運輸過程中振動條件對西紅柿貯藏品質(zhì)影響

田津津,張 哲,嚴 雷,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)

運輸過程中振動條件對西紅柿貯藏品質(zhì)影響

田津津,張 哲*,嚴 雷,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)運輸過程中實際情況,實驗研究了運輸過程中振動頻率和振動加速度對西紅柿貯藏品質(zhì)的影響,分別研究了西紅柿果實在10、20、30、40、50 Hz五種振動頻率以及2.5、5、7.5 m/s23種振動加速度下硬度、可溶性固形物、可滴定酸、維生素C變化。結(jié)果表明，在不同的振動條件下，西紅柿果實硬度、可滴定酸、維生素C含量均下降,MDA含量上升,內(nèi)部可溶性物質(zhì)先上升后下降,但根據(jù)其速率及含量變化得出在20 Hz的振動頻率、2.5 m/s2的振動加速度下的損傷最小。

果蔬貯藏,振動頻率,西紅柿,品質(zhì)

西紅柿在貯運過程中由于受到機械振動而損失嚴重[1-2]。研究振動過程以及后期貯藏對西紅柿損耗的影響,同時也為其它果蔬提供借鑒參考,對于降低果蔬采后損耗量、保障國民經(jīng)濟的健康發(fā)展有著非常積極的作用,也被越來越多的研究者所關注。

國內(nèi)外一些學者對果蔬振動進行了很多的相關研究。申江[3]對豆角、生菜、甘藍在振動條件下冷藏貯存的狀態(tài)及品質(zhì)變化進行實驗研究。劉華英[4-5],田津津[6]等人進行了小白杏和草莓等水果的相關振動力學實驗,對果實的硬度進行預測。Holt[7]提出了相關的振動模型來對各蘋果之間能量的吸收過程進行了分析。Turczyn等[8]用紙質(zhì)打包袋和蜂窩紙箱分別包裝馬鈴薯進行振動沖擊實驗,發(fā)現(xiàn)了馬鈴薯包裝件產(chǎn)生破壞損傷的關鍵值。目前關于振動頻率及加速度對果蔬影響的研究很少,關于西紅柿的相關研究多集中在常溫下的熱處理及膜包裝件對貯藏的影響[9-12],因此本文通過在不同的振動頻率和振動加速度下,研究西紅柿在其貯藏期間品質(zhì)的變化,來確定貯運過程中最合理的振動條件。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

西紅柿 天津市咸陽北路菜市場,選取無損傷、無病害、大小中等、新鮮的浙粉202西紅柿。

UV-1780型紫外分光光度計 日本島津公司;TA.XT.PLUS型物性測試儀 英國Stable Micro System 公司;DY-600-5低頻運輸實驗臺 蘇州實驗儀器總廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 西紅柿預處理 西紅柿采購后即送到實驗室篩選、清洗,擦干后包裝,包裝件如圖1所示。共取12筐果實,每四筐為一組。

圖1 西紅柿包裝件Fig.1 Tomato package

1.2.2 振動頻率實驗 將上述包裝件的西紅柿果實置于10、20、30、40、50 Hz的振動頻率下,振動時間設定為30 min,振動結(jié)束后放在溫度為0 ℃的冷庫中貯藏12 d。測定西紅柿果實硬度、可溶性固形物、可滴定酸、維生素C含量變化。

1.2.3 振動加速度實驗 將上述的西紅柿包裝件在振動頻率為10 Hz的設定下進行振動加速度實驗,加速度分別設定為2.5、5和7.5 m/s2,振動時間為30 min,處理及測量參數(shù)同上。

1.2.4 西紅柿貯藏期間品質(zhì)測定

1.2.4.1 硬度 采用英國產(chǎn)TA.XT.Plus物性測定儀測定,每次取6個果在果實內(nèi)部測定,單果重復4次取最大力,最后取其平均值。

1.2.4.2 可溶性固形物 采用手持測糖儀測定[13]。

1.2.4.3 可滴定酸 可滴定酸采用酸堿滴定法測定[14]。

1.2.4.4 維生素C含量 維生素C含量的測定用2,6-二氯靛酚滴定法[15]。

1.2.4.5 MDA測量方法 MDA含量測定采用硫代巴比妥酸比色法[16]。

2 結(jié)果與分析

2.1 振動頻率對西紅柿貯藏品質(zhì)的影響

2.1.1 對西紅柿硬度的影響 經(jīng)歷10、20、30、40、50 Hz 5種頻率振動過程的西紅柿果實,由于振動對果實組織的損害,其硬度均呈現(xiàn)出下降的趨勢,如圖2所示。經(jīng)12 d貯藏后,5組的西紅柿果實硬度分別下降了7.1%、5.9%、6%、7.9%和8.13%。果實硬度大小關系為20 Hz>30 Hz>40 Hz>10 Hz>50 Hz。經(jīng)歷了五種振動的果實其硬度的下降情況隨頻率的變化而變化,沒有呈現(xiàn)出直接的線性關系,這是因為所選取的西紅柿包裝件固有頻率較高的原因。同時還發(fā)現(xiàn)作為低頻段,10 Hz的果實硬度下降情況比20 Hz和30 Hz還差,可見低頻對西紅柿果實的損傷在一定程度上較高頻還大。這與潘見對草莓損傷所做的研究結(jié)果相同[17]。

圖2 不同振動頻率下西紅柿硬度在0 ℃下的變化Fig.2 Changes of hardness of tomato under different vibration frequencies at 0 ℃

2.1.2 對西紅柿可溶性固形物含量影響 5種頻率下的果實可溶性固形物含量呈現(xiàn)出逐漸上升再下降的趨勢,但是具體上升和下降過程各不相同,如圖3所示。經(jīng)10、30、40、50 Hz振動組的西紅柿果實,在前4 d其可溶性固形物含量呈現(xiàn)出上升的趨勢,這是由于貯藏前期合成代謝的進行,其后期可溶性固形物含量逐漸下降;20 Hz振動組的西紅柿果實,其可溶性固形物在第6 d以前含量逐漸上升,第6 d以后可溶性固形物含量開始下降。經(jīng)歷了五種不同頻率振動的西紅柿內(nèi)部,在上升階段其可溶性固形物含量大小關系為50 Hz>10 Hz>40 Hz>30 Hz>20 Hz,可見低頻段和高頻段頻率對西紅柿內(nèi)部可溶性固形物含量增長有一定的促進作用。

圖3 不同振動頻率下西紅柿可溶性固形物含量在0 ℃下的變化Fig.3 Changes of SSC content of tomato under different vibration frequencies at 0 ℃

2.1.3 對西紅柿可滴定酸含量影響 5種頻率下的西紅柿果實可滴定酸含量均呈現(xiàn)出下降趨勢,如圖4所示。其中,經(jīng)10、50 Hz振動的西紅柿果實可滴定酸含量分別在第6 d和第4 d呈現(xiàn)出下降逐漸加快的趨勢;20、30、40 Hz振動過程的西紅柿果實,其可滴定酸的含量均呈現(xiàn)出勻速下降的趨勢。10、20、30、40和50 Hz的西紅柿果實可滴定酸含量下降率分別為10.8%、9.2%、8.42%、11.1%和16.2%,西紅柿果實可滴定酸含量大小關系為20 Hz>30 Hz>10 Hz>40 Hz>50 Hz。在0 ℃情況下進行貯藏時,經(jīng)歷了10、20、30、40、50 Hz五種振動的西紅柿果實其可滴定酸含量下降情況與經(jīng)歷的振動頻率的大小相關,在低頻和高頻時,其內(nèi)部可滴定酸含量均較低,均不利于西紅柿果實的貯存。

圖4 不同振動頻率下西紅柿可滴定酸含量在0 ℃下的變化Fig.4 Changes of titratable acid content of tomato under different vibration frequencies at 0 ℃

2.1.4 對西紅柿維生素C含量的影響 經(jīng)歷了10、20、30、40、50 Hz振動的西紅柿果實,其維生素C含量變化,如圖5所示。經(jīng)過12 d的貯藏以后,五種頻率振動的西紅柿果實,其維生素C含量均呈現(xiàn)出均勻下降的趨勢,含量分別下降了10%、10.5%、10.3%、11.2%和17.6%。西紅柿內(nèi)部維生素C含量的高低隨著振動頻率的變化而變化,經(jīng)歷了20 Hz振動的西紅柿果實維生素C含量相對于其它組均處于較高水平,經(jīng)歷了50 Hz振動的西紅柿果實維生素C含量最低,這是由于高頻振動造成西紅柿果實之間以及西紅柿果實與包裝件之間碰撞頻繁,進而導致果實內(nèi)部細胞間相互擠壓加重,細胞損傷。因此在運輸過程中,對于不同的包裝件,應該尋找到其最佳的運輸頻率,進而保障果實內(nèi)部維生素C等營養(yǎng)物質(zhì)保持最小的消耗。

圖5 不同振動頻率下西紅柿VC含量在0 ℃下的變化Fig.5 Changes of VC content of tomato under different vibration frequencies at 0 ℃

2.1.5 對西紅柿MDA含量的影響 在0 ℃貯藏期間,經(jīng)歷了10、20、30、40、50 Hz振動的西紅柿果實,其MDA含量變化如圖6所示。在12 d的貯藏過程,五種頻率下的西紅柿果實MDA含量均呈現(xiàn)出上升的趨勢,但具體的上升趨勢又有不同的地方:在上升過程中,經(jīng)歷了10、40、50 Hz振動過程的西紅柿果實其MDA含量上升過程較為相似;而經(jīng)歷了20 Hz振動的西紅柿果實,其MDA含量上升情況表現(xiàn)為在前8 d其上升速度由緩慢,第8 d以后MDA含量上升加速。經(jīng)過12 d的貯藏以后,五種頻率下的西紅柿果實內(nèi)部MDA含量上升率分別為15.6%、16.1%、17.2%、12.1%和14%。同經(jīng)歷了20 Hz振動的西紅柿果實MDA含量較其它組較低,可見經(jīng)歷了20 Hz振動的西紅柿果實內(nèi)部細胞的完整程度較好。經(jīng)歷了10、20、30、40、50 Hz五種振動的西紅柿果實其MDA含量上升情況隨著頻率的變化而變化,在低頻和高頻時果實MDA含量累積較快。

圖6 不同振動頻率下西紅柿MDA含量在0 ℃下的變化Fig.6 Changes of MDA content of tomato under different vibration frequencies at 0 ℃

從以上各圖可以發(fā)現(xiàn),經(jīng)歷了20 Hz振動的西紅柿,其變質(zhì)速度最慢,這是因為低頻10 Hz情況時,一個振動能量集中的階段,西紅柿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,包裝件達到了一個振動的峰值狀態(tài),西紅柿果實受損程度增大。

2.2 振動加速度對西紅柿貯藏品質(zhì)的影響

2.2.1 對西紅柿硬度的影響 在10 d的貯藏過程中,西紅柿果實硬度呈現(xiàn)出緩慢下降趨勢,如圖7所示。經(jīng)歷3種振動加速度下的西紅柿果實硬度,0 ℃下降了4.3%、5.7%、10.7%;5 ℃下降了8.7%、10.3%、13.7%;10 ℃下降了23%、27.3%、47%。加速度為2.5 m/s2的西紅柿果實硬度下降量最大,而5 m/s2的果實次之,7.5 m/s2的西紅柿果硬度下降率最大?？梢?振動加速度越大,西紅柿果實的硬度下降過程越快,越不利于貯藏。在運輸過程中,應當在盡量小的加速度下對果實進行運輸。這樣,無論在硬度下降率上還是在硬度值的保持上,都會有利于果實硬度品質(zhì)的保持。

圖7 不同振動加速度下西紅柿硬度的變化Fig.7 Changes of hardness of tomato under different vibration accelerations

圖8 不同振動加速度下西紅柿可溶性固形物含量的變化Fig.8 Changes of SSC content of tomato under different vibration accelerations

2.2.2 對西紅柿內(nèi)部可溶性固形物含量的影響 經(jīng)歷了不同振動加速度的西紅柿果實可溶性固形物含量變化情況,如圖8所示。經(jīng)歷了2.5、5、7.5 m/s2振動的西紅柿果實,其可溶性固形物的變化過程都表現(xiàn)出了比較類似的先升后降的過程。對于0 ℃情況下的西紅柿果實來說,經(jīng)歷2.5 m/s2振動過程的西紅柿果實其可溶性固形物含量在貯藏的第6 d達到最大,而經(jīng)過了5、7.5 m/s2振動過程的西紅柿果實,其可溶性固形物達到頂峰的時間分別為第6 d和第4 d,可見經(jīng)歷的振動加速度不同,可溶性固形物達到最高點的時間也不相同。同時分析5 ℃、10 ℃數(shù)據(jù)可以知道,經(jīng)歷了7.5 m/s2振動過程的西紅柿果實可溶性固形物變化最劇烈,而2.5 m/s2的西紅柿果實可溶性固形物含量變化最小。

2.2.3 對西紅柿可滴定酸含量的影響 經(jīng)歷了2.5、5、7.5 m/s2振動過程的西紅柿可滴定酸含量變化,如圖9所示。西紅柿可滴定酸含量是下降的,且下降過程較為緩慢。經(jīng)歷了7.5 m/s2振動的西紅柿可滴定酸含量最低,2.5 m/s2最高。經(jīng)過周期為10 d的貯藏過程以后,加速度為2.5、5、7.5 m/s2振動的西紅柿果實可滴定酸含量下降率分別為0 ℃:9.7%、13.8%、11.7%;5 ℃:18%、21.2%、24%;10 ℃:34.2%、40%、42%。在貯藏過程中,加速度越小,其可滴酸含量越高,越不利于西紅柿果實的貯藏。

圖9 不同振動加速度下西紅柿可滴定酸含量的變化Fig.9 Changes of titratable acid content of tomato under different vibration accelerations

2.2.4 對西紅柿維生素C含量的影響 經(jīng)歷三種加速度振動的西紅柿維生素C含量變化規(guī)律,如圖10所示。三組西紅柿內(nèi)部VC的含量均表現(xiàn)出較快均勻下降的趨勢。西紅柿果實維生素C含量總體表現(xiàn)為2.5 m/s2組含量最高,而5 m/s2組次之,7.5 m/s2組最低。經(jīng)過貯藏期以后,3組西紅柿果實VC含量的下降情況分別為0℃:6.5%、9%、12.2%;5℃:22.4%、31.2%、33.2%;10℃:45%、53.1%、63%。振動加速度越小,果實VC含量越高,果實內(nèi)部營養(yǎng)成分越高,質(zhì)量越好,果實可貯藏性越佳。而且溫度越高西紅柿內(nèi)部營養(yǎng)物質(zhì)下降比例也越大,其可儲存性受到了很大的削弱。

圖10 不同振動加速度下西紅柿VC含量的變化Fig.10 Changes of VC content of tomato under different vibration accelerations

2.2.5 對西紅柿MDA含量的影響 經(jīng)歷三種加速度振動的西紅柿MDA含量變化如圖11所示。三組加速度振動的西紅柿果實MDA表現(xiàn)出均勻上升的趨勢。加速度越大,果實間和果實與包裝件之間碰撞越厲害,果實細胞的受損傷程度也越大,細胞的完整性越差。經(jīng)過為期10 d的貯藏過程以后,三種西紅柿果實MDA的上升量分別為0℃:8.3%、9.4%、11.4%;5℃:17.8%、23.6%、26%;10℃:43%、42%、40%。加速度小的西紅柿果實MDA含量和累積情況均較小,細胞完整程度好,可貯藏性好,而加速度越大,可貯藏性也隨之降低。

結(jié)合前面數(shù)據(jù)分析還可以發(fā)現(xiàn),貯藏溫度越低越有利于西紅柿品質(zhì)保存。

圖11 不同振動加速度下西紅柿MDA含量的變化Fig.11 Changes of MDA content of tomato under different vibration accelerations

3 結(jié)論

經(jīng)歷了不同頻率振動的西紅柿果實,其硬度、可滴定酸含量、VC含量在貯藏過程中,均呈下降趨勢,果實MDA含量則均呈現(xiàn)出累積上升趨勢,西紅柿可溶性固形物含量先上升再下降。經(jīng)歷了10、40、50 Hz振動的兩種果實,其變質(zhì)速度較20 Hz和30 Hz快,而20 Hz情況下果實變質(zhì)最慢。

經(jīng)歷了不同加速度振動的西紅柿,其硬度、可滴定酸含量和VC含量均呈下降趨勢,MDA不斷累積,西紅柿內(nèi)部可溶性固形物含量在整個周期內(nèi)先上升再下降，而果實可溶性固形物含量持續(xù)上升;振動加速度和后期貯藏環(huán)境均對西紅柿果實的貯藏周期有影響,加速度越大,果實的可貯藏性越低,貯藏溫度越高,果實變質(zhì)越快。

[1]李萍,王若伊,林頓.果蔬運輸振動損傷及其減振包裝設計[J].食品工業(yè)科技,2013,34(5):353-357.

[2]蘇卿,周志欽.采后因素對果蔬產(chǎn)品營養(yǎng)和質(zhì)量安全的影響研究現(xiàn)狀[J].食品工業(yè)科技,2012,33(19):362-369.

[3]申江,康博強,和曉楠. 在振動條件下冷藏貯存的蔬菜品質(zhì)變化的實驗研究[J]. 食品工業(yè)，2013,34(2):7-9.

[4]劉華英,王大地,包東東,等.庫車小白杏對振動脅迫的生理反應研究[J].北方園藝,2012(12):176-179.

[5]劉華英,張銳利,秦俊鳳.機械傷害對庫車小白杏貯藏品質(zhì)的影響[J].塔里木大學學報,2012,24(2):14-18.

[6]田津津,李立民,張哲,等.公路運輸過程中機械振動對草莓貯藏品質(zhì)的影響[J].制冷學報,2016,37(4):87-94.

[7]Holt J E,Schoorl D.Prediction of bruising in impacted multilayer apple[J].Transaction of the ASAE,1981,24(1):242-247.

[8]Turczyn M T,Grant S W,Ashby B H,et al.Potato shatter bruising during laboratory handling and transport simulation[J].Transactions of the ASAE,1986,29(4):1171-1175.

[9]高恩元,荊華乾. 番茄冷鏈運輸保鮮技術研究[J]. 制冷技術,2014,35(5):49-53.

[10]常志娟,張培旗,朱桂月. 番茄冰溫保鮮的研究[J]. 食品工業(yè),2014,35(10):78-81.

[11]閻瑞香,喻訓勇,于晉澤,等. 熱處理對常溫貯藏櫻桃西紅柿采后品質(zhì)及保鮮效果的影響[J].保鮮與加工,2014,14(2):34-37.

[12]李志龍,才秀華,張煒. 水溶性殼聚糖稀土配合物對西紅柿保鮮及農(nóng)藥殘留降解的研究[J]. 食品工業(yè)科技,2013,34(8):331-334.

[13]Hernandez-munoz P,Almenar E,Del V V,et al. Effect of chitosan coating combined with postharvest calcium treatment on strawberry quality during refrigerated storage[J].Food Chemistry,2008,110(2):428-435.

[14]張憲政,陳風玉,王榮富.植物生理學實驗技術[M].沈陽:遼寧科學出版社,1994.

[15]王學奎.植物生理生化實驗原理和技術[M].北京:高等教育出版社,2006.

[16]郝再彬.植物生理實驗[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社,2006.

[17]潘見,陳元生,李國文,等. 草莓生物損傷力學研究——振動頻率對組織損傷的影響[J].江蘇大學學報：自然科學版,1988(3):65-69.

Effect of mechanical vibration conditions on the storage quality of tomato fruit

TIAN Jin-jin,ZHANG Zhe*,YAN Lei,HAO Jun-jie,LI Li-min,MAO Yi-qiong

(Tianjin Key Laboratory of Refrigeration Technology,Tianjin University of Commerce,Tianjin 300134,China)

Based on the actual situation in the transport process,the effects of mechanical vibration frequencies and acceleration on the storage quality of tomato fruit during the transportation process have been experimentally researched. The change processes of hardness,the content in internal soluble solids,titratable acid,VC,MDA under five gradation vibration frequencies of 10、20、30、40、50 Hz and three vibration accelerations of 2.5,5,7.5 m/s2have been researched. The results indicated that the hardness,titratable acid,VCwere decreased whereas the content of MDA were increased during the time of experiment,and the content of internal soluble solids decreased after a few days increased. It also can be found that 20 Hz vibration frequencies and 2.5 m/s2vibration accelerations is the least loss damage condition for tomato fruit storage quality during the transportation process.

fruits and vegetables storage;vibration frequency;tomato;quality

2016-10-08

田津津(1978-),女,碩士,實驗師,研究方向:食品冷鏈,E-mail:tianjj@tjcu.edu.cn。

*通訊作者:張哲(1975-),男,博士,教授,研究方向:食品冷鏈,E-mail:zhangzhe@tjcu.edu.cn。

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

TS255.1

A

1002-0306(2017)07-0340-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.07.057