田華，汪金萍，王遠

（1.信陽師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，河南信陽464000；2.信陽師范學(xué)院大別山農(nóng)業(yè)生物資源保護與利用研究院，河南信陽464000；3.信陽農(nóng)林學(xué)院生物與制藥工程學(xué)院，河南信陽464000）

圣女果，又名櫻桃番茄、葡萄番茄和小西紅柿，有“愛情果”的美稱[1]。它是普通番茄的一種變種，果小水分多，富含番茄紅素、谷胱甘肽、礦物質(zhì)和多種維生素等物質(zhì)。除此之外，圣女果還具有防癌、降血壓和降低膽固醇等作用，被聯(lián)合國糧農(nóng)組織列為優(yōu)先推廣的果蔬之一[2，3]。圣女果是典型的呼吸躍變型果蔬，采摘后很快進入呼吸躍變期，出現(xiàn)明顯的呼吸高峰，致病微生物的侵染導(dǎo)致圣女果細胞組織發(fā)生錯綜復(fù)雜的生理生化反應(yīng)，加速圣女果衰老[4]。為拉長圣女果產(chǎn)業(yè)鏈，最根本的措施就是開展圣女果的保鮮研究，延緩其衰老進程，在儲藏過程發(fā)現(xiàn)并剔除內(nèi)部有缺陷的圣女果，減少損失并提高貯藏質(zhì)量。目前圣女果的品質(zhì)檢測方法主要有表面缺陷檢測、近紅外光譜檢測、質(zhì)構(gòu)分析（texture profile analysis，TPA）測試與感官評價結(jié)合，電子鼻和電子舌檢測技術(shù)等。因此，本文主要是對圣女果的品質(zhì)特征和檢測技術(shù)進行綜述，簡要說明檢測方法機理及技術(shù)應(yīng)用，從而為圣女果的品質(zhì)控制提供一定的參考。

1 圣女果的品質(zhì)特征

圣女果是呼吸躍變型果實，易受溫度、儲藏方式等變化的影響，且貨架期較短，容易失去水分而逐漸萎縮，從而導(dǎo)致圣女果表面產(chǎn)生褐色的、逐漸變大的斑塊，并且果肉變軟，顏色發(fā)黑，導(dǎo)致其腐敗變質(zhì)，從而降低了其營養(yǎng)價值。在圣女果衰老過程中，葉綠體功能逐漸喪失，導(dǎo)致果實由綠色變?yōu)榘咨?，果膠轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄怨z酸，并進一步水解成糖，導(dǎo)致果實硬度下降，超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性降低。隨著膜脂過氧化作用，丙二醛（malondialdehyde，MAD）含量提高，加速圣女果的衰老，最終導(dǎo)致品質(zhì)下降，經(jīng)濟損失加大。同時，圣女果采后通過蒸騰作用逐漸喪失水分，果實很快變皺。

圣女果的品質(zhì)特征有內(nèi)外之分，其外部品質(zhì)是最重要的感官品質(zhì)，是圣女果品質(zhì)最直接的反映。圣女果的外部品質(zhì)主要是通過它的顏色、紋理、尺寸大小及形狀和表面缺陷的情況等進行評估[5]。一般情況下，圣女果小巧玲瓏，它的表皮光滑，色澤鮮亮，果實較硬，沒有果核，形態(tài)優(yōu)美，嘗起來酸甜可口，其本身含有揮發(fā)性物質(zhì)，因而具有獨特的香味。圣女果的內(nèi)部品質(zhì)則是其營養(yǎng)價值的衡量依據(jù)。一般情況下，圣女果的內(nèi)部品質(zhì)主要通過檢測圣女果的糖度、酸度、硬度、可溶性固形物的含量、淀粉的含量及水分和成熟度等指標(biāo)來進行評估。圣女果的酸度過高，會影響到大眾對圣女果的口感舒適度；圣女果的失水率過高則會引起其表面不再光滑鮮亮而呈現(xiàn)出皺縮暗淡的情況；圣女果中的可溶性固形物含量高，則其抗病性較強，產(chǎn)量相對增高，相應(yīng)的其品質(zhì)特性較好[6]；而圣女果中維生素C等營養(yǎng)成分的增加，會使圣女果具有較高的營養(yǎng)及食用價值。

2 影響圣女果品質(zhì)的因素分析

多種因素影響圣女果的品質(zhì)特征，如圣女果品種[7]、種植方式、貯藏方式[8]、光照、保鮮劑保鮮[9]等。圣女果中揮發(fā)性物質(zhì)是決定其果實風(fēng)味的一個重要因素，揮發(fā)性物質(zhì)與其他品質(zhì)指標(biāo)間存在一定相關(guān)性，醛類、醇類、酮類、酯類等揮發(fā)性物質(zhì)和糖類、酸類等不揮發(fā)性物質(zhì)共同賦予圣女果多樣的色澤和獨特的口感。

2.1 圣女果品種對品質(zhì)的影響

目前針對番茄果實芳香物質(zhì)的研究主要集中在紅色、粉色、紫色番茄上，紅色和粉色圣女果跟常規(guī)大果番茄相比具有更高的可溶性固形物含量和抗壞血酸含量[10-11]。相同顏色類型的圣女果和大果番茄分別聚在一起，并且圣女果之間的聚類更近[12]。紅、粉和紫色品種富含番茄紅素，黃色和綠色圣女果品種中番茄紅素含量低。綠色品種揮發(fā)性物質(zhì)總含量和組分數(shù)均低于紅、粉、紫、黃色品種，但新鮮風(fēng)味強于紅、粉、紫、黃色品種，醛類、醇類、酮類、酯類是圣女果品種果實的主要揮發(fā)性物質(zhì)[3，13]。王秀英等對紅圣女、黃圣女、珍珠、深紅大棗4個圣女果品種露地栽培進行比較，紅圣女在產(chǎn)量，可溶性固形物含量，品質(zhì)、產(chǎn)值、抗病指標(biāo)上均優(yōu)于其余3個品種，是4個品種中最優(yōu)良的圣女果品種[6]。李文學(xué)等以陜西關(guān)中地區(qū)主栽的圣女果品種“碧嬌、粉玫瑰、圣桃”為試材研究了品種、成熟度、1-甲基環(huán)丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）體積分數(shù)和處理時間對圣女果保鮮效果的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)圣女果品種對圣女果品質(zhì)影響最大[7]。不同品種圣女果果實揮發(fā)性物質(zhì)種類和含量存在差異，發(fā)性物質(zhì)與非揮發(fā)性物質(zhì)共同賦予了圣女果不同品種相似和獨特的風(fēng)味[3，13]。

2.2 種植環(huán)境對圣女果品質(zhì)的影響

圣女果發(fā)育期內(nèi)施肥處理對圣女果產(chǎn)量和品質(zhì)有重要影響，研究發(fā)現(xiàn)葉面肥和有機肥均能提高圣女果產(chǎn)量[14]，有機肥配施適量化肥能明顯改善果實品質(zhì)[15]，生物有機肥處理能顯著影響植株生長、提高圣女果產(chǎn)量和果實品質(zhì)[16]。石海峰等研究了不同養(yǎng)分配比和施肥方式對盆栽條件下圣女果生長狀況、產(chǎn)量和維生素C、硝酸鹽及可溶性糖含量等品質(zhì)的影響，結(jié)果表明在保證土壤不缺磷的條件下，合理增施鉀肥和分兩次施用氮肥，盆栽圣女果可獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)[17-18]。傳統(tǒng)的土壤栽培制約了圣女果設(shè)施化栽培的發(fā)展，研究表明水培優(yōu)于基質(zhì)培[19]。固體基質(zhì)，如木薯酒精渣及稈屑代料栽培巨大口蘑的菌糠[20]，珍珠巖加泥炭混合基質(zhì)[21]。

武慧平等研究發(fā)現(xiàn)，圣女果的土壤水分保持在田間持水量的60%～80%左右最佳[22-23]，可采用交替溝灌或固定溝灌[24]，圣女果比大番茄更容易受到調(diào)控型缺水灌溉的影響[25]，水分脅迫可提高圣女果糖度、酸度、維生素等營養(yǎng)成分含量[26]，從而改善圣女果的品質(zhì)。任鵬[27]對圣女果圣女的小區(qū)產(chǎn)量、前三穗總果數(shù)、單果重及可溶性固形物含量之間的進行相關(guān)分析，圣女果的小區(qū)產(chǎn)量與單果重呈高正相關(guān)，小區(qū)產(chǎn)量與可溶性固形物含量呈高負相關(guān)，小區(qū)產(chǎn)量與前三穗總果數(shù)相關(guān)不顯著。

2.3 光照對圣女果品質(zhì)的影響

植物對光的需求有光強、光周期和光質(zhì)，光質(zhì)對植物的光合作用和生長發(fā)育有及其重要的影響，影響植物的果實產(chǎn)量、品質(zhì)和抗逆性等。鄭冬梅等在南方設(shè)備植物孵化器環(huán)境下，以圣女果為實驗材料，設(shè)計了白，黃，藍色和復(fù)合光照等6種不同的LED燈光質(zhì)量，考察其對圣女果產(chǎn)量和果實品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，紅光提高果實的可溶性糖含量和番茄紅素含量，藍光有助于降低果實硝酸鹽含量，提高果實可溶性蛋白含量[28]。

2.4 采后處理對圣女果品質(zhì)的影響

圣女果釆后仍進行后熟作用，后熟所經(jīng)歷的時間除與果實本身的品種和成熟度等有關(guān)，還與采后的各種保鮮措施有關(guān)，采后適當(dāng)?shù)奶幚砣鐪囟取穸?、包裝條件、涂膜、抑菌和清洗等，可保持果實采后品質(zhì)、延長果實貯藏期和貨架期[29]。不同成熟度的番茄的適宜貯藏溫度是不一樣的，番茄性喜溫暖，綠熟果貯藏溫度不可過低。番茄成熟果實可在0℃～5℃貯藏，但綠熟果則適宜在10℃～13℃，低于8℃即可能發(fā)生冷害，在此溫度下，綠熟果在15 d左右可達到成熟期[30]。張琪等研究了圣女果的耐貯性與形態(tài)結(jié)構(gòu)、品質(zhì)的相關(guān)性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)耐貯性與圣女果果重、果橫徑、果形指數(shù)、心室寬、多聚半乳糖醛酸酶（polygalacturonase，PG）果膠酶含量關(guān)呈極顯著負相關(guān)，耐貯性與圣女果果肉厚比心室寬呈極顯著正相關(guān)[31]。

圣女果采后無論采用物理保鮮法、化學(xué)保鮮法，還是采用涂膜保鮮法，其作用主要有兩個，一是減緩圣女果表面的氣體交換，減少水分的蒸發(fā)，延緩衰老；二是減菌或抗菌作用，避免微生物的污染，抑制圣女果果實的腐爛，從而達到延長其保鮮期的目的[32－33]。目前最常用的是涂膜保鮮，涂膜處理可在圣女果表面形成一層抑制膜內(nèi)外氣體交換的薄膜，被膜材料主要有中草藥提取液、多糖類、蛋白類、蠟?zāi)ぁ⒕垡蚁┐迹╬olyvinyl alcohol，PVA）活性包裝膜、納米銀等，大部分涂膜保鮮都具有明顯保護圣女果色澤、質(zhì)地和防止腐敗的功能。圣女果采后冷熱處理、臭氧、輻射處理后，圣女果的光澤度和顏色會有少許改變，甚至當(dāng)有些技術(shù)處理后，會影響口感，還會造成內(nèi)部某些有效營養(yǎng)成分流失，如番茄紅素、維生素C等。

3 圣女果品質(zhì)檢測方法

圣女果的品質(zhì)好壞的評價需要對圣女果的外形、口感及營養(yǎng)成分等內(nèi)外品質(zhì)多個指標(biāo)進行綜合分析。圣女果的內(nèi)部品質(zhì)主要通過檢測圣女果的糖度、酸度、硬度、可溶性固形物的含量、淀粉的含量及水分和成熟度等指標(biāo)來進行評估。圣女果的外部特征可以通過一些基于表面缺陷的檢測手段來進行外形、色澤、大小、缺陷、是否有空心以及一些內(nèi)部的病變（比如黑心病、水心?。┑确旨墮z測和分析。目前常見的圣女果品質(zhì)快速檢測方法主要是基于內(nèi)部品質(zhì)特征從外部品質(zhì)特征入手來進行區(qū)分，如質(zhì)構(gòu)、圖像、光學(xué)指標(biāo)、電學(xué)指標(biāo)、色澤指標(biāo)等特征，在流通及銷售中快速無損篩選出表面品質(zhì)特性良好的圣女果。

3.1 感官評價法

圣女果的感官評價是必不可少的一個檢測方面。感官評價是表征果蔬新鮮程度的重要指標(biāo)，它的評分高低直接反映商品的使用價值，具有很強的直觀性和簡易性。由于感官評價可以直接通過眼睛、舌頭等器官獲得直觀感受，但其往往具有主觀因素[34]，可以作為理化指標(biāo)的輔助參考。一般選擇專業(yè)評價人員6人～8人組成感官評定小組，根觀察圣女果色澤、香味、質(zhì)地、外形和腐爛情況等，綜合打分后優(yōu)選最佳[35]。人類和動物的嗅覺和味覺是特殊的化學(xué)敏感器官[36]，在生理上有著互相聯(lián)系，同時也具有差異性。研究人員通過研究人類及動物的嗅覺、味覺及其功能作用，研制出電子鼻（人工嗅覺系統(tǒng)）和電子舌（人工味覺系統(tǒng)）。電子鼻使用一種組合傳感器，每一個傳感器對氣體中的一種或多種成分有高度的敏感性。輸出后通過某種模式識別程序進行分析，如主要成分分析、官能分析等[37]。類似于電子鼻，電子舌是一種利用選擇性、非特異性、交互敏感的多傳感器陣列檢測液體樣品的味覺特征結(jié)果，通過合適的多元統(tǒng)計分析方法進行信號模式識別，模擬人類味覺對液體樣品各種性質(zhì)分析檢測的新型儀器[38]。洪雪珍[38]將電子鼻和電子舌檢測技術(shù)結(jié)合對圣女果進行榨汁之前其圣女果果實新鮮度、榨汁之前的處理、制其果汁、不同品質(zhì)的圣女果果汁混合及圣女果的滅菌和儲藏的整個實驗制作過程進行檢測及評估，從而鑒定了不同的圣女果原料的新鮮程度、不同的前處理過程、圣女果進行榨汁滅菌后放置過程中不同的時間和不同混合比例的圣女果汁的品質(zhì)特征情況。通過實驗研究，洪雪珍提出了半監(jiān)督分類算法改善圣女果汁的品質(zhì)分類模型。近些年，我們常將這兩種傳感器結(jié)合起來使用，以便于提高檢測的質(zhì)量和效率。

3.2 質(zhì)構(gòu)檢測法

質(zhì)地特性是食品極其重要的品質(zhì)因素之一[39]。TPA測試是目前用于測試食品質(zhì)構(gòu)特性常用的測試方法，檢測結(jié)果具有高靈敏性和客觀性等優(yōu)點，但是缺陷是無法模擬與檢測口腔、舌部感官的感受，也無法實現(xiàn)在咀嚼速度和咀嚼溫度條件下的檢測[40]。胡亞云等[40]采用TPA測試和感官評價相結(jié)合的方法，檢測了圣女果貨架期間的品質(zhì)變化。研究表明，TPA測試圣女果的各項質(zhì)構(gòu)參數(shù)可用于預(yù)測圣女果的品質(zhì)變化，質(zhì)構(gòu)參數(shù)能夠在不同方面反映圣女果在貨架期間的品質(zhì)變化特性，貨架期4 d是圣女果品質(zhì)特性的拐點，當(dāng)貨架期6 d時，圣女果各品質(zhì)特征會急劇下降。

3.3 表面缺陷檢測法

近些年，水果自動分級技術(shù)越來越多得到人們的研究及使用，例如基于機器視覺檢測蘋果的品質(zhì)特征[41]。同樣，在檢測圣女果品質(zhì)時，也可使用此種檢測技術(shù)。圣女果表面缺陷，是衡量圣女果質(zhì)量的一個重要指標(biāo)[42]。目前國內(nèi)大多通過圣女果大小的間隙分級，不能檢測到圣女果表面的缺陷，而且在進行分級時，容易相互碰撞導(dǎo)致磨損。杜永忠等[43]設(shè)計了一種基于機器視覺的圣女果表面缺陷檢測與大小分級系統(tǒng)。這個分級系統(tǒng)將圖像采集、圖像處理與識別及機器人分集為一體，依次對圖像進行濾波、二值化、邊緣檢測和定位識別，利用基于Sobel與分數(shù)階微分的邊緣檢測的算法可以有效地檢測圣女果缺陷并對圣女果進行大小分級，綜合分級準確率達到為98.4%，是一種精確無損分級的技術(shù)。

由于使用傳統(tǒng)的表面檢測系統(tǒng)，很難對圣女果的表面細微之處的缺陷進行準確定位檢測，也就很難保證圣女果的品質(zhì)。所以，王方等[44]就提出了一種新型缺陷檢測技術(shù)，即基于表面缺陷定位算法的圣女果表面缺陷檢測技術(shù)。利用此種算法來進行圣女果表面缺陷區(qū)域檢測，計算出圣女果圖像中的表面缺陷區(qū)域像素，從而獲得到圣女果表利面出現(xiàn)缺陷的區(qū)域的空間位置，檢測出的結(jié)果與實際情況更加接近，且檢測的準確性遠遠高于傳統(tǒng)算法。

目前，圣女果表面缺陷檢測方法較常用的還有基于高斯擬合曲線算法的圣女果表面缺陷檢測法[45]。除此以外，檢測方法還有：基于K均值聚類算法的圣女果表面缺陷檢測法、基于蟻群算法的圣女果表面缺陷檢測法等[46-48]。

3.4 近紅外光譜檢測技術(shù)

近紅外（near infrared spectroscopy，NIR）光譜分析技術(shù)是一種非破壞性檢測技術(shù)，通過被分析物質(zhì)中的含氫基團（如羥基、甲基等）在近紅外區(qū)域有特征吸收的表現(xiàn)[49]，利用現(xiàn)代數(shù)學(xué)及計算機技術(shù)計算光對物質(zhì)的吸收率和反射率等檢測物質(zhì)中相關(guān)成分的含量，以完成該樣品有關(guān)成分的定性和定量分析。近紅外光譜分析技術(shù)可最大程度地保證被測成分的完整度，不破壞樣本，可得到其表面缺陷檢測技術(shù)得不到的內(nèi)部成分分析[50]。周麗萍[51]利用可見-近紅外光譜技術(shù)對圣女果品質(zhì)進行了研究，分別用偏最小二乘回歸交互驗證法和偏最小二乘回歸杠桿值校正法，建立了圣女果糖度、酸度和硬度的預(yù)測模型，研究圣女果品質(zhì)的變化規(guī)律。

3.5 基于介電特性的無損檢測系統(tǒng)

水果的電學(xué)特性參數(shù)與水果品質(zhì)密切相關(guān)，水分和內(nèi)部品質(zhì)是影響果實的宏觀電特性主要因素，且介電參數(shù)的測量結(jié)果與所選擇的測試頻率有密切關(guān)系。采后的果實在儲藏的過程中會造成水分損失，間接會影響到宏觀電特性，因而電特性會隨儲藏期的延長表現(xiàn)出相應(yīng)的變化。果實采后內(nèi)部各種物質(zhì)含量的變化，即內(nèi)部品質(zhì)也是影響宏觀電特性的因素之一，因此可以利用介電參數(shù)值的變化來定性評價果實的損傷程度以及新鮮度，為番茄的貯藏保鮮甚至無損檢測、分級提供科學(xué)、客觀的評價。馬濤等[52]探索圣女果的內(nèi)在特質(zhì)與其貯藏特性介電參數(shù)之間的相關(guān)性，他們依據(jù)介電特性檢測的原理，構(gòu)建了無損檢測系統(tǒng)，對電學(xué)檢測的頻率特性和電壓特性進行初步研究，測量了圣女果糖酸度及貯藏過程中品質(zhì)變化相關(guān)的介電參數(shù)。結(jié)果表明，糖、酸度與介電參數(shù)沒有明顯的相關(guān)性；隨著番茄貯藏新鮮度的降低，損耗系數(shù)D和導(dǎo)納Y均呈下降趨勢，并具有顯著地相關(guān)性，可為番茄貯藏過程中品質(zhì)變化分析提供參考。

3.6 基于低場磁共振技術(shù)

核磁共振分析技術(shù)可對被檢樣品進行快速、無損定量分析檢測，且操作簡便、靈敏度高。核磁共振技術(shù)在水果內(nèi)部品質(zhì)及成熟度、內(nèi)部缺陷及損傷和貯藏過程中的變化等品質(zhì)檢測中的應(yīng)用前景廣泛。由于核磁共振的信號強度直接與被測樣品中原子核（氫核）數(shù)量有關(guān)，圣女果中的氫原子主要來源于水分子和糖類物質(zhì)，熊婷對低場核磁共振技術(shù)進行二次開發(fā)，利用低場核磁共振技術(shù)來檢測水果的含糖量和機械損傷。從圣女果的核磁共振特性出發(fā)，研究了樣品含糖量對核磁共振信號及橫向弛豫時間的影響，結(jié)合手持糖度計，得到圣女果含糖量與其單位質(zhì)量信號幅值的線性關(guān)系[53]。

4 小結(jié)

隨著人們生活水平和生活質(zhì)量的不斷提高，消費者們越來越多地關(guān)心食品的品質(zhì)問題。對于圣女果品質(zhì)的檢測技術(shù)也得到了越來越多人的關(guān)注和研究，其檢測技術(shù)也逐漸精確先進和得到完善。運用TPA測試和感官評價相結(jié)合技術(shù)，可通過相關(guān)質(zhì)構(gòu)參數(shù)進行品質(zhì)檢測，檢測往往具有高靈敏度和客觀性；但其檢測品質(zhì)的檢測面較狹窄，往往具有局限性。基于機器視覺的圣女果表面缺陷檢測法對所檢測的樣品進行分級后經(jīng)過圖像處理與機器分揀，并與邊緣檢測算法相結(jié)合，檢測更加有效和準確。而基于表面缺陷定位算法，其檢測結(jié)果更加接近實際情況并比傳統(tǒng)算法準確度更高。但是表面缺陷檢測法主要是實現(xiàn)對圣女果表面的細微精確檢測，不能實現(xiàn)對其內(nèi)部的成分檢測。近紅外檢測技術(shù)的優(yōu)點是更加方便快速且綠色環(huán)保，可以對圣女果進行相關(guān)的定性或者定量分析；但近紅外檢測成本較高，對其檢測樣品有較高的分布均勻性要求，大多數(shù)還是停留在實驗研究階段，且不便于攜帶。應(yīng)用電子鼻和電子舌技術(shù)進行檢測，其結(jié)果較人的感官感受更加客觀和有效；但其檢測受到如溫度和濕度等環(huán)境因素的影響?；诮殡娞匦缘臒o損檢測系統(tǒng)可檢測到圣女果的內(nèi)在特質(zhì)同介電特性的相關(guān)性。而基于現(xiàn)場可編程門列陣（field programmable gate array，F(xiàn)PGA）的邊緣檢測技術(shù)成本較低且周期短，快速高效。運用單位性狀與隨機擴增多態(tài)性DNA（radom amplified polymorphic DNA，RAPD）技術(shù)對圣女果的種質(zhì)資源遺傳多樣性進行比較和分析，能反映出圣女果的種質(zhì)特征和資源多樣性。應(yīng)用精確程度高的檢測技術(shù)，促使人們將更多的注意力放到改進圣女果的品質(zhì)上，從而逐步提高圣女果的感官品質(zhì)和內(nèi)部的營養(yǎng)品質(zhì)。

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