基于穿刺測試的沙窩蘿卜質(zhì)構(gòu)特性分析

張平，李志文，2，王莉，任朝輝，張昆明

（1.國家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)研究中心，天津市農(nóng)產(chǎn)品采后生理與貯藏保鮮重點實驗室，天津 300384；2.天津大學(xué)化工學(xué)院，天津 300072；3.大連工業(yè)大學(xué)生物與食品工程學(xué)院，遼寧 大連 116034）

沙窩蘿卜（‘Shawo’Green Turnip）是蘿卜中的上等佳品，和其它蘿卜品種相比它皮肉光滑翠綠、清新脆美，甜辣可口，營養(yǎng)豐富，不僅是特色蔬菜，而且可以當(dāng)作特殊瓜果，所以有沙窩蘿卜賽鴨梨、沙窩蘿卜嘎嘣脆的美譽，因此深受人們的青睞[1-2]。沙窩蘿卜的一大特色就在于其皮與肉都具有特殊甜脆的口感，但是在貨架銷售及運輸期間沙窩蘿卜很容易失水、糠心而導(dǎo)致脆性變差，嚴(yán)重影響其食用品質(zhì)及商品性[3]。因此，客觀的評價沙窩蘿卜貨架期質(zhì)地的變化是十分必要的。

穿刺測試（Puncture test）被廣泛應(yīng)用于果蔬質(zhì)地的儀器測定中，而且穿刺測試的流變特性參數(shù)與人的感官評價密切相關(guān)[4-6]。在國外，穿刺測試常用來判定顧客對果實接受與否，同時用來判定果實的貯藏特性，以實現(xiàn)分級貯藏和銷售[7]。目前對蘿卜質(zhì)地特性的評價還僅僅局限在人為的主觀評定，受多種因素的影響，其結(jié)果不穩(wěn)定，很難形成標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)外應(yīng)用儀器檢測蘿卜質(zhì)地的研究甚少，而應(yīng)用穿刺試驗分析蘿卜質(zhì)構(gòu)變化的研究更是鮮見報道。筆者以TA.XT.Plus型物性測試儀的穿刺模式來研究沙窩蘿卜的質(zhì)地特性，通過穿刺方法對蘿卜整果進(jìn)行穿刺試驗，并提供力-變形（F-D）曲線，得到蘿卜整果在貨架期間軟化過程中的質(zhì)地變化信息，為沙窩蘿卜的貯藏運輸、品質(zhì)評價和機具設(shè)計提供可靠的依據(jù)，同時也為我國地方特色農(nóng)產(chǎn)品的研究提供更科學(xué)精確的手段。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

沙窩蘿卜于2010年1月15日采自天津市西青區(qū)辛口鎮(zhèn)小沙窩村，采收后裝入當(dāng)?shù)囟Y品包裝的紙箱內(nèi)，于采收當(dāng)天運回國家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)研究中心（天津）進(jìn)行相關(guān)處理。

1.2 主要儀器設(shè)備

TA.XT.Plus物性測試儀，英國Stable Micro System公司；普通冷庫，國家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)研究中心（天津）；電子秤，上海永杰衡器有限公司。

1.3 試材處理

從采收后的沙窩蘿卜中選取果形周正且無病蟲害的果實于冷庫（0±1）℃中充分預(yù)冷24 h后，將蘿卜纓修剪至約4 cm～5 cm，裝入微孔保鮮袋（國家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)研究中心提供）中，每袋5個蘿卜[質(zhì)量控制在（3±0.1）kg]，再放入塑料箱內(nèi)在冷庫（0±1）℃中進(jìn)行貯藏。當(dāng)貯藏到90 d時，取出蘿卜稱重，并按照重量分 3個等級：輕量級（0.3kg～0.45kg）、中量級（0.45kg～0.6 kg）和重量級（>0.6 kg），將蘿卜轉(zhuǎn)移到20℃的環(huán)境下（空調(diào)維持室內(nèi)溫度恒定）進(jìn)行貨架期調(diào)查，連續(xù)6 d，每天隨機選取各重量級蘿卜6個進(jìn)行質(zhì)構(gòu)參數(shù)的穿刺測定。

1.4 質(zhì)地分析

1.4.1 測試方法

采用直徑為2 mm的圓柱形探頭P/2，測試模式為壓縮測試力（Measure force in compression），操作為返回開始（Return to start）；測前速率為 5 mm/s、測試速率和測后速率均為2 mm/s；測試距離為15 mm，觸發(fā)力為5 g，曲線記錄方式為Target。從穿刺測試曲線（力-位移）上，得到屈服力、屈服能、脆性、平均硬度和黏度數(shù)值。

1.4.2 帶皮質(zhì)構(gòu)分析

將蘿卜洗凈后切去尾部，余下部分平均切分為上、中、下3段，將各段置于質(zhì)構(gòu)儀測試平板上，然后在每段中部選取4個穿刺位點進(jìn)行穿刺測試。蘿卜帶皮穿刺典型質(zhì)地特征曲線如圖1-A所示。

1.4.3 果肉質(zhì)構(gòu)分析

將帶皮質(zhì)構(gòu)分析操作結(jié)束后的蘿卜段縱向一分為二，在每一半果肉中部選取2個位點進(jìn)行穿刺測試。

1.4.4 穿刺參數(shù)定義如下：

圖1 沙窩蘿卜帶皮穿刺曲線（A）及果肉穿刺曲線（B）Fig.1 Puncture curve of‘Shawo’Green Turnip with skin(A)and without skin(B)

屈服力（Bioyield force）：探頭在5 g的觸發(fā)力推動下與物料表面接觸，這時感知力迅速上升（圖中斜坡），在這個力作用下物料發(fā)生形變但沒發(fā)生破裂，當(dāng)探頭突然刺穿物料表面并向深刺入，感知力驟然下降，其中發(fā)生轉(zhuǎn)折的點稱為屈服點（Bioyield point），屈服點所對應(yīng)瞬間力的大小被定義為屈服力，如圖1中F1。單位：N。

屈服能（Bioyield energy）：從探頭接觸物料表面到突然刺穿組織的過程中所吸收的能量，即探頭所做的功稱為屈服能，如圖1中W。單位：N·mm。

脆性（Brittleness）：從探頭接觸物料表面到突然刺穿組織時探頭下壓的位移可用來表示脆性大小，如圖1中D，距離越長，脆性越小，為了便于直觀闡述，用1/D表示脆性大小。

果皮平均硬度（Skin firmness）：將從探頭突然刺穿果皮表面到繼續(xù)下壓至6 mm位移（刺穿果皮）這段過程中，探頭感受到的平均力的大小定義為果皮平均硬度，如圖1-A中F2。單位：N。

果肉平均硬度（Flesh firmness）：將從探頭突然刺穿果肉表面到繼續(xù)下壓至15 mm位移之前這段過程中，探頭感受到的平均力的大小定義為果肉平均硬度，如圖1-B中F2。單位：N。

黏著性（Stickness）：將探頭下壓到最低點后，上升過程中感受到的來自物料阻力的最大絕對值定義為黏著性，如圖1中F3的絕對值。單位：N。

1.5 數(shù)據(jù)處理

文中結(jié)果與分析部分所有圖表的繪制采用Excel進(jìn)行處理，利用Dps7.05統(tǒng)計軟件對不同重量級蘿卜各測定指標(biāo)的均值進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 蘿卜果皮和果肉穿刺試驗各項指標(biāo)隨貨架時間的變化趨勢

圖2 沙窩蘿卜帶皮和果肉穿刺試驗各指標(biāo)隨貨架時間的變化趨勢Fig.2 The indexes change of‘Shawo’Green Turnip under puncture test during shelf life

圖2所示，沙窩蘿卜在貨架期間，隨著貯藏時間的延長，水分逐漸散失，內(nèi)部成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。果皮和果肉的屈服力和屈服能都隨著貨架時間的延長而增大，也就是說要使蘿卜屈服或破裂，需要更大的變形量，其中不同貨架期內(nèi)，果皮的屈服力和屈服能勢明顯大于果肉；而果皮和果肉的平均硬度和脆性卻隨貨架時間的延長呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢，其中不同貨架期內(nèi)果皮和果肉的平均硬度比較接近，而果皮的脆性顯著大于果肉，這說明蘿卜在貨架期，其果實抵抗外載荷損傷的能力在增加，但其內(nèi)部品質(zhì)卻在下降；隨貨架時間的延長，蘿卜果皮的黏著性顯著減小，而果肉黏著性無顯著變化，貨架初期果皮黏著性顯著高于果肉，而后期果皮與果肉黏著性相差很小。

2.2 蘿卜果皮和果肉穿刺試驗各項指標(biāo)間相關(guān)性分析

沙窩蘿卜穿刺試驗各參數(shù)之間的相關(guān)性分析見表1。

表1 沙窩蘿卜果皮和果肉穿刺試驗各指標(biāo)之間的相關(guān)性分析Table 1 The correlation analysis of puncture test indexs of‘Shawo’Green Turnip during shelf life

由表1可知，沙窩蘿卜在貨架期間果皮的各項穿刺試驗參數(shù)間均存在極顯著的相關(guān)性，除黏著度外，果肉的各項穿刺試驗參數(shù)間同樣存在極顯著相關(guān)性。其中，果皮和果肉的屈服力和屈服能存在顯著負(fù)相關(guān)，與脆性存在顯著正相關(guān)，果皮平均硬度與黏著度存在顯著正相關(guān)。因此，果皮和果肉穿刺試驗中的屈服力、屈服能、平均硬度及脆性均可以成為衡量沙窩蘿卜在貯藏過程中感官品質(zhì)的客觀評價指標(biāo)。

3 結(jié)論與討論

生物屈服極限與屈服能是壓縮特性中的重要特性參數(shù)，可為果蔬貯藏運輸、品質(zhì)評價和機具設(shè)計提供依據(jù)[7-8]。本文研究結(jié)果表明，隨著貨架期的延長，沙窩蘿卜果皮和果肉的屈服力和屈服能均表現(xiàn)逐漸增大的趨勢，說明其受載時允許的變形和變形時吸收能量在不斷增大，但與果皮和果肉平均硬度及脆性卻呈顯著負(fù)相關(guān)，這充分說明屈服力與屈服能可以從另一方面反映沙窩蘿卜的質(zhì)構(gòu)特性。張謙益等[9]曾用TAXT2i型質(zhì)地分析儀對貨架期內(nèi)帶皮和去皮的梨果進(jìn)行穿刺試驗，結(jié)果表明，帶皮梨果屈服力和屈服能在貨架期間均呈增大趨勢，而果肉硬度呈下降趨勢，各質(zhì)地參數(shù)之間具有很高的相關(guān)性，可以用其中任一指標(biāo)來反映梨果的質(zhì)地變化情況；Hend Letaief等[10]采用TA-XT2i型質(zhì)地分析儀對位于葡萄果穗不同部位的果粒及同一果粒不同部位進(jìn)行穿刺試驗，結(jié)果表明，穿刺屈服能可以更好的反應(yīng)葡萄果皮硬度的變化，從而更客觀的反映不同部位果粒及果粒不同部位質(zhì)地的變化。這與本文研究所得結(jié)論一致。

Auerswald等[11]研究中果蔬硬度都用果皮/肉破裂瞬間對應(yīng)某一力的大小來表示，即本實驗中測量的屈服力，而忽略了對平均硬度的測定。本實驗結(jié)果表明，屈服力大小可以準(zhǔn)確衡量沙窩蘿卜質(zhì)構(gòu)特性但并不能代表其果皮和果肉的平均硬度，并且屈服力與平均硬度呈顯著負(fù)相關(guān)，這可能由于蘿卜皮和肉硬度的分布和變化并不是均勻的，因此，對果蔬硬度的測定最好以其平均硬度來表示。

Zdunek等[12]研究表明，貯藏期間蘋果的脆性變化可以通過穿刺試驗來準(zhǔn)確客觀的評價，本試驗結(jié)果表明，隨著貨架期的延長沙窩蘿卜果皮和果肉的脆性逐漸減小，且與平均硬度呈顯著正相關(guān)，可準(zhǔn)確反映貨架期內(nèi)沙窩蘿卜質(zhì)構(gòu)的變化。

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