樹莓果實采后腐爛及貨架期預測模型建立與評價

穆靜，崔琰*

錦州醫科大學（錦州121001）

樹莓學名山莓，薔薇科植物，其果實由小核果構成，形狀近球形或卵球形，果期在4—6月，成熟期早，醫療保健價值高，具有祛風濕、透疹的功效，適用于風濕性腰腿病的食療。

我國很多地方都有樹莓的種植，品種經過數代的培育，樹莓果實的味道更加符合人們的喜好。在合適的土壤、溫度、空氣狀況等因素下可孕育出高品質的樹莓，如黑龍江尚志市的土壤資源優厚，培育出的樹莓營養價值、風味等方面俱佳。

樹莓由于其外觀好看、鮮嫩多汁、營養豐富，具有明顯的抗氧化、增強抵抗力、預防癌癥等食療功效，倍受人們喜愛，因其稀有，售價較高，因此具有很高的商用價值。但是樹莓果實不耐貯藏，室溫放置下極易腐爛，采摘后幾天內就會出現品質下降的現象，不能廣泛推廣售賣，降低了樹莓的經濟價值，限制了樹莓產業的發展。近年來，隨著經濟的發展以及生活水平的提高，人們普遍追求營養豐富、天然有機食品，對于樹莓新鮮程度的關注不斷地增加。研究表明新鮮樹莓的品質狀況與果實內部發生的化學反應有關，而由該品質變化表示的貨架壽命數據大多遵循零級或一級模式[5]。在此基礎上，結合Arrhenius關系式，研究一種新鮮樹莓隨時間、溫度變化而發生腐爛狀況的動力學預測模型[6]，進而對樹莓在運輸過程中的品質進行判斷，預測貨架期，減少多余成本，降低負擔，同時也避免樹莓中營養物質的大量外流，對樹莓產業的發展具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

樹莓（八分熟），2020年7月采摘于錦州七里河生態園，果實飽滿、顏色一致、相同成熟度、無任何損傷。

乙烯（廣州刺水科技有限公司）。

1.2 主要儀器與設備

常規計數板；AB204-N電子分析天平（德立科技有限公司）；WLB-21溫度計（常州盛之源）；HH-S1水浴鍋（力辰科技）。

1.3 樣品及預處理

選擇沒有機械損傷、色澤一致、八分熟的樹莓果實，隨機分組，要求每組有相同質量。洗凈置于通風處，果實表面無較大水滴附著后，分裝32個樹莓果實于盒中，用保鮮膜包裹。

模型組的樹莓果實儲藏在5個（5，10，15，20和25 ℃）溫度下，每隔1 d測定其腐爛情況。在同一時間的不同溫度下放置8個果實，重復操作4次，全部試驗重復進行3次。

驗證組的樹莓果實儲藏在5個（5，10，15，20和25 ℃）溫度下，每隔1 d測定其腐爛情況。在同一時間的不同溫度下放置8個果實，重復操作4次，全部試驗重復進行3次。

1.4 測定方法

1.4.1 試驗設計

試驗采用5，10，15，20和25 ℃這5個貯藏溫度，根據對貨架期預測試驗方案的設計，試驗設定5個溫度的測試間隔，如表1所示。

表1 5個貯藏溫度條件下樹莓的測試時間間隔

1.4.2 感官評定

根據表2所示進行感官評定。

表2 樹莓果實感官評分標準

1.4.3 還原型抗壞血酸含量的測定

根據GB 6195—1986《水果、蔬菜維生素C含量測定》[21]，采用2, 6-二氯酚靛酚滴定法測定樹莓還原型抗壞血酸含量，樹莓果實在5個溫度下，每隔1d測定還原型抗壞血酸的含量，每組測試3次，求平均值。

1.4.4 腐爛率的測定

樹莓果實儲藏在5個（5，10，15，20和25 ℃）溫度下，每隔1 d測定其腐爛情況。在同一時間的不同溫度下放置8個果實，重復操作4次，全部試驗重復進行3次。采用統計學方法記錄果實腐爛率。計算公式見式（1）[7]。

腐爛率=（腐爛的果粒/總的果粒）×100% （1）

1.5 數據處理

試驗采用Excel軟件制得圖形，用SPSS 22.0軟件進行方差分析，鄧肯氏多重比較，最終的數據都是經過3次試驗結果得出的。

2 結果與分析

2.1 模型的建立

2.1.1 感官評價的測定結果

感官評價是樹莓果實品質鑒定的重要手段。如圖1所示，樹莓果實的感官評分隨時間變化而降低，1 d內，5個溫度梯度，樹莓的品質變化不顯著，2 d之后，儲藏溫度越高，樹莓的質地變化隨時間推移而越大。在超過20 ℃儲藏條件下，僅4 d樹莓的品質變化顯著，可接受度低。因此，可以得出結論：不經過一些保鮮方面的處理，樹莓的品質受溫度的影響顯著，溫度越高，越難儲藏。

圖1 隨儲藏時間推移感官評分的變化

2.1.2 貯藏溫度對樹莓還原型抗壞血酸含量的影響

由圖2可以看出，5 ℃條件下貯藏的樹莓中還原型抗壞血酸降解最慢，25 ℃條件下降解最快。隨著溫度升高，降解速度逐漸增大，還原型抗壞血酸作為不穩定的維生素之一，容易因為pH、酶、水分、脫氫抗壞血酸的比例等因素而受到影響，發生降解，因此，貯藏溫度對樹莓中還原型抗壞血酸含量有很大影響作用。

圖2 不同貯藏溫度還原型抗壞血酸含量的變化

2.1.3 貯藏溫度對樹莓果實腐爛的影響

由圖3可知，25 ℃下，模型組的樹莓果實從24 h起腐爛率顯著升高，2 d后腐爛率急劇上升至37%，樹莓損耗大。5，10，15和20 ℃下樹莓分別于貯藏后3，2，2和1 d前腐爛率上升不顯著，之后腐爛率顯著上升，分別于12，8，6和4 d時貯藏期結束。5 ℃下樹莓貯藏期較20 ℃下延長8 d，說明溫度對樹莓腐爛程度有影響，低溫可以延長貨架期。低溫貯藏可減少微生物對樹莓的侵染，降低樹莓呼吸速率，延長樹莓貯藏時間。

圖3 儲藏時間、儲藏溫度對樹莓果實腐爛率的影響

2.1.4 建立樹莓果實采后腐爛動力學預測模型

采用零級或一級的化學反應方程式表示樹莓果實采后腐爛動力學與時間的變化關系。

零級反應化學方程式見式（2）。

一級反應化學方程式見式（3）。

具體見表3。

表3 單位注釋

假設樹莓果實腐爛率的變化是零級或一級反應，根據模型作圖（圖3），采用Excel軟件處理數據，分別應用式（2）和（3）對數據進行線性回歸，所得直線的斜率即為該溫度下零級、一級反應速率，整理數據得出表4中不同儲藏溫度下的決定系數。

表4 零級、一級反應方程的決定系數

由表4可知，以零級方程反映樹莓采后腐爛率更顯著。因此，試驗中果實腐爛程度用一級反應方程表示。

具體見表5。

表5 單位注釋

式（4）中反應速率常數ky值可由Arrhenius方程（式5）求得。

式中：ky為反應速率常數；R為摩爾氣體常數；T為熱力學溫度，K；Ea為活化能；A為頻率因子。

作lnky-1/T圖，見圖4。

圖4 儲藏溫度對反應速率常數ky的影響

根據圖4，直線的斜率Ea為8.1，截距A為1.83×1011，反應速率常數ky=A×exp（-Ea/RT）=1.83×1011exp（-8.1×103/T）。

2.1.5 建立樹莓果實采后腐爛預測模型

根據模型組測得的數據（圖3），建立樹莓果實采后腐爛預測模型（式6）。

式中：Yt為腐爛率，%；T為熱力學溫度，K；t為時間，d。

2.2 模型的驗證

2.2.1 模型檢驗方法

采用決定系數（R2）和相對誤差（RE）對預測值、實測值進行偏差分析。

式中：n為試驗次數；di為1組預測值與實測值的偏差。

用準確度Af評價模型，見式（9）。

2.2.2 驗證模型

使用驗證組的樹莓果實，由式（4）求得腐爛率預測值，將其與實測值相比較，繪制樹莓果實采后腐爛率預測模型預測值與實測值的關系曲線，具體見圖5。

圖5 腐爛率預測值與實測值的關系

樹莓果實腐爛率預測值和實測值基于1∶1線，決定系數R2=0.987 5，二者之間顯著。

由表6可知，樹莓果實于5～25 ℃儲藏溫度范圍內的相對誤差在±10%以內，Af準確度接近1。表明此預測模型能較為精確地預測5～25 ℃范圍內樹莓果實腐爛的變化情況，模型的效果顯著。

表6 模型驗證

2.3 建立樹莓果實貨架期預測模型和驗證

2.3.1 貨架期模型的建立

根據樹莓果實采后腐爛預測模型的公式，進而恒等變形得其貨架期預測模型（shelf life，SL）。

由資料可得，當樹莓果實腐爛率超過30%時，其商品價值顯著降低，貨架期終止。

2.3.2 貨架期預測模型的驗證

用驗證組的數據，代入式（10）得不同溫度下樹莓果實采后的貨架期預測值，并對照實測值。

根據表7中數據，分別通過式（7）和（9）計算得出RE和Af的值。具體見表8。

表7 樹莓果實采后不同溫度下貨架期的預測值與實測值

由表8可知，樹莓果實在不同儲藏溫度下貨架期預測值與實測值的相對誤差在±10%內，可被接受，準確度Af接近1，效果顯著。

表8 模型驗證

3 結論

樹莓中還原型抗壞血酸隨溫度的升高，降解速度增大。5 ℃條件下貯藏的樹莓中還原型抗壞血酸降解最慢，25 ℃時降解最快，還原型抗壞血酸容易受溫度、pH、酶等因素發生降解。

樹莓的品質受溫度的影響顯著，溫度越高，越難儲藏。低溫貯藏可減少微生物對樹莓的侵染，降低樹莓呼吸速率，延長樹莓貨架期。

經過驗證試驗表明，樹莓果實采后腐爛動力學預測模型能較為精確地預測5～25 ℃范圍內樹莓果實腐爛的變化情況，模型的效果顯著。