不同溫度下藍莓失重率和質構特性的相關性分析

王磊明，李洋，張茜，馮剛

（東北林業(yè)大學 工程技術學院，黑龍江哈爾濱150040）

藍莓為杜鵑花科（Ericaceae），越橘屬（Vacciniumspp）植物中藍果類型的果實，小漿果，近圓形或扁圓形，并披一層白色果粉，果肉細膩，種子極小[1]。藍莓風味獨特，營養(yǎng)豐富，抗氧化活性高[2]，堪稱“世界水果之王”，被聯(lián)合國糧農組織列為人類五大健康食品之一[3]。藍莓果中含有豐富的花青素、黃酮類化合物等多種生理活性成分，具有抗氧化活性[4]和保健功能[5]。在質構方面，李宏建等[6]以‘寒富’、‘岳帥’等30個蘋果品種為試材，采用解剖觀察果實結構和部分品種貯藏試驗及作相關性分析，得到蘋果不同品種果實組織結構差異明顯、果實組織結構與果實失重率和硬度變化存在一定的相關性。孟伊娜等[7]以新高粱3號和4號甜高粱莖稈為試驗材料，研究甜高粱莖稈采后220 d貯藏期內不同貯藏方式下（去葉立放、去葉平放、帶葉立放、帶葉平放、金宇塔型）失重率和呼吸強度的變化，得到金宇塔型貯藏的莖稈失重率和呼吸強度的升高速度比整稈型莖稈快。胡亞云等[8]采用TPA（texture profile analysis）測試法和感官評價相結合的方法，測定模擬超市銷售期間圣女果貨架期質構特性和品質變化指標，并對其相關性進行分析，得到質構參數(shù)硬度與感官評分呈極顯著正相關（p＜0.01），咀嚼性與感官評分呈顯著正相關（p＜0.05）。吳彩娥等[9]應用質構儀質地多而分析法（TPA）及穿刺下壓破碎試驗對貯藏后銀杏果進行質構測試。在國外文獻中對部分加工食品和果蔬類也進行了研究[10-13]，然而從國內外的文獻研究發(fā)現(xiàn)對藍莓從失重和質構特性的研究方面研究的較少，更沒有詳細介紹它們之間關系的文獻。本試驗旨就我國不同溫度下藍莓失重率和質構特性的進行相關性分析，研究藍莓失重率和質構特性隨時間的變化趨勢及其相關性，為我國藍莓產業(yè)的品質以及保鮮理論提供參考，為我國藍莓產業(yè)的健康發(fā)展提供支撐。

1 試驗方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料

試驗的樣品選用的是北村藍莓，從哈爾濱市紅旗鄉(xiāng)中沃藍莓基地采摘，選擇成熟程度（顏色為深紫色，剛成熟）大體相同、大小基本相同、無機械損傷和蟲害的藍莓，平均單果質量為1.4 g～1.8 g。采摘之后立刻運回到實驗室，運輸時間大約一個小時，然后放在0℃條件下預冷0.5 h之后放在4℃溫度下備用。

1.1.2 儀器

質構儀（CT3-10k）：Brookfield公司；多層溫度冰箱（BCD-215SEBB）：青島海爾股份有限公司；電子天平（FA2004B）：上海舜宇恒平科學儀器有限公司；離心機（TGL-20B）：上海安享科學儀器廠；多功能熒光顯微鏡（Nikon Eclipse E600型）：深圳市大通儀器設備有限公司；電子卡尺（0-150MM）：北京卓川電子科技有限公司；型電導率儀（DDS-307A）：上海儀電科學儀器股份有限公司等。

1.2 測定方法

1.2.1 藍莓特征測定

單果質量：精度為0.001g的天平測量，樣本量30且隨機選擇。果形指數(shù)：采用游標卡尺測量，果形指數(shù)=果實縱徑/果實橫徑。水分測定：參考GB 5009.3-2010《食品安全國家標準食品中水分的測定》，果實打漿，采用直接干燥法。單果質量及密度：樣本量為50個且隨機選擇，測定質量與體積，重復3次，取平均值計算單果質量及密度。硬度：隨機取10個藍莓果實，取各果實赤道線上2個對稱部位進行質構分析測定。色度：隨機取10個藍莓果實，測量其赤道線上分布均勻的3個部位的L*、a*、b*、飽和度c（c=[（a*）2+（b*）2]×0.5），色調角h（h=arc tan b*/a*）。電導率：將藍莓果實打漿，用電導率儀測量。固酸比：可溶性固形物和總酸含量之比。出汁：取20 g藍莓打漿，用離心機于5 000 r/min離心10 min得到上層汁液，稱上層汁，出汁率按公式計算：出汁率/%=汁液質量/果實質量×100。

1.2.2 藍莓外觀品質及物理特性

取平均直徑大約為 14.5、13、12、10 mm 的藍莓各5個，切取縱向果肉組織制成藍莓薄片，采用0.1%熒光素和1%甲基橙雙重染色，放在Nikon Eclipse E600型多功能熒光顯微鏡下進行觀察，使切片成像倍數(shù)為200倍，然后打開cellsens standard軟件，讓在顯微鏡上的成像傳輸?shù)诫娔X屏幕上。Cellsens standard軟件中顯示藍莓的細胞形狀成規(guī)則的橢圓形，然后測量各直徑藍莓細胞的最長距離和最寬距離以及細胞的密點。用Cellsens standard軟件截取的視野長度為3 515 μm，寬度為2 635 μm。每個切片觀察的視野不少于30次，各數(shù)量性狀重復測量不少于5次。

1.2.3 藍莓失重率測定

隨機選取5組藍莓放入藍莓盒中，每組藍莓為50 g，放到多溫度冰箱內，每盒放置的冰箱溫度分別為0、4、10℃、常溫（大約25℃）、以及同樣濕度的 20℃和35℃的恒溫恒濕箱隔層中，盡量避免其他因素對藍莓試驗的影響，每天中午12點用天平分別測試各組藍莓的凈重，每組測3次，求其平均值。失重率測定采用稱重法，失重率/%=（貯前藍莓質量-測定時藍莓質量）/貯前藍莓質量×100。

1.2.4 藍莓質構測定

選取大小均勻的藍莓300 g藍莓，平均分為6組裝到藍莓盒內，然后分別放到冰箱溫度分別為0、4、10℃、常溫（大約25℃）、以及同樣濕度的20℃和35℃的恒溫恒濕箱隔層中，每天上午8點用質構儀對測過失重率的藍莓進行硬度、縱切力、彈性、粘性和膠著性方面測定，采用TexturePro CT V1.6軟件進行數(shù)據(jù)的記錄和導出。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Excel軟件進行統(tǒng)計，回歸分析和相關系數(shù)采用Origin 2015進行圖形繪制，采用SPSS 19進行數(shù)據(jù)的處理。

2 結果與分析

2.1 北村藍莓外觀品質及物理特性

北村藍莓是美國品種，中早熟，樹體中等健壯，樹高70 cm左右，抗寒，早產，豐產，連續(xù)豐產，果實中大，亮天藍色，口味甜酸，風味佳[14]。由試驗數(shù)據(jù)表1可得北村藍莓的平均單果質量為1.35 g，離散系數(shù)為0.21，大體上還算均勻。密度為0.81 g/cm3，果形指數(shù)（通常果形指數(shù)是0.8～0.9為圓形或近圓形）為0.85＞0.8，北村藍莓基本上為圓形或近圓形。色澤也是果蔬品質的一項重要指標，在色差儀測得的指標中，L*表示藍莓的亮度，L*越大表示藍莓的亮度越大，北村藍莓為32.28，與韓斯等[15]測得其他藍莓相比L*值還是比較大的，所以北村藍莓是一種比較亮的藍莓，顏色為亮天顏色。在北村藍莓的理化指標方面，又對其電導率、含水率、出汁率固酸比和平均硬度進行了測定，為藍莓失重率和質構特性的研究提供了參考，具體數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 北村藍莓外觀品質及物理特性Table 1 The appearance quality and physical properties of the Northcountry blueberries

2.2 北村藍莓細胞研究

北村藍莓的細胞大小及密點如圖1所示。

圖1 北村藍莓的細胞大小及密點Fig.1 The cell size and the density of the Northcountry blueberries

在Nikon Eclipse E600型多功能熒光顯微鏡下觀察到北村藍莓的細胞呈現(xiàn)規(guī)則的橢圓形狀，細胞的平均長度和寬度隨著藍莓的直徑從10 mm到14.5 mm都是呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，其中藍莓的直徑為12 mm時，藍莓細胞的長度和寬度都為最大值，細胞的密點一直為下降的趨勢，藍莓直徑為10 mm時細胞密點最大，最大值為0.818個/mm2。藍莓直徑較小時，由于藍莓果肉的水分和空間較少，不利于細胞的成長，所以細胞的長度和寬度都比較小，但是正是由于空間較小，密度也就變得比較大。藍莓直徑為12 mm左右時，藍莓細胞的數(shù)量和細胞的水分和空間較為協(xié)調，比較利于細胞的生長。藍莓直徑為13 mm時，由于細胞數(shù)量和其他因素的不協(xié)調，細胞的長度和寬度也有下降的趨勢，但是隨著細胞空間足夠充裕時，藍莓細胞又呈現(xiàn)增大的趨勢，但是空間較大，細胞較為疏松，細胞的密點變小[16]。

2.3 藍莓失重率及其回歸分析

2.3.1 藍莓失重率分析

失重率是評定果蔬是否新鮮的一項重要指標[17]。不同溫度下藍莓失重率隨時間的變化趨勢見圖2。

圖2 不同溫度下藍莓失重率隨時間的變化趨勢Fig.2 The change of weight loss rate of blueberries under different temperatures

由圖2可以看出，在同一溫度下，隨著時間的增加，失重率逐漸升高。在相同時間內，溫度越高，重量損失越大，在7 d之內，35℃的藍莓失重率變化最高，達到35.82%，0℃的藍莓失重率變化最小，僅為2.72%。

2.3.2 失重率回歸分析

為了研究藍莓的失重率隨時間變化的規(guī)律，對20℃條件下的藍莓進行了曲線擬合，由圖2可以觀察到藍莓的失重率在同一溫度下，失重率隨時間增加而逐漸增加，成正相關變化。圖3為20℃條件下的回歸曲線圖。

圖3 20℃條件下藍莓的擬合曲線Fig.3 The fitting curve of the blueberries at 20℃

圖3中線性回歸曲線的a=-0.013 5，b=0.037 32，其中a為斜率，b為截距，所以線性回歸曲線為y1=-0.013 5x+0.037 32（r1=0.977）。二項式和指數(shù)的擬合曲線分別為 y2=0.021 8x+0.002 2x2+0.001 9（r2=0.992），y3=0.182 97exp（x/7.853 25）-0.180 92（r3=0.993），相關系數(shù)越接近于1，相關性就越好。

表2為4℃、10℃、20℃和常溫下的回歸曲線，從表中可以看出每條曲線的相關性都在0.96以上，表明各溫度下回歸曲線的相關性較強，曲線的擬合程度越高。

2.4 質構的測定

2.4.1 硬度

果實的硬度是反映細胞壁構成物質、細胞間結合度以及相關分解酶的變化的一種指標[18-19]。不同溫度下藍莓硬度隨時間的變化趨勢見圖4。

表2 20℃條件下藍莓的擬合函數(shù)Table 2 The fitting function of blueberries at 20℃

圖4 不同溫度下藍莓硬度隨時間的變化趨勢Fig.4 The change of hardness of blueberries under different temperatures

由圖4可以看出藍莓的硬度在各溫度下隨著時間逐漸下降，溫度越高下降卻快，4℃條件下硬度損失最小，第7天硬度為1.19 kg/cm2，與最初的1.35 kg/cm2相比僅下降了，并且5天之后下降更慢。藍莓在10℃條件下也呈現(xiàn)這樣的趨勢，下降速度比4℃稍微略快，但是并不是特別明顯。常溫條件下藍莓的硬度損失最大，第4天時，硬度就下降到0.98 kg/cm2，并且第7天硬度損失達到46.7%，由藍莓的硬度隨時間下降可以得出果肉間物質的結合力下降。

2.4.2 縱切力

藍莓的縱切力是把藍莓水平放置時用切剪刀把藍莓切成均等兩半時所產生的力，此力的大小間接反映出藍莓果肉的硬度和果肉之間的結合力大小，具體結果如圖5所示。

圖5 不同溫度下藍莓縱切力隨時間的變化趨勢Fig.5 The change of longitudinal shear of blueberries under different temperatures

由圖5可以看出，藍莓的最初縱切力為320 g，在4℃和10℃條件下7 d之內藍莓的縱切力整體呈增加的趨勢，最后又稍微有點下降，最大縱切力分別為331 g和341 g。藍莓在20℃和常溫條件下縱切力都呈現(xiàn)明顯的先上升后下降的趨勢，在常溫條件下最先下降，20℃條件下藍莓在第3天時縱切力最大，最大值為360 g，然后隨著時間緩慢下降，而在常溫下縱切力在2 d～7 d內迅速下降，下降到縱切力的最低值為257 g，縱切力的下降表明藍莓果肉之間的結合力降低。

2.4.3 咀嚼性

咀嚼性表示一個固體食物到達吞咽狀態(tài)所需的能量，吞咽過程包含剪切、壓縮、撕咬和刺破等復雜的動作[20]。不同溫度下藍莓咀嚼性隨時間的變化趨勢見圖6。

圖6 不同溫度下藍莓咀嚼性隨時間的變化趨勢Fig.6 The change of chewiness of blueberries under different temperatures

由圖6所示，藍莓的咀嚼性在4℃和10℃條件下隨時間呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢，從最初的咀嚼性2.1 mJ分別增加到3.4 mJ和3.6 mJ，在20℃和常溫條件下咀嚼性隨時間先增加后下降，常溫條件下咀嚼性的變化更明顯。20℃和常溫條件的咀嚼性的最高值分別為4.4 mJ和6.3 mJ，20℃的咀嚼性在第4天后開始下降，常溫條件的咀嚼性在第5天后開始下降，藍莓咀嚼性在溫度較低呈現(xiàn)增加的趨勢可能是因為在7天之內還未達到最大值，等達到最大值后也會呈現(xiàn)下降的趨勢。

2.4.4 粘性

粘性是果實組織中的物質黏附其他物質的力，間接反映了果實中的粘性。不同溫度下藍莓粘性隨時間的變化趨勢見圖7。

圖7 不同溫度下藍莓粘性隨時間的變化趨勢Fig.7 The change of viscous force of blueberries under different temperatures

由圖7可以看出，4℃和10℃條件下藍莓的粘性隨時間增加而逐漸增大，最大值分別為10.8g和11.7g。20℃和常溫條件下，藍莓的粘性隨時間先增加后下降，最大值分別為16.5 g和15.2 g，常溫條件下粘性的最大值低于20℃條件下的，可能是由于藍莓常溫條件下失水比20℃條件下失水嚴重。4℃和10℃條件下藍莓的粘性持續(xù)上升，可能是還未達到最大值，達到最大值后仍會下降。

2.4.5 彈性

彈性是指水果在外力作用下發(fā)生形變，當撤去外力后恢復原來狀態(tài)的能力。不同溫度下藍莓彈性隨時間的變化趨勢見圖8。

圖8 不同溫度下藍莓彈性隨時間的變化趨勢Fig.8 The change of elastic of blueberries under different temperatures

由圖8可以看出，7 d內4℃和10℃條件下藍莓的彈性變化不是很明顯，大約在1.2 mm左右，20℃條件下藍莓彈性在第4天有明顯的下降，第7天下降到0.71 mm，常溫條件下藍莓的彈性損失較大，從第2天就迅速下降，第7天下降到0.51 mm，藍莓幾乎變得很軟，可能很難讓客戶再接受。

2.5 失重率和質構特性的相關性分析

藍莓是一種失水性很強的一種水果[21]，在常溫條件下4 d左右就會失水15%左右，對藍莓的內在品質造成了很大的影響，藍莓細胞在失水條件下很快就會死亡，加速了藍莓的腐爛[22]。不同溫度下藍莓的質構特性和失重率的相關性見表3。

表3 不同溫度下藍莓的質構特性和失重率的相關性Table 3 The correlation of weight loss rate and texture of the blueberries under different temperatures

由表3可以看出，藍莓的失重率對藍莓的硬度、縱切力、咀嚼性、彈性和粘性造成了不同程度的影響。藍莓的硬度受失重率影最大，在各溫度條件下藍莓的硬度變化和失重率的變化趨勢成負相關，差異極其顯著（p<0.01）；藍莓的縱切力和藍莓的失重率在4℃、10℃和常溫條件下相關性較強，差異性極其顯著（p<0.01），在4℃和10℃條件下相關性較強；藍莓的彈性在20℃和常溫條件下與失重率成負相關，差異性顯著（p<0.01）；藍莓的粘性在4℃和10℃條件下與失重率成正相關，差異性顯著（p<0.01）。

3 結論

1）對北村藍莓外觀品質及物理特性進行了測定，結果如下：單果平均質量為1.35 g，質量離散系數(shù)為0.21，密度為0.81 g/cm3，藍莓形狀為圓形，果形指數(shù)為0.85，飽和度為 3.14±0.28，色調角為（317.18±16.61）°，電導率為（3.33±0.05）μS/cm，含水率為（84.51±0.25）%，出汁率為（65.38±2.13）%，固酸比為（36.67±0.47）%，平均硬度為125 g。

2）北村藍莓的細胞呈現(xiàn)規(guī)則的橢圓形狀，細胞的長度和寬度隨著藍莓的直徑從10 mm到14.5 mm都是呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，其中藍莓的直徑為12 mm時，藍莓細胞的長度和寬度都為最大值，細胞的密點一直為下降的趨勢，藍莓直徑為10 mm時細胞密點最大，最大值為0.818個/mm2。

3）北村藍莓的失重率隨時間增加而逐漸增加，溫度越高變化越明顯，對藍莓不同溫度條件下的失重率從線性、二項式和指數(shù)方面進行了擬合并得到了擬合擬合方程。從擬合的圖像中可以看出在不受其他因素影響的恒定溫度下，藍莓的失重率隨時間變化趨勢很接近線性變化，間接反映了藍莓失重率隨時間的變化規(guī)律，藍莓的質構特性硬度、縱切力、咀嚼性、彈性和粘性隨時間變化的趨勢以及失重率與各項質構特性指標的相關性，隨著溫度的升高，硬度和失重率一直保持負相關，并且是極顯著相關；縱切力和失重率在溫度較低是表現(xiàn)正相關，隨著溫度升高，正相關程度升高，接著呈現(xiàn)出負相關；咀嚼性、彈性和粘性整體上和失重率的相關程度表現(xiàn)出下降的趨勢。

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