葡萄貯藏期間果肉質地參數變化規律的TPA表征

張昆明, 張平, 李志文, 任朝輝, 農紹莊

(1.大連工業大學食品與生物工程學院,遼寧大連 116034;2.國家農產品保鮮工程技術研究中心,天津市農產品采后生理與貯藏保鮮重點實驗室,天津 300384)

葡萄貯藏期間果肉質地參數變化規律的TPA表征

張昆明1, 張平＊2, 李志文2, 任朝輝2, 農紹莊1

(1.大連工業大學食品與生物工程學院,遼寧大連 116034;2.國家農產品保鮮工程技術研究中心,天津市農產品采后生理與貯藏保鮮重點實驗室,天津 300384)

采用3種常用保鮮膜對巨峰葡萄進行氣調包裝,放于-0.3℃的冰溫保鮮庫中貯藏,分別在0、5、10、15、20、25、30 d利用質構儀質地多面分析(TPA)法測定葡萄果肉,得到葡萄貯藏期間果肉質地參數變化規律。結果表明:TPA測試反映了3種保鮮膜內的葡萄果肉各項質地參數變化規律總體均呈現下降趨勢;果肉硬度與黏著性、咀嚼性呈較好的正相關性,而與凝聚性呈負相關;果肉咀嚼性與硬度、黏著性、彈性呈較好的正相關性;果肉彈性與凝聚性、咀嚼性、回復性呈較好的正相關性,而回復性與彈性、凝聚性以外的質地參數相關性較差;葡萄好果率與貯藏時間在一定范圍內呈良好線性關系,提出一個經驗公式將好果率與果肉硬度進行關聯。

質構儀;質地多面分析;冰溫;氣調包裝

葡萄果肉質地鮮嫩多汁,營養豐富,但貯藏期間的葡萄果肉組織隨貯期延長逐漸出現軟化,嚴重時影響食用品質[1]。果實質地屬性是源于果實結構的一組物理特性,此特性與果實的形變、曲解和在力的作用下流動有關。目前,感官評價常用于檢驗果實質地變化狀況,但評價過程一般僅通過人的視覺、味覺及觸覺等感覺進行,結果不穩定。質構儀質地多面分析法(Texture profile analysis,TPA)是近年來發展起來的一種新型儀器測試方法,其原理是模擬人口腔的咀嚼運動,對樣品進行兩次壓縮的力學過程,測試與微機相連,通過界面輸出質地測試結果曲線,從而可以分析樣品的相關質地參數[2-3]。由于 TPA測試結果更為客觀,國外已將其廣泛應用于食品質地評價領域,如奶酪[4]、香腸[5]、面包[6]、果實 (蘋果、桃、橄欖等)[7-9]、土豆[7]、番茄[10]等,但國內這方面的研究開展較少[11],尤其關于葡萄采后貯藏期間果肉質地變化方面的研究更是鮮有報道。冰溫技術(Controlled freezing point)能夠有效維持細胞活體狀態,氣調包裝(Modified atmosphere package)能夠調節貯藏環境中的氣體濃度,二者的結合是果蔬常用貯藏保鮮方式之一。本試驗擬通過質構 TPA測試法,對巨峰葡萄冰溫結合3種常用保鮮膜氣調包裝貯藏期間的果肉質地參數變化規律進行研究,旨在揭示葡萄冰溫氣調包裝貯藏期間的果肉質地變化狀況,并提出一個二元三次方程將葡萄好果率與果肉硬度進行關聯,為葡萄冰溫氣調包裝貯藏期間的果肉質地變化提供一種簡便的評價依據,同時也為其他果蔬的質地檢測提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

巨峰葡萄:于2009年9月22日采自遼寧省營口市九壟地鄉正紅旗村,采收后裝入周圍鋪有報紙的塑料框內,于采收當天運回國家農產品保鮮工程技術研究中心(天津)進行相關處理。

保鮮膜:PVC-1膜(厚度 0.05 mm)、PVC-2膜(厚度0.03 mm)和 PE膜(厚度0.03 mm)。

1.2 試驗設備

TA.XT.Plus物性測試儀:英國 Stable M icro System公司產品;BW-120冰溫保鮮庫、普通冷庫:國家農產品保鮮工程技術研究中心(天津);電子秤:上海永杰衡器有限公司產品。

1.3 試材處理

從采收后的巨峰葡萄中選取無病害、無霉變、無機械損傷的果實于0℃普通冷庫中進行預冷處理24 h后,稱取葡萄2.5 kg整齊放入自行設計包裝箱中,同時將包裝箱裝入 PVC-1膜、PVC-2膜及PE膜(國家農產品保鮮工程技術研究中心提供)中,利用封口膠將膜與包裝箱的四周緊密貼緊并及時封口,最后將其放入BW-120℃冰溫保鮮庫溫度為-0.3(±0.3)℃中進行貯藏。每種保鮮膜包裝處理設6個重復,每5 d取箱內的葡萄果實進行質地參數檢測。

1.4 果實質地分析

將巨峰葡萄小心去皮(盡量避免把果肉掀起)后,放置于質構儀測試平板上,然后采用直徑為75 mm的圓柱形探頭 P/75對去皮葡萄進行 TPA測試。測試參數如下:測前速度1 mm/s,測試速度1 mm/s,測后上行速度1 mm/s,葡萄果肉受壓變形30%,兩次壓縮停頓時間為5 s,觸發力為5 g。由質地特征曲線得到評價葡萄貯藏期間果肉狀況的質地參數:硬度、黏著性、彈性、凝聚性、咀嚼性和回復性。每種保鮮膜處理重復20次測試,結果取平均值。葡萄果肉 TPA典型質地特征曲線如圖1所示。

其中TPA參數定義為:硬度(Hardness):以雙峰曲線中的第一個峰的最大值F1表示硬度,單位為牛頓(N);彈性(Sp ringiness):指與第二次壓縮達峰值時所經歷的時間ΔT(ΔT=T3-T2)成正比,與第一次壓縮達峰值時所經歷的時間T1成反比,即:彈性=(T3-T2)/T1;凝聚性(Cohesiveness):指第二次壓縮所得的峰面積A2與第一次壓縮所得的峰面積A1之比,即:凝聚性 =A2/A1;咀嚼性(Chew iness):為硬度、凝聚性和彈性3者乘積,即:咀嚼性=硬度(N)×彈性×凝聚性,單位為牛頓(N)。回復性(Resilience):指曲線中面積A4與面積A5之比,即:回復性=A4/A5;黏著性(A dhesiveness):指第一次壓縮曲線達到零點到第二次壓縮曲線開始之間曲線的負面積A3。

圖1 葡萄果肉TPA典型質地特征曲線Fig.1 Typical TPA curve of texture character of grape berry

1.5 好果率測定

采用稱重法測定葡萄貯藏期間果實的好果率。即貯藏前先稱出包裝箱中所裝載的葡萄質量m0,然后在每5 d取出葡萄果實用于 TPA測試,挑選出貯藏期間葡萄出現的腐爛果粒、脫粒果粒,并將葡萄腐爛與脫粒果粒合并稱重,記為質量m1,葡萄好果率按如下公式計算:好果率=(m0-m1)/m0。

1.6 數據處理

實驗分析中所有圖表的繪制采用Excel進行處理,利用SPSS17.0統計軟件對試驗數據進行皮爾遜相關分析(Pearson correlation analysis)和曲線擬合(Curve estimation)分析。

2 結果與分析

2.1 葡萄果肉TPA測試相關性分析

葡萄果肉TPA測試的相關性分析結果如表1所示。在本貯藏試驗條件下,巨峰葡萄果肉硬度與咀嚼性呈較好的正相關性(R=0.903),這說明葡萄果肉硬度越大,果肉的咀嚼性越強,二者體現的是人體口腔對果肉的觸覺感受,均能反映果實的致密度及堅實度,此外,果肉硬度與凝聚性呈負相關,而與黏著性呈正相關。果肉彈性與凝聚性、咀嚼性、回復性呈較好的正相關性,其彈性與回復性的相關程度更高(R=0.822),這說明葡萄果肉彈性越好,果肉的回復性越強,果肉凝聚性和咀嚼性也越高;而回復性與彈性、凝聚性的相關性較好,但與其參數相關性較差。顯然,在與其他參數相關性方面,果肉彈性要優于回復性,即彈性比回復性更能反映葡萄果肉質地屬性,因此,后面二者的研究只討論果肉彈性的變化。果肉咀嚼性與硬度、黏著性、彈性呈較好的正相關性(R=0.613～0.903),這說明葡萄果肉咀嚼性越強,則果肉硬度越大,彈性越好,黏著性也越強。綜合分析,果肉硬度、彈性、咀嚼性和凝聚性均能很好反映果肉的質地變化,因此,下面主要討論這4種質地參數的變化。

表1 葡萄果肉各項質地參數間的相關性Tab.1 Correlation of texture parameters of grape berry by TPA test

2.2 葡萄貯藏期間果肉TPA測試變化規律

2.2.1 果肉硬度變化規律 硬度反映的是葡萄果肉在外力作用下發生形變所需要的屈服力大小。如圖2所示,在整個冰溫貯藏期間,TPA測試反映了3種常用保鮮膜內的葡萄果肉硬度均隨貯期的延長呈現降低趨勢,且3種膜內的葡萄果肉硬度有著相似的下降變化規律。這在一定程度上說明了在保鮮膜存在差異的條件下,TPA測試仍能夠很好反映葡萄貯藏期間果肉硬度變化規律,該測試結果與郇延軍等利用instron質構測試儀對冰溫高濕保鮮的巨峰葡萄進行穿刺試驗所得的結果相類似[12]。貯藏前期,3種保鮮膜內的葡萄果肉硬度下降速度較為明顯。貯藏5 d時,葡萄果肉硬度分別由貯前的5.3 N下降為4.6、4.3和4.1 N,然后隨貯期延長開始緩慢下降,直至貯藏10 d后,果肉硬度才開始出現較大幅度的下降趨勢。貯藏15 d時,3種膜內的果肉硬度分別由貯前的5.3 N下降為3.7、3.2和3.1 N,然后果肉硬度開始隨貯期延長呈現平緩的下降趨勢。貯藏30 d時,3種膜內的果肉硬度分別下降為3.2、2.8和3.0 N。

圖2 葡萄貯藏期間果肉硬度變化規律Fig.2 Changes of hardness of the grape berry during storage

2.2.2 果肉彈性變化規律 彈性反映的是葡萄果肉經第一次壓縮變形后,在去除變形力的條件下所能恢復的程度。如圖3所示,在整個冰溫貯藏期間,3種常用保鮮膜內的葡萄果肉彈性有著相似的變化規律,3種膜內的葡萄果肉彈性隨貯期延長總體均呈現降低趨勢。貯藏前期,3種保鮮膜內的葡萄果肉彈性下降速度較快,其中以 PE膜內的果肉彈性下降最為明顯。貯藏10 d時,3種膜內的果肉彈性均明顯下降至極值,然后各膜內的果肉彈性開始以較小的幅度上升,其中 PVC-2膜上升時間最短,貯藏15 d后又開始出現緩慢的下降趨勢,PE膜次之,貯藏20 d后也出現緩慢下降趨勢,而 PVC-1膜上升時間最長,但上升幅度不大,并與貯藏25 d后又開始呈現緩慢下降趨勢。這一變化差異說明TPA測試能很好地表征不同保鮮膜內葡萄果肉彈性的變化規律,同時也反映出冰溫結合氣調包裝能夠有效緩解葡萄貯藏期間果肉彈性下降。

圖3 葡萄貯藏期間果肉彈性變化規律Fig.3 Changes of springiness of the grape berry during storage

2.2.3 果肉凝聚性變化規律 凝聚性反映的是咀嚼葡萄果肉時,果肉抵抗牙齒咀嚼破壞而表現出的內部結合力,反映了果肉組織細胞間結合力的大小,使果實保持完整的性質。如圖4所示,在整個冰溫貯藏期間,3種常用保鮮膜內的葡萄果肉凝聚性隨貯期延長總體均呈現下降趨勢,且各保鮮膜內的葡萄果肉凝聚性有著相似的下降規律。貯藏10 d時,3種保鮮膜內的果肉凝聚性呈迅速降低趨勢并降至最低值,隨后均緩慢上升,其中 PVC-2膜中果肉凝聚性上升的速度較快,并于貯藏15 d后隨貯期延長果肉的凝聚性變化幅度不大,而PVC-1膜、PE膜二者中果肉凝聚性上升的速度相對緩慢,貯藏20 d后果肉凝聚性隨貯期延長又開始出現緩慢的下降趨勢。這一變化差異說明冰溫下不同保鮮膜對果肉內部結合力存在一定的影響,同時也說明TPA測試能很好地反映出該貯藏條件下葡萄果肉凝聚性變化規律。

圖4 葡萄貯藏期間果肉凝聚性變化規律Fig.4 Changes of cohesiveness of the grape berry during storage

2.2.4 果肉咀嚼性變化規律 咀嚼性模擬的是牙齒將固體樣品咀嚼成吞咽穩定狀態時所需要的能量,其綜合反映了果肉在牙齒咀嚼過程中對外力的持續抵抗作用。如圖5所示,在整個冰溫貯藏期間,3種常用保鮮膜內的葡萄果肉咀嚼性隨貯期的延長總體均呈降低趨勢,且在貯藏前期下降趨勢更為明顯。這一變化原因可能與葡萄果肉質地本身綿軟、果肉細胞大小不均勻及果肉含水量高有關。貯藏15 d時,3種保鮮膜內的葡萄果肉咀嚼性迅速降低至極值,分別由貯前的0.56 N分別降至0.28、0.25和0.22 N,然后隨貯期延長呈平緩的降低趨勢,但下降幅度均不大。這一變化說明了冰溫氣調包裝在葡萄貯藏中后期對果肉的咀嚼性保持較好,同時也充分體現了TPA測試模擬牙齒咀嚼葡萄果肉所需作用力大小的變化情況。貯藏30 d時,3種膜內的葡萄果肉咀嚼性與貯前相比下降幅度較大,分別由貯前的0.56下降至0.31、0.22和0.24 N。

圖5 葡萄貯藏期間果肉咀嚼性變化規律Fig.5 Changes of chewiness of the grape berry during storage

2.3 葡萄貯藏期間果肉硬度與好果率的關系擬合

葡萄在貯藏過程中,隨貯期延長果粒容易發生長霉現象,引起灰霉病的發生,從而使葡萄漿果出現腐爛、脫粒現象,造成葡萄品質下降[13]。如圖6所示,冰溫貯藏10 d時,3種膜內的葡萄均保持良好,無腐爛、脫粒現象的發生,好果率均為100%。但隨貯期繼續延長,3種膜內的葡萄開始出現不同程度的腐爛、脫粒現象,好果率也呈現線性降低趨勢,其中以PE膜中的葡萄好果率下降較為迅速,其次PVC-2膜,PVC-1膜中的葡萄好果率下降最慢。貯藏30 d時,3種膜內的葡萄好果率分別為94.1%、92.3%和90.3%。

顯然,在整個冰溫貯藏期間,3種膜內的葡萄好果率隨貯期延長均呈現不同程度的降低趨勢(見圖6),而在本貯藏試驗條件下,3種常用保鮮膜內的葡萄果肉硬度隨貯期延長也均呈現降低趨勢(見圖2),基于二者此變化規律,提出一個二元三次方程將葡萄果肉硬度與葡萄好果率進行關聯。利用SPSS17.0統計軟件對 TPA測試3種膜內所得的葡萄果肉硬度與葡萄好果率進行二次多項式擬合,結果如圖7所示,這也在一定程度上反映了葡萄果肉硬度可以作為評價葡萄貯藏狀況的依據。擬合回歸方程為:Y=0.036X3-1.0186X2+95.175X-2 962.4(Y為 TPA測試所得葡萄果肉硬度,X為葡萄好果率),R2=0.832 7。因此,通過簡單的葡萄好果率測定,通過擬合方程可以間接推知葡萄冰溫氣調包裝貯藏期間果肉的硬度,從而為巨峰葡萄冰溫氣調包裝貯藏期間果肉質地變化提供一種簡便的評價依據。

圖6 葡萄貯藏期間好果率變化規律Fig.6 Changes of good fruit rate of the grape during storage

圖7 葡萄果肉硬度與葡萄好果率擬合曲線Fig.7 Regression curve of hardness and good fruit rate of the grape berry

3 討論與結語

質地是果實貯藏保鮮的重要品質指標之一,也是用于表征果實成熟度和耐貯性的重要依據。葡萄果實隨貯藏時間延長其果肉質地會不斷發生變化,而質構儀質地多面分析(TPA)法模擬人體牙齒對葡萄果肉進行兩次壓縮,從而得到的各項質地參數從不同的方面反映了葡萄貯藏期間果肉質地變化狀況。TPA測試所得到的各項質地參數很難通過感官評價對其進行客觀描述,且感官評價過程往往憑借經驗進行,受主觀影響程度較大,而儀器測試參數結果具有客觀性。但須注意的是,利用質構儀對果實進行 TPA測試時,應根據該果實本身的質地屬性進行預實驗,從而選定合適的 TPA測定參數。此外,對 TPA測試所得的各項質地參數,并不是每項質地參數都要進行分析,而應根據果實的自身屬性進行選擇,如本試驗結果并未對葡萄果肉脆性、膠著性進行分析,因 TPA測試過程中葡萄果肉在壓縮時沒有出現明顯的裂痕[14],故未對果肉脆性參數進行分析;此外膠著性多用于評價半固體樣品[15],而葡萄果肉為固態樣品,故未對膠著性參數進行分析。本試驗條件下,葡萄果實好果率隨貯期延長在一定范圍內呈現線性降低趨勢,而葡萄果肉硬度隨貯期延長也呈現降低趨勢,故將葡萄果實好果率與果肉硬度進行關聯。

綜上所述,在整個冰溫貯藏期間,TPA測試反映了3種保鮮膜內的葡萄果肉各項質地參數變化規律總體均呈現下降趨勢;果肉硬度與黏著性、咀嚼性呈較好的正相關性,而與凝聚性呈負相關;果肉咀嚼性與硬度、黏著性、彈性呈較好的正相關性;果肉彈性與凝聚性、咀嚼性、回復性呈較好的正相關性,而回復性與彈性、凝聚性以外的質地參數相關性較差;葡萄好果率與貯藏時間在一定范圍內呈良好線性關系,并提出一個經驗公式將好果率與果肉硬度進行關聯。從而利用好果率與果肉硬度的相關性,為葡萄冰溫氣調包裝貯藏期間的果肉質地變化提供一種簡便的評價依據。

（References）：

[1]秦丹,石雪暉,胡亞平,等.葡萄采后貯藏保鮮研究進展[J].保鮮與加工,2006,6(1):9-11.

Qin Dan,Shi Xue-hui,Hu Ya-ping,et al.Advances of research on postharvest-storage of grape[J].Storage and Process,2006,6(1):9-11.(in Chinese)

[2]Gunness P,Kravchuk,O,Nottingham S,et al.Sensory analysis of individual straw berry fruit and comparison with instrumental analysis[J].Postharvest Biology and Technology,2009,52:164-172.

[3]李里特.食品物性學[M].北京:中國農業出版社,2001:96-100.

[4]Tudoreanu L,Dumitrean L.Texture profile analysis of some romanian pasta filata cheese varieties[J].Bulletin UASVM Agriculture,2009,66(2):512-517.

[5]Herrero A M,O rdonez J A,Herranz B,et al.Tensile properties of cooked meat sausages and their co rrelation with texture profile analysis(TPA)parameters and physico-chemical characteristics[J].Meat Science,2008,80(3):690-696.

[6]Kadan R S,Robinson M G,Thibodeaux D P,et al.Texture and other physicochemical properties of whole rice bread[J].Journal of Food Science,2001,66(7):940-944.

[7]Zdunek A,Bednarczyk J.Effect of mannitol treatment on ultrasound emission during texture profile analysis of potato and apple tissue[J].Journal of Texture Studies,2006,37(3):339-359.

[8]Golias J,Bejcek L,Gratz P,et al.Mechanical resonance method for evaluation of peach fruit firmness[J].Hortscience,2003,30(1):1-6.

[9]Meullenet J F,Lyon B G,Carpenter J A,et al.Relationship between sensory and instrumental texture profile attributes[J].Journal of Sensory Studies,1998,13:77-93.

[10]Lee S Y,Luna-Guzman I,Chang S,et al.Relating descriptive analysis and instrumental texture data of processed diced tomatoes[J].Food Quality and Preference,1999,10:447-455.

[11]Yang Z,Zheng Y,Cao S,et al.Effects of storage temperature on textural properties of Chinese baby berry fruit[J].Journal of Texture Studies,2006,38(1):166-177.

[12]郇延軍,陶謙,王海鷗,等.巨峰葡萄的冰溫高濕保鮮及出庫[J].無錫輕工大學學報,2000,19(1):26-29.

Xun Yan-jun,Tao Qian,Wang Hai-ou,et al.The ice-temperature-high-humidity preservation and out-store test of Kyoho grape[J].Journal of Wuxi University of Light Industry,2000,19(1):26-29.(in Chinese)

[13]于天穎,劉坤.葡萄貯藏期病害及保鮮技術研究進展[J].北方果樹,2005,(3):1-3.

Yu Tian-ying,Liu Kun.Advances of reseach on disease damage and presearvation technique of grape during storage[J].Northern Fruits,2005,(3):1-3.(in Chinese)

[14]姜松,王海鷗.TPA質構分析及測試條件對蘋果 TPA質構分析的影響[J].食品科學,2004,25(12):68-71.

Jiang Song,Wang Hai-ou.TPA and effect of experimental conditionson TPA test of apple slices[J].Food Science,2004,25(12):68-71.(in Chinese)

[15]吳洪華,姜松.食品質地及其 TPA測試[J].食品研究與開發,2005,26(5):128-131.

Wu Hong-hua,Jiang Song.Food texture and TPA test[J].Food Research and Development,2005,26(5):128-131.(in Chinese)

Study on the Variation of Grape Berry Texture Properties During Storage by Texture Profile Analysis

ZHANG Kun-ming1, ZHANG Ping＊2, L IZhi-wen2,REN Zhao-hui2, NONG Shao-zhuang1
(1.College of Food Science and Biotechnology,Dalian Polytechnic University,Dalian 116034,China;2.National Engineering and Technology Research Center for Preservation of Agriculture Products,Tianjin Key Laboratory of Posthavest Physiology and Storage of Agricultule Products,Tianjin 300384,China)

The Kyoho grape packed in three common preservation film s was stored at controlled freezing point-0.3℃.The time course of grape berry texture properties during storage was detected by using texture profile analysis at 0,5,10,15,20,25,30 days intervals.It was found that:1)the trend of all the texture parameters of the grape berry in three common preservation film s decreased;2)The hardness of grape berry had good positive correlations with adhesiveness and chewiness,but exhibited negative correlation with cohesiveness;3)Chewiness of grape berry had good positive correlations with hardness,adhesiveness,springiness and springiness of grape berry also had good positive correlations with cohesiveness,chewiness, resilience;(4)Resilience had bad correlations with other texture parameters excluding springiness and cohesiveness;(5)good fruit rate linearly decreased with the storage time.Based on the above results,good fruit rate could be used to construct regression model to predict the hardness of Kyoho grape berry.Then a simple evaluation method could be provided for Kyoho grape berry during storage by using the regression model.

texture analyzer,texture profile analysis,controlled freezing point,modified atmosphere package

S 37

A

1673-1689(2011)03-0353-06

2010-05-16

國家葡萄產業技術體系建設項目(nycytx-30-ch-02);農業部公益性行業(農業)科研專項經費項目(nyhyzx07-027)。

＊

張平(1958-),男,山西大同人,工學博士,研究員,主要從事果蔬采后生理與物流保鮮研究。Email:zhp-0352@163.com