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(魯東大學(xué)食品工程學(xué)院,山東煙臺(tái) 264025)

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紅寶石葡萄低溫保鮮過程中品質(zhì)變化動(dòng)力學(xué)模型的構(gòu)建

邢少華,車長(zhǎng)遠(yuǎn),劉文麗,王煥欣,孫舒揚(yáng)*

(魯東大學(xué)食品工程學(xué)院,山東煙臺(tái) 264025)

以紅寶石葡萄為原料,在4 ℃的貯藏溫度下研究了葡萄中的花色苷、含糖量、總酸度的變化,并建立了葡萄品質(zhì)變化的動(dòng)力學(xué)模型。結(jié)果表明,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),葡萄中的花色苷從342 mg/L降低到267 mg/L,含糖量從13%降低到7%,而總酸度則從0.31%逐漸升高至0.65%。在4 ℃的貯藏溫度下花色苷的變化適用于線性模型,而含糖量、總酸度適用于指數(shù)模型。可以通過模型來預(yù)測(cè)葡萄貯藏過程中的品質(zhì)變化,為紅寶石葡萄貨架期的快速預(yù)測(cè)提供支持。

紅寶石葡萄,動(dòng)力學(xué)模型,品質(zhì),溫度

紅寶石葡萄因果粒較大、適合鮮食而深受廣大消費(fèi)者喜愛,但是由于其含糖量和含水量較高,且皮薄柔軟,容易受到機(jī)械損傷,在保鮮過程中經(jīng)常出現(xiàn)果粒萎縮、硬度減小、脫粒以及腐敗變質(zhì)等問題[1]。為了減少紅寶石葡萄的采后損失,一般會(huì)采用低溫保鮮的方法。但是,在低溫保鮮情況下,紅寶石葡萄的花色苷、糖分、酸度等主要化學(xué)指標(biāo)也會(huì)發(fā)生變化,引起葡萄品質(zhì)的下降。因此,研究紅寶石葡萄中這些化學(xué)指標(biāo)的變化規(guī)律對(duì)于紅寶石葡萄的保鮮極為重要[2-5]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者一般通過構(gòu)建化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型來研究其變化規(guī)律,如國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)利用化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)肉類[6-7]、蔬菜[8-9]等農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和貨架期作過一些研究工作。但是,通過構(gòu)建化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型研究紅寶石葡萄品質(zhì)變化的報(bào)道仍然較少。

因此,本文測(cè)定了紅寶石葡萄在4 ℃儲(chǔ)藏溫度下花色苷、含糖量、酸度隨時(shí)間的變化,并通過模型擬合,初步建立了紅寶石葡萄的品質(zhì)變化動(dòng)力學(xué)模型,以期為有效控制紅寶石葡萄品質(zhì),延長(zhǎng)其貯藏期限提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

新鮮成熟紅寶石葡萄 購(gòu)于煙臺(tái)三站水果批發(fā)市場(chǎng),隨即去掉病、傷的葡萄粒,放在紙盒里后進(jìn)行4 ℃冷藏;乙醇、蒽酮、氫氧化鈉、鹽酸、甲醇、氯化鉀、醋酸鈉 購(gòu)于國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑北京有限公司。

BCD-455WDSS型海爾冰箱 青島海爾股份有限公司;HH-2型電熱恒溫水浴鍋 龍口市先科儀器公司;HS-2型可調(diào)萬用電爐 山東省龍口市先科儀器公司;DHL-1002型恒溫干燥箱 山東省龍口市先科儀器公司;多功能食物攪拌機(jī) 新華食品機(jī)械廠;UV255型紫外分光光度計(jì) 日本島津儀器有限公司;pHs-3B型pH計(jì) 上海明舉電氣有限公司;RE-5299型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海精密儀器儀表有限公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 花色苷含量的測(cè)定 葡萄中花色苷含量采用Cheng和Breen的pH差異法測(cè)定[10]。取上述葡萄果皮提取液0.1 mL,分別測(cè)定當(dāng)其pH為1.0和4.5時(shí)在波長(zhǎng)510 nm 和700 nm 處的吸光值,根據(jù)吸光值A(chǔ)=(A510-A700)pH1.0-(A510-A700)pH4.5,計(jì)算果皮中花色苷濃度C(mg/L)=A×MW×DF×1000/(ε×l),其中MW=449.2(矢車菊-3-葡萄糖苷的分子量,mg/mol),DF=樣液稀釋的倍數(shù),ε=26900(矢車菊-3-葡萄糖苷的摩爾消光系數(shù),mol-1),l=比色皿的光路直徑,為1 cm。每組測(cè)試3個(gè)平行,結(jié)果求平均值。

1.2.2 含糖量的測(cè)定 葡萄中的總糖量采用蒽酮比色法測(cè)定[11]。取2.0 g紅寶石葡萄,溶解在4 mL 80%的乙醇中,研磨,再用2 mL 80%的乙醇涮洗研缽,將液體全部轉(zhuǎn)移到離心管中,75 ℃加熱10 min,以5000 r/min離心10 min,收集上清。沉淀加80%的乙醇4 mL重復(fù)抽提兩次,合并上清液后,用80%的乙醇定容至25 mL。向試管中加入3 mL蒽酮試劑,再加入100 μL乙醇提取液,90 ℃保溫15 min,冷卻后于620 nm處測(cè)吸光值。含量以μg·g-1鮮重表示。用20～100 μg的葡萄糖同法測(cè)定,作標(biāo)準(zhǔn)曲線(體系中加入20～100 μL葡萄糖,再用乙醇補(bǔ)足剩余體積至25 mL)。每組測(cè)試3個(gè)平行,結(jié)果求平均值。

1.2.3 總酸的測(cè)定 總酸的測(cè)定采用酸堿滴定法測(cè)定[12]。去除葡萄中不可食部位,用多功能食物攪拌機(jī)將葡萄攪拌成漿狀。稱取30 g樣品于小燒杯中,用新煮沸放冷的蒸餾水70 mL,將樣品洗入250 mL容量瓶中,在90 ℃下水浴30 min,冷卻后定容至刻度,搖勻,用脫脂棉過濾,吸取濾液50 mL于錐形瓶中,加酚酞指示劑2～3滴,用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴至微紅色作為終點(diǎn)。每組測(cè)試3 個(gè)平行,結(jié)果求平均值。計(jì)算公式如下：

式(1)

式中:A為總酸量(%),C為氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度(mol/L),V為滴定時(shí)消耗氫氧化鈉溶液的體積(mL),W為樣品重量(g),0.075為酒石酸的換算系數(shù)。

1.2.4動(dòng)力學(xué)模型的建立及驗(yàn)證

1.2.4.1 動(dòng)力學(xué)模型的建立 近些年,國(guó)內(nèi)外研究了很多關(guān)于食品在貯藏過程中品質(zhì)變化模型[13-15]。這些研究表明,食品品質(zhì)變化大多遵循零級(jí)(線性)或一級(jí)(指數(shù))模式[16]。

式(2)

式(3)

式中:C(t)為葡萄在任意時(shí)刻的品質(zhì),C0為葡萄的初始品質(zhì),KT為與溫度有關(guān)的品質(zhì)降解系數(shù),t為時(shí)間。

1.2.4.2 模型的可靠性評(píng)價(jià) 利用決定系數(shù)R2(0

式(4)

回歸估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)誤差(root mean squared error,RMSE)的公式:

式(5)

式中:Ve為實(shí)際值,Vp為預(yù)測(cè)值,n為樣本數(shù)。

1.3數(shù)據(jù)分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)使用SPSS 18.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析以構(gòu)建模型,實(shí)驗(yàn)結(jié)果用Excel進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與討論

2.1花色苷

在4 ℃儲(chǔ)存溫度下,花色苷含量的變化趨勢(shì)如圖1所示。由圖1可以看出,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),花色苷總量減少,逐漸從342 mg/L降低到267 mg/L,和Kirca等[17]的研究結(jié)果一致。在低溫下長(zhǎng)期貯藏時(shí)花色苷含量會(huì)逐漸降解,造成紅寶石葡萄品質(zhì)下降。主要原因可能是葡萄自身氧化酶逐漸將花色苷分解[18]。

圖1 花色苷實(shí)測(cè)值與模型預(yù)測(cè)值Fig.1 Measured values and predicted values of anthocyanins

花色苷含量變化與時(shí)間的關(guān)系,通過模型擬合結(jié)果如圖1所示。對(duì)于零級(jí)模型,回歸方程為Ct=339-5.13t;對(duì)于一級(jí)模型,回歸方程為Ct=346×e-0.024t。

對(duì)所構(gòu)建的模型進(jìn)行評(píng)價(jià),零級(jí)模型決定系數(shù)R2=0.940,一級(jí)模型的決定系數(shù)是R2=0.846,說明零級(jí)模型擬合效果較好。而對(duì)于相對(duì)預(yù)測(cè)誤差,零級(jí)模型的RE=5.45%,一級(jí)模型的RE=8.34%,也說明零級(jí)模型的擬合精度好。

2.2含糖量

含糖量在4 ℃貯藏溫度下的變化趨勢(shì)如圖2所示。在貯藏過程,紅寶石葡萄的含糖量從13%降到7%,甜度逐漸下降,與童莉等[19]研究結(jié)果一致。因此,在長(zhǎng)期低溫貯藏時(shí)葡萄的含糖量降低,甜度下降,影響葡萄的口感。

圖2 含糖量實(shí)測(cè)值與模型預(yù)測(cè)值Fig.2 Measured values and predicted values of sugar content

含糖量的擬合結(jié)果如圖2所示。對(duì)于零級(jí)模型,回歸方程為Ct=13.2-0.513t,決定系數(shù)R2=0.896,對(duì)于一級(jí)模型,回歸方程為Ct=13.2×e-0.059t,決定系數(shù)是R2=0.940,說明一級(jí)模型擬合效果好。而對(duì)于相對(duì)預(yù)測(cè)誤差,零級(jí)模型的RE=10.31%,一級(jí)模型的RE=6.77%,說明一級(jí)模型可以更好的指示含糖量的變化。

2.3總酸度

總酸度的變化趨勢(shì)如圖3所示,由圖3可知,隨著貯存時(shí)間的延長(zhǎng),葡萄的酸度逐漸增加,從0.31%逐漸升高到0.65%,造成了葡萄品質(zhì)下降。

圖3 總酸度實(shí)測(cè)值與模型預(yù)測(cè)值Fig.3 Measured values and predicted values of total acidity

總酸度與時(shí)間關(guān)系的擬合結(jié)果如圖3所示。對(duì)于零級(jí)模型,回歸方程為Ct=0.31+0.026t,決定系數(shù)R2=0.876,對(duì)于一級(jí)模型,回歸方程為Ct=0.31×e0.055t,決定系數(shù)是R2=0.946,說明一級(jí)模型擬合效果好。而對(duì)于相對(duì)預(yù)測(cè)誤差,零級(jí)模型的RE=6.94%,一級(jí)模型的RE=5.34%,也說明一級(jí)模型的擬合效果較好。

3 結(jié)論

紅寶石葡萄在4 ℃貯藏溫度下,花色苷、含糖量逐漸下降,而總酸度逐漸上升?；ㄉ针S時(shí)間的變化趨勢(shì)適用于零級(jí)模型,而含糖量和總酸度適用于一級(jí)模型。因此,在實(shí)際應(yīng)用中可以構(gòu)建相應(yīng)的模型來預(yù)測(cè)紅寶石葡萄4 ℃貯藏條件下品質(zhì)的變化情況,為預(yù)測(cè)紅寶石葡萄低溫貯藏時(shí)的貨架期提供數(shù)據(jù)支持,也為葡萄低溫保鮮技術(shù)的信息化、智能化提供一定借鑒與參考。對(duì)于不同貯藏溫度對(duì)紅寶石葡萄品質(zhì)變化的影響需做進(jìn)一步的研究。

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TheconstructionofqualitychangemodelofRubygrapeinpreservationbylowtemperature

XINGShao-hua,CHEChang-yuan,LIUWen-li,WANGHuan-xin,SUNShu-yang*

(College of Food engineering,Ludong University,Yantai 264025,China)

Taking Ruby grapes as raw material,the changes of anthocyanin,sugar content,and total acidity were researched at 4 ℃ and the dynamic model of the quality change of grapes was established. The results showed that anthocyanins reduced from 342 mg/L to 267 mg/L,sugar content reduced from 13% to 7% and total acidity rose from 0.31% to 0.65% with the extension of storage time. The change of anthocyanins at 4 ℃ storage temperature applied to the linear model,while the sugar content and total acidity applied to the exponential model,which could be used to predict the quality changes of grapes during storage. So this method could provide theoretical basis for grapes in preservation by low temperature.

Ruby grape;dynamic model;quality;temperature

2016-11-23

邢少華(1985-)，男，博士，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品保鮮，E-mail：xshjob@163.com。

*通訊作者:孫舒揚(yáng)(1981-)，女，博士，副教授，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工與保鮮,E-mail:sysun81@aliyun.com。

國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目(31501577)。

TS255.3

:A

:1002-0306(2017)12-0302-03

10.13386/j.issn1002-0306.2017.12.055