组织中的酚类物质^［2］和氧气在多酚氧化酶^［3］催化作用下发生化学反应，生成一种“黑色”的化学物质。果实成熟度越高，组织衰老得越快，褐变越严重，这是香蕉生命周期的自然老化现象。

（2） 酚类物质代谢反应引起香蕉褐变，随着酚类物质含量的逐渐升高，就促进了香蕉褐变。

香蕉果皮中的酚类物质还原性强，易被O₂氧化，它可以与O₂在多酚氧化酶的催化作用下发生化学反应产生醌类，再进一步氧化、聚合形成“深褐色”的化学物质^［3］，这是香蕉果皮产生“黑斑”的原因之一。研究表明，随着香蕉存放时间的推移，酚类物质的含量逐步升高，还能进一步促进香蕉褐变。香蕉正常放置、密封放置两组对照实验分别进行了9 d，从中发现：正常放置组于第2天出现“黑斑”，于第4天“黑斑”分布位置约占一根香蕉面积的50%；密封放置组于第4天出现“黑斑”，第5天“黑斑”分布位置约占一根香蕉面积的40%～50%。正常放置组比密封放置组早2 d出现“黑斑”，这与正常放置组接触空气中O₂发生化学反应有关。

4.2 香蕉果皮细胞完整性受到破坏，组织相对透性增加，利于褐变斑点的出现、扩大、数量变多，直至形成褐斑

观察发现：外力挤压使香蕉受损，会破坏其果皮的完整性，直接产生“黑斑”并呈片状；表面有伤口的香蕉，呼吸作用更加旺盛，释放出更多乙烯，大量乙烯加速了表皮受损处“黑斑”的生长。实验后期，香蕉外曲面、果柄与果皮衔接部分缺失水分，导致萎缩、出现裂口、果肉内部腐烂软化，不利于长期存放。可见，挤压受损后引起果皮细胞完整性受到破坏，造成结构性受损，是香蕉表皮“黑斑”生长的原因之一。

4.3 乙烯释放量与表皮“黑斑”有相关性

香蕉属于跃变型水果，成熟后会释放乙烯，释放量非常大，且对乙烯的敏感性较强。乙烯能控制自身的产后成熟和酶促褐变，加快果皮“黑斑”的形成。香蕉果柄处分布着大部分的乙烯释放口，如果包裹住“果柄部分”，可减缓香蕉成熟进程。

4.4 机械碰撞致使果肉损伤，而果肉受损与果皮长“黑斑”有相关性

机械碰撞使果肉损伤，造成缺失水分、萎缩，而这会导致果皮长“黑斑”，进而会使果肉变质、腐烂，不能再吃。可见，果肉受损与果皮长“黑斑”有相关性。

4.5 内曲面暗黄色斑痕的面积比外曲面大，颜色比外曲面深

内曲面受光照较多，外曲面背光。内曲面出现的暗黄色斑痕比外曲面的数量多、面积大，所以果皮“黑斑”与光照面积大小、光照强度有相关性。

5 实验结论

以海南香蕉为实验对象，以“黑斑”产生和变化为重点观察点，在9 d内连续记录和测量了“黑斑”的出现时间、大小、形态，明晰了“黑斑”是果皮上黑色的“褐变”斑点，锁定了香蕉果皮“黑斑”的6个生长位置，结合比较与观察知悉了香蕉在放置过程中有质量丢失的现象，得出了香蕉买后的食用时限。香蕉“褐变”原因分别是：多酚氧化酶的活性升高、酚类物质含量升高^［3］及代谢反应、果皮细胞完整性受到破坏及组织相对透性改变、乙烯释放量、机械碰撞引起果肉损伤等，践行了观察法，完成了果实的“项目化”学习。

实验中的香蕉，果皮完整，表皮细胞结构完整；无擦伤或碰伤，果肉完整。结合热带水果的特性，均放置于室内阴凉、干燥、通风处，多根香蕉均未发现“黑斑位置”上的明显差异，这说明“黑斑”生长是采摘后随着成熟、衰老的正常褐变现象，与“表皮细胞结构完整性”和果肉损伤无相关性。买后1～3 d，果皮上开始出现黑点，香蕉“熟透了”，此时香蕉中的淀粉降解为可溶性糖，淀粉含量的减少会促使可溶性糖的含量增加，甜度增加，此时食用香蕉口感好；买后4～6 d，褐变加重，果皮出现不规则裂口，建议少量食用或不食用；买后7～9 d，果皮上“黑斑”多至成片，香蕉熟过了，部分黑点从表皮蔓延到果肉，使果肉颜色加深，属于腐烂，不建议食用。

生活中存在随处可见、百思不得其解的问题，在查阅文献基础上设计对照实验以求论证，得到结果并提炼结论，在追寻答案的过程中让珍贵的思维碰撞，推演的严谨性在实验开设中得到凸显，最终完成果实果皮、果肉变化的项目化学习，并获得了解决小课题的动力。

参考文献

[1] 谢齐跃，刘丽丽.生物教学中的观察法研究［J］.实验教学仪器，2022，39（7/8）：40-42.

[2] 赵玉泉.对苹果褐变的原因及影响因素的探究与反思［J］.中学化学教学参考，2007（12）：36-38.

[3] 刘洁云，黄永才，黄伟华，等.低温寒害对香蕉果皮褐变度、电导率及相关酶活性的影响［J］.西南农业大学学报，2017，30（11）：2485-2489.

基金资助

重庆市教育学会课题“以正面管教培育初中生责任意识的实践研究”(XH2021B271)