基于質構儀的食品保鮮方法綜合試驗設計

何莉萍，鄒于梅，曾小英，司曉棠

（1.中南民族大學生命科學學院，湖北武漢 430070；2.中南民族大學實驗教學與工程訓練中心，湖北武漢 430070）

1 試驗目的

（1）學習圣女果低溫保鮮原理，了解圣女果保鮮指標方法的基本原理。

（2）掌握檢測圣女果保鮮各指標的基本方法；掌握質構儀的使用方法。

（3）掌握各指標結果的分析方法，學會利用所學的專業知識解答各指標隨時間、溫度變化的機理。

2 試驗原理

圣女果含水量高，屬于呼吸躍變型果實，常溫下5～6 d 就容易失水萎蔫，褐變腐爛，保鮮期較短。目前，水果保鮮的方法主要有物理保鮮法、化學保鮮法、涂抹保鮮法，以及采后冷熱處理、輻射處理、加減壓處理等。其中，低溫貯藏能抑制水果的呼吸作用，減少有機物的消耗，該方法操作簡單，對水果的成熟度要求不高，不僅有利于延長水果的保鮮期，也能減少果實中抗氧化活性物質的流失。

圣女果在貯存過程中，其各項理化指標均在發生變化。隨著圣女果的成熟，呼吸作用加快，水分大量喪失，果膠、纖維素、半纖維素等細胞壁物質降解，細胞壁結構被破壞，果實中的有機酸及淀粉類物質逐漸轉化為糖。在該過程中，表現為水分含量降低，總酸、還原糖和可溶性固形物含量先增加后降低，硬度和咀嚼性下降，回復性先下降后緩慢上升。

3 儀器與試劑

3.1 試驗儀器

TA.XT 質構儀，英國Stable Micro Systems 公司產品；CP214 型萬分之一分析天平，奧豪斯儀器有限公司產品；PHSJ-3F 型pH 計，上海雷磁儀器有限公司產品；2WAJ 型阿貝折光儀，上海精科實業有限公司產品；KK25F68Ti 型冰箱，西門子股份有限公司產品；MS-H-Pro 型磁力攪拌器，北京大龍興創實驗儀器股份公司產品；JJ-2 型高速組織搗碎機，金壇區西域基銘實驗儀器廠產品。

3.2 試驗試劑

氫氧化鈉、鄰苯二甲酸氰鉀、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀、乙酸鋅、亞鐵氰化鉀、鹽酸、硫酸銅、亞甲藍、酒石酸鉀鈉、冰乙酸等，均為分析純；DNS 試劑，源葉生物科技有限公司提供；葡萄糖，優級純。

4 試驗過程

4.1 圣女果樣品的準備

選擇果形均勻、色澤一致、無病蟲害及機械傷、成熟度一致的圣女果，清洗瀝水后分為3 組，每組500 個，分別置于20，8，0 ℃；分別在0，3，6，9，12，15，18 d 取出適量進行檢測。

4.2 圣女果失重率的測定

取不同溫度條件下（20，8，0 ℃）3 組圣女果各10 個，每3 d 使用分析天平稱質量，讀數精確到萬分之一。

4.3 圣女果總酸的測定

按GB 12456—2021 食品安全國家標準《總酸的測定第二法pH 計點位滴定法》執行。取200 g（精確到0.01 g）圣女果，置于高速組織搗碎機中，加入與樣品等量的無二氧化碳水，用高速組織搗碎機搗碎，混勻成漿后稱取25 g 試樣置于250 mL 容量瓶中，用無二氧化碳的水定容至刻度，搖勻，并用快速濾紙過濾，收集濾液。將盛有50 mL 濾液的燒杯放到磁力攪拌器上，將酸度計電極浸入，迅速用0.1 mol/L 氫氧化鈉標準滴定溶液滴定，觀察溶液pH值變化，pH 值達8.2 時達到滴定終點，記錄消耗氫氧化鈉滴定溶液的體積的數值，同時進行空白試驗。試驗重復3 次，取平均值。

4.4 圣女果固形物含量的測定

按NY/T 2637—2014《水果和蔬菜可溶性固形物含量的測定 折射儀法》執行。將圣女果用高速組織搗碎機搗碎后，用兩層擦鏡紙擠出勻漿汁液測定。保持測定溫度穩定，變幅不超過0.5 ℃。用柔軟絨布擦凈棱鏡表面，滴加2～3 滴待測樣液，使樣液均勻分布于整個棱鏡表面，對準光源，轉動消色調節旋鈕，使視野分成明暗2 個部分，再轉動棱鏡旋鈕，使明暗分界線在物鏡的十字交叉點上，記錄折射儀讀數。用蒸餾水和柔軟絨布將棱鏡表面擦凈。試驗重復3 次，取平均值。

4.5 圣女果還原糖含量的測定

按GB 5009.7—2016 食品安全國家標準《食品中還原糖的測定第一法 直接滴定法》執行。將圣女果用高速組織搗碎機搗碎后，取20 g 置于250 mL 容量瓶中，緩慢加入乙酸鋅溶液5 mL 和亞鐵氰化鉀溶液5 mL，加水至刻度，混勻，靜置30 min，用干燥濾紙過濾，棄去初濾液，取后續濾液備用。標定堿性酒石酸銅溶液，預測試樣溶液，并測定。重復3 次，取平均值。

4.6 圣女果質構的測定

采用質構儀測定，全質構分析（texture profile analysis，TPA）測試參數：選用P/36R 型探頭，預測試速度2 mm/s，測試速度5 mm/s，返回速度5 mm/s，出發點負載5 g，壓縮程度30%。測定圣女果腰部的硬度，每個處理設9 個重復，結果取平均值。

5 結果與分析

5.1 圣女果失重率和總酸的測定

不同溫度條件下圣女果失重率的比較見圖1，不同溫度條件下圣女果總酸含量的比較見圖2。

圖1 不同溫度條件下圣女果失重率的比較

圖2 不同溫度條件下圣女果總酸含量的比較

圣女果隨貯存時間的延長，其內部水分及營養物質逐步消耗，質量逐步減少，且圣女果在低溫條件下呼吸作用放緩，失重率變化偏緩和。圣女果采摘后，其果實未完全成熟，經過一段時間的成熟期，總酸含量達到最大值；由于呼吸作用的不斷持續，果實內的有機酸不斷被消耗，表現為總酸含量的下降。

5.2 圣女果可溶性固形物和還原糖含量的測定

不同溫度條件下圣女果可溶性固形物含量的比較見圖3，不同溫度條件下圣女果還原糖含量的比較見圖4。

圖3 不同溫度條件下圣女果可溶性固形物含量的比較

圖4 不同溫度條件下圣女果還原糖含量的比較

圣女果中的可溶性固形物含量主要為可溶性糖。圣女果采摘后，隨著不斷的呼吸作用，果實中的有機酸、淀粉、纖維素等組分不斷被降解，體現為可溶性固形物的升高，但隨著繼續貯藏，圣女果中的有機物被大量消耗，可溶性固形物含量將不斷減少。圣女果中的還原糖也與可溶性固形物含量走勢趨于一致。

5.3 圣女果質構的測定

圣女果TPA 測定時力-時間特征曲線見圖5，不同溫度條件下圣女果硬度的比較見圖6，不同溫度條件下圣女果咀嚼性的比較見圖7，不同溫度條件下圣女果回復性的比較見圖8。

圖5 圣女果TPA 測定時力-時間特征曲線

圖6 不同溫度條件下圣女果硬度的比較

圖7 不同溫度條件下圣女果咀嚼性的比較

質構儀的TPA 模式是常用的2 次壓縮測試試驗，以測試食品的質構特性，表現咀嚼過程中樣品的特征變化。采摘后的圣女果呼吸作用加快，果膠、纖維素、半纖維素等細胞壁物質發生降解，導致在貯藏過程中細胞壁結構破壞，圣女果硬度下降。咀嚼性是指咀嚼固體食物所需的功，反映樣品對咀嚼的持續抵抗性。隨著貯藏時間的延長，圣女果呈現較緩慢的下降趨勢，同樣與其內部組織物質發生變化所致?；貜托园ㄋ俣群蛪毫? 個方面，即第1 次壓縮過程中回彈的能力。在貯存的初始階段，圣女果回復性顯著下降，后趨于平緩，且有緩慢上升趨勢，這與圣女果中各組分變化有關，如水分、固形物的含量及組分等。

6 試驗難點及注意事項

6.1 試驗難點

（1）試驗涉及的檢測項目較多，測試方法各有不同，因此如何按照試驗方法檢測各指標是該綜合試驗的難點。

（2）學會使用各設備：如質構儀、折光儀、pH 計、分析天平等，在試驗結束后，能獨立進行數據處理，得到試驗結果。

6.2 試驗注意事項

（1）pH 計使用前應用pH 值4.00 和pH 值6.86的標準溶液進行校正。分析天平應調整至水平，使用前用砝碼校準。折光儀在20 ℃條件下，用蒸餾水校準，將可溶性固形物含量讀數調整至0。

（2）測定還原糖時，堿性酒石酸甲、乙液必須精確吸取，保證每次取樣量一致。滴定速度要保持均衡一致，趁熱以每2 s/滴的速度滴定為好。電爐應充分預熱，同時三角瓶在電爐上的放置位置要保持一致。滴定終點的判斷也要保持一致，等液體藍色剛好褪去為滴定終點。滴定時應帶上防護手套，防止高溫燙傷。

（3）使用質構儀時，需進行高度校準。測試過程切勿將手靠近探頭，防止被探頭壓傷。使用過程中應嚴格遵守操作規程，如出現異常，應立即按下急停按鈕，以免誤傷設備。探頭使用完畢后，應清洗探頭及固定零部件，擦干后放回盒子，以免被碰撞破損。

7 試驗開設事項

7.1 試驗開設形式與課時分配

綜合試驗是在食品質量與安全專業學生掌握基本的食品檢測技能的基礎上，面向高年級學生開展科學實訓，也可作為“食品檢測實驗”選修課內容。綜合試驗完成需要8 個課時：1 個課時教師做試驗講解及設備安全操作指導，7 個課時為每3 d 取樣并進行檢測。

7.2 試驗進度安排

（1）試驗前，學生需查閱大量關于食品新鮮度指標的種類及指標測定方法，并自學檢測原理及方法。

（2）指導教師講解試驗的基本要求及安全注意事項。

（3）學生分組進行試驗，每組2～3 人，小組成員分工協作完成試驗。

（4）指導教師對試驗進行總結，對學生的試驗結果進行評價及討論，學生上交試驗報告。

8 思考題

（1）為何在相對低溫條件下，圣女果的各項指標最優？

（2）pH 計電位滴定法測定圣女果總酸時，為何以pH 值8.2 作為滴定終點？

（3）測定總酸時，不同的酸的換算系數不同，圣女果的總酸是以哪種酸作為基準進行的，為什么？

（4）測定固形物含量時，折光儀校準應在多少℃下進行，為什么？

（5）為何測定還原糖含量時，需要先標定堿性酒石酸銅溶液，并預測試樣溶液，再進行測定？

（6）使用質構儀測定圣女果時，選擇的圓柱形探頭應有何要求？

（7）評價水果新鮮度的理化指標有哪些？這些指標的走向趨勢應如何用所學專業知識進行解釋？

（8）通過該試驗，你認為圣女果保存的最優溫度是多少，為什么？

9 教學效果評價

（1）通過該綜合試驗的學習，學生熟悉圣女果低溫保鮮的原理及檢測方法的基本原理，學會相關設備的使用方法，對試驗數據的走勢變化分析原因。

（2）該綜合試驗與日常生活緊密相關。學生通過對該試驗的學習，能夠更清晰地分析出食品在貯藏過程中其組分發生的變化，從而激發學生學習“食品化學”“食品分析”等專業課程的積極性。

10 結語

設計檢測圣女果新鮮度的試驗方案，首先選擇成熟度等基本條件一致的圣女果，經清洗后分組置于不同溫度條件；然后每3 d 測定圣女果的失重率、總酸、固形物、還原糖含量及全質構分析。隨著貯存時間的延長，圣女果新鮮度降低，貯存溫度越高，圣女果呼吸作用加劇，新鮮度亦降低。通過不同時間不同溫度條件下圣女果新鮮度相關指標結果的比較，掌握圣女果貯藏過程中所發生的變化，從而確定其貨架期。