枸杞鮮果貯藏期間質量損失率與時間的擬合及與質構參數的關系

程曉燕，葛向珍，薛華麗，畢 陽,*

（1.甘肅農業大學理學院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅農業大學食品科學與工程學院，甘肅 蘭州 730070）

枸杞（Lycium barbarumL.）系茄科枸杞屬多年生小灌木，廣泛分布于世界各地，我國多分布于西北和華北地區。枸杞果實富含多種活性物質，是理想的藥食資源[1]。干制是枸杞漿果的主要加工方式，但干制會導致部分活性成分損失[2]。因此，可使活性成分得以最大程度保留的鮮果枸杞需求日益增大[3]。

枸杞漿果皮薄多汁，在常溫條件下果實很快發生質量損失[4]。有研究指出，果實的采后質量損失率與貯藏時間呈正相關。王磊明等建立了藍莓質量損失率在常溫貯藏下隨時間變化的回歸方程，發現質量損失率隨時間延長而增加[5]。馬亞紅等擬合了獼猴桃質量損失率在常溫下隨時間變化的線性函數，發現貯藏時間越長，獼猴桃的質量損失率越大[6]。質地剖面分析（texture profile analysis，TPA）是利用力學方法來測定食品的硬度、脆性、內聚性和彈性等質構特性參數的方法[7]。TPA參數在一定程度上可反映果實的質構變化，也能間接反映果蔬的保鮮效果[8-9]。葡萄的穿刺功與脆性呈顯著負相關，而與咀嚼性呈顯著正相關[10]；姜松等研究蘋果的壓縮程度對黏聚性和回復性的影響時發現，壓縮程度越大，黏聚性和回復性以二次多項式模型遞減[11]。

雖然質量損失對貯藏期間的果實質構影響很大，但鮮見鮮果枸杞質量損失與質構具體相關性的報道。大果枸杞果梗偏長、質地較硬；在銷售包裝中占據空間較多，且易刺傷包裝內的其他果實[12]。因此，本實驗以去梗的‘寧杞七號’大果枸杞鮮果為試材，測定枸杞鮮果在常溫貯藏期間的質量損失率和質構參數，先擬合質量損失率與貯藏時間的回歸方程，再采用逐步回歸法和響應面嶺脊法分析質量損失率和質構參數之間的關系，建立逐步回歸方程，篩選對質量損失率影響顯著的相關質構參數。以期為常溫貯藏期間枸杞鮮果品質變化的預測提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試‘寧杞7號’成熟枸杞于2019年6月采自甘肅省靖遠縣東升鄉唐莊村。采集后的果實立即放入裝有冰瓶的泡沫箱，膠帶密封后當天運抵甘肅農業大學食品科學與工程學院采后生物學與技術實驗室待用。

1.2 儀器與設備

PB203-N分析天平 上海世義精密儀器有限公司；TA.new plus物性測試儀 上海瑞玢智能科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 原料處理

挑選大小一致、色澤相近、無機械傷和病蟲傷的大果枸杞，手工摘除果柄后置于109 mm×109 mm×42 mm側面開孔的聚乙烯塑料盒中，于常溫（（22±2）℃、相對濕度85%～90%）下貯藏[12]。實驗設3 個平行，每個平行處理用果實100 個。

1.3.2 質量損失率的測定

質量損失率的測定參照葛向珍等的稱質量法[12]。采用分析天平稱質量，以貯藏前后果實的質量計算果實的質量損失率。指標測定設3 個平行，每個平行用果實30 個。

1.3.3 質構測定

質構測定參照Patrick的TPA測試方法[13]。每個平行處理用10 個果實，將每個測試果實放置于物性測試儀的載物臺中心，測試位置為果實的赤道線上2 個對稱部位。探頭為柱形探頭P/100，下壓距離9 mm，測試前速率、測試速率和測試后速率均為1 mm/s，兩次下壓間隔時間為2 s，觸發應力為5 g，數據采集速率為500 pps，力量感應元4 k。利用Texture Exponent 32專用軟件分析硬度、脆性、彈性、黏聚性、咀嚼性、膠著性、回復性和黏性等質構參數。

1.4 數據處理與分析

采用SAS 9.4軟件對數據進行統計處理，用Means過程計算全部數據的平均值和標準差，采用Glm過程擬合常溫貯藏期間果實質量損失率的變化趨勢，分析果實的質構參數在貯藏期間的變化規律，采用方差分析中的Duncan’s法進行差異顯著性檢驗，用Spearman法進行相關性分析，用Stepwise法篩選質構參數，采用響應面法分析質量損失率對篩選后的質構參數的影響。采用Origin 9.0軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 常溫貯藏期間枸杞鮮果質量損失率的變化及其與貯藏時間的擬合方程

圖 1 鮮果枸杞常溫貯藏期間質量損失率的變化（A）及其與貯藏時間的擬合曲線（B）Fig. 1 Change in mass loss percentage of fresh goji berries during ambient storage (A) and its fitting curve against storage time (B)

質量損失率是衡量果實新鮮程度的重要指標，質量損失率越大，果實的新鮮度越差[14]。枸杞鮮果在常溫貯藏期間的質量損失率呈指數增長（圖1A），貯藏初期（0～3 d）質量損失率緩慢增長，由0升至7.17%，果實略顯萎蔫；貯藏中后期（3～6 d）質量損失率迅速增長，從7.17%迅速增至36.56%，果實明顯萎蔫干縮。該結果與Javanmardi等在番茄上觀察到的現象[15]類似。基于質量損失率的變化趨勢，利用SAS軟件擬合得到了質量損失率y與貯藏時間x的指數回歸模型：y＝0.023 19exp（x/2.696 25）-0.026 68，決定系數R2＝0.967 2。結合圖1B可知，枸杞鮮果質量損失率變化符合指數增長模型。

2.2 常溫貯藏期間枸杞鮮果質構參數的變化

隨著貯藏時間的延長，果實質構變化明顯，但各質構參數間存在較大差異。常溫貯藏0～5 d期間，枸杞鮮果硬度無明顯變化，6 d時硬度迅速降低，是0 d時的65.79%（圖2A）。除第1天外，果實脆性在貯藏的0～3 d內基本穩定，3～6 d快速下降，第6天的脆性僅為0 d時的46.72%（圖2B）。在貯藏期第1天，彈性迅速下降至0 d時的89.50%，1～3 d彈性開始上升，3～4 d下降，4～6 d再次上升（圖2C）。黏聚性在前1 d下降了35.29%，后期變化平緩，大約為0.12 N·s（圖2D）。膠著性在0～2 d緩慢下降，2～5 d快速上升，5 d后快速下降（圖2E）。咀嚼性第1天下降至0 d的57.30%，在貯藏1～5 d基本穩定，5～6 d時迅速下降，貯藏結束時是0 d時的25.32%（圖2F）。在整個貯藏過程中回復性呈現持續下降的趨勢，6 d時僅為0 d的16.67%（圖2G）。黏著性0～2 d變化平緩，2～4 d快速上升，4 d后基本保持平穩，6 d時的黏著性是0 d的1.69 倍（圖2H）。

圖 2 枸杞鮮果常溫貯藏期間硬度（A）、脆性（B）、彈性（C）、黏聚性（D）、膠著性（E）、咀嚼性（F）、回復性（G）和黏著性（H）的變化Fig. 2 Changes in hardness (A), brittleness (B), elasticity (C),cohesiveness (D), adhesiveness (E), chewiness (F), resilience (G) and adhesiveness (H) of fresh goji berries during ambient storage

2.3 鮮果枸杞質量損失率與TPA參數的相關性、主成分法聚類及逐步回歸全面分析結果

表 1 枸杞常溫貯藏期間的質量損失率與TPA參數間的相關性Table 1 Correlation between mass loss percentage and TPA parameters of goji berries during ambient storage

枸杞鮮果貯藏期間的質量損失率與TPA參數的相關性分析（表1）表明，質量損失率與脆性、咀嚼性和回復性呈極顯著負相關，相關系數分別為-0.851、-0.569、-0.566，與黏著性呈極顯著正相關（r＝0.753），與硬度呈顯著負相關（r＝-0.294）。

圖 3 枸杞鮮果質地主成分聚類圖Fig. 3 Cluster plot of PC2 versus PC1 for main texture parameters fresh goji berries

采用主成分分析法分析了TPA參數的相關關系，如圖3所示，第一主成分PC1的貢獻率為41.08%，第二主成分PC2的貢獻率為17.09%。第一象限中，第一主成分得分較高的是咀嚼性，第二象限中，黏著性在第二主成分中得分較高，而在第四象限中，脆性與回復性在第一主成分中得分較高，故選用脆性x1、咀嚼性x2、回復性x3和黏著性x4這4 項參數進一步作逐步回歸分析，剔除F顯著水平大于0.05的變量，最終模型中含有脆性x1、回復性x3和黏著性x43 個變量，且均通過F檢驗和回歸系數顯著性檢驗。利用SAS軟件得到了質量損失率y與脆性x1、回復性x3和黏著性x4的逐步回歸方程：y＝0.445 3-0.014 93x1-1.224 5x3+0.114 8x4，決定系數R2＝0.804 6，擬合效果較好。

2.4 響應面嶺脊分析結果

通過對枸杞鮮果果實質量損失率和脆性、咀嚼性、回復性和黏著性交互作用的分析，可推知在固定其中一個質構參數時，質量損失率影響最大的質構參數，從而為找出受枸杞果實質量損失主要影響的質構參數提供一種方便簡單的評價依據。當脆性固定為14 N時，質量損失率增大導致回復性變小，而黏著性變大。當脆性在14～25 N時，隨著質量損失率的增大，黏著性不斷增加；而脆性在26～42 N范圍內變化時，質量損失率顯著降低時，回復性不斷增大（圖4A）。當黏著性固定為1 mm時，隨著質量損失率的上升，脆性和回復性都有所降低，當黏著性介于1.5～3.0 mm時，質量損失率對脆性的影響尤為顯著（圖4B）。當回復性固定在0.005 N時，發現較小的質量損失率導致回復性與脆性增大。當回復性大于0.023 N時，隨著質量損失率降低，脆性不斷增大（圖4C）。該結果同蘋果失水與硬度、脆性和咀嚼性等質構參數的交互作用結果[16]類似。表明枸杞鮮果的質量損失影響的主要是脆性和黏著性這兩個質構參數。

圖 4 質量損失率與回復性和黏著性（A）、與脆性和回復性（B）、與脆性和黏著性（C）交互作用的響應面圖Fig. 4 Response surface plots showing the effect of interaction between resilience and adhesiveness (A), between brittleness and resilience (B),and between brittleness and adhesives (C) on mass loss percentage

利用SAS軟件進行響應面嶺脊分析發現，當質量損失率低于2.55%時，隨著質量損失率降低，脆性和黏著性變化不明顯，但回復性明顯上升（表2）；當質量損失率高于56.67%時，隨著質量損失率增加，脆性和回復性的變化不明顯，而黏著性增加（表3）。

表 2 質量損失率響應面的最小嶺脊分析結果Table 2 Results of minimum ridge analysis of response surfaces of mass loss percentage

表 3 質量損失率響應面的最大嶺脊分析結果Table 3 Results of maximum ridge analysis of response surfaces of mass loss percentage

3 討 論

研究發現，常溫貯藏期間，枸杞鮮果的質量損失率變化符合指數增長模型y＝0.023 19exp（x/2.696 25）-0.026 68，該結果與藍莓質量損失率與貯藏時間的回歸模型[5]類似。漿果類貯藏期間的質量損失主要由水分蒸騰引起[17]，自然孔口是蒸騰的主要途徑，由于漿果表面無自然孔口，自然孔口多分布于果梗處[18]。貯藏初期漿果質量損失率增長緩慢的原因與摘除果梗后，水分單一通過果梗傷口處的蒸騰有關。貯藏后期質量損失率的急劇上升則歸結于果實腐爛，由于傷口處病原真菌的侵染擴展破壞了原有的保護結構，導致水分大量向外擴散[19-20]。

質構參數的變化結果表明，枸杞鮮果的脆性、咀嚼性、回復性和黏著性在常溫貯藏期間的變化最為顯著。脆性是指在外力作用下僅產生很小的變形即斷裂破壞的性質，與韌性相反[21]。本研究發現，枸杞鮮果的脆性在貯藏后期（3 d后）迅速降低，這與果實的細胞水分迅速減少，組織結構韌性變大，果肉的細胞和組織隨著衰老加劇使其破壞更加嚴重，導致支撐力顯著下降有關[22]。咀嚼性感官上為模擬牙齒咀嚼樣品成穩定狀態時需要的能量[22]，枸杞鮮果的咀嚼性在6 d時快速下降，這是因為隨著貯藏時間的延長，果實軟化，硬度急劇下降，斷裂變形、蠕變柔度和流動性增加，以及存儲和損失模量的減少所致[22]。回復性在一定程度上反映果肉組織對破壞后恢復原有形狀的趨勢，果實回復性的強弱與果實抵抗外界壓力的能力有關[23]，枸杞鮮果在貯藏期間內部多糖的逐漸降解是導致回復性不斷下降的重要原因[24]。黏著性為咀嚼果肉時，果粒對上顎、牙齒、舌頭等接觸面黏著的性質[25]，枸杞鮮果在貯藏末期失水嚴重，大分子多糖降解為小分子的低聚糖和單糖，因此黏著性提高[26]。

質量損失率與TPA參數相關性分析說明質量損失率越大，硬度、脆性、咀嚼性和回復性越小，而黏著性越大，該結果與在藍莓[27]上觀察到的結果類似。通過主成分分析進一步篩選TPA指標，并利用SAS軟件了得到質量損失率與脆性x1、回復性x3、黏著性x4之間的逐步回歸方程為y＝0.445 3-0.014 93x1-1.224 5x3+0.114 8x4，結果表明，質量損失對脆性和回復性有減弱的影響，而對黏著性有促進的影響。該結果與采后葡萄水分變化與質構各參數的關系[28]類似。