劉金秀 ，賀小偉 ，羅華平 *，楚合營 ，徐嘉翊 ，韓玉浩 ，申麗麗

（1塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300）

(2新疆維吾爾自治區(qū)教育廳普通高等學(xué)校現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 阿拉爾 843300）

（3塔里木大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300）

新疆杏果品種資源豐富，種植歷史已有2 000多年，種植面積多達(dá)2×105hm2，年產(chǎn)量超過1.5×106t，居于全國第一［1］。小白杏是南疆地區(qū)種植較廣泛的一種杏品種，其富含碳水化合物、蛋白質(zhì)及多種礦物質(zhì)元素［2］，具有較高的營養(yǎng)和藥用價(jià)值，大多以鮮食為主，深受人們的喜愛。由于杏果屬于典型的呼吸躍變型果實(shí)，采后較易達(dá)到呼吸高峰，加之杏果采摘期為新疆高溫季節(jié)，存在著采后轉(zhuǎn)色快，容易出現(xiàn)果皮和果肉褐變、后熟軟化等品質(zhì)問題［3］，不易貯藏，一般貯藏期僅為3～5 d［1］。新疆地域遼闊，鮮食杏果銷售需經(jīng)遠(yuǎn)距離輸送，在運(yùn)輸、貯藏、銷售中容易出現(xiàn)損傷、軟化和腐爛問題，使得杏果品質(zhì)下降嚴(yán)重，給新疆杏果國內(nèi)外市場健康發(fā)展帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)［4?5］。

杏果的采收成熟度是影響其貯藏品質(zhì)和貨架期的重要因素之一［6］。新疆小白杏產(chǎn)量大，成熟期短，為了確保經(jīng)過長途運(yùn)輸、貯藏后的杏子仍具有優(yōu)良的品質(zhì)和口感，需要在合適的成熟期進(jìn)行采摘，并進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的品質(zhì)分級，降低小白杏在遠(yuǎn)距離冷藏運(yùn)輸中的損傷率，延長市場銷售周期，從而提高小白杏的鮮食品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)附加值。因此，亟需開展不同成熟期小白杏品質(zhì)指標(biāo)變化規(guī)律研究，確定杏果最佳采摘時(shí)間，將有利于開拓小白杏鮮食外銷市場，提高果農(nóng)經(jīng)濟(jì)收入。

顧天齊等［7］通過測定新疆小白杏3個(gè)成熟期的果實(shí)硬度、SSC、可滴定酸、總糖、果膠、還原糖、總酚、纖維、VC等指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)總糖、VC、總酚、硬度、纖維存在明顯差異。王永芳等［4］對成熟過程中的庫車小白杏顏色、還原糖、VC含量進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)隨著成熟度增大，顏色由亮變暗，糖度逐漸增加，VC含量不斷減小且含量較低。楊婷婷等［6］研究表明，“中熟”的杏果經(jīng)過貯藏35 d后仍然具有很高的硬度、VC和SSC含量以及較高商品率，為最適宜的采收成熟度。李亞玲等［8］通過測定不同的出庫方式對近冰溫貯藏后新疆小白杏的貨架期的硬度、SSC、可滴定酸、VC、及果實(shí)色澤（L*、a*、b*）的影響，發(fā)現(xiàn)低溫冷鏈出庫效果最佳。李萍等［9］研究6個(gè)杏品種的細(xì)胞壁組分和水解酶活性在杏果實(shí)成熟過程中的變化規(guī)律，可以解釋杏果實(shí)硬度隨成熟度的變化。孫守文等［10］對新疆12個(gè)九成熟的杏品種進(jìn)行調(diào)查研究，結(jié)果表明輪臺小白杏的可溶性固形物含量最高，可食率、果膠含量、還原糖含量、固酸比較高。

研究小白杏的成熟規(guī)律，還可以為建立小白杏的成熟度評價(jià)模型提供參考，對于杏果采收和品質(zhì)分級具有至關(guān)重要的意義。RAJKUMAR P等［11］通過高光譜圖像技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，香蕉的SSC、含水率與成熟度呈線性變化規(guī)律。張學(xué)豪［12］通過不同成熟度李果實(shí)的SSC含量和硬度值的箱圖分布對李果實(shí)成熟度進(jìn)行判別，并與基于SSC、硬度值為輸出的PLS判別模型進(jìn)行比較。薛建新等［13］研究表明，沙金杏的SSC和成熟度之間相關(guān)系數(shù)為0.938 6，可使用SSC對沙金杏的成熟度進(jìn)行分類判別，然后對特征波段、6項(xiàng)圖像紋理指標(biāo)、6項(xiàng)圖像顏色指標(biāo)這三類指標(biāo)進(jìn)行最優(yōu)組合建立極限學(xué)習(xí)機(jī)模型，結(jié)果基于特征波長與顏色特征融合值建立的模型判別率高達(dá)93.33%。以上對水果的成熟度研究都是基于定性分類，蘭海鵬等［14］對庫爾勒香梨提出一種成熟度量化評價(jià)模型，以積溫為變量，分別建立香梨硬度、SSC、葉綠素、維生素C與積溫?cái)M合方程，模型系數(shù)顯著性P＜0.000 1，相對誤差均小于2.4%，然后建立了香梨成熟度與各指標(biāo)之間的量化評價(jià)模型，為確定香梨的采摘期、成熟度評價(jià)和品質(zhì)指標(biāo)預(yù)測提供參考。

綜上可知，國內(nèi)外學(xué)者對不同成熟期小白杏品質(zhì)指標(biāo)變化規(guī)律研究較少。為探究不同成熟期小白杏品質(zhì)指標(biāo)變化規(guī)律，本文結(jié)合具體試驗(yàn)條件，以4種不同成熟程度的小白杏為研究對象，分別測定SSC、含水率、硬度、糖酸比4個(gè)理化指標(biāo)含量，得到各指標(biāo)隨成熟度的變化規(guī)律，擬合建立各品質(zhì)指標(biāo)與成熟度的模型及各指標(biāo)之間的相互關(guān)系，研究小白杏的成熟規(guī)律，為確定小白杏的最佳采摘期、建立小白杏的成熟度判別模型和品質(zhì)分級提供參考，對打開小白杏外銷市場空間、促進(jìn)新疆經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有積極意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以新疆維吾爾自治區(qū)阿拉爾市十團(tuán)果園內(nèi)的小白杏為試驗(yàn)材料，采摘時(shí)間為2020年6月份。杏果的采收成熟度主要依據(jù)果皮顏色，一般杏果顏色由綠向黃轉(zhuǎn)變即可采收，但是不同的品種具有不同的顏色變化［1］。按照生產(chǎn)實(shí)際中對杏的成熟程度劃分［13］采集七成熟、八成熟、九成熟、十成熟4個(gè)等級的小白杏，劃分依據(jù)如下：

七成熟：果實(shí)呈深綠色，果肉較硬，果實(shí)偏小；八成熟：果實(shí)發(fā)育基本成熟，綠色減褪，果肉偏硬；九成熟：綠色基本消失，大部分呈白色或者淺黃色，果肉稍微變軟；十成熟：果實(shí)呈全黃色，果肉變軟，易受損傷。

選擇果實(shí)大小均勻、形狀規(guī)則、無病蟲害、無機(jī)械損傷、成熟度基本一致的小白杏為試驗(yàn)樣品。樣品采摘后立即運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行品質(zhì)指標(biāo)測定或置于冰箱內(nèi)5℃冷藏到第二天測定［15］。因?yàn)槔砘笜?biāo)測定方法的限制，同一個(gè)樣品不能同時(shí)測定所有指標(biāo)，只能從同等級成熟度樣品中分批測量不同理化指標(biāo)。每個(gè)成熟度等級篩選取樣520個(gè)果實(shí)，其中200個(gè)用于測定SSC、含水率，120個(gè)用于測定硬度，其余200個(gè)用于測定總糖和總酸，測量結(jié)果取平均值。其中，SSC和含水率來源于同一個(gè)樣品，而總糖和總酸來源于同一批樣品的平均值。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 SSC測定

在果實(shí)三分之一處將果肉切片，一半用于測定含水率，另一半用于擠汁，滴于數(shù)顯SSC計(jì)（日本Ata?go）上，記錄讀數(shù)，每次測量前用蒸餾水清洗糖度計(jì)，并進(jìn)行校正。

1.2.2 含水率測定

根據(jù)GB/T5009.3?2016，使用烘干減重法進(jìn)行測量。干燥設(shè)備為GZX?9140MBE電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海博訊事業(yè)有限醫(yī)療設(shè)備廠），稱重儀器為JA2003型電子天平。果實(shí)三分之一處將果肉切片，約為1 g左右，放至托盤中置于電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥，在一個(gè)大氣壓下，溫度設(shè)定100℃，每隔2 h取出并稱重一次，直到重量變化小于0.001 g［16］，含水率計(jì)算公式如下：

式中：w為樣本的含水率；m1為樣本的鮮重，單位為g；m2為樣本的干重，單位為g。

1.2.3 硬度的測量

采用質(zhì)構(gòu)儀TMS?PRO（美國，F(xiàn)TC）進(jìn)行質(zhì)構(gòu)剖面分析（TPA）測試。TPA是通過模擬牙齒咀嚼對樣品進(jìn)行兩次壓縮得到品質(zhì)參數(shù)［17］。設(shè)置測試速率為30 mm/s，壓縮程度為20%，起始力為0.5 N，得到評價(jià)小白杏TPA試驗(yàn)?zāi)Ｊ綀D及特征曲線，如圖1所示，其中雙峰曲線第一個(gè)峰的最大值表示硬度，單位為N。

圖1 小白杏TPA試驗(yàn)?zāi)Ｊ綀D及特征曲線

1.2.4 糖酸比的測定

在塔里木大學(xué)分析測試中心根據(jù)GB/T 10872?2006進(jìn)行了總糖測定，根據(jù)GB/T 12456?2008進(jìn)行了總酸測定，糖酸比即為總糖和總酸的比值。

2 結(jié)果分析

2.1 小白杏SSC、糖酸比含量變化規(guī)律

從圖2、3可以看出，小白杏SSC含量變化區(qū)間為6%～19%，糖酸比變化區(qū)間為0.50～1.60，小白杏的SSC和糖酸比均隨著成熟度增大而增大。原因是小白杏成熟過程中淀粉等物質(zhì)分解成蔗糖、果糖和葡萄糖等，同時(shí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)測定，總酸含量在5%～6.3%之間波動變化，導(dǎo)致糖酸比呈上升趨勢。根據(jù)新疆庫車小白杏成熟過程物理特性試驗(yàn)研究，庫車小白杏的還原糖隨著成熟度的增加而增加［8］，以及不同成熟度李果實(shí)的SSC變化趨勢都與本試驗(yàn)結(jié)論一致［13］。

圖2 小白杏SSC隨成熟度的變化規(guī)律

圖3 小白杏糖酸比隨成熟度的變化規(guī)律

2.2 小白杏含水率變化規(guī)律

含水率是影響果實(shí)口感的重要內(nèi)在品質(zhì)之一。從圖4中可以看出，小白杏的含水率變化區(qū)間為83%～91%，隨著成熟度增大呈逐漸減少趨勢。

圖4 小白杏含水率隨成熟度的變化規(guī)律

2.3 小白杏硬度變化規(guī)律

果實(shí)的硬度是影響果肉品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。從圖5中可以看出，小白杏的硬度隨著成熟度增大逐漸減弱。這是因?yàn)橛捕戎饕芄z、木質(zhì)素、纖維素、淀粉等影響，隨著果實(shí)的不斷成熟，果肉細(xì)胞壁的主要成分由不溶的原果膠降解為可溶性果膠，細(xì)胞結(jié)構(gòu)隨之受損，細(xì)胞膜通透性增強(qiáng)，電解質(zhì)大量溢出，使得細(xì)胞解體，導(dǎo)致果肉硬度隨時(shí)間迅速下降［18］。

圖5 小白杏硬度隨成熟度的變化規(guī)律

2.4 小白杏品質(zhì)指標(biāo)間相互關(guān)系

隨著小白杏逐漸成熟，SSC和糖酸比逐漸增加，含水率和硬度逐漸減小，為明確各品質(zhì)指標(biāo)之間的變化關(guān)系，使用Excel軟件對各品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行擬合，根據(jù)決定系數(shù)選取最優(yōu)的擬合曲線。為防止因數(shù)據(jù)過少而出現(xiàn)過擬合現(xiàn)象，本實(shí)驗(yàn)在八成熟和九成熟之間、十成熟之后各增加了一次采樣觀測，得到6個(gè)不同成熟期的品質(zhì)指標(biāo)值進(jìn)行擬合，如下圖6所示。

圖6 不同成熟期小白杏各品質(zhì)指標(biāo)之間相關(guān)性分析

從圖6中可以看出，小白杏的SSC與含水率呈顯著負(fù)相關(guān)，決定系數(shù)R2=0.994 5；SSC與糖酸比呈顯著正相關(guān)，R2=0.908 1；SSC與硬度呈顯著負(fù)相關(guān)，R2=0.96；含水率與硬度呈顯著正相關(guān)，R2=0.942 3；含水率和糖酸比呈顯著負(fù)相關(guān)，R2=0.884；硬度和糖酸比呈顯著負(fù)相關(guān)，R2=0.941 4。

2.5 模型試驗(yàn)驗(yàn)證

為了驗(yàn)證SSC和含水率模型關(guān)系式能否準(zhǔn)確描述彼此的相關(guān)性，以SSC對含水率進(jìn)行預(yù)測，比較模型預(yù)測值與實(shí)測值，誤差在±3%左右，驗(yàn)證結(jié)果如圖7所示。因本試驗(yàn)對各指標(biāo)的測定方法的限制，只有SSC和含水率來自于同一樣品，硬度和糖酸比均是分別來自不同樣品取得的平均值，因此無法對上述模型進(jìn)行相互驗(yàn)證，擬合曲線僅供參考。

圖7 SSC實(shí)測值所對應(yīng)的含水率的實(shí)測值與預(yù)測值

3 結(jié)論

研究結(jié)果表明，隨著成熟度的增大，小白杏的SSC、糖酸比逐漸增加，含水率和硬度逐漸降低。SSC和糖酸比呈顯著正相關(guān)，SSC和含水率、硬度呈顯著負(fù)相關(guān)，含水率和硬度呈顯著正相關(guān)，含水率和糖酸比呈顯著負(fù)相關(guān)，硬度和糖酸比呈顯著負(fù)相關(guān)，決定系數(shù)R2在0.90左右，方程擬合度較好。使用SSC含量通過模型驗(yàn)證含水率，結(jié)果誤差在±3%以內(nèi)，說明模型精確度較高。如果試驗(yàn)條件允許，當(dāng)各指標(biāo)均來自于同一樣品，便可以根據(jù)各指標(biāo)間的模型，由一個(gè)指標(biāo)的含量對其他指標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測，而不需要將所有指標(biāo)一一測定，對成熟度判定具有一定參考價(jià)值。