不同品種黃桃的冰點(diǎn)溫度及其影響因素分析

張 璇, 孫 婭, 王毓寧, 胡花麗, 趙延存, 李鵬霞,*

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,江蘇南京 210014;2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院,江蘇南京 210095)

黃桃的營養(yǎng)十分豐富,含有豐富的抗氧化劑(α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素、番茄黃素、番茄紅素、維生素C、抗自由基等),且其經(jīng)濟(jì)價值很高,盛產(chǎn)時間為每年8月上旬到9月上旬,采收時正值高溫季節(jié),在常溫條件下不耐貯藏,貨架期一般不足7 d[1],如何延長黃桃果實(shí)的保鮮期已成為該產(chǎn)品走向國內(nèi)外市場亟待解決的問題.研究者也探索了許多采后處理方法延緩黃桃果實(shí)采后品質(zhì)的下降,如1-MCP處理[2]、熱激處理[3]和水楊酸處理[4]等,然而這些采后處理技術(shù)必須同適宜貯藏溫度結(jié)合才能有效延長黃桃果實(shí)的貯藏期限.

在食品冷藏技術(shù)中,根據(jù)貯藏溫度不同,通常將低溫貯藏分為冷藏(0～10℃)和冷凍(-18℃以下)及冰溫貯藏.冰溫技術(shù)是指在冰點(diǎn)溫度范圍內(nèi)貯藏鮮活食品(如水果、蔬菜等),在不破壞貯品細(xì)胞結(jié)構(gòu)和不產(chǎn)生冷害的情況下,最大程度地降低活體呼吸速率,抑制病原微生物滋生,從而延長貯藏期[5].冰溫貯藏的優(yōu)越性已經(jīng)在油豆角[5]、梨[6]和柿[7]等果蔬上得到驗(yàn)證.目前,在葡萄[8]、蒜薹[9]、冬棗[10]等果蔬上,已經(jīng)建立了根據(jù)測定果蔬組織中可溶性固形物含量的高低,預(yù)測冰點(diǎn)溫度的回歸關(guān)系,這為果蔬冰溫溫度貯藏提供了便捷的方法,同時對一些冷敏感品種貯藏期間的冷害等生理病害的抑制,提供了思路.

黃桃屬于冷敏感果實(shí),貯藏期間易發(fā)生褐變、棉絮化、纖維化等冷害問題,但是黃桃果實(shí)冰點(diǎn)溫度及其果肉中可溶性固形物含量(total soluble solid,TSS)等相關(guān)因子之間的關(guān)系缺乏系統(tǒng)研究.本研究以華中地區(qū)近幾年主栽5個代表性的黃桃品種為材料,采用高精度電子溫度記錄儀測定了活體果實(shí)的冰點(diǎn)溫度,利用灰色關(guān)聯(lián)度分析法探討了黃桃果實(shí)組織中的可溶性固形物濃度、果實(shí)密度等對果實(shí)冰點(diǎn)溫度的影響程度,以期為黃桃冰溫貯藏的溫度設(shè)置提供理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

選取黃桃的代表品種金童8號、紅王子、罐桃5號、菊黃和黃桃5823為材料,在果實(shí)的集中采收期采收.果實(shí)采自江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院桃資源圃,所有果實(shí)采摘后立即運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室,經(jīng)12℃預(yù)冷12 h后開始分析.測定時隨機(jī)選擇特征典型、無傷害的果實(shí),測定單果質(zhì)量、體積、密度、可溶性固形物以及果實(shí)冰點(diǎn)溫度.每個品種測果實(shí)10個.

ATAGO型折光儀,大昌華嘉商業(yè)(中國)有限公司;Testo 175-T2型電子溫度記錄儀,德圖儀器國際貿(mào)易(上海)有限公司.

1.2 測定指標(biāo)和方法

1.2.1 果實(shí)體積和密度的測定

參照申春苗等[11]的方法測定.在果實(shí)表面用墨水筆編號,并測定果實(shí)質(zhì)量.取大燒杯加入一定量蒸餾水,記錄水面刻度,將單果實(shí)完全浸泡于水中,再次記錄水面刻度.2次刻度之差為桃果實(shí)的體積.

1.2.2 可溶性固形物含量測定

使用ATAGO折光儀測定.在桃果實(shí)中部打孔,取柱形桃果肉中部位置,切取厚0.5 cm左右果肉,將果汁直接擠入到折光儀相應(yīng)位置進(jìn)行可溶性固形物含量測定.

1.2.3 冰點(diǎn)溫度測定

將果實(shí)編號,置于-18℃冷凍室,將Testo 175-T2電子溫度記錄儀(精度為0.1℃)的探頭刺入果皮與果心之間,監(jiān)測溫度,將數(shù)據(jù)導(dǎo)入計算機(jī).

1.3 數(shù)據(jù)分析

1.3.1 果實(shí)品種等指標(biāo)與冰點(diǎn)溫度間的相關(guān)性

采用杜燕林等[12]報道的灰色關(guān)聯(lián)度分析法進(jìn)行分析.將5個黃桃品種數(shù)據(jù)作為一個總體分析,將冰點(diǎn)溫度作為參考數(shù)列,TSS,果實(shí)密度,單果質(zhì)量,果實(shí)體積分別作為比較數(shù)列.將數(shù)據(jù)代入公式中ρ取0.5.根據(jù)公式聯(lián)度.

1.3.2 相關(guān)性分析

采用SPSS軟件中的回歸分析方法分析果實(shí)相關(guān)指標(biāo)與冰點(diǎn)溫度間的相關(guān)性,獲得回歸方程,并根據(jù)果實(shí)可溶性固形物含量預(yù)測冰點(diǎn)溫度.采用成對數(shù)據(jù)比較法檢測預(yù)測值與實(shí)測值的差異.

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種黃桃果實(shí)凍結(jié)溫度曲線

5種黃桃果實(shí)凍結(jié)溫度曲線,見圖1,可看出,在過冷點(diǎn)之前,果實(shí)溫度隨時間呈良好的線性下降趨勢.當(dāng)溫度降低到最低(過冷點(diǎn))后,出現(xiàn)一個小幅而迅速的上升過程.當(dāng)果實(shí)溫度回升到頂點(diǎn)(即冰點(diǎn))后,短時間內(nèi)維持相對穩(wěn)定.5個品種黃桃果實(shí)的凍結(jié)溫度曲線基本相似,但不同品種果實(shí)溫度下降的速度有所不同.

2.2 不同品種黃桃果實(shí)冰點(diǎn)溫度及理化性狀

不同品種黃桃果實(shí)冰點(diǎn)溫度,可溶性固形物,果實(shí)密度,單果質(zhì)量和果實(shí)體積見表1.由表1可看出,不同品種黃桃果實(shí)冰點(diǎn)溫度存在明顯差異.冰點(diǎn)溫度平均值最低的為黃桃5823(-1.40℃),較高的為罐桃5號(-1.20℃).金童8號、紅王子和菊黃的冰點(diǎn)溫度比較接近,分別為-1.32,-1.33,-1.30℃.同一品種不同果實(shí)間的冰點(diǎn)溫度相差較小,都在0.5℃以內(nèi).

黃桃果實(shí)可溶性固形物含量平均值分布在11.42%～13.22%,同一品種內(nèi)不同果實(shí)之間的可溶性固形物變化幅度存在明顯差異,其中金童8號、紅王子和黃桃5823果實(shí)的可溶性固形物相差較小,為1.5%～2.0%,罐桃5號和菊黃果實(shí)的相差較大,分別為2.9%和3.1%.

金童8號、紅王子、罐桃5號、菊黃和黃桃5823的密度均小于1.0 g/cm3,密度的大小依次為金童8號、黃桃5823、罐桃5號、菊黃、紅王子.

不同品種間黃桃果實(shí)單重差異很大.其中金童8號和黃桃5823單果質(zhì)量較小,平均只有159.5 g和157.4 g,而紅王子和菊黃單果質(zhì)量較高,平均為180.7 g和187.2 g,罐桃5號的單果質(zhì)量居中,平均為164.0 g.在同一品種內(nèi),不同果實(shí)之間的質(zhì)量差異也很大,最小的金童8號果實(shí)相差15.8 g,最大的罐桃5號果實(shí)相差37.5 g.

圖1 5種黃桃果實(shí)在急速降溫條件下的凍結(jié)曲線Fig.1 Fruit freezing curves of five cultivars yellow peach fruit

表1 不同品種黃桃果實(shí)冰點(diǎn)溫度及理化性狀Tab.1 Freezing point temperature(FPT)and physical and chemical characteristics of different cultivars yellow peach

不同品種間黃桃果實(shí)體積差異亦較大,其大小依次為紅王子、菊黃、罐桃5號、黃桃5823、金童8號.在同一品種內(nèi),不同果實(shí)之間的體積變化在20～30 cm3.

2.3 黃桃果實(shí)冰點(diǎn)溫度與理化性狀的灰色關(guān)聯(lián)度分析

灰色關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果見表2。結(jié)果表明,TSS與黃桃果實(shí)冰點(diǎn)溫度關(guān)聯(lián)系數(shù)最大,其次是果實(shí)密度,單果質(zhì)量和體積最小.如果按單個品種果實(shí)來分析,金童8號果實(shí)TSS的關(guān)聯(lián)系數(shù)最大,其次為密度,果實(shí)質(zhì)量和體積的關(guān)聯(lián)系數(shù)較小;紅王子、黃桃5823果實(shí)中,其TSS的關(guān)聯(lián)系數(shù)也屬最大,密度次之,果實(shí)質(zhì)量和體積的較小;罐桃5號果實(shí)中TSS的關(guān)聯(lián)系數(shù)亦是最大,但果實(shí)體積次之,其次為果實(shí)質(zhì)量,最小的為果實(shí)密度;而在菊黃果實(shí)中,果實(shí)密度的關(guān)聯(lián)系數(shù)大于TSS,果實(shí)質(zhì)量和體積較小,對于這一現(xiàn)象,還需進(jìn)一步研究探討.由此可見,從總體和5個品種綜合表現(xiàn)的角度分析,可溶性固形物與果實(shí)冰點(diǎn)溫度的關(guān)聯(lián)度最大,而密度,果實(shí)體積和單果質(zhì)量與冰點(diǎn)溫度聯(lián)系不大.

表2 黃桃果實(shí)冰點(diǎn)溫度與理化性狀的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)Tab.2 Grey correlation coefficients of FPT and physical and chemical characteristics of different cultivars yellow peach

2.4 黃桃果實(shí)冰點(diǎn)溫度與理化性狀的相關(guān)分析

將5個黃桃品種看做一個整體,黃桃果實(shí)冰點(diǎn)溫度與理化性狀的相關(guān)分析見圖2,結(jié)果表明,黃桃果實(shí)的冰點(diǎn)溫度與果實(shí)體積、果實(shí)質(zhì)量和果實(shí)密度之間的相關(guān)關(guān)系未達(dá)到顯著水平,與可溶性固形物含量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系.

圖2 黃桃果實(shí)冰點(diǎn)溫度與理化性狀的相關(guān)系數(shù)Fig.2 Correlations between FPT and physical and chemical characteristics of different cultivars yellow peach

2.5 黃桃果實(shí)冰點(diǎn)溫度的預(yù)測

由于黃桃果實(shí)可溶性固形物含量與果實(shí)冰點(diǎn)溫度的相關(guān)系數(shù)最高,而其他指標(biāo)與冰點(diǎn)溫度的相關(guān)性未達(dá)到顯著水平,因而可以利用可溶性固形物含量與果實(shí)冰點(diǎn)溫度做回歸分析,并據(jù)此對果實(shí)冰點(diǎn)溫度預(yù)測.對數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理,得到回歸方程的相關(guān)系數(shù)r=-0.964 25,|r|＞r0.01,p＜0.01,表明冰點(diǎn)溫度與可溶性固形物含量呈極顯著負(fù)相關(guān),將可溶性固形物含量(x)與冰點(diǎn)溫度(y)建立線性回歸方程y=-0.100 46x-0.069 88,如圖3.圖3表明,TSS含量越高,相應(yīng)的冰點(diǎn)溫度就越低.另根據(jù)回歸方程對所有黃桃的冰點(diǎn)溫度進(jìn)行了預(yù)測,并將預(yù)測值與實(shí)測值進(jìn)行了成對差異分析,結(jié)果表明兩者之間沒有顯著差異,說明該回歸方程可以很好的預(yù)測黃桃果實(shí)的冰點(diǎn)溫度.

3 討論與結(jié)論

圖3 冰點(diǎn)溫度與TSS含量的相關(guān)性Fig.3 Correlation between freezing point temperature and total soluble solid content

傳統(tǒng)的果蔬冰點(diǎn)測定是利用果蔬產(chǎn)品的汁液來確定其冰點(diǎn)溫度,但活體的冰點(diǎn)溫度與果蔬榨汁的冰點(diǎn)溫度并不相同[13].活體組織結(jié)冰時,首先在細(xì)胞間隙形成冰晶,細(xì)胞內(nèi)部的水分向外滲透促使冰晶逐漸擴(kuò)大,當(dāng)外界環(huán)境溫度低于生命體溫度時,細(xì)胞原生質(zhì)收縮,使得水分難以通過,造成結(jié)冰困難,同時活體組織呼吸要放出的熱量,也造成了冰點(diǎn)的下降.而在死體組織中原生質(zhì)發(fā)生了變性,使得細(xì)胞間的水分可以自由通過,所以凍結(jié)只是單純的物理過程,溶液的濃度決定冰點(diǎn),環(huán)境溫度對其沒有影響[14].根據(jù)以上理論,通過測定黃桃活體冰點(diǎn)溫度,能更準(zhǔn)確的判定黃桃的物理化學(xué)特性與其冰點(diǎn)溫度的關(guān)系.本實(shí)驗(yàn)利用精密電子溫度記錄儀測定了黃桃果實(shí)活體的冰點(diǎn)溫度,實(shí)驗(yàn)觀察到不同黃桃品種之間的冰點(diǎn)溫度存在明顯差異,且同一品種不同個果實(shí)之間冰點(diǎn)溫度并不完全相同,比如紅王子果實(shí)的冰點(diǎn)溫度為-1.33℃,但變化范圍為-1.1～-1.5℃,如果以-1.33℃來設(shè)置貯藏溫度,必然會使果實(shí)發(fā)生凍害.所以,應(yīng)該根據(jù)冰點(diǎn)變化范圍的上限和一定的安全系數(shù)對貯藏溫度進(jìn)行設(shè)定.

許多研究表明,果實(shí)的冰點(diǎn)溫度與其可溶性固形物含量有著密切關(guān)系[8-10].本研究利用灰度關(guān)聯(lián)法分析了黃桃果實(shí)可溶性固形物含量、密度、體積及果實(shí)重量與冰點(diǎn)溫度的關(guān)系,結(jié)果表明,可溶性固形物與果實(shí)冰點(diǎn)溫度相關(guān)性最大.由于可溶性固形物是黃桃果實(shí)中能溶于水的,具有折光性的物質(zhì),與黃桃果實(shí)汁液濃度有直接關(guān)系[11],因此可溶性固形物含量越高,果實(shí)冰點(diǎn)溫度越低,符合熱力學(xué)原理.本研究表明,黃桃果實(shí)的可溶性固形物含量與冰點(diǎn)溫度呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系,而果實(shí)密度、單果質(zhì)量以及果實(shí)體積與冰點(diǎn)溫度之間的相關(guān)性未達(dá)到顯著水平.通常,可溶性固形物含量測定簡便易行,而冰點(diǎn)溫度的測定不管是采用冰鹽水浴的方法,還是采用此種活體測定方法,都需要一定的設(shè)備和較長的測定時間.在本實(shí)驗(yàn)中,建立了黃桃果實(shí)的TSS含量同其冰點(diǎn)溫度的數(shù)學(xué)模型,可以根據(jù)速測的TSS含量,迅速估算出黃桃果實(shí)的冰點(diǎn)溫度,而確定冰點(diǎn)溫度,對于黃桃的低溫貯藏和冷凍加工具有重要意義.

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