運輸過程中機械振動對獼猴桃貯藏品質的影響

張 哲 張治權 毛 力 田津津

郝俊杰 李立民 毛義瓊

(天津商業(yè)大學天津市制冷技術重點實驗室，天津 300134)

運輸過程中機械振動對獼猴桃貯藏品質的影響

張 哲 張治權 毛 力 田津津

郝俊杰 李立民 毛義瓊

(天津商業(yè)大學天津市制冷技術重點實驗室，天津 300134)

根據(jù)實際運輸情況，研究了運輸過程中振動頻率和振動加速度對獼猴桃貯藏品質的影響。通過測定獼猴桃在10，20，30，40，50 Hz 5種振動頻率以及2.5，5.0，7.5 m/s23種振動加速度下硬度、可溶性固形物、可滴定酸、VC、丙二醛(MDA)的含量變化來評定其品質變化，以確定振動頻率和振動加速度對獼猴桃貯藏品質的影響。結果表明，隨著試驗進行其硬度、可滴定酸、VC含量均下降，可溶性固形物、MDA含量均上升。研究發(fā)現(xiàn)在20 Hz的振動頻率、2.5 m/s2的振動加速度下獼猴桃損傷最小。

振動；獼猴桃；品質

果蔬在運輸過程中，往往會受到機械振動的作用[1-3]，這樣會導致果蔬機械損傷的產(chǎn)生，而機械損傷也正是造成果蔬采后損耗的主要因素之一[4-6]。在中國，果蔬在采摘后運輸?shù)倪^程中，損失率高達30%，而在發(fā)達國家，果蔬采后損失率處于5%以下，美國僅為1%～2%[7]。運輸過程中機械損傷引起的耐貯性下降，是造成果蔬采后損失的主要原因[8-9]。減少機械振動對果蔬采后的損耗，已經(jīng)被越來越多的研究者所關注。

中國一些學者針對振動對果蔬運輸過程的影響做了一些研究。盧立新等[10]建立了水晶梨的力學特性與非線性粘彈性塑性模型。王善榮等[11]通過振動模擬試驗，運用所建立起來的模型得出了水蜜桃果實的阻尼、剛度以及共振頻率等一系列的基本動態(tài)參數(shù)。在國外，O’ Brien等[12-13]研究了運輸過程中包裝、擺放方式對果蔬損傷情況的影響。Berardinelli等[14]把梨作為研究對象，研究了運輸車廂的前、中、后3個不同位置的振動狀況對梨果實的影響。

目前對于運輸過程中振動頻率對果蔬影響的試驗研究，僅限于單一的定頻試驗[15-16]，未進行全面多頻率的試驗，因此沒有確定合理的果蔬運輸振動條件。本試驗擬以獼猴桃為研究對象，采用多頻率振動的試驗方法，以可溶性固形物、可滴定酸、VC、MDA為考察指標，確定獼猴桃運輸過程中最佳的振動條件，為降低在實際運輸過程中機械振動對獼猴桃的損傷提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料

獼猴桃：2015年9月2日采購于天津批發(fā)市場，其全部為新鮮、成熟度均一的金魁獼猴桃，挑選中等大小、無病蟲害、無機械傷進行試驗；

紫外分光光度計：UV-1780型，日本島津公司；

物性測試儀：TA.XT.PLUS型，英國Stable Micro System 公司；

低頻運輸試驗臺：DY-600-5型，蘇州實驗儀器總廠。

1.2 方法

1.2.1 試驗臺簡介 振動試驗在DYS-600-5低頻振動試驗臺上進行，整個振動系統(tǒng)由振動臺、振動控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)三大部分組成。

1.2.2 振動處理 根據(jù)中國公路運輸條件車輛的實際振動情況，振動頻率試驗設定在10，20，30，40，50 Hz 5種頻率下。進行獼猴桃包裝件的定頻振動試驗，振動時間設定為30 min，將振動后的獼猴桃放在兩個冷庫中進行貯藏，溫度均設定為(0.0±0.5)℃，貯藏12 d。獼猴桃包裝件采用E型瓦楞紙箱包裝，獼猴桃在箱體內部自然排放，每箱5 kg，包裝件內部無阻隔。振動加速度試驗設定振動臺頻率為10 Hz，選取12箱相同獼猴桃果實，4箱1組，3組振動加速度分別設定為2.5，5.0，7.5 m/s2，持續(xù)30 min后放在0，5，10℃的冷庫內貯藏，在此期間對獼猴桃的硬度、可滴定酸含量、可溶性固形物含量、VC含量和丙二醛含量進行定期測量。

1.3 獼猴桃品質測量方法

1.3.1 硬度 硬度測定采用TA.XT.PLUS型物性測定儀測定，每次取6個在胴部去皮測定，每個果實重復4次取最大力，最后取這6個果實的平均值作為結果；P/2柱頭(? 2 mm)，測試速度為2 mm/s。

1.3.2 可溶性固形物 采用手持測糖儀測定[17]。

1.3.3 可滴定酸 采用酸堿滴定法[18]測定。

1.3.4 VC含量 采用2,6-二氯靛酚滴定法[19]測定。

1.3.5 MDA含量 采用硫代巴比妥酸比色法[20]測定。

2 結果與分析

2.1 振動頻率對獼猴桃品質的影響

2.1.1 對硬度的影響 由圖1可知，經(jīng)歷了20 Hz和30 Hz振動過程的獼猴桃果實在前期下降速度較快，8 d以后其下降過程趨于平緩。經(jīng)歷了10，40，50 Hz 振動的3種獼猴桃果實，其硬度均呈現(xiàn)出平緩下降的趨勢。貯藏12 d后，5種果實硬度大小關系為20 Hz>30 Hz>10 Hz>40 Hz>50 Hz。20 Hz時獼猴桃果實硬度狀況均優(yōu)于其它幾組。在20 Hz以上的高頻段振動對微器官損傷大，而低頻振動會造成表層組織的損害，由此產(chǎn)生圖1的結果，這點與潘見等[21]的研究結果相同。上述的損傷造成獼猴桃在10，40，50 Hz頻段后期硬度變化率加大，出現(xiàn)加速下降的趨勢。

圖1 0℃時不同振動頻率下獼猴桃硬度變化情況Figure 1 Changes of hardness of kiwi fruit under different vibration frequencies at 0℃

2.1.2 對可溶性固形物含量的影響 由圖2可知，在5種振動頻率下的獼猴桃果實，其可溶性固形物含量均呈現(xiàn)出逐漸上升的趨勢，但是上升程度各不相同。貯藏12 d后，10，20，30，40，50 Hz振動的獼猴桃果實可溶性固形物上升率分別為7.3%，5.5%，5.7%，6.9%，7.0%；變化率大小為10 Hz>50 Hz>40 Hz>30 Hz>20 Hz?？扇苄怨绦挝镒鳛楣麑嵵褐腥苜|的百分含量，在受到振動作用時由于果肉間相互產(chǎn)生力的作用，使獼猴桃中產(chǎn)生更多的顆粒[22]。在10 Hz及高頻段獼猴桃中的顆粒會產(chǎn)生得更多，20 Hz時可溶性固形物反而增加的較小，這主要是由于在低頻10 Hz情況時，振動能量較高，獼猴桃果實由于擠壓而損傷嚴重。

2.1.3 對可滴定酸含量的影響 由圖3可知，5種頻率下的獼猴桃果實，其可滴定酸含量均呈現(xiàn)出下降的趨勢。經(jīng)歷10，20，30，40，50 Hz振動的獼猴桃果實可滴定酸含量下降率分別為16.40%，7.50%，6.25%，17.70%，16.30%。

圖2 0℃時不同振動頻率下獼猴桃可溶性固形物含量變化情況Figure 2 Changes of SSC content of kiwi fruit under different vibration frequencies at 0℃

圖3 0℃時不同振動頻率下獼猴桃可滴定酸含量變化情況Figure 3 Changes of titratable acid content of kiwi fruit under different vibration frequencies at 0℃

在貯藏過程中，獼猴桃可滴定酸含量的大小關系為20 Hz>30 Hz>10 Hz>40 Hz>50 Hz。振動頻率在固有頻率范圍內(40～50 Hz)時，可滴定酸含量降低較快，而在20，30 Hz頻率時可滴定酸含量降低的較慢。

2.1.4 對VC含量的影響 由圖4可知，貯藏期間經(jīng)歷了5種頻率下的獼猴桃果實VC含量均呈現(xiàn)出下降的趨勢。貯藏期12 d后，經(jīng)歷10，20，30，40，50 Hz振動的獼猴桃果實VC含量下降率分別為11.0%，3.5%，3.7%，9.9%，10.1%。同時發(fā)現(xiàn)，在貯藏過程中，經(jīng)歷了5種振動過程的獼猴桃VC含量大小關系為20 Hz>30 Hz>40 Hz>50 Hz>10 Hz。VC在貯藏過程中損失嚴重，下降率較明顯[23-24]。在高頻率段(40，50 Hz)由于振動劇烈以及低頻段(10 Hz)能量集中的原因，對獼猴桃損傷較大，造成這些頻率段時下降速率很大。

圖4 0℃時不同振動頻率下獼猴桃VC含量變化情況Figure 4 Changes of VC content of kiwi fruit under different vibration frequencies at 0℃

2.1.5 對MDA含量的影響 由圖5可知，經(jīng)過5種頻率振動的獼猴桃果實MDA含量均呈現(xiàn)出上升的趨勢。貯藏12 d 后，經(jīng)歷10，20，30，40，50 Hz振動的獼猴桃果實MDA含量上升率分別為23.0%，23.1%，22.1%，18.0%，19.1%。振動脅迫作用下，MDA含量總是具有升高趨勢[25-26]，但在20 Hz 時獼猴桃滲透率最低，這主要是由于獼猴桃果實內MDA含量在高于和低于20 Hz時上升率均較大。所有頻段獼猴桃的MDA含量曲線最后均趨于穩(wěn)定，而在20 Hz時獼猴桃的MDA含量曲線率先達到穩(wěn)定轉折點。

圖5 0℃時不同振動頻率下獼猴桃MDA含量變化情況Figure 5 Changes of MDA content of kiwi fruit under different vibration frequencies at 0℃

綜合圖1～5可知，經(jīng)歷了10，40，50 Hz振動的獼猴桃，其變質速度較20 Hz和30 Hz快，而20 Hz情況下變質最慢，這是因為低頻(10 Hz)時，一個振動能量集中的階段，果實相互間以及果實與包裝間碰撞擠壓嚴重，而當頻率升高至40 Hz和50 Hz時，接近固有頻率，包裝件達到了振動的峰值狀態(tài)，果實受損程度增大。

2.2 振動加速度對獼猴桃品質的影響

2.2.1 對硬度的影響 經(jīng)歷了振動加速度損傷過程的獼猴桃果實，在0，5，10℃下進行貯藏時，各組獼猴桃果實硬度均呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢，見圖6。貯藏12 d后，0℃時2.5，5.0，7.5 m/s23組硬度下降率分別為10.0%，10.6%，12.2%；5℃時分別為11.7%，11.9%，15.2%；10℃分別為14.7%，17.1%，18.5%。綜合研究發(fā)現(xiàn)2.5 m/s2的獼猴桃果實經(jīng)歷了貯藏過程后，其硬度下降率最低，5.0 m/s2次之，7.5 m/s2最差。而且在3種貯藏溫度條件下，3組獼猴桃果實硬度下降情況前期基本相等，這是由于在該溫度下振動加速度的不同對前期獼猴桃硬度的影響較小，其硬度下降過程基本是在后期完成的，貯藏1～3 d獼猴桃果實硬度變化不大。

圖6 不同振動加速度下獼猴桃硬度變化情況Figure 6 Changes of hardness of kiwi fruit under different vibration accelerations

2.2.2 對可溶性固形物含量的影響 經(jīng)歷了加速度試驗貯藏的獼猴桃，雖然加速度不同，但是在后期貯藏過程中，其可溶性固形物均呈現(xiàn)上升趨勢，見圖7。貯藏12 d后，0℃時2.5，5.0，7.5 m/s23組獼猴桃可溶性固形物分別上升了3.34%，3.97%，4.00%；5℃時分別上升了5.10%，6.06%，6.27%；10℃時分別上升了5.96%，6.67%，7.90%。

2.2.3 對可滴定酸含量的影響 經(jīng)歷了加速度試驗的獼猴桃，其可滴定酸都呈現(xiàn)下降趨勢，見圖8。貯藏12 d后，0℃時2.5，5.0，7.5 m/s23組獼猴桃可滴定酸分別下降了0.6%，0.9%，0.9%；5℃時分別下降了7.80%，7.89%，7.20%；10℃時分別下降了14.6%，15.7%，15.3%。其中加速度為2.5 m/s2的獼猴桃果實內部可滴定酸含量始終保持較高水平。

圖7 不同振動加速度下獼猴桃內部可溶性固形物含量變化情況Figure 7 Changes of SSC content of kiwi fruit under different vibration accelerations

2.2.4 對VC含量的影響 在0，5℃貯藏過程中，前1～3 d獼猴桃果實VC含量下降最快，3～12 d較為平緩。貯藏12 d后，0℃時2.5，5.0，7.5 m/s23組獼猴桃VC下降率分別為15.16%，16.55%，18.81%，見圖9(a)；5℃時分別為12.58%，15.74%，20.63%，見圖9(b)。在10℃貯藏過程中，前1～2 d VC含量下降均比較緩慢，而2～3 d時，VC的下降速度都有明顯提高，其中7.5 m/s2的下降最快，3～12 d VC含量變化又趨于平緩。2.5，5.0，7.5 m/s23組獼猴桃果實，VC下降率分別為18.13%，20.50%，24.49%。在3種溫度下貯藏，2.5 m/s2的VC含量下降率最低，其次是5.0 m/s2，最差是7.5 m/s2。

2.4.5 對MDA含量的影響 在0℃下貯藏時，獼猴桃MDA呈現(xiàn)出緩慢積累的態(tài)勢，貯藏12 d后，2.5，5.0，7.5 m/s23組獼猴桃果實MDA含量分別增長了5.1%，5.3%，6.8%，而整個貯藏期間加速度小的果實內部MDA含量低，加速度大的果實內部MDA含量高，見圖10(a)。貯藏12 d后，5℃時2.5，5.0，7.5 m/s23組獼猴桃果實MDA含量分別增長了15.0%，18.2%，20.0%，見圖10(b)；10℃時分別增長了27%，26%，36%，見圖10(c)。可見，前期振動加速度越大，越不利于后期果實的貯藏保質。各組果實內部MDA的含量與果實經(jīng)歷的振動加速度大小成正比，即經(jīng)受振動加速度越小，果實內部MDA含量越少，而加速度越大，內部MDA含量也越大。

圖8 不同振動加速度下獼猴桃內部可滴定酸含量變化情況Figure 8 Changes of titratable acid content of kiwi fruit under different vibration accelerations

圖9 不同振動加速度下獼猴桃內部VC含量變化情況Figure 9 Changes of VC content of kiwi fruit under different vibration accelerations

3 結論

通過在5種振動頻率和3種振動加速度下的振動試驗，將經(jīng)振動試驗后的獼猴桃進行貯藏保存，得出以下結論：

(1) 振動使果實表面之間產(chǎn)生反復的擠壓、摩擦以及沖撞，獼猴桃在此作用下硬度下降，而振動頻率的變化引起獼猴桃呼吸強度、果實內糖酸以及酶活性的變化，造成果實內可滴定酸、可溶性固形物及VC含量下降、MDA含量的增加。通過試驗發(fā)現(xiàn)當獼猴桃包裝件處于20～30 Hz的振動頻率范圍內時，各品質參數(shù)的變化均較小，獼猴桃可以保持很好的品質。

圖10 不同振動加速度下獼猴桃內部MDA含量變化情況

(2) 通過3個溫度條件下的貯藏試驗，可以發(fā)現(xiàn)低溫貯藏有利于果實的保存。振動加速度的增大會造成果膠酯酶、纖維素酶等一系列相關酶活性的增加，從而造成可滴定酸、可溶性固形物及VC含量下降、MDA含量的增加，且隨著振動加速度增大變化率增大。研究發(fā)現(xiàn)在較低的振動加速度下(2.5 m/s2)獼猴桃的貯運品質最好。

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Effect of mechanical vibration during the transportation process on the storage quality of kiwi fruit

ZHANG ZheZHANGZhi-quanMAOLiTIANJin-jin

HAOJun-jieLILi-minMAOYi-qiong

(KeyLaboratoryofRefrigerationTechnologyofTianjin,TianjinUniversityofcommerce,Tianjin300134，China)

Based on the actual situation in the transport process, the effects of mechanical vibration frequencies and acceleration on the storage quality of kiwi fruit was investigated. The change processes of storage quality of kiwi fruit were studied under five vibration frequencies of 10, 20, 30, 40, 50 Hz and three vibration accelerations of 2.5, 5.0 and 7.5 m/s2. Moreover the effects of mechanical vibration on the hardness, the content in internal soluble solids, titratable acid, VC, and MDA of each group of kiwi fruit have been analyzed. The results indicated that the hardness, titratable acid, VCwere decreased whereas the content in internal soluble solids and MDA were increased during the time of experiment. It was also found that 20 Hz vibration frequencies and 2.5 m/s2vibration accelerations was the least loss damage condition for kiwi fruit storage quality during the transportation process.

vibration; kiwi fruit; quality

國家自然科學基金(編號：11572223)；天津市自然科學基金重點項目(編號：14JCZDJC34600,15JCZDJC34200)；天津商業(yè)大學大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目(編號：201610069022)

張哲(1975-)，男，天津商業(yè)大學教授，博士。 E-mail：zhangzhe@tjcu.edu.cn

2016-09-13

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.01.025