屠 鵬,邊紅霞,石 萍,黎 虹,楊 晰

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院,甘肅蘭州 730070;2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,甘肅蘭州 730070)

蘋(píng)果在包裝、運(yùn)輸、貯藏和銷售的過(guò)程中,都可能會(huì)受到靜載、振動(dòng)、碰撞等載荷形式的破壞,形成以粘彈性變形為主的延遲損傷和以塑性或脆性破壞為主的現(xiàn)時(shí)損傷[1]。受傷加速了產(chǎn)品的衰老進(jìn)程[2],在貯運(yùn)過(guò)程尤其是貯藏后期使果實(shí)損失嚴(yán)重。

吳主蓮等[3]研究發(fā)現(xiàn)不同機(jī)械傷對(duì)果實(shí)的影響存在差異。蘋(píng)果經(jīng)過(guò)跌落損傷后,貯藏過(guò)程中其傷口面積和深度不斷增加,果實(shí)的硬度、可滴定酸含量和可溶性固形物含量均呈下降趨勢(shì)[4]。王艷穎等[5]研究了富士蘋(píng)果50 cm碰撞損傷后貯藏期間生理及酶活性的變化,發(fā)現(xiàn)機(jī)械損傷后的果實(shí)的多酚含量會(huì)逐漸降低、丙二醛(MDA)含量逐漸上升,果肉褐變迅速?，F(xiàn)有的研究工作主要對(duì)比了不同的損傷方式對(duì)蘋(píng)果貯藏品質(zhì)的影響,很少對(duì)不同損傷程度蘋(píng)果的貯藏品質(zhì)進(jìn)行對(duì)比。此外,靜壓和碰撞對(duì)蘋(píng)果的破壞機(jī)理不同[6],現(xiàn)有的研究主要關(guān)注以脆性破壞為主的碰撞損傷對(duì)蘋(píng)果果質(zhì)的影響,而對(duì)以延遲損傷為主的靜壓損傷關(guān)注較少。

此外,關(guān)于蘋(píng)果的靜壓損傷程度分級(jí),目前尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)可循。研究表明,可用靜壓作用力大小及作用時(shí)間來(lái)模擬蘋(píng)果受壓情況[7]。靜壓力大小和靜壓時(shí)間不同,對(duì)蘋(píng)果造成的損傷程度不同。本文擬建立損傷程度分級(jí)方法,將蘋(píng)果按損傷程度分級(jí),以研究不同損傷程度的蘋(píng)果貯藏期間的品質(zhì)變化。本研究對(duì)指導(dǎo)蘋(píng)果的貯藏具有重要意義,也可為研究蘋(píng)果機(jī)械損傷機(jī)理提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紅富士蘋(píng)果 采自甘肅靜寧縣,在果實(shí)成熟階段選取樹(shù)齡、生長(zhǎng)情況相同的果實(shí),采摘后露天預(yù)冷48 h,裝箱運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室4 ℃冷藏(實(shí)驗(yàn)前取出樣品靜置12 h,精選大小均一、成熟度好、色澤接近、無(wú)機(jī)械傷的果實(shí)待用,蘋(píng)果平均直徑75～80 mm);抗壞血酸 天津市福晨化學(xué)試劑廠;聚乙烯吡喏烷酮 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;氫氧化鈉 天津市大茂化學(xué)試劑廠;酚酞 天津市福城化學(xué)試劑廠;2,6-二氯酚靛酚、草酸 上海中秦化學(xué)試劑有限公司。

CMT-2502型萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī) 深圳新三思計(jì)量技術(shù)公司;FT-327果實(shí)硬度計(jì) 意大利Fruit Test公司;2WAJ型折射儀 上海光學(xué)儀器一廠;AUX-220型電子天平 島津(中國(guó))有限公司;722可見(jiàn)分光光度計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司;TDL80-2B型離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠;DHG-9075A型恒溫干燥箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 靜壓損傷處理及貯藏 在萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)上下壓頭上分別固定兩塊表面平整的絕緣壓板,蘋(píng)果沿赤道方向置于上下壓板之間。以2 mm/min的速率擠壓蘋(píng)果,待壓力分別達(dá)到100、200、300、350、400 N時(shí),設(shè)置各壓力分別保持10、40和90 min。每種靜壓損傷處理15個(gè)果實(shí),共計(jì)225個(gè)。

將壓傷蘋(píng)果常溫(22±1) ℃貯藏,在1、8、15、22和29 d時(shí)分別取3個(gè)樣品測(cè)定其理化指標(biāo),重復(fù)3次取平均。

1.2.2 綜合損傷因子定義 為評(píng)價(jià)蘋(píng)果的損傷程度,定義綜合損傷因子:

綜合損傷因子=∑損傷因素評(píng)價(jià)得分×權(quán)重

式中:損傷因素分別為靜壓力和靜壓時(shí)間,采用五分制評(píng)價(jià);靜壓力100、200、300、350、400 N靜壓分別賦予1、2、3、4、5分,靜壓時(shí)間10、40、90 min分別賦予1、3、5分;考慮靜壓力造成的損傷較靜壓時(shí)間嚴(yán)重,取靜壓力權(quán)重為0.6,靜壓時(shí)間權(quán)重為0.4;15個(gè)損傷處理的綜合損傷因子介于1～5之間,綜合損傷因子越大表示對(duì)蘋(píng)果造成的損傷越嚴(yán)重。

1.2.3 指標(biāo)測(cè)定方法

1.2.3.1 損傷體積的測(cè)定 將壓傷蘋(píng)果沿受壓部位橫向和縱向切開(kāi),損傷組織和未損傷組織間因褐變有明顯的界線,用游標(biāo)卡尺在橫縱兩個(gè)方向分別測(cè)量其壓傷深度和寬度。損傷體積的計(jì)算采用單明徹[8]的方法,依下式計(jì)算:

式中:VB(mm3)-損傷體積,D(mm)-蘋(píng)果直徑,W(mm)-寬度,h(mm)-深度。

1.2.3.2 褐變度的測(cè)定 采用乜蘭春等[9]的方法,取果肉,打漿后離心(3000 r/min)取上清液,在420 nm處測(cè)定其吸光度(簡(jiǎn)稱OD值),將OD×10做為其褐變度。

1.2.3.3 其它指標(biāo)的測(cè)定 果實(shí)硬度用果實(shí)硬度計(jì)測(cè)定;含水率采用濕基含水率[10]為參照;維生素 C 含量采用2,6-二氯靛酚滴定法[11]測(cè)定;可溶性固形物含量采用折射儀法[12]測(cè)定;可滴定酸含量采用指示劑滴定法[13]測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)的處理及分析采用SPSS 22完成,繪圖采用Originpro 2016完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 蘋(píng)果的損傷程度劃分

表1 損傷程度對(duì)應(yīng)的損傷處理及百分比Table 1 Damage degree correspond to damage and damage percent

2.2 不同壓傷程度蘋(píng)果貯藏期間理化指標(biāo)分析

2.2.1 損傷體積的比較分析 如圖1所示,輕度壓傷果在貯藏期內(nèi)損傷體積接近零,較輕、中度和較重壓傷果,其損傷體積在貯藏8 d時(shí)平均減小2.51%,但是8 d后損傷體積隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷增大。重度壓傷果8 d后損傷體積開(kāi)始增大,29 d的損傷體積是1 d時(shí)的近2倍。貯藏時(shí)間相同時(shí),損傷越嚴(yán)重其損傷體積越大。中度壓傷果的損傷體積比較輕度平均增大2.08倍,而重度壓傷果的損傷體積比中度平均增大1.76倍,比較重度平均增大78.63%。

2.2.2 褐變度的比較分析 如圖2所示,在貯藏1 d時(shí)5種傷果的褐變度接近,約0.25左右。傷果褐變度隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而增大,重度損傷果貯藏29 d的褐變度較1 d平均增大4.5倍。貯藏時(shí)間相同時(shí),損傷越嚴(yán)重其褐變度越大。較輕度壓傷果的褐變度是輕度的1.21倍,而重度壓傷果的褐變度為中度的1.47倍,為較重度的1.21倍。果實(shí)的褐變直接影響到其保鮮和加工品質(zhì)[15],酚類物質(zhì)是引起蘋(píng)果酶促褐變的主要物質(zhì)[16],外加壓力破壞了細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu),使得酚類物質(zhì)加速滲出并與PPO接觸氧化而導(dǎo)致果肉組織發(fā)生褐變[5],這是隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)傷果褐變加劇的主要原因。

圖2 傷果常溫貯藏期間褐變度的變化Fig.2 Changes of damaged fruits on browning degree during room temperature storage

2.2.3 硬度的比較分析 如圖3所示,隨貯藏時(shí)間延長(zhǎng),損傷果實(shí)硬度整體呈下降趨勢(shì)。貯藏8 d時(shí)硬度較1 d平均下降30.81%,呈快速下降趨勢(shì)。15 d時(shí)硬度較8 d略微增大,15 d后開(kāi)始下降。輕度、較輕、中度、較重和重度壓傷果在15～29 d硬度分別下降10.48%、15.71%、14.44%、14.87%和36.26%,重度壓傷果在貯藏后期硬度迅速下降。貯藏時(shí)間相同時(shí),損傷越嚴(yán)重其硬度越小。較輕度壓傷果的平均硬度為輕度的97.61%,而重度壓傷果的平均硬度為中度的86.89%,為較重度的90.23%。蘋(píng)果中的果膠是一種高分子碳水化合物,在常溫貯藏過(guò)程中果膠易分解[17-18],外加壓力加速了果膠的分解,是其硬度下降的主要原因。

圖3 傷果常溫貯藏期間硬度的變化Fig.3 Changes of damaged fruits on firmness during room temperature storage

2.2.4 含水率的比較分析 如圖4所示,5種傷果含水率隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)緩慢減小。輕度、較輕、中度、較重和重度壓傷果貯藏8 d的含水率較1 d分別平均下降0.80%、1.01%、1.46%、1.93%和2.34%,貯藏29 d的含水率較1 d平均下降4.01%。貯藏時(shí)間相同時(shí),損傷越嚴(yán)重其含水率越低。貯藏期間,不同損傷程度蘋(píng)果含水率基本呈線性下降,7 d的平均降幅為0.47%。傷果貯藏期間含水率的下降,是由于壓傷加速了果實(shí)中水分的蒸騰作用,導(dǎo)致其含水率下降。

圖4 傷果常溫貯藏期間含水率的變化Fig.4 Changes of damaged fruits on moisture content during room temperature storage

2.2.5 維生素C含量的比較分析 如圖5所示,在貯藏1 d時(shí)5種傷果的維生素C含量接近,約為6.5 mg·100 g-1。維生素C含量隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而減小,輕度、較輕、中度、較重和重度壓傷果貯藏8 d的維生素C含量較1 d分別下降25.97%、26.89%、28.41%、34.89%和35.07%,29 d較1 d分別下降59.45%、62.51%、68.16%、71.67%和77.61%。貯藏時(shí)間相同時(shí),損傷越嚴(yán)重其維生素C含量越低。而且損傷越嚴(yán)重,其維生素C含量下降越快。較輕度比輕度平均下降5.74%,中度比較輕度平均下降6.58%,較重度比中度平均下降7.08%,重度比較重度平均下降9.05%。維生素C含量的降低,一方面是由于果實(shí)貯藏過(guò)程中的呼吸作用消耗了維生素C,另外,損傷也加速了維生素C的氧化分解速率[19]。

圖5 傷果常溫貯藏期間維生素C含量的變化Fig.5 Changes of damaged fruit on VC content during room temperature storage

2.2.6 可溶性固形物含量的比較分析 如圖6所示,在貯藏1 d時(shí)5種傷果的可溶性固形物含量在14.75%左右。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),其可溶性固形物含量呈減小-增大-減小的趨勢(shì)。5種壓傷果的可溶性固形物含量貯藏8 d較1 d平均下降3.14%,重度壓傷果貯藏15 d較8 d上升6.19%,輕度壓傷果貯藏29 d較15 d下降17.46%。貯藏時(shí)間相同時(shí),損傷越嚴(yán)重其可溶性固形物含量越高。較輕度壓傷果的可溶性固形物含量比輕度平均增大0.91%,重度壓傷果比中度增大2.15%,比較重度增大1.15%?？扇苄怨绦挝锖康臏p小-增大-減小過(guò)程,與受傷部位營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失后,周圍細(xì)胞中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可能在濃度梯度作用或生理代謝的需要下進(jìn)行轉(zhuǎn)移,然后再經(jīng)過(guò)重新分配,維持受傷部位正常的新陳代謝有關(guān)[20]。

圖6 傷果常溫貯藏期間可溶性固形物的變化Fig.6 Changes of damaged fruits on soluble solids content during room temperature storage

2.2.7 可滴定酸含量的比較分析 如圖7所示,隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),其可滴定酸含量呈減小-增大-減小的趨勢(shì)。輕度壓傷果的可滴定酸含量貯藏15 d較1 d下降7.52%,中度壓傷果貯藏22 d較15 d上升2.67%,重度壓傷果貯藏29 d較22 d下降7.88%。貯藏時(shí)間相同時(shí),其可滴定酸含量呈波動(dòng)變化。貯藏1 d時(shí)較輕度壓傷果的可滴定酸含量比輕度減小1.31%,貯藏29 d時(shí)較重度壓傷果的可滴定酸含量比中度減小2.3%,貯藏8 d時(shí)較輕度壓傷果的可滴定酸含量比輕度增大4.36%。

圖7 傷果常溫貯藏期間可滴定酸含量的變化Fig.7 Change of damaged fruits on titratable acid content during room temperature storage

2.2.8 理化指標(biāo)的變異系數(shù)和相關(guān)性分析 壓傷蘋(píng)果的7項(xiàng)理化指標(biāo)在貯藏期間的變化范圍、平均數(shù)、變異系數(shù)和差異顯著水平列于表2。從表2 可知,損傷體積的變異系數(shù)高達(dá)89.44%,說(shuō)明其離散程度非常高,即壓傷蘋(píng)果在貯藏期間的損傷體積變化幅度較大。褐變度、硬度和維生素C的變異系數(shù)大于20%,說(shuō)明其離散度中等,即壓傷蘋(píng)果在貯藏期間這3項(xiàng)指標(biāo)變化幅度相對(duì)較小。而含水率、可溶性固形物和可滴定酸變異系數(shù)小于6.69%,即壓傷基本沒(méi)有致使該3項(xiàng)理化指標(biāo)離散。褐變度和含水率顯著性水平(p<0.05),表明不同損傷程度蘋(píng)果的褐變度和含水率差異顯著(p<0.05)。硬度、維生素C含量和可溶性固形物含量極顯著性水平(p<0.01),表明不同損傷程度蘋(píng)果的硬度、可溶性固形物含量和維生素C含量差異極顯著(p<0.01)。

表2 7項(xiàng)理化指標(biāo)的變異情況和差異顯著性水平Table 2 Variation and significant difference of 7 physicochemical indices

3 結(jié)論

隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),蘋(píng)果損傷體積、褐變度增大,硬度、含水率和維生素C含量減小,而可溶性固形物和可滴定酸含量呈減小-增大-減小的趨勢(shì)變化。貯藏時(shí)間相同時(shí),不同損傷程度的蘋(píng)果其品質(zhì)變化不同。損傷越嚴(yán)重,蘋(píng)果損傷體積越大,可溶性固形物含量越高,褐變?cè)絿?yán)重,而硬度、含水率和維生素C含量越小。不同程度的損傷處理,對(duì)蘋(píng)果褐變度、含水率、硬度、可溶性固形物含量和維生素C含量影響顯著(p<0.05),而對(duì)損傷體積和可滴定酸含量影響相對(duì)較小。

果實(shí)采后仍然會(huì)進(jìn)行正常的代謝活動(dòng),壓傷破壞了果肉組織的有序結(jié)構(gòu),加速了果品的呼吸代謝速率,造成其生理代謝紊亂,引發(fā)一系列非正常的生理反應(yīng)。不同損傷程度的果品,貯藏期間其品質(zhì)變化不同。壓傷對(duì)蘋(píng)果貯藏期間的褐變度、含水率、硬度、可溶性固形物含量和維生素C含量影響顯著(p<0.05)。雖然蘋(píng)果在受傷后,已經(jīng)失去其商品和貯藏價(jià)值,但是蘋(píng)果是否受傷在短時(shí)間內(nèi)很難從外觀上察覺(jué),因而這種果實(shí)容易被帶入冷庫(kù)進(jìn)行貯藏。然而其內(nèi)部傷害已經(jīng)使果實(shí)的貯藏生理發(fā)生了改變,不僅自身耐貯性下降,也會(huì)影響其他相鄰正常果實(shí)的貯藏性。因此,對(duì)不同損傷程度蘋(píng)果貯藏期間理化指標(biāo)的分析,對(duì)于指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)中蘋(píng)果的貯藏仍然具有重要意義,也將為更好地研究蘋(píng)果機(jī)械損傷機(jī)理提供理論指導(dǎo)。