不同輕微損傷方式下鮮棗整果力學特性的研究

王 斌，李麗麗，張淑娟

(山西農業大學 a.信息學院；b.信息科學與工程學院；c.工學院，山西 太谷 030801)

0 引言

壺瓶棗是山西十大名棗之一，以其果大、皮薄、肉厚、味美和極具滋補功能而享譽神州，且有極其豐富的營養價值和藥用價值[1]。壺瓶棗采后質地會不斷發生變化，進行著各種代謝反應。然而，在采摘、撿拾、儲運、加工過程中容易發生機械損傷，由于蒸騰作用，果實會喪失水分；同時，由于損傷后有機物質的消耗，水分、纖維素和果膠含量減少，從而使得其品質逐漸下降。

果實質地的評價主要包括感官評價和儀器測定兩個方面。相比較而言，儀器的測定更加客觀、準確性更高。硬度是質地的重要參數，水果最大穿刺力(堅實度)是反映果蔬成熟度和品質的一個重要指標[2-3]。傳統上多采用硬度計來測定瓜果硬度，其指標單一，測得的數據變異較大。目前，質構儀質地整果穿刺法的使用，能夠較好地反映整個果實的力學特性參數，評價也更為客觀，豐富了果實質地評價的內容，進而克服了傳統檢測法的不足，測得結果更加準確、可比性更強。國內外對奶酪[4]、面包[5]、荔枝[6]、蘋果[7-8]、獼猴桃[9]、葡萄[10-11]和香蕉[12]和西瓜[13]方面均有報道。

然而，國內在壺瓶棗質地方面的研究尚未見報道。本研究對壺瓶棗采摘后進行模擬損傷，對經過不同損傷方式的壺瓶棗整果在貯藏期間的各項質地參數變化進行試驗研究，旨在比較不同損傷方式下最大穿刺力(堅實度)、果皮脆性、果肉最大硬度和果肉平均硬度的力學性能指標的變化情況，找出不同損傷方式及其貯藏不同時間的力學性能指標的相互關系，為確定表征壺瓶棗樣本質地力學特性分類評價指標提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗樣品產自太谷縣有機栽培棗園，無外部缺陷，外表全部呈紅色，外表形狀均一。采摘當天運至實驗室，選取無傷病，大小、顏色和成熟度基本一致的400個代表性鮮棗。依次隨機選取100個樣品依次從高度為2m和3m自然落到水泥地面，高度為3m自然落到土地地面；隨后，隨機選取100個樣品，用萬能材料物理試驗機以速度3mm/s、探頭直徑11mm、深度3.5mm對每個樣本進行機械損傷。將4種損傷樣品裝在保鮮袋中置于3℃的冰箱中貯藏，試驗前取出放置1～2h，使之恢復常溫。在不同損傷方式下，每隔3d對樣品進行力學壓縮-穿刺測試，每組25個樣品，共4組，為期13d。

1.2 儀器設備

本試驗采用美國因斯特朗公司生產的Instron5544系列電子萬能材料物理試驗機對鮮棗進行機械損傷；采用英國Stable Micro System公司生產的TA-XT plus型號的質構儀(Texture Exponent 32)測試鮮棗從輕微損傷制作到變質階段的力學指標。

1.3 穿刺試驗

在采后4h內將第1組經過4種損傷方式下的壺瓶棗進行壓縮-穿刺試驗。試驗選用直徑為2mm的P/2n針狀探頭，測試模式為Compression，測前速率、測試速度、測后速率均為1mm/s，測試深度3.7mm，觸發力5g，曲線記錄方式為Target。從鮮棗穿刺測試曲線(力-位移)上，得到壺瓶棗整果最大穿刺力、果皮脆性、果肉最大硬度與果肉平均硬度。鮮棗帶皮穿刺的力-位移(F-S)曲線如圖1所示。

1.4 數據分析

數據處理及制表在Origin8.5(OriginLab,USA)軟件中進行，數據的相關性和差異顯著性分析使用SPSS18.0軟件。

圖1 鮮棗樣本穿刺試驗質地特征曲線Fig.1 Quality character curve from jujube puncture test

2 結果與分析

2.1 不同損傷壺瓶棗果肉質地間相關性分析

利用SPSS18.0統計軟件分別計算壺瓶棗在4種損傷方式下貯藏期間的各項質地參數的相關性，采用皮爾遜相關分析(pearson correlation analysis)來表示，結果如表1所示。

表1 壺瓶棗整果質地參數間的相關性Table 1 Correlation between texture parameters of Huping jujube whole fruit

由表1可以看出：在此試驗條件下，壺瓶棗整果最大穿刺力與果皮脆性、果肉最大硬度、果肉平均硬度均呈正相關(R=0.888～0.962)，但與果皮脆性的相關性程度最高(R=0.962)。由此表明：壺瓶棗整果的最大穿刺力越大，果皮脆性、果肉最大硬度、果肉平均硬度也越好；壺瓶棗整果的果皮脆性與果肉最大硬度、果肉平均硬度也具有較好的相關性(R=0.969～0.987)，且相關性顯著。由此可見：最大穿刺力與果皮脆性、果肉最大硬度、果肉平均硬度可以作為評價棗果實質構性能的主要參數；同時，壺瓶棗整果質地參數之間存在著相關性，但相關性的水平不同。

2.2 建立多元線性回歸方程

依據壺瓶棗整果質地參數間存在著一定的相關性，且水果最大穿刺力(堅實度)是反映果蔬成熟度和品質的一個重要指標，對影響壺瓶棗整果最大穿刺力(堅實度)性能指標的3個因素進行了多元線性回歸分析，得到了各因素之間的相互關系及各因素對最大穿刺力(堅實度)指標的影響權重，如表2所示。

表2 不同損傷下各指標因素之間的回歸方程Table 2 Regression equation between the indexes under different damage factors

續表2

由表2可知：R2乘以100%時，可以理解為因變量的總變異性中被自變量解釋的百分比。當壺瓶棗整果距離2、3m水泥地損傷、3m土地損傷和機械損傷時，自變量果皮脆性、果肉最大硬度和果肉平均硬度解釋了最大穿刺力的總變異性的99.6%、96.6%、98.4%和80.6%。

2.3 不同損傷方式下貯藏期間各質地參數的變化

同一個溫度、4種損傷方式下的鮮棗整果在貯藏期間最大穿刺力與果皮脆性、果肉最大硬度、果肉平均硬度的變化趨勢，如圖2所示。

圖2 不同損傷方式對壺瓶棗整果貯藏期間質地參數的影響Fig.2 Effect of different ways Huping injury whole fruitduring storage of texture parameters

由圖2可以看出：整個貯藏期間，4種損傷方式對壺瓶棗整果最大穿刺力(堅實度)、果皮脆性、果肉最大硬度和果肉平均硬度總體都呈下降趨勢；但機械損傷的壺瓶棗整果最大穿刺力(堅實度)、果皮脆性、果肉最大硬度和果肉平均硬度普遍高于其他3種損傷方式，且波動較小。從高度為3m自然落到水泥地面和土地地面損傷的壺瓶棗整果最大穿刺力(堅實度)、果皮脆性、果肉最大硬度和果肉平均硬度波動最大，分別在貯藏第7d和第10d時有小幅的回升，可能是由于水分散失、組織的木質化造成的[14-15]；直到貯藏第13d時，4種損傷方式對壺瓶棗整果的質地參數降至貯藏期的最低點。由此看出：4種損傷方式對壺瓶棗整果的質地參數趨勢大致相同，但從高度為2m自然落到土地地面和機械損傷對壺瓶棗整果的質地參數減少的抑制效果較好。

3 討論與結論

質地是果實貯藏保鮮的重要品質指標之一，也是評價果實成熟度和耐貯性的重要依據。本試驗使用質構儀質地整果穿刺法研究壺瓶棗的質地品質，對不同損傷方式的壺瓶棗進行穿刺試驗，并對所獲各項質地參數的相關性進行分析。試驗證明：該方法能夠準確地反映出壺瓶棗的果皮和果肉的質地品質，為改進果蔬貯藏保鮮技術提供合理的量化指標，豐富了壺瓶棗果實品質的評價內容。

1) 壺瓶棗整果最大穿刺力與果皮脆性、果肉最大硬度、果肉平均硬度均呈正相關(R=0.888～0.962)，但與果皮脆性的相關性程度最高(R=0.962)。壺瓶棗整果的果皮脆性與果肉最大硬度、果肉平均硬度也具有較好的相關性(R=0.969～0.987)，且存在顯著的正相關性。因此，可以用果實最大穿刺力與果皮脆性、果肉最大硬度、果肉平均硬度作為評價壺瓶棗整果實質構性能的主要參數。

2) 對影響壺瓶棗整果最大穿刺力(堅實度)性能指標的3個因素進行了多元線性回歸分析。結果表明：當壺瓶棗整果距離2m和3m水泥地損傷、3m土地損傷和機械損傷時，自變量果皮脆性、果肉最大硬度和果肉平均硬度解釋了最大穿刺力的總變異性的99.6%、96.9%、98.4%和80.6%。

3) 壺瓶棗整果各項質地參數總體呈現下降趨勢，且4種損傷方式的質地參數下降規律有所差異。機械損傷的壺瓶棗整果各項質地參數普遍高于其他3種損傷方式，且波動較小；而從高度為3m自然落到水泥地面和土地地面損傷的壺瓶棗整果各項質地參數波動最大，分別在貯藏第7d和第10d時有小幅的回升，直到貯藏第13d時，各項質地參數降至貯藏期的最低點。因此，質構儀分析法能很好地反映壺瓶棗整果各項質地參數變化規律，適合用于評價壺瓶棗貯藏期間整果質地變化情況。