果蔬冰點(diǎn)與其生理生化指標(biāo)關(guān)系的研究

鐘志友，張 敏，楊 樂(lè)，陳健華，車貞花

（上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海201306）

果蔬冰點(diǎn)與其生理生化指標(biāo)關(guān)系的研究

鐘志友，張 敏*，楊 樂(lè)，陳健華，車貞花

（上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海201306）

貯藏溫度是影響果蔬貯藏壽命的關(guān)鍵因素。利用同步法測(cè)定了35種果蔬的冰點(diǎn)溫度及其可溶性固形物含量、密度和含水量，并確定其相關(guān)性，為確定果蔬的貯藏保鮮溫度條件提供理論依據(jù)。結(jié)果表明：果蔬含水量和可溶性固形物含量與冰點(diǎn)溫度的相關(guān)性分別達(dá)到極顯著水平；果蔬密度與冰點(diǎn)溫度的相關(guān)性沒(méi)有達(dá)到顯著水平。果蔬冰點(diǎn)溫度隨著果蔬含水量增加呈遞增趨勢(shì)，而隨著可溶性固形物含量的增加呈遞減趨勢(shì)，這將為新鮮果蔬的冷藏保鮮及加工提供可靠的理論和數(shù)據(jù)參考。

果蔬，冰點(diǎn)溫度，可溶性固形物含量，含水量，密度

我國(guó)是果蔬生產(chǎn)大國(guó)，每年的蔬菜產(chǎn)量約3億t，水果產(chǎn)量超過(guò)6000萬(wàn)t，位居世界前列，但由于保鮮產(chǎn)業(yè)落后和貯藏消費(fèi)方式原始，我國(guó)果蔬等農(nóng)副產(chǎn)品在運(yùn)輸和貯藏等物流環(huán)節(jié)上的損失率在25%～35%左右［1］，這些都對(duì)我國(guó)的果蔬貯藏保鮮技術(shù)提出了更高的要求。臨界冰溫貯藏可以最大限度地抑制果蔬的生命活動(dòng)，控制果蔬的衰老進(jìn)程，被認(rèn)為是一種較好的果蔬貯藏保鮮方法［2］。果蔬的冰點(diǎn)溫度是確定其適宜貯藏溫度的主要參考條件之一。傳統(tǒng)的冰點(diǎn)測(cè)定方法一般采用冰鹽水浴測(cè)定果汁溫度下降的方法［3］，該方法測(cè)定的冰點(diǎn)溫度是死組織的冰點(diǎn)溫度，和活組織的冰點(diǎn)溫度有很大差異。有關(guān)高等農(nóng)業(yè)院校教材只列出了果蔬的冰點(diǎn)范圍，沒(méi)有各種果蔬的實(shí)際冰點(diǎn)溫度，有的是引用國(guó)外的測(cè)定結(jié)果。A.F. Hoo和M.R.Mclellan研究了濃縮蘋果汁中果膠物質(zhì)的濃度同冰點(diǎn)下降的關(guān)系［4］，Yanyun Zhao等利用計(jì)算機(jī)仿真的方法測(cè)定了不同大小金槍魚的凍結(jié)速率和凍結(jié)曲線［5］，C.S.Chen研究了食品冰點(diǎn)下降與水分活性的關(guān)系［6］，C.S.Chen等研究了冰點(diǎn)下降和果汁可溶性成分的關(guān)系［7］。但是有關(guān)果蔬冰點(diǎn)溫度與生理生化指標(biāo)關(guān)系的研究很少。因此，有必要對(duì)果蔬的冰點(diǎn)溫度展開(kāi)深入的研究。本研究選取采后果蔬作為研究對(duì)象，對(duì)不同種類的果蔬冰點(diǎn)溫度與其自身生理生化指標(biāo)進(jìn)行同步測(cè)試，旨在探討果蔬生理生化特性與其冰點(diǎn)溫度的內(nèi)在聯(lián)系，以期為果蔬貯藏保鮮提供理論和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

果蔬 實(shí)驗(yàn)選取新鮮成熟的果蔬為研究對(duì)象，如橙子、黃瓜、黑布琳、蘋果、白蘿卜等35種果蔬樣品，每種果蔬樣品取三個(gè)。

MA100C鹵素水分測(cè)定儀 德國(guó)賽多利斯公司；WAY（2WAJ）型阿貝折射儀 上海精科上海物理光學(xué)儀器廠；DSC823e差示掃描量熱儀 瑞士梅特勒公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)采取順序測(cè)量法，每個(gè)樣品按照密度→含水量→可溶性固形物含量→冰點(diǎn)溫度順序進(jìn)行同步測(cè)量，每種果蔬樣品取3個(gè)，取其平均值。

1.2.1 密度的測(cè)定 密度采用排水法測(cè)試，按照ρ= m/v，即可求得果蔬的相對(duì)密度。

1.2.2 含水量的測(cè)定 含水量的測(cè)試使用MA100C鹵素水分測(cè)定儀測(cè)試，可以測(cè)量0.2%～100%的水分含量，精度達(dá)0.0001g。重復(fù)3次，取其平均值。

1.2.3 可溶性固形物含量的測(cè)定 可溶性固形物含量的測(cè)試采用WAY（2WAJ）型阿貝折射儀測(cè)定，其測(cè)量范圍nD：1.3000～1.7000，可溶性固形物含量：0～95%，準(zhǔn)確度：±0.0002。重復(fù)3次，取其平均值。

1.2.4 冰點(diǎn)溫度的測(cè)定 冰點(diǎn)溫度的測(cè)定采用DSC823e差示掃描量熱儀測(cè)定。差示掃描量熱儀（DSC）是在程序控溫下，測(cè)量輸入到試樣和參比物間的熱流差與溫度的關(guān)系。由于試樣熔融過(guò)程中會(huì)吸收熱量，熔融過(guò)程在DSC的熱流曲線上將以吸熱峰的形式清晰地顯示出來(lái)。DSC具有測(cè)試溫度范圍寬（-150～725℃）、操作簡(jiǎn)便、快速精確、樣品量少、重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)。采用經(jīng)硅膠和分子篩干燥柱干燥的高純氮?dú)庾鲀艋瘹?，調(diào)節(jié)流速為50mL/min，稱取試樣10～30mg，實(shí)驗(yàn)設(shè)定的程序溫度為：-30～40℃；升溫速率為10℃/min。

2 結(jié)果與分析

2.1 冰點(diǎn)溫度的確定

DSC法測(cè)定冰點(diǎn)的過(guò)程是先使試樣凍結(jié)，再升溫使其熔化，測(cè)定熔融過(guò)程的熱效應(yīng)，通過(guò)熱流曲線顯示試樣的熔融過(guò)程。在升溫曲線上，理論上冰點(diǎn)為結(jié)晶剛剛?cè)劢馔瓿傻臏囟龋捎谠嚇尤刍旰?，熱流曲線回歸基線是個(gè)漸變過(guò)程，且受升溫速率和樣品量的影響，出現(xiàn)不同程度的滯后現(xiàn)象，因此，將結(jié)晶剛剛開(kāi)始熔化的溫度定為冰點(diǎn)。所測(cè)的冰點(diǎn)即為熔融峰的拐點(diǎn)處做切線與開(kāi)始熔化的基線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度，圖1和圖2分別為白蘿卜和黃瓜的DSC熱流曲線。

圖1 白蘿卜的冰點(diǎn)曲線

圖2 黃瓜的冰點(diǎn)曲線

2.2 果蔬冰點(diǎn)與密度、含水量、可溶性固形物含量相關(guān)性的研究

2.2.1 測(cè)定的果蔬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 實(shí)驗(yàn)測(cè)定得到的35種不同的果蔬密度、含水量和可溶性固形物含量的條件下的冰點(diǎn)溫度的實(shí)測(cè)值，如表1所示。

表1 果蔬樣品理化參數(shù)測(cè)試數(shù)據(jù)

2.2.2 果蔬冰點(diǎn)與可溶性固形物含量的關(guān)系 果蔬細(xì)胞內(nèi)部可溶性固形物的含量反映了細(xì)胞內(nèi)部糖、有機(jī)酸、鹽、果膠、多元醇、維生素與色素等的可溶性汁液的濃度，它是反映果蔬生理生化和品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。所測(cè)實(shí)驗(yàn)材料的冰點(diǎn)溫度與可溶性固形物含量之間的關(guān)系如圖3。從圖3中可以看出，果蔬的冰點(diǎn)溫度隨著可溶性固形物含量的增大呈明顯的下降趨勢(shì)，可能是由于可溶性固形物含量越高，組織間自由水就越少，組織結(jié)冰也就越困難，從而導(dǎo)致冰點(diǎn)溫度降低。通過(guò)EXCEL進(jìn)行線性回歸，建立可溶性固形物含量與冰點(diǎn)溫度之間的回歸方程：Y= -0.0384X-0.6783，其相關(guān)系數(shù)R2為0.8770，經(jīng)α= 0.01的F檢驗(yàn)結(jié)果可知F＞F0.01，因此，回歸方程具有高度的顯著性。利用該回歸方程，只要速測(cè)出果蔬的可溶性固形物含量，便可迅速測(cè)算出其冰點(diǎn)溫度。

2.2.3 果蔬冰點(diǎn)與含水量的關(guān)系 水分是果蔬的主要成分之一，也是決定水果、蔬菜性質(zhì)和耐藏性的重要因素。所測(cè)實(shí)驗(yàn)材料的冰點(diǎn)溫度與含水量之間的關(guān)系如圖4。從圖4中可知，含水量高，冰點(diǎn)溫度也高。因此，果蔬在采前灌水也會(huì)在一定程度上提高含水量，致使冰點(diǎn)溫度升高，品質(zhì)下降，不利于果蔬貯藏，因此在采前兩周應(yīng)停止灌水，以保證農(nóng)產(chǎn)品的優(yōu)良貯藏性能和較好的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。通過(guò)EXCEL進(jìn)行線性回歸，建立含水量與冰點(diǎn)溫度之間的回歸方程：Y=0.209X-22.552，其相關(guān)系數(shù)R2為0.7050，經(jīng)α=0.01的F檢驗(yàn)結(jié)果可知F＞F0.01，因此，回歸方程具有高度的顯著性。利用該回歸方程，只要速測(cè)出果蔬的含水量，便可迅速測(cè)算出其冰點(diǎn)溫度。

圖3 果蔬冰點(diǎn)與可溶性固形物含量的關(guān)系

圖4 果蔬冰點(diǎn)與含水量的關(guān)系

2.2.4 果蔬冰點(diǎn)與密度的關(guān)系 所測(cè)實(shí)驗(yàn)材料的冰點(diǎn)溫度與密度之間的關(guān)系如圖5。從圖5中可知，對(duì)于不同密度的果蔬，其冰點(diǎn)溫度的變化并不隨反映植物組織空隙率大小指標(biāo)的變化呈現(xiàn)明顯的遞增或遞減趨勢(shì)。其相關(guān)系數(shù)R2為0.0328，經(jīng)α=0.05的F檢驗(yàn)結(jié)果可知F＜F0.05，因此，回歸方程不具有顯著性。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)35種新鮮果蔬樣品的生理生化指標(biāo)和其冰點(diǎn)溫度的同步測(cè)試，結(jié)果表明，果蔬含水量和可溶性固形物含量與冰點(diǎn)溫度的相關(guān)性分別達(dá)到極顯著水平；果蔬密度與冰點(diǎn)溫度的相關(guān)性沒(méi)有達(dá)到顯著水平。果蔬冰點(diǎn)溫度隨著果蔬含水量增加呈遞增趨勢(shì)，而隨著可溶性固形物含量的增加呈遞減趨勢(shì)，這將為新鮮果蔬的冷藏保鮮及加工提供可靠的理論和數(shù)據(jù)參考。

圖5 果蔬冰點(diǎn)與密度的關(guān)系

［1］秦文，吳衛(wèi)國(guó).農(nóng)產(chǎn)品貯藏與加工學(xué)［M］.中國(guó)計(jì)量出版社，2007：81-85.

［2］薛文通.桃的冰溫貯藏研究［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，1997，13（4）：216-220.

［3］上海市蔬菜公司蔬菜鮮藏技術(shù)編寫組.蔬菜鮮藏技術(shù)［M］.北京：中國(guó)財(cái)政經(jīng)濟(jì)出版社，1980：256-257.

［4］A F Hoo，M R Mclellan.The contributing effect of apple pectin the freezing point depression of apple juice concentrates［J］.Food Sci，1987，52（2）：372-374.

［5］Yanyun Zhao，Edward Kolbe，Cormae Craven.Computer simulation chilling and freezing of albacore tuna［J］.Food Sci，1998，63（5）：751-755.

［6］C S Chen.Relationship between water activity and freezing point depression of food systems［J］.Food Sci，1987，52（2）：433-435.

［7］C S Chen，T K Nguyen，R J Braddock.Relationship Between freezing point depression and composition of fruit juice systems［J］.Food Sci，1990，55（2）：566-569.

Study on relation between freezing and physiological and biochemical indexes of fruits and vegetables

ZHONG Zhi-you，ZHANG Min*，YANG Le，CHEN Jian-hua，CHE Zhen-hua
（College of Food Sciences，Shanghai Ocean University，Shanghai 201306，China）

The storage temperature is the critical factor that affects the shelf life of fruits and vegetables.The freezing temperature，soluble solids content，water content，density and their relevance of 35 kinds of fruits and vegetables were determined by the simultaneous method，which provided a theoretical basis for determining the temperature of storage and preservation of fruits and vegetables.The results showed that the relevance between water content，soluble solid content and freezing temperature reached a very significant level.The correlation between density and freezing temperature did not reach a significant level.The freezing temperature of fruits and vegetables increased progressively with the water content，and decreased progressively with the soluble solid content，which provided reliable theory and data reference for cold storage and processing of fresh fruits and vegetables.

fruits and vegetables；freezing temperature；soluble solid content；water content；density

TS255.3

A

1002-0306（2011）02-0076-03

2010-04-06 *通訊聯(lián)系人

鐘志友（1985-），男，碩士研究生，研究方向：制冷及低溫工程。

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（30771245）；上海市教委重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目（J50704）資助。