JARQ 3 0 , 269-274 ( 1 9 9 6 ) S o f t e n i n go fBananaF r u i t : R e l a t i o n s h i pb e t w e e n F i r m n e s s and C h e m i c a lC o m p o s i t i o n Kiyohide KOJIMA F a c u l t yo fA g r i c u l t u r e ,K y o t oP r e f e c t u r a lU n i v e r s i t y( S h i m o g a m o ,S a k y o・k u ,K y o t o ,606J a p a n ) Abstract S t r e s s r e l a x a t i o na n a l y s i sw a sa p p l i e dt oe x a m i n et i s s u es o f t e n i n gi nt o m a t of r u i tu s i n gac o n i c a l p r o b e .N e x t ,t h et e c h n i q u ew a sa p p l i e dt ob a n a n au s i n ga ni n s t r u m e n tc a p a b l eo fc o n t r o l l i n g t h ep l u n g i n gd e p t h . Whenb a n a n a sw e r er i p e n e di nab i o t r o na t2 5 ° C ,i n d e xo fp e e lc o l o r i n c r e a s e da f t e rt h eb u r s to fe t h y l e n ep r o d u c t i o n ,w h i l em o i s t u r ea n dc e l l u l o s ec o n t e n t sd i dn o t c h a n g ed u r i n gr i p e n i n g .N e x t ,b a n a n a sw e r er i p e n e dw i t he t h y l e n ed u r i n g4 d a y s .C h a n g e s i nt h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fp u l pw e r ed e t e c t e db yas t r e s s r e l a x a t i o nm e t h o d ,s u g g e s t i n g t h a tt h ed e c r e a s e si ne l a s t i c i t ya n dv i s c o s i t yo ft h ep u l pa r em a j o rp h y s i c a lc o m p o n e n t so f p u l ps o f t e n i n g .R e s u l t so fc h e m i c a la n a l y s i sc l e a r l yr e v e a l e dt h a tt h ep a r t i a lb r e a k d o w nc h a r a c t e r i z e db yad e c r e a s ei na r a b i n o s e ,m a n n o s ea n dg a l a c t o s ec o n t e n t si nt h eh e m i c e l l u l o s e so f t h ec e l lw a l lp r e c e d e dt h eb r e a k d o w no fs t a r c h .T h e s eo b s e r v a t i o n ss u g g e s t e dt h a tt h ea s s o c i a t e d p r o c e s sw h e r e b yt h ec o n t e n t so fp e c t i ca n dh e m i c e l l u l o s i cp o l y s a c c h a r i d e sa n ds t a r c hd e c r e a s e d i st h em a i nc a u s ef o rt h ep u l ps o f t e n i n gp r o c e s s .I np l a n t a i n s( c o o k i n gb a n a n a )t h ep h y s i c a l a n dc h e m i c a lp r o p e r t i e sw e r ea n a l y z e dd u r i n gf r u i ts o f t e n i n g . Ther e s u l t so b t a i n e ds u g g e s tt h a t c e l lw a l lp o l y s a c c h a r i d e s ,p e c t i na n dh e m i c e l l u l o s e sa r et h ec h e m i c a lc o m p o n e n t sr e s p o n s i b l e f o rt h ec h a n g e si nf i r m n e s sr a t h e rt h a ns t a r c hi np l a n t a i np u l p . D i s c i p l i n e :E x p e r i m e n t a la p p a r a t u sa n dm e t h o d s /P o s t h a r v e s tt e c h n o l o g y A d d i t i o n a lk e yw o r d s :c e l lw a l l ,p l a n t a i n ,p o s t h a r v e s t ,r i p e n i n g ,s t r e s s r e l a x a t i o n I n t r o d u c t i o n S o f t e n i n gi s oneo ft h emajorc h a n g e s andan i n t e g r a lp a r to ft h er i p e n i n gp r o c e s si na l m o s ta l l f l e s h yf r u i t s7 > .I ti si m p o r t a n ti nt e r m so fcommerc i a lv a l u eb e c a u s et h ep o s t h a r v e s tl i f eo ft h ef r u i t i st oal a r g ee x t e n tl i m i t e dbyi n c r e a s i n gs o f t n e s s . Thec h e m i c a lc h a n g e si n v o l v e di nf r u i ts o f t e n i n gand t h e enzymes c o n t r i b u t i n gt ot h e s ec h a n g e s・ d u r i n g r i p e n i n gh a v eb e e ne x t e n s i v e l yi n v e s t i g a t e d , andi t wass u g g e s t e dt h a tc e l lw a l ld e g r a d a t i o nwasamajor componento ff r u i ts o f t e n i n g 5 ・ 1 4 > .I nsomef r u i t s , c o n s i d e r a b l ec o n t r i b u t i o n st os o f t e n i n go c c u rt h r o u g h t h eh y d r o l y s i so fc e l lc o n t e n t s ,e . g .t h eh y d r o l y s i s o fs t a r c h e si ns q u a s handf a t si na v o c a d o . Accumul a t e de v i d e n c e sshowedt h a ts o f t e n i n go ff r u i twas accompaniedbyani n c r e a s ei nt h ec o n c e n t r a t i o no f s o l u b l ep e c t i cp o l y s a c c h a r i d e s . However,i n f o r m a t i o na b o u tt h er o l ei nf r u i ts o f t e n i n go fc e l lw a l l p o l y m e r so t h e rt h a nt h ep o l y u r o n i d e si sl i m i t e d . H e m i c e l l u l o s e sw e r ed e g r a d e dd u r i n gr i p e n i n gi n s t r a w b e r r y 1 5 > and i n m u s k m e l o n 2 2 > . C e l l u l o s e m e t a b o l i s mh a sa l s ob e e nc o n s i d e r e dt op l a y an i m p o r t a n t r o l ei nf r u i t s o f t e n i n gi np e a c h1 3 > , a v o c a d o 2 5 > and a p p l e 1 > . Toc l a r i f yt h ec a u s a lr e l a t i o n s h i pb e t w e e ns o f t e n i n gandt h ec h e m i c a lc o n s t i t u e n t si nf r u i t s ,i ti sn e c e s s a r yt omeasuret h es o f t n e s sw i t har e l i a b l ep h y s i c a l methodb a s e donr h e o l o g y . However,t h ed e v e l o p mento far h e o l o g i c a lmethodf o rf r u i ts o f t e n i n gh a s n o tb e e ne m p h a s i z e d ,a l t h o u g ht e x t u r ewasr e c o g n i z e da s amajor q u a l i t ya t t r i b u t ei na l lf r u i t s6 > . F i r m n e s sh a sb e e nu s u a l l ymeasured byt h ef o r c e r e q u i r e dt op r e s sap l u n g e ra tag i v e nd i s t a n c ei n t o t h ef r u i t . Ange ta l .3 >c o m p r e s s e do n i o nb u l b sb e t w e e nf l a tp l a t e s ,measuredt h ef o r c ea p p l i e dt ot h e b u l b sa s af u n c t i o no fi t sc o m p r e s s i o n , andt o o k t h er a t i oo ft h ea p p l i e df o r c et ot h e amount o f c o m p r e s s i o no ft h eb u l ba sameasureo ff i r m n e s s . R e c e n t l y ,s t r e s s r e l 回 a t i o na n a l y s i swasd e v e l o p e dby Yamamotoe ta l . 3 1 >t oe x a m i n et h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fp l a n tc e l lw a l l s . B e c a u s ebananai sc u l t i v a t e donal a r g es c a l eand d i s t r i b u t e di nac o l dl i n e ,f r u i t sw i t huniforms i z e andp r o p e r t i e sb e f o r et h eb e g i n n i n go fr i p e n i n gc a n 0 ( 4 )1 9 9 6 JARQ3 270 b eo b t a i n e d . Thusi no r d e rt oe x a m i n et h emechani s mo ff r u i ts o f t e n i n g ,u s i n gt h ebananaf r u i ta sa m a t e r i a l ,as e r i e so fe x p e r i m e n t sw e r ec o n d u c t e dw i t h ( 1 )an o v e lt e c h n i q u ef o rm e a s u r i n gt h ef i r m n e s sb a s e d 2 )s i m u l t a n e o u sm e a s u r e onap h y s i c a lmodeland( mento ff i r m n e s sp a r a m e t e r sandc h e m i c a lcompon e n t sr e s p o n s i b l ef o rt h es o f t e n i n g . S t u d i e s on banana f r u i t 1 ) P h y s i o l o g yofb a n a n af r u i ts o f t e n i n g R i p e n i n go fbananac a nb ec o n t r o l l e dw i t h i nl i m i t s byt e m p e r a t u r er e g u l a t i o n ,e t h y l e n ea p p l i c a t i o nand m o d i f i c a t i o no fo x y g e nandc a r b o nd i o x i d ec o n c e n t r a t i o n si nt h es t o r a g ee n v i r o n m e n t 8 > .I nt h ecomm e r c i a lp r a c t i c e ,r i p e n i n go fg r e e nh a r v e s t e db a n a n a s o c c u r sg e n e r a l l ybye x p o s i n gthemt oa b o u t 1,000 ppmo fe t h y l e n ew i t hr i p e n i n gs c h e d u l e st h a te n a b l e o8 d a y sa t r i p e n i n gp e r i o d st ob ev a r i e dfrom4 t 5t o 21°C a t ah i g h t e m p e r a t u r e sr a n g i n g from 1 h u m i d i t y 1 2 > . S o f t e n i n go f banana f r u i ti sa s s o c i a t e dw i t h c h a n g e si nt h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e so ft h et i s s u e s , w h i c ha r ep r e d o m i n a n t l yb a s e dont h ec h a n g e si n t h ec h e m i c a ls t r u c t u r eo fs t a r c hg r a i n s1 1 >and/o rc e l l w a l l so fbananap u l p . B i o c h e m i c a l and c o m p o s i t i o n a lc h a n g e sa s s o c i a t e dw i t hr i p e n i n gh a v eb e e n r e v i e w e di nbananaf r u i t 2 1 ・ 2 4 ・ 2 8 > . Manyi n v e s t i g a t o r s r e p o r t e dt h a tt h es t a r c hc o n t e n to ft h ep u l pi nbanana f r u i tb e f o r er i p e n i n gw h i c hwash i g h e rt h a ni no t h e r f r u i t s ,d e c r e a s e dd r a s t i c a l l yd u r i n gt h es h o r tp e r i o d o f r i p e n i n g and t h e n s t a r c h was no l o n g e r d e t e c t e d 2 ・ 4 ・ 8 ・ 1 1 ・ 2 3 > . However,o n l yaf e wr e s e a r c h e r s h a v ea n a l y z e dt h ed e g r a d a t i o no fc e l lw a l lcompon e n t s ,s u c ha sp e c t i n 2 1 > ,h e m i c e l l u l o s e s 4 ・ 1 0 > and c e l l u l o s e 1 0 >d u r i n gt h er i p e n i n gp r o c e s s . IlllJljl ト 2 ) Methodsofm e a s u r i n gf i r m n e s sofb a n a n af r u i t C h a r l e s& T u n g 8 >h a v es t u d i e dt h emaximumf o r c e a tf a i l u r e ,t h ed e f o r m a t i o nu n d e rc o n s t a n tf o r c eand t h el i n e a rl i m i to ft h ef o r c e /d e f o r m a t i o nc u r v ef o r p u l p si n banana f r u i t . U s i n g as o n i ct e c h n i q u e , F i n n e ye ta l .1 1 >m e a s u r e dt h er e s o n a n tf r e q u e n c i e s o fc y l i n d r i c a ls p e c i m e n so ft h ep u l pandc a l c u l a t e d smoduluso fe l a s t i c i t y ,whichi sd e f i n e da s Young’ t h er a t i oo fs t r e s st os t r a i n . Themoduluso fe l a s t i c i t ywas c l o s e l yr e l a t e dt ot h e amount o fr e d u c i n g s u g a r sands t a r c hd u r i n gr i p e n i n g .N u s s i n o v i t c h 2 3 > e v a l u a t e dt h ec r i t e r i as u i t a b l ef o rf o l l o w i n gt h e p r o g r e s s i o no fr i p e n i n gi nbananaand3c r i t e r i ag a v e h i g h .c o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n t sw i t hp a r a m e t e r ss u c ha s t h eB r i xv a l u e ,s t a r c hc o n t e n t ,a g eandc o l o ri n d e x . Developmentofamethodo fmeasuringf i r m n e s s 1 )P h y s i c a lm e t h o d sofm e a s u r i n gf i r m n e s s S e v e r a lt e c h n i q u e sf o rt h ep h y s i c a lmeasurement o ft i s s u e so rc e l lw a l l sh a v eb e e nd e v e l o p e d2 9 > .T h e r e i snoa g r e e dwayt om e a s u r et h ee l u s i v ep h y s i o l o g i nv i t r o . Mechanicalt e s t s c a lc e l lw a l lp a r a m e t e r si a p p l i e doni s o l a t e dw a l l sh a v eb e e np e r f o r m e du s i n g e i t h e ru n i a x i a lo rm u l t i a x i a ls t r e s s .U n i a x i a lm e c h a n y p e s :i n s t r o na n a l y s i s i c a lt e s t i n gh a sc o n s i s t e do f3t ( c o n s t a n ts t r a i nr a t e ) ,s t r e s sr e l a x a t i o n( c o n s t a n t s t r a i n ) ,andc r e e p( c o n s t a n tl o a d ) .U s u a l l y ,a n a l y s e s o fh i g h e rp l a n tw a l l sh a v eb e e nb a s e dont h el n s t r o n o rs t r e s sr e l a x a t i o nmethodsb e c a u s eo ft h ee a s eand r a p i d i t yo ft h em e a s u r e m e n t s9 > . S t r e s s r e l a x a t i o n a n a l y s i sd e v e l o p e dbyYamamotoe ta l .3 1 >wasb a s e d ont h eMaxwellv i s c o e l a s t i cmodelandi n c l u d e d3 p a r a m e t e r s ,T o , R andTm. TheTop a r a m e t e ri s t h et i m ea tw h i c ht h es t r e s ss t a r t sw i t hmajord e c a y , andc o r r e s p o n d st oaMaxwellcomponentw i t ht h e l o w e s tv i s c o s i t y 2 6 > . TheR p a r a m e t e ri st h er e l a x a h er e c i p r o c a lo fR ( 1 / R )c o r t i o nr a t e(%), andt r e s p o n d st ot h enumbero fr e l a x a t i o ncomponents p e ru n i tv o l u m e . TheTmp a r a m e t e ri st h et i m ea t w h i c ht h es t r e s se n d sw i t hmajord e c a y , andc o r r e s p o n d st oaMaxwellcomponentw i t ht h eh i g h e s t v i s c o s i t y . Thea n a l y s i se n a b l e st op r e d i c tt h a tt h e d e g r a d a t i o no fw a l lp o l y s a c c h a r i d e sd i r e c t l yo ri n d i r e c t l yl e a d st ot h ed e c r e a s ei nw a l lv i s c o s i t y . The o r i g i n a lt e c h n i q u ef o rs t r e s s r e l a x a t i o na n a l y s i sa i m e d a te x t e n d i n gp l a n ts p e c i m e n s , and m e a s u r i n gt h e r e l a x a t i o no ft h ei n i t i a ls t r e s sa p p l i e d .T h i st e c h n i q u e ,h o w e v e r ,wasa p p l i e dt os l i c e dt u b e rt i s s u e s o fJ e r u s a l e ma r t i c h o k e 3 2 > . At u b e rs l i c ewass u b j e c t e dt oc o m p r e s s i o nbyanl n s t r o nt e n s i l et e s t e r . Thep a r a m e t e r sw e r efoundt ob ea n a l o g o u st ot h o s e o b t a i n e d byt h es t r e t c h i n gm e t h o d . 2) A p p l i c a t i o no fs t r e s s r e l a x a t i o na n a l y s i st of r u i t , 1 7 ) ' i r m n e s s6 S t r e s s r e l a x a t i o na n a l y s i swasa p p l i e dt ot h ea n a l y s i so ft i s s u ef i r m n e s si ntomatof r u i tu s i n gac o n i c a l p r o b e 1 6 > . Thes o f t n e s sw i t h i nt h etomatop u l pwas measuredu s i n gac o n t r o l l e dp r e s s u r ed e v i c ew i t ha l o a dc e l lands o f t e n i n gp r o g r e s s i o nfromt h ei n n e r c o l u m e l l a rr e g i o nt ot h es h o u l d e ro ft h ef r u i tv i a t h ed i s t a lendwasd e m o n s t r a t e d . Ana n a l y s i so ft i s s u es l i c e su s i n gac o n i c a lp r o b ep r o v i d e dmorep r e c i s ed a t at h a nt h eu s eo fd i s s e c t e dt i s s u e sandaf l a t p r o b e ,b e c a u s es m a l lv a r i a t i o n si nt h ed i m e n s i o n s o ft h ee x c i s e dt i s s u e smaya f f e c tt h ec a l c u l a t i o no f I ' , " K .K o j i m a :S o f t e n i n gandC h e m i c a lC o m p o s i t i o no fBananaF r u i t 271 t h ep h y s i c a lp a r a m e t e r s . Whent h et e c h n i q u ewas a p p l i e dt ob a n a n a ,p l u n g i n gd e p t h sv a r i e ds u b s t a n t i a l l yb e t w e e nr i p eandu n r i p ef r u i t st oo b t a i nt h e samei n i t i a ls t r e s s . Too b t a i nmorep r e c i s ed a t ai n s t r e s s r e l a x a t i o nc u r v e s ,i twasn e c e s s a r yt os e tup optimumc o n d i t i o n sf o rt h em e a s u r e m e n t . T h e r e f o r e ,ani n s t r u m e n tc a p a b l eo fc o n t r o l l i n gt h ep l u n g i n gd e p t ho ft h ec o n i c a lp r o b ei n t ot h et i s s u e swas u s e d1 7 > . O p t i m a lc o n d i t i o n sf o rm e a s u r i n gs t r e s s r e l a x a t i o nw e r ed e t e r m i n e dandt h ec h a n g e si nt h e p h y s i c a lp r o p e r t i e sd u r i n gs o f t e n i n go fbananaf r u i t p u l pw e r ed e s c r i b e d . endo ft h emovemento ft h es t a g ewasr e c o r d e dfrom 0t o1 0 0sbyam i c r o c o m p u t e r( P C 9 8 0 1 , NEC). Thet i m es c h e d u l ef o rt h ed a t aa c q u i s i t i o naccommodated3 0s a m p l i n gp o i n t sa te q u a li n t e r v a l s on al o g a r i t h m i cs c a l e . Thes t r e s sandt i m ed a t aw e r e s t o r e di nt h em i c r o c o m p u t e randu s e dl a t e rf o rt h e c a l c u l a t i o no ft h es t r e s s r e l a x a t i o np a r a m e t e r s . 3 ) Methodofa n a l y s i sofs t r e s s r e l a x a t i o n 1 1 2 0 > A bananap u l ps a m p l efromt h em i d d l ep o r t i o n o ft h el o n ga x i so fa f r u i twas s l i c e di n ar a d i a l d i r e c t i o na tat h i c k n e s so f7mm. Them e a s u r i n g p o i n ti nac r o s ss e c t i o nwast h ec e n t e ro fal o c u l e . S l i c e dp u l p sw e r ei m m e d i a t e l ya n a l y z e dbyt h es t r e s s r e l a x a t i o nt e c h n i q u e . Thes t r e s s r e l a x a t i o na n a l y s i swasc a r r i e do u tu s i n gaC r e e pM e t e r(RE ・ 3 3 0 0 5 ,YamadenI n c . ,Tokyo, J a p a n )( F i g .1 )e q u i p p e dw i t has a m p l e h e i g h tc o u n t e r(HC・3 3 0 5 ,YamadenI n c . ,Tokyo,J a p a n ) .S t r e s s wasmeasuredu s i n ga2 0 0g f( g r a mf o r c e )l o a dc e l l . Thec o n i c a lp r o b ew i t hane d g ea n g l eo f6 0 ° was a t t a c h e dt ot h el o a dc e l l . As l i c eo fbananap u l p wasp l a c e donav e r t i c a l m o v i n gs t a g e ,whicha d j u s t e dt h ep r o b ea tt h em e a s u r i n gp o i n t . Thes t a g ewas movedupwardt oi n t r o d u c et h ep r o b ei n t ot h es a m p l e . P l u n g i n gs p e e d was 0 . 5 mm/s and p l u n g i n g d e p t hwas0 . 6m m 1 7 > . The s t r e s sd e c a ya f t e rt h e whereS oi st h ei n i t i a la p p l i e ds t r e s s ,S ti st h es t r e s s a tt i m et ,Ri st h er e l a x a t i o nr a t e ,Toi st h eminimum s t r e s s r e l a x a t i o nt i m eandTmi st h emaximums t r e s s r e l a x a t i o nt i m e . TheR ,T o ,andTmp a r a m e t e r sw e r e c a l c u l a t e dbyt h el e a s ts q u a r emethodw i t hap e r s o n a lcomputer(PC・9 8 0 1 ,NEC)programmedi nC l a n g u a g e . 4 ) C a l c u l a t i o n ofs t r e s s r e l a x a t i o np a r a m e t e r s Ther e l a x a t i o nd a t aw e r es i m u l a t e dbyt h ef o l l o w i n ge q u a t i o n3 1 > ; 明 ) St/Sox1 0 0( =R loge{( t+Tm)/( t+To)) Changes of banana f r u i t during n a t u r a l r i p e n i n g1 8 > Whenb a n a n a sw e r er i p e n e di nab i o t r o na t2 5 ° C , i n d e xo fp e e lc o l o ri n c r e a s e da f t e rt h eb u r s to fe t h y l e n ep r o d u c t i o n( F i g .2 A ) .M o i s t u r ec o n t e n to ft h e 岡 山 名 国 司 ﹄ 。 − 。 8642 8 主 民6 " ,−『 ・ u 宣 言4 nU o n uo dε2 匡0.7 b l l B : M o i s t u r e 0 . 6 b l ) 2 1 0 12 b 。 a i v n 8・ m 0 PI ny . n 五U F i g .1 c h e m a t i cd i a g r a mo ft h eC r e e p . S M e t e ru s e df o rt h em e a s u r e m e n t o fb a n a n as o f t e n i n g 4 町03 D S t a g e 。 qL P r o b e F i g .2 . C o l o ri n d e xo fp e e la n de t h y l e n ep r o d u c t i o n( A ) , m o i s t u r e( B )a n dc e l l u l o s ec o n t e n t s(C)o fb a n a n a p u l pd u r i n gr i p e n i n go fb a n a n aa t2 5 ° C P e e lc o l o rw a se v a l u a t e db yc o m p a r i s o nw i t h ac o l o rp l a t eo n ab a n a n ar i p e n i n gc h a r t . M o i s t u r ec o n t e n tw a sd e t e r m i n e db yd r y i n g 5go fb a n a n ap u l p .R e s i d u ea f t e re x t r a c t i o n o fp e c t i na n dh e m i c e l l u l o s ew a sw a s h e dw i t h 初旬、 a q u e o u s1 ,4 ° d i o x a n ea n dd e s i g n a t e da s c e l l u l o s e . JARQ 3 0 ( 4 )1 9 9 6 272 p u l pr e m a i n e dn e a r l yc o n s t a n t( F i g .2 B ) .T h u s ,t h e c h a n g i n gp a t t e r n so fa l lt h ed a t ae x p r e s s e di ngram p e rf r e s hw e i g h tw e r ei d e n t i c a lw i t ht h o s ei ngram p e rd r yw e i g h t . C e l l u l o s em e t a b o l i s mh a sb e e nc o n s i d e r e dt op l a y an i m p o r t a n tr o l ei nf r u i ts o f t e n i n gi na p p l e1 > , p e a c h1 3 > and a v o c a d o 2 5 > . I n dwarf C a v e n d i s h 今 ド 世田刃包百四 ︵凶︶回目 UH 000 642K C o r r e l a t i o n between s o f t n e s s and c o n s t i t u e n t s i nd e s s e r t banana1 9 > A : E l a s t i c i t y 1 0 5 。 ( 。 且 1 0 4g , o ロ i : : −同 ( . ) < I ) " ' 8 、 , に J < I ) 1 0−'ご 5 8 、、~ 0 E - E - 1 0 2 1 0 C : S t a r c h [1 5 0 S t a r c hNS t , l ) )1 0 0 ∞ z 50 。 D : P e c t i n [ t , l ) t , l ) 8 〈 戸 。 ふ十+もJ 0 . 1 3 時 nwa − n pu −− h ヲ r 03 0 21 y a lD E : H e m i c e l l u l o 鈎 B C2H4 。。 4 h a n g e si ne l a s t i c i t y( A ) ,v i s c o s i t y( B ) ,s t a r c hc o n F i g .3 . C r o n i ca c i dc o n t e n ti np e c t i n( D ) ,u r o n t e n t(C),u i ca c i dc o n t e n ti nh e m i c e l l u l o s eB( E )o fb a n a n a p u l pd u r i n gr i p e n i n ga t2 5 ° C E t h y l e n et r e a t m e n tw a sa p p l i e db e t w e e nd a y Oa n d1 .T h ep u l pw a ss l i c e di nar a d i a ld i r e c t i o n( 7mmt h i c k n e s s ) .I n i t i a ls t r e s sw a sr e c o r d e dwhent h ep r o b ew a si n s e r t e di n t ot h ep u l p . N e u t r a ls u g a ri nt h es u p e r n a t a n tt r e a t e dw i t h α , −{ 3 ・a n di s o a m y l a s ew a sd e s i g n a t e da ss t a r c h . P e c t i nw a se x t r a c t e dw i t hh o tEDTA( p H6 . 8 ) a n dh e m i c e l l u l o s eB w i t h1 7 . 5 % NaOH. 店 協JρC b a n a n a ,D e s a iandD e s h p a n d e 1 0 >a l s or e p o r t e dt h a t t h ec e l l u l o s ec o n t e n tc o n t i n u e dt od e c r e a s ed u r i n g r i p e n i n g . However,t h er e s u l t sc l e a r l yshowt h a tt h e c e l l u l o s ec o n t e n ti sa b s o l u t e l yc o n s t a n td u r i n gr i p e n i n g( F i g .2 C ) . Thec e l l u l o s ec o n t e n td o e sn o ta p p e a r t ob ei n v o l v e di nt h es o f t e n i n go ft h ep u l pa tl e a s t i nG i a n tC a v e n d i s hb a n a n a ,a l t h o u g ht h ed i s c r e p a n c ymaybeduet od i f f e r e n c e si nt h ec u l t i v a r su s e d . Bananasw e r er i p e n e di nab i o t r o na t25°Cw i t h e t h y l e n et r e a t m e n td u r i n g4 d a y s . Thec h a n g e si n t h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e so ft h ebananap u l pd u r i n g r i p e n i n gw e r ec l e a r l yd e t e c t e dbyt h es t r e s s r e l a x a t i o n t e c h n i q u e( F i g .3 A ,B ) .D e c r e a s ei ni n i t i a ls t r e s si n d i c a t e st h a tt h ee l a s t i ccomponento ft h ep u l pc h a n g e d d u r i n gr i p e n i n g . Thed e c r e a s e si nt h eToandTm v a l u e ss u g g e s t e dt h a tt h ev i s c o s i t yo ft h em e c h a n i c a l components w i t h l o w e s t and h i g h e s t v i s c o s i t y d e c r e a s e d 2 6 > . Timing o fd e c r e a s ei ne l a s t i c i t yo f banana p u l pr e p r e s e n t e d by t h ei n i t i a ls t r e s s was d i f f e r e n tfromt h a ti nt h ev i s c o s i t yr e v e a l e dbyTo o r Tm. Thus t h es t r e s s r e l a x a t i o n method may p r o v i d emoreu s e f u li n f o r m a t i o nt h a nas i m p l emeas u r e m e n to fi n i t i a ls t r e s s . V i s c o s i t yr e s u l t sfromt h ef r i c t i o nande n t a n g l e mento fp o l y m e r s . Thed e c r e a s ei nv i s c o s i t ywhich wasp r e d i c t e dfromt h ed e c r e a s ei nt h eToandTm v a l u e ss h o u l db ea t t r i b u t e dt ot h ebreakdowno fp o l y m e r s ,s u c ha sc e l lw a l lp o l y s a c c h a r i d e sands t a r c h , b u tn o tt ot h ei n c r e a s ei nt h ew a t e rc o n t e n t ,b e c a u s e t h e r ewasnos i g n i f i c a n tc h a n g ei nt h em o i s t u r ec o n t e n t and f r e s hw e i g h td u r i n g bananar i p e n i n g . Thei 凶t i a lc h a n g e si nv i s c o s i t y( F i g .3 B )ands t a r c h c o n t e n t( F i g .3 C )o c c u r r e db e t w e e nday0 . 5and1 , and d e c r e a s i n gp a t t e r n so ft h e s ec h a n g e sw e r e a s s o c i a t e d . Ont h eo t h e rh a n d ,e l a s t i c i t ys t a r t e dt o d e c r e a s e i m m e d i a t e l y a f t e r e t h y l e n e t r e a t m e n t ( F i g .3 A ) . Of t h en e u t r a ls u g a r components o f h e m i c e l l u l o s eB ,a r a b i n o s e ,mannose,andg a l a c t o s e c o n t e n t ss t a r t e dt od e c r e a s ei m m e d i a t e l ya f t e re t h y l e n et r e a t m e n t( F i g .4 ) .A r a b i n o s eandg a l a c t o s emay c o n s i s to fa r a b i n o g a l a c t a np o l y m e r st h a te i t h e ra r e a t t a c h e do rn o ta t t a c h e dt oa c i d i cp o l y s a c c h a r i d e s s u c ha sr h a m n o g a l a c t u r o n a n s . Mannosei sp r o b a b l y acomponent o fg a l a c t o m a n n a n . The d e c r e a s ei n t h emannosec o n t e n td u r i n gt h er i p e n i n gp r o c e s so f banana s u g g e s t s t h e breakdown o f mannosec o n t a i n i n gp o l y m e r ss u c ha sg a l a c t o m a n n a n . Such a breakdown o f galactomannan was r e p o r t e di n K .K o j i m a :S o f t e n i n gandC h e m i c a lC o m p o s i t i o n ofBananaF r u i t 1 5 0 :;口;~::曲 仏供一 ぉ 80 ザ : \ ; : ( : : ( I ) 告 40 右 右2 0 . .1 0 3 望 50 ( 1 0 4j ロ 同 E 5 0 g1 0 2 ・ 民 同 国 。 日 1 0 3 ) E < 。 。 1 0 5 B : V i s c o s i t y 。 。 。 − 且 凹? ご 1 曲 A : E l a s t i c i t y 訟 6 0 2 0 t 273 ミ 1 0 2 1 0 C : S t a r c h 3 0 0 ~~~!十l~= ! a t 2 0 0 l > l ) 目 的 。 Z1 0 0 0123401234° D a y so fr i p e n i n g 0 F i g .4 . C h a n g e si nn e u t r a ls u g a rc o m p o s i t i o no fh e m i c e l l u l o s eB f r o mb a n a n ap u l pd u r i n gr i p e n i n g N e u t r a ls u g a rc o m p o s i t i o no fh y d r o l y s a t ew a s d e t e r m i n e db yg a sc h r o m a t o g r a p h y . M e a n sa n dSEa r es h o w n( n=5 ) . D : P e c t i n 1 . 0 開 剛 endospermc e l lw a l l sd u r i n gg e r m i n a t i o no fDatura s e e d s 2 7 > .T h e s er e s u l t si n d i c a t et h a tt h ed e c r e a s ei n t h eamounto fp e c t i nandh e m i c e l l u l o s ec o n s t i t u e n t s mayp r e c e d et h ed e c r e a s ei nt h es t a r c hc o n t e n tand t h e yf u r t h e ri m p l yt h a ts o f t e n i n gi smorel i k e l yt o bei n i t i a t e dbyc h a n g e si nt h ep e c t i nandh e m i c e l l u l o s es t r u c t u r ei nt h ec e l lw a l l st h a nbyt h o s ei ns t a r c h . C o r r e l a t i o n between s o f t n e s s and c o n s t i t u e n t s i n cooking banana2 0 > Whichc o n s t i t u e n t sc o n t r i b u t et ot h ef i r m n e s so f t h ebananaf r u i t ?I twass u g g e s t e dt h a tt h ef i r m n e s s o fbananawasr e l a t e dt ot h ep r e s e n c eo fs t a r c h1 1 > andp o l y u r o n i d e s 3 0 > .B a s e dont h er e s u l t so fa n a l y s i so fd e s s e r tb a n a n a s ,t h ec h e m i c a l components r e s p o n s i b l ef o rt h ef i r m n e s shadn o ty e tb e e ni d e n t i f i e db e c a u s et h e r ewasnoa p p r e c i a b l ed i f f e r e n c ei n t h ed e c r e a s i n gp a t t e r namongf i r m n e s sp a r a m e t e r s , c e l lw a l lc o n s t i t u e n t s and s t a r c h1 9 > . As a r e l a t e d v a r i e t ywhoses t a r c hc o n t e n td o e sn o td e c r e a s es u f f i c i e n t l yc o u l d beu s e d ,i t maybecome p o s s i b l et o i d e n t i f yt h ec o n s t i t u e n t sr e s p o n s i b l ef o rt h ef i r m n e s s . t S 0 E : H e m i c e l l u l o s eB 〈 ロ 0 . 1 0 0 1 2 3 4 D a y so fr i p e n i n g . C h a n g e si ne l a s t i c i t y( A ) ,v i s c o s i t y( B ) , F i g .5 s t a r c hc o n t e n t( C ) ,u r o n i ca c i dc o n t e n t i np e c t i n( D ) ,u r o n i ca c i dc o n t e n ti n h e m i c e l l u l o s eB( E )o fp l a n t a i np u l pd u r i n gr i p e n i n ga t2 5 ° C P l a n t a i n s( c o o k i n gb a n a n a ) ,w h i c ha r er e l a t i v e s o fd e s s e r tb a n a n a s ,c o n t a i nal a r g e ramounto fs t a r c h t h a nd e s s e r tb a n a n a swhenr i p e , anda r eassumed t od i s p l a yas l o w e rr a t eo fs t a r c hh y d r o l y s i s 2 8 > . P l a n t a i n sw e r er i p e n e di nab i o t r o na t25°Cw i t h e t h y l e n et r e a t m e n td u r i n g4d a y s 2 0 > . Thee l a s t i c i t y andv i s c o s i t yo ft h ep l a n t a i np u l ps t a r t e dt od e c r e a s e a f t e r day2 ( F i g .5 A ,B ) . Thed e c r e a s i n gp a t t e r n JARQ 3 0 ( 4 )1 9 9 6 274 oft h ep e c t i nandh e m i c e l l u l o s eB c o n t e n t s( F i g .5D, E)wascomparablet ot h a toft h ee l a s t i c i t yandv i s c o s i t y , butt h es t a r c hc o n t e n t decreasedr a p i d l yon day2( F i g .5 C ) . Thus,i nt h ep l a n t a i np u l p ,i twas s u g g e s t e dt h a tt h ec e l lw a l lp o l y s a c c h a r i d e s ,p e c t i n andh e m i c e l l u l o s e sr a t h e rthans t a r c ha r et h echemic a lcomponentsr e s p o n s i b l ef o rt h ef i r m n e s s ,because t h ed e c r e a s i n gp a t t e r n of t h ef i r m n e s s parameters was s i m i l a rt ot h a toft h ep e c t i nandh e m i c e l l u l o s e Bc o n t e n t sr a t h e rthant ot h a toft h es t a r c hc o n t e n t . References 1 )A b e l e s ,F .B .& B i l e s ,C .L .( 1 9 9 1 ) :C e l l u l a s ea c t i v i t y i nd e v e l o p i n ga p p l ef r u i t s .S c i .H o r t . ,4 7 ,7 7-8 7 . 2 )A g r a v a n t e ,J .U . ,M a t u i ,T .& K i t a g a w a ,H.( 1 9 9 0 ) : S t a r c h breakdown i ne t h y l e n e - and e t h a n o l t r e a t e d ・ b a n a n a s ;Changesi np h o s p h o r y l a s eandi n v e r t a s ea c t i v i t i e sd u r i n gr i p e n i n g . Ni 》' f } O nS h o k u h i nKogyoGak7 , 911-915. k a i s h i ,3 .D .( 1 9 6 0 ) : 3 ) Ang,J .K . ,I s e n b e r g ,F .M.& Hartman,J Measuremento ff i r m n e s so fo n i o nb u l b sw i t has h e a r r o c .Am.S o c . p r e s sandap o t e n t i o m e t r i cr e c o r d e r .P 5 ,5 0 0 5 0 9 . H o r t i c .S c i . ,7 4 )B a r n e l l ,E .R .( 1 9 4 3 ) :S t u d i e si nt r o p i c a lf r u i t sXV. H e m i c e l l u l o s em e t a b o l i s mo ft h ebananaf r u i td u r i n g o t . ,2 8 , 297-323. s t o r a g e and r i p e n i n g . Ann. B 5 )B a r t l e y ,I . M. & K n e e , M. ( 1 9 8 2 ) : The c h e m i s t r y o ft e x t u r a lc h a n g e si nf r u i td u r i n gs t o r a g e . Food C h e m . ,9 , 47-58. 1 9 6 7 ) :D e f o r m a t i o nt e s t i n go ff o o d s . 6 )B o u r n e ,M.C.( 1 .A p r e c i s et e c h n i q u ef o rp e r f o r m i n gt h ed e f o r m a c i . ,3 2 , 601-603. t i o nt e s t . よ FoodS 7 )B r a d y ,C .J .( 1 9 8 7 ) :F r u i tr i p e n i n g . Ann.R e v .P l a n t P h y s i o l . ,3 8 ,1 5 5 1 7 8 . 1 9 7 3 ) :P h y s i c a l ,r h e o 8 )C h a r l e s ,R .J .& Tung,M.A.( l o g i c a landc h e m i c a lp r o p e r t i e so fbananad u r i n gr i p e n i n g . よ FoodS c i . ,3 8 , 456-459. 9 )C l e l a n d ,R .E .& Haughton,P .M.( 1 9 8 3 ) : Thei n ・ s t r o nt e c h n i q u ea sameasureo ft h ei m m e d i a t ep a s t w a l le x t e n s i b i l i t y .P l a n t a ,1 6 0 ,1 4 5 1 5 0 . e s h p a n d e ,P .B .( 1 9 7 8 ) :C h e m i c a l 1 0 )D e s a i ,B .B .& D c o n t r o lo fr i p e n i n gi nb a n a n a .P h y s i o l .P l a n t . ,4 4 , 238-240. .J .R .& M a s s i e ,D. R . 1 1 )F i n n e y ,E .E . ,B e n G e r a ,I ( 1 9 6 7 ) : Ano b j e c t i v ee v a l u a t i o no fc h a n g e si nf i r m n e s so fr i p e n i n gbananau s i n gas o n i ct e c h n i q u e .よ FoodS c i . ,3 2 , 42-6 4 6 . 1 9 8 3 ) :E f 1 2 )H e n z e ,J. ,P e k m e z c i ,M.& Baumann,H.( f e c t so fe t h r e lande t h y l e n eont h er i p e n i n go fb a n a n a . ActaH o r t . ,1 3 8 ,1 7 3 1 7 5 . r e s s e y ,R .( 1 9 7 4 ) :C 1 3 )H i n t o n ,D.M.& P e l l u l a s ea c t i v i t yi np e a c h e sd u r i n gr i p e n i n g . J . Food S c i . ,3 9 , 7 8 3 7 8 5 . 1 4 )H u b e r ,D.J .( 1 9 8 3 ) : Ther o l eo fc e l lw a l lh y d r o l a s e s i nf r u i ts o f t e n i n g .H o r t .R e v . ,5 ,1 6 9 2 1 9 . 1 5 )H u b e r ,D.J .( 1 9 8 4 ) :S t r a w b e r r yf r u i ts o f t e n i n g ;The p o t e n t i a lr o l e so fp o l y u r o n i d e sandh e m i c e l l u l o s e s .J . FoodS c i . ,4 9 ,1 3 1 0 1 3 1 5 . 1 6 )K o j i m a ,K .e ta l .( 1 9 9 1 ) : Novelt e c h n i q u ef o rmeas u r i n gt i s s u ef i r m n e s sw i t h i ntomato ( L y c o p e r s i c o n e s c u l e n t u mM i l l . )f r u i t .P l a n tP h y s i o l . ,9 6 ,5 4 5 5 5 0 . 1 7 )K o j i m a ,K .e ta l .( 1 9 9 2 ) :P h y s i c a lmeasuremento f f i r m n e s so fbananaf r u i tp u l p ;D e t e r m i n a t i o no fo p t i mumc o n d i t i o n sf o rm e a s u r e m e n t .P o s t h a r v e s tB i o l . T e c h n o l . ,2 , 41-49. 1 8 )K o j i m a ,K .e ta l .( 1 9 9 4 ) : Changesi nf i r m n e s sand c h e m i c a lc o n s t i t u e n t so fbananaf r u i td u r i n gr i p e n i n g . J p n .よ T r o p .A g r i c . ,3 8 ,2 9 32 9 7 . 1 9 )K o j i m a ,K . ,S a k u r a i ,N.& K u r a i s h i ,S .( 1 9 9 4 ) :F r u i t s o f t e n i n gi nb a n a n a ; C o r r e l a t i o n among s t r e s s r e l a x a t i o np a r a m e t e r s ,c e l lw a l lc o m p o n e n t sands t a r c h h y s i o l .P l a n t . ,9 0 , 772-7 7 8 . d u r i n gr i p e n i n g .P 2 0 )K o j i m a ,K . ,S a k u r a i ,N .& K u r a i s h i ,S .( 1 9 9 4 ) : C h a n g e si nf i r m n e s sandc h e m i c a lc o n s t i t u e n t so fp l a n t a i nf r u i td u r i n gr i p e n i n ga f t e re t h y l e n et r e a t m e n t . J p n .よ T r o p .A g r i c . ,3 8 ,3 2 3-3 2 7 . 2 1 )M a r r i o t t ,J .( 1 9 8 0 ) : Banana; P h y s i o l o g yand b i o c h e m i s t r yo fs t o r a g eandr i p e n i n gf o roptimumq u a l i t y . C r i t .R e v . FoodS c i .N u t u . ,1 3 , 41-88. 2 2 ) McCollum,T .G . ,H u b e r ,D .J .& C a n t l i f f e ,D. J . ( 1 9 8 9 ) :M o d i f i c a t i o no fp o l y u r o n i d e sandh e m i c e l l u l o s e sd u r i n g muskmelon f r u i ts o f t e n i n g . P h y s i o l . P l a n t . ,7 6 ,3 0 3 3 0 8 . 2 3 )N u s s i n o v i t c h ,A . , Kopelman, I .J .& M i z r a h i ,S . ( 1 9 9 0 ) :M e c h a n i c a lc r i t e r i ao fbananar i p e n i n g .よ S c i . FoodA g r i c . ,5 3 ,6 3-7 1 . 2 4 )P a l m e r ,J .K .( 1 9 7 1 ) : Theb a n a n a .I nB i o c h e m i s t r y o ff r u i t sandt h e i rp r o d u c t sV o l .2 .e d . Hulme, A. C . , Academic P r e s s , London, 65-105. 2 5 )P e s i s ,E . ,F u c h s ,Y .& Zauberman,G.( 1 9 7 8 ) :C e l l u l a s ea c t i v i t y and f r u i ts o f t e n i n gi na v o c a d o .P l a n t P h y s i o l . ,6 1 , 416-419. 2 6 )S a k u r a i ,N .( 1 9 9 1 ) : C e l lw a l lf u n c t i o n si n growth andd e v e l o p m e n t- ap h y s i c a landc h e m i c a lp o i n to f v i e w-. B o t . Mag 1 0 4 ,235-251. 2 7 )S a n c h e z ,R .e ta l .( 1 9 9 0 ) : Changesi nt h eendosperm c e l lw a l l so ftwoD aturas p e c i e sb e f o r er a d i c l ep r o t r u s i o n .P l a n tP h y s i o l . ,9 3 , 89-97. 2 8 )S t o v e r ,R .H.& Simmonds,N.W.( 1 9 8 7 ) : Banana ( 3 r de d . ) . Longman, E s s e x , 386-395. 2 9 )T a i z ,L .( 1 9 8 4 ) :P l a n tc e l le x p a n s i o n :R e g u l a t i o no f c e l lw a l lm e c h a n i c a lp r o p e r t i e s . Ann. R e v .P l a n t P h y s i o l . ,3 5 ,5 8 5 6 5 7 . .e ta l .( 1 9 9 2 ) : R e l a t i o n s h i pb e t w e e n 3 0 ) Wade, N. L s o f t e n i n gandt h ep o l y u r o n i d e si nr i p e n i n gbananaf r u i t . よ S c i .FoodA g r i c . ,6 0 ,6 1-6 8 . 3 1 ) Yamamoto,R . ,S h i n o z a k i ,K .& Masuda,Y .( 1 9 7 0 ) : S t r e s s r e l a x a t i o np r o p e r t i e so fp l a n tc e l lw a l l sw i t h s p e c i a lr e f e r e n c et oa u x i na c t i o n .P l a n tC e l lP h y s i o l . , 1 1 ,9 4 7 9 5 6 . 3 2 ) Yamamoto, R . ,F u j i h a r a ,S . & Masuda,Y .( 1 9 8 1 ) : Compression method f o r measurement o fs t r e s s r e l a x a t i o np r o p e r t i e so fp l a n tc e l lw a l l sw i t hr e f e r e n c e o fp l a n thormonea c t i o n s .B i o r h e o l . ,1 8 ,6 4 36 5 2 . リ (Received f o rp u b l i c a t i o n , November 6 , 1995)
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