郭慧靜，李自芹，李冀新，趙志永，宋方圓

(新疆農(nóng)墾科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，新疆石河子 832000)

0 引 言

【研究意義】新疆是我國最主要的加工番茄產(chǎn)區(qū)[1]。番茄產(chǎn)業(yè)已成為新疆獨具資源優(yōu)勢的農(nóng)產(chǎn)品加工產(chǎn)業(yè)[2]。2017年新疆番茄種植面積達到78.76×103hm2，其中加工番茄59.03×103hm2，占總面積的74.95%；番茄年產(chǎn)量為792.5×104t，其中加工番茄產(chǎn)量664.4×104t，占總產(chǎn)量的83.84%[3]。機采番茄造成的采摘和運輸破損率可達15%左右，番茄破損會造成汁液流失、可溶性固形物下降，泥沙和霉菌含量超標等[4]。為降低破損率，國外通常采用限高0.8 m的專用運輸車斗[5]。番茄提質(zhì)增效主要取決于原料供給鏈的質(zhì)量和效率[6]，而番茄果實的耐壓力是評價番茄品質(zhì)的重要指標之一，減少番茄破損最有效的方法就是選育成熟一致的抗壓品種?！厩叭搜芯窟M展】目前有研究并引入了果實硬度計和質(zhì)構(gòu)儀等精確測定的儀器[7-8]，但果實硬度與耐壓力是較復(fù)雜的性狀且存在一定差異。果實硬度是指果肉受壓時的抗力，采用局部刺入的方式測定；單果耐壓力是指單果在外力持續(xù)作用破裂時所承受的壓力，采用局部施壓的方式測定；果實平均耐壓力是指果實在采收和運輸?shù)冗^程中抵抗撞擊力和裝載壓力造成破損的能力，需要從果實的局部區(qū)域和從整個果實采收和運輸?shù)慕嵌妊芯縖9]。對于果實耐壓力的測定方法主要包括硬度計法等[10]、Alfred Vern Robinson等[11]自制的測壓裝置測定，但均存在費時、費力、數(shù)據(jù)精密度低等缺陷?！颈狙芯壳腥朦c】單果耐壓力測定裝置也存在一定弊端：手搖測定單果耐壓力導(dǎo)致下壓速度不穩(wěn)定，確定一個品種的耐壓力最少需要30個果實且手動記錄數(shù)據(jù)，較費時、費力；易受果實形狀、結(jié)構(gòu)的影響，準確性差；在實際測定過程中果實破裂瞬間的壓力很難觀察。雖然前人針對果實耐壓力的測定已經(jīng)研發(fā)了檢測設(shè)備，但如何快速、準確測定和鑒別不同品種間耐壓力的大小，仍然是當前育種急需解決的問題。已有自主研發(fā)果實全自動耐壓測定儀[12]，需更精確地分析出不同番茄品種的耐壓性，并對現(xiàn)有的耐壓力測定裝置進行比較研究?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以6種不同加工番茄品種亨氏1015、亨氏3402、亨氏3501、石番45、石番56、石番58為材料，比較其營養(yǎng)品質(zhì)及耐壓力，分析評價全自動耐壓力測定儀的設(shè)計理念、裝置構(gòu)造、性能及影響因素等方面進行，為該裝置有效用于測定不同品種加工番茄的耐壓力及提高測定效率提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

不同品種加工番茄果實(亨氏1015、亨氏3402、亨氏3501、石番45、石番56、石番58)，來自新疆石河子市新番種業(yè)有限公司。按株取樣要求，成熟度相對一致(85%)，且無病蟲害和機械傷。

番茄耐壓測定儀外殼主要由聚乙烯塑料板構(gòu)成、各組件均用鐵板或鐵條制作。該裝置主要由殼體、稱重臺、果實容器、滑動壓板和下壓裝置等部分組成，下壓裝置又包括螺旋柄、螺桿、壓簧、壓簧套筒，連接塊、定位筒等。圖1

注：1為螺旋柄，2為螺桿，3為穿孔，4為滑動壓板，5為沙墊或水墊，6為被測果實，7為果實容器，8為稱重臺稱，9為殼體，10為壓簧套筒，11為壓簧，12為軸承，13為定位筒，14為連接塊，15為充氣裝置，16為緩沖罐，17為進氣管，18為活塞，19為進氣口，20為放氣門，21為氣缸，22為拉簧。

EL-3002型電子天平：梅特勒-托利多儀器有限公司；GY-4型果實硬度計，浙江樂清市愛德堡儀器有限公司；WAY-Z自動阿貝折光儀，上海精密科學(xué)儀器有限公司；單果耐壓測定儀[10]；番茄全自動耐壓測定儀[12]。

1.2 方 法

1.2.1 理化指標

果形指數(shù)和肉厚測定：采用精度為0.02 mm的游標卡尺，果形指數(shù)=縱徑/橫徑[13]；重量測定：采用電子天平，每個品種隨機選取100個果實稱重，平均重量即為單果重；硬度測定：通過GY-4型硬度計，采用帶皮測試的方式，每個品種測定30個果實，每個果實測3次；可溶性固形物(TSS)測定：采用阿貝折光儀；番茄紅素含量測定：采用比色法[14]。圖2

圖2 加工番茄果實全自動耐壓測定儀Fig.2 Processing tomato fruit automatic pressure tester

1.2.2 耐壓力測定

1.2.2.1 單果耐壓力

單果耐壓力測定分別采用硬度計、單果耐壓測定儀及全自動耐壓測定儀。不同品種的加工番茄隨機選取3～5株，采下全部果實，剔除各種腐爛果(包括裂果)，隨機選取30個果實分別稱重。單果耐壓測定儀采用手動搖柄向下施壓，直到果實破裂瞬間觀察儀表盤手動記錄壓力值；全自動耐壓測定儀采用程序控制，把果實依次放在稱重臺稱上，設(shè)定壓力值50 N、壓榨速度100 mm/s。當壓力值超過番茄最大耐壓力時停止施壓，讀取壓力值和變形值。

1.2.2.2 平均耐壓力

隨機選取不同品種加工番茄5株，采下全部果實，剔除各種腐爛果(包括裂果)，將剩下的果實隨機稱取5 kg裝入測量筒中(測量筒直徑27 cm、高26 cm、1 次裝載量為10 kg)，在果實上層放置沙墊并保持表面平整，然后把果實容器放在稱重臺稱上，設(shè)定壓力值700 N、壓榨速度100 mm/s。當壓力值達到700 N時，自動停止施壓，讀取變形值和壓爛果數(shù)，重復(fù)3次，并計算爛果率、重量損失率及果實耐壓性。爛果率(%)=爛果數(shù)/番茄總數(shù)×100%；重量損失率(%)=爛果重量/番茄總重量×100%；耐壓性(mm/個)=降落值/壓爛個數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用SPSS軟件進行單因素方差分析，當P<0.05時，表示差異顯著，當P>0.05時，表示差異不顯著。試驗均重復(fù)3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種加工番茄理化指標

研究表明，果形指數(shù)、單果重、果肉厚度、番茄紅素含量等是評價不同品種加工番茄品質(zhì)高低的重要指標，參試材料果形指數(shù)介于1.08～1.45，石番45果形指數(shù)顯著高于其它品種(P<0.05)，石番58果形指數(shù)最小，石番45呈長橢圓形、石番58偏圓形；果肉厚介于5.4～7.7 mm，單果重介于41～65 g，其中亨氏1015果肉厚及單果重均顯著高于其它品種(P<0.05)，亨氏1015果型最大且石番58果型最小；不同品種之間TSS含量差異相對較小，均在5.2～6.2，成熟度相對一致；亨氏3501粘度最大，為9.7 cm/30s；番茄紅素含量是評價番茄品質(zhì)的重要因素，石番45番茄紅素含量為119.2 mg/kg，顯著高于其它品種(P<0.05)，其次是亨氏3501(111.7 mg/kg)，石番58含量最少(98.6 mg/kg)。石番45、亨氏3501與其它4種番茄相比品質(zhì)較高。表1

表1 不同加工番茄品種理化指標對比Table 1 Determination results of physical and chemical indexes for different varieties of processing tomato

2.2 不同加工番茄品種單果耐壓力比較

研究表明，6種番茄的硬度及耐壓力值存在顯著差異，其中石番45硬度及單果耐壓力均顯著高于其它品種(P<0.05)，石番58硬度及單果耐壓力最小，3種測定裝置結(jié)果一致，全自動耐壓儀測定結(jié)果可靠，可以用來評價不同品種番茄的耐壓力。同種番茄橫放和豎放的耐壓力值及變形值存在差異，且不同種番茄橫放和豎放的耐壓力值及變形值也存在顯著差異。表2

表2 不同品種加工番茄單果耐壓力對比Table 2 Test results of single fruit stress tolerance for different varieties of processing tomato

2.3 不同加工番茄品種平均耐壓力比較

研究表明，變形值和爛果率均能反映番茄品種的耐壓性，變形值越大表明該品種柔韌性越好，爛果率越小該品種耐壓性越好。在施加700 N壓力時，參試材料變形值介于22～28 mm，石番45變形值為27.7 mm，顯著高于其它品種；爛果率和重量損失率分別介于2%～20%和2%～15%，石番45爛果率和重量損失率分別為2.04%和2.24%，顯著低于其它品種(P<0.05)。石番45耐壓性為13.58 mm/個，顯著高于其它品種(P<0.05)。石番45耐壓性較好且品種柔韌性較好，與單果測定結(jié)果一致。表3

表3 不同加工番茄品種平均耐壓力對比Table 3 Test results of average stress tolerance for different varieties of processing tomato

2.4 全自動耐壓測定儀器性能

研究表明，測定1次即可得到某品種果實耐壓力平均值(測定果實數(shù)量因測量筒而定，一般可達100～200左右)，顯著提高了工作效率；測試范圍寬(0～5 000 N)，測試行程遠(0～140 mm)，運行速度可調(diào)節(jié)(0～200 mm/min無級變速)；1次可測多個果實使得結(jié)果不受果實形狀、結(jié)構(gòu)的影響，可以準確評價果實的耐壓性，較接近真實運輸情況。全自動耐壓測定儀可以通過程度控制測定過程并準確記錄單果耐壓力值、平均耐壓力值及變形值在測定過程中的變化趨勢，且果實破裂瞬間耐壓力值出現(xiàn)峰值，變化顯著。全自動耐壓測定儀通過系統(tǒng)自動讀寫文件準確記錄數(shù)據(jù)，節(jié)約手動記錄時間且精確度高。圖3

注：圖A為加工番茄單果耐壓力測定示意圖；圖B為加工番茄平均耐壓力測定示意圖(以亨氏3402為例)

3 討 論

新疆加工番茄產(chǎn)品包括番茄醬、番茄丁、番茄汁等，其中番茄醬占85%以上。番茄制品的影響指標主要包括可溶性固形物含量、番茄紅素含量、粘稠度等加工指標[15]。研究發(fā)現(xiàn)，新疆普遍栽培的6種加工番茄品種其品質(zhì)指標具有顯著差異(P<0.05)，其中石番45番茄紅素含量、TSS含量、粘稠度較高，耐壓性及柔韌性顯著高于其它品種，機械采收及運輸過程中破損率較低，適合新疆南北疆加工番茄種植區(qū)種植并進行機械采收，與何連順等[16]研究結(jié)果一致。

果實耐壓力高則易于貯藏、運輸，可提高加工番茄的成品率[17-18]。簡單快捷的耐壓測定裝置可間接為選育優(yōu)質(zhì)的番茄品種提供可行且可靠的方法。目前耐壓力測定儀器包括硬度計、單果耐壓力測定儀和全自動耐壓測定儀。硬度計是通過硬度指標間接評價果實的耐壓力，然而此方法存在較多弊端：硬度與耐壓力本質(zhì)存在一定差異，硬度值不能完全代替耐壓力值；測定一個果實需要3次，一個品種則需要上百個數(shù)據(jù)，費時、費力；易受果實形狀、結(jié)構(gòu)的影響，準確性差[19]。單果耐壓力測定儀是通過手搖測定，前期研究結(jié)果表明下壓速度不穩(wěn)定，確定一個品種的耐壓力至少需要30個果實且手動記錄數(shù)據(jù)，費時、費力；易受果實形狀、結(jié)構(gòu)的影響，準確性差；在實際測定過程中果實破裂瞬間的壓力值難以觀察，尤其是破裂出現(xiàn)在背面時。研究表明，全自動耐壓測定儀能夠快速測定番茄果實的耐壓力，通過固定下壓速度持續(xù)對被測果實施加壓力至果實出現(xiàn)破裂為止，自動記錄此時的力值作為果實所能耐受的最大壓力。耐壓力值不受果實形狀、結(jié)構(gòu)等影響，但測定時應(yīng)選擇成熟度一致的果實，使不同試驗條件下得到的結(jié)果具有可比較性，也能準確反映出不同品種間的差異，使結(jié)果更為可靠。

4 結(jié) 論

加工番茄石番45號、亨氏3501品種果肉較厚，TSS含量較高，番茄紅素含量分別為119.2 mg/kg和111.7 mg/kg，品質(zhì)高于其它品種。通過硬度、單果耐壓力及平均耐壓力測定，石番45號爛果率和耐壓力分別為2.04%和13.58 mm/個，耐壓性和柔韌性顯著高于其它品種(P<0.05)。全自動耐壓測定儀操作簡單、工作效率高，且可以精確測定不同果實的耐壓力。