基于TPA 法葡萄果肉質(zhì)地的鑒定評價*

姜建福，樊秀彩，張 穎，孫 磊，李 民，劉勇翔，牛生洋，張振文，劉崇懷

（1 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所，河南450009）（2 西北農(nóng)林科技大學(xué)葡萄酒學(xué)院）（3 河南科技學(xué)院）

果肉質(zhì)地是葡萄果實商品性狀的重要指標(biāo)之一，也是國內(nèi)外葡萄育種者關(guān)注的重要育種目標(biāo)之一[1-3]。質(zhì)地的變化不僅與果實的成熟衰老密切相關(guān)，還直接影響果實的口感、貯運和加工品質(zhì)[4]。目前，我國大多數(shù)葡萄品種果肉質(zhì)地較軟，嚴(yán)重影響食用品質(zhì)和商品性，制約了其產(chǎn)業(yè)產(chǎn)后鏈的增值和發(fā)展，同時，由于部分品種不耐貯運，大量品種成熟期集中上市，果農(nóng)賣果難現(xiàn)象屢見不鮮[5]。

篩選、選育和推廣耐貯質(zhì)地葡萄品種是解決這一問題的有效措施之一。有關(guān)葡萄果實質(zhì)地的測定，在國內(nèi)外制定的葡萄品種測試的描述規(guī)范中屬于感官性狀[6-7]，判定容易受環(huán)境等多種因素的影響，導(dǎo)致評價結(jié)果不穩(wěn)定、重復(fù)性較差等問題[8]。質(zhì)構(gòu)儀質(zhì)地多面分析法（Texture profile analysis，TPA）是近年來發(fā)展起來的一種新型儀器測試方法，其原理是模擬人體口腔的咀嚼運動，對樣品進(jìn)行2次壓縮的力學(xué)過程，測試與電腦相連，通過界面輸出質(zhì)地測試結(jié)果曲線和相關(guān)質(zhì)地參數(shù)，可在一定程度上減少人為感官評價中主觀因素造成的誤差，是近年來比較熱門的一種新型儀器測試技術(shù)[9-10]。由于TPA 測試結(jié)果更為客觀，國內(nèi)外已將其廣泛應(yīng)用于食品和果實質(zhì)地評價領(lǐng)域，如奶酪、面包、蘋果、桃、梨、獼猴桃、石榴、板栗、無花果和鮮棗等[11-19]。

我國是葡萄屬植物的起源地之一，擁有著豐富的葡萄種質(zhì)類型，不同種質(zhì)間性狀差異明顯[20]。有關(guān)葡萄果肉質(zhì)地的鑒定評價研究較少，本研究利用質(zhì)地多面分析法對來自國家果樹種質(zhì)鄭州葡萄圃中的290 份葡萄種質(zhì)進(jìn)行TPA 測定，旨在了解各種質(zhì)的質(zhì)地參數(shù)，為篩選耐貯質(zhì)地葡萄種質(zhì)和促進(jìn)葡萄綜合加工利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與儀器

試驗材料取自中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所國家果樹種質(zhì)鄭州葡萄圃，共計290 份（鮮食葡萄263 份，釀酒葡萄18 份，制汁葡萄9 份），其中歐亞種201 份，歐美雜種86 份，其他種類3 份，詳見表1。

表1 用于果肉質(zhì)地鑒定的290 份葡萄種質(zhì)

圃地位于東經(jīng)113°42′，北緯34°48′，海拔110.4 m。年平均氣溫14.2 ℃，平均年降水量666.0 mm，平均年日照時數(shù)2 436 h，無霜期213 d。土壤為褐色土類，質(zhì)地為沙壤土，土壤pH 值7.1～7.5，呈微堿性。采用單干雙臂樹形，架高1.8 m，行株距2.5 m×1.0 m，南北行向，圃地管理水平中等。

TA-XT PLUS 質(zhì)構(gòu)分析儀由英國Stable Micro Systems 公司生產(chǎn)。

1.2 試驗方法

果肉質(zhì)地取樣參考Giacosa 等[1]和Carre?o 等[2]的方法并稍作改進(jìn)。每份種質(zhì)選取生長一致的3 株樹，每株樹選取6 穗無病蟲害、大小和成熟期基本一致的果穗并做好標(biāo)記，果實成熟期根據(jù)種子顏色變褐狀況并結(jié)合往年的成熟時間進(jìn)行判斷，果實成熟后，在每個果穗中部取1 粒果實用于果肉質(zhì)地的測定，每株樹共取6 粒果實，單株小區(qū)，重復(fù)3 次。

果肉質(zhì)地分析參考Giacosa 等[1]、Carre?o 等[2]和李志文等[21]的方法并稍作改進(jìn)：使用手術(shù)刀小心將葡萄果實去皮，將去皮后的果實放置在TA-XT PLUS 質(zhì)構(gòu)分析儀測試平板上，利用圓柱形P100 探頭（直徑100 mm）進(jìn)行TPA 測試。測試參數(shù)設(shè)置如下：測前速度2 mm/s，測試速度1 mm/s，測后上行速度1 mm/s，葡萄果肉受壓變形25%，2 次壓縮停頓時間為2 s，觸發(fā)力為5 g。由質(zhì)地特征曲線得到相關(guān)質(zhì)地參數(shù)：硬度、彈性、黏聚性、咀嚼度、回復(fù)性。每次重復(fù)取6 粒果實進(jìn)行測試，重復(fù)3 次，結(jié)果取平均值。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2007 軟件處理數(shù)據(jù)，利用SPSS 13.0軟件（SPSS Inc.，Chicago，USA）對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，通過單因素方差分析（One-way ANOVA）中鄧肯氏多重比較對不同種類、不同用途葡萄種質(zhì)質(zhì)地差異顯著性進(jìn)行分析（P＜0.05），統(tǒng)計值以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同葡萄種質(zhì)果肉質(zhì)地硬度

硬度是指果肉在外力的作用下，使其發(fā)生形變所需要的力，感官上指人的牙齒咀嚼壓迫果肉時所消耗的能量，反映了果肉整體的堅實和致密程度，在質(zhì)地特征曲線上為第1 次壓縮時的最大峰值[14,21]。測試結(jié)果顯示，不同葡萄種質(zhì)的果肉質(zhì)地硬度各異，數(shù)值從29.95 g 到1 899.16 g 不等，大小相差近63 倍，并呈現(xiàn)連續(xù)分布。同時，整體上鮮食葡萄果肉質(zhì)地硬度顯著大于釀酒葡萄，制汁葡萄果肉質(zhì)地硬度與鮮食葡萄和釀酒葡萄均無顯著差異（表2），不同種類葡萄種質(zhì)的果肉質(zhì)地硬度無顯著差異（表3），歐亞種鮮食葡萄的果肉質(zhì)地整體上較大，硬度最大的前30 份種質(zhì)均為歐亞種鮮食葡萄，尤其是美人指、春之蕾、依斯比沙里、黎明無核、緋紅等種質(zhì)，歐亞種釀酒葡萄的果肉質(zhì)地硬度普遍較小，如小白玫瑰、白比諾、黑比諾、灰比諾等。

表2 不同用途葡萄種質(zhì)果肉質(zhì)地差異比較

表3 不同種類葡萄種質(zhì)果肉質(zhì)地差異比較

2.2 不同葡萄種質(zhì)果肉質(zhì)地彈性

彈性是指果肉經(jīng)第1 次壓縮變形后，在去除變形力的條件下所能恢復(fù)的程度[21]，反映在質(zhì)地特征曲線上為第2 次壓縮達(dá)峰值時所經(jīng)歷的時間與第1次壓縮達(dá)峰值時所經(jīng)歷的時間的比值。本試驗中果肉質(zhì)地彈性范圍由0.27 到0.70 不等，不同種性、不同用途葡萄種質(zhì)的果肉質(zhì)地彈性間無顯著差異（表2、表3），質(zhì)地彈性較大的種質(zhì)有歐亞種紅地球、京紫晶、埃木布臘德、紅光無核和皇家紅，而歐美雜種的紅雙味、沈農(nóng)香豐、龍寶、玫瑰魁、大阪48202 質(zhì)地彈性較小。

2.3 不同葡萄種質(zhì)果肉質(zhì)地黏聚性

黏聚性是指咀嚼果肉時，果肉抵抗牙齒咀嚼破壞而表現(xiàn)出的內(nèi)部結(jié)合力，反映了細(xì)胞間結(jié)合力的大小，使果實保持完整的性質(zhì)，在質(zhì)地特征曲線上為2 次壓縮所做的正功之比，即第2 次壓縮所得的峰面積與第1 次壓縮所得的峰面積之比[21]。本試驗中果肉質(zhì)地黏聚性范圍從0.16 到0.52 不等，不同種類、不同用途葡萄種質(zhì)的質(zhì)地黏聚性間無顯著差異（表2、表3），質(zhì)地黏聚性較大的種質(zhì)包括歐亞種紅地球、蜜爾紫、京紫晶、沈陽玫瑰和無核白芽變等，而歐美雜種黑佳釀、龍寶、紅雙味、大阪48202 和高墨果肉質(zhì)地黏聚性均較小。

2.4 不同葡萄種質(zhì)果肉質(zhì)地咀嚼度

咀嚼度綜合反映了果肉對咀嚼過程中所產(chǎn)生外力的持續(xù)抵抗作用，為硬度、黏聚性和彈性三者乘積，即：咀嚼度＝硬度×彈性×黏聚性[21]。本研究中果肉質(zhì)地咀嚼度范圍由1.41 到325.63 不等，大小相差230 倍，不同種類葡萄種質(zhì)的質(zhì)地咀嚼度無顯著差異（表3），鮮食葡萄質(zhì)地咀嚼度顯著高于釀酒葡萄，制汁葡萄與鮮食和釀酒葡萄間均無顯著差異（表2），歐亞種鮮食葡萄美人指、春之蕾、紅地球、皇家紅、維多利亞質(zhì)地咀嚼度較大，而歐亞種釀酒葡萄如白比諾、小白玫瑰、黑比諾和灰比諾質(zhì)地咀嚼度較小。

2.5 不同葡萄種質(zhì)果肉質(zhì)地回復(fù)性

回復(fù)性表示果肉在受到外界壓力作用時回彈的能力[21]。本研究中質(zhì)地回復(fù)性范圍由0.05 到0.26不等，歐亞種種質(zhì)果肉回復(fù)性顯著大于歐美雜種和其他種類（表3），鮮食葡萄顯著大于釀酒葡萄和制汁葡萄，釀酒和制汁葡萄間無顯著差異（表2）。質(zhì)地回復(fù)性較大的種質(zhì)包括歐亞種鮮食葡萄紅地球、京紫晶、皇家紅、京早晶和紅蜜，而歐美雜種鮮食葡萄斯蒂本、大阪48202、玫瑰魁、高墨和歐亞種釀酒葡萄灰比諾回復(fù)性均較小。

2.6 葡萄種質(zhì)果肉質(zhì)地參數(shù)之間的相關(guān)性

290 份葡萄種質(zhì)果肉質(zhì)地參數(shù)之間相關(guān)性如表4 所示。各參數(shù)之間具有一定的相關(guān)性，其中硬度與咀嚼度（r＝0.800）呈極顯著正相關(guān)，說明果肉的硬度越大，結(jié)實程度越大，致密性越高，咀嚼過程中所產(chǎn)生外力的持續(xù)抵抗作用就越大。彈性與黏聚性和回復(fù)性均呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)均為0.892，說明彈性越高，果實保持完整的性質(zhì)越強，在受到外界壓力作用時回彈的能力也就越強。黏聚性、咀嚼度均與回復(fù)性呈極顯著正相關(guān)。

表4 葡萄果肉質(zhì)地參數(shù)相關(guān)性分析

2.7 葡萄果肉質(zhì)地性狀主成分分析

對不同葡萄種質(zhì)果肉質(zhì)地參數(shù)進(jìn)行主成分分析表明，只有前2 個主成分的特征值大于1，因此提取了2 個主成分（表5）。第1 主成分的方差占所有主成分方差的69.53%，第2 主成分占26.26%，這2 個主成分的方差貢獻(xiàn)率達(dá)到95.79%。第1 主成分中彈性的特征值最大，其次為黏聚性；第2 主成分中硬度的特征值最大，其次是咀嚼度（表6）。說明葡萄果肉質(zhì)地的評價，果肉的彈性和硬度對質(zhì)地影響較大，彈性、硬度可以作為果肉質(zhì)地的重要參數(shù)。

表5 葡萄果肉質(zhì)地參數(shù)主成分分析

表6 葡萄果肉質(zhì)地參數(shù)主成分矩陣

3 討 論

3.1 不同葡萄種質(zhì)果肉質(zhì)地差異特點

果肉質(zhì)地是葡萄果實性狀的重要指標(biāo)之一，硬肉型葡萄更受消費者的喜愛，是國內(nèi)外葡萄育種者的重要育種目標(biāo)之一[3,22]，近年來新育成的無核翠寶、鄭艷無核、春蜜等葡萄品種均為硬肉類型[23-25]。傳統(tǒng)的葡萄質(zhì)地的鑒定評價主要依靠人為口感鑒定的方法，評價結(jié)果主觀性強且不穩(wěn)定，同時分類沒有嚴(yán)格的界限和量化指標(biāo)，導(dǎo)致同一個品種在不同的文獻(xiàn)中出現(xiàn)分類差異[23]。近年來，質(zhì)構(gòu)儀因其操作簡便，獲得的數(shù)據(jù)客觀且可重復(fù)性高的優(yōu)點而在果實質(zhì)地測定中被廣泛運用。張樂等[17]以河北、河南2 個省的6 個板栗品種為試材，采用TPA 方法對其進(jìn)行分析測定，比較不同品種板栗的果仁質(zhì)地特性。姜勇等[18]通過測定無花果TPA 質(zhì)構(gòu)特性，研究各品種不同成熟度品質(zhì)和質(zhì)構(gòu)特性的變化，為無花果食用及加工提供理論依據(jù)。趙愛玲等[19]以脆熟期壺瓶棗果實為試材，系統(tǒng)研究了質(zhì)構(gòu)儀不同探頭、貫入速度及穿刺試驗的果實成熟度和穿刺部位對棗果質(zhì)地品質(zhì)的影響，初步建立了采用質(zhì)構(gòu)儀鑒定不同類型鮮棗果實質(zhì)地品質(zhì)的方法，同時明確了棗果實成熟過程中質(zhì)地性狀的變化規(guī)律。

采用TPA 方法對290 份不同種類、不同用途的葡萄種質(zhì)果肉質(zhì)地進(jìn)行鑒定評價，不同種質(zhì)間質(zhì)地參數(shù)表現(xiàn)各異。整體上，歐亞種鮮食葡萄的果肉硬度較大，而釀酒葡萄、制汁葡萄果肉硬度較小。由于鮮食葡萄在選育過程中更加注重口感和耐貯運性能，在不斷的人工選擇育種過程中，硬度性狀得到進(jìn)一步的強化；而對于釀酒和制汁品種，要求汁液多、易破碎，所以硬度普遍較小，同時本研究中很多歐美雜種品種果肉硬度也較小，可能是由于遺傳了其親本美洲種的血緣，美洲種抗性強，但果肉較軟，不耐貯運[26]。由于本研究選擇的歐亞種類型種質(zhì)較多，包含一些釀酒品種，而這些釀酒品種質(zhì)地參數(shù)普遍較小，所以盡管本研究中的質(zhì)地硬度最大的前30 份種質(zhì)均為歐亞種，但整體上，歐亞種與其他種類的質(zhì)地硬度差異不明顯。在彈性、黏聚性、咀嚼度和回復(fù)性方面，歐亞種鮮食葡萄較高，與硬度性狀的分布相似，有關(guān)耐貯硬肉葡萄品種的選育應(yīng)注重在優(yōu)質(zhì)歐亞種葡萄品種中進(jìn)行選擇。

3.2 葡萄果肉質(zhì)地參數(shù)相關(guān)性

通過比較分析不同葡萄種質(zhì)果肉TPA 參數(shù)，表明硬度與咀嚼度、彈性與黏聚性、彈性與回復(fù)性、黏聚性與回復(fù)性、咀嚼度與回復(fù)性均呈極顯著正相關(guān)，說明葡萄果肉硬度越大，在咀嚼過程中產(chǎn)生外力的持續(xù)抵抗作用就越大，與張樂等[17]、姜勇等[18]、李麗娜等[27]在板栗、無花果、蘋果質(zhì)地上的研究結(jié)論基本一致。果膠質(zhì)是構(gòu)成細(xì)胞初生壁和胞間中膠層的主要成分，果膠多糖富含半乳糖醛酸、阿拉伯糖和半乳糖等，在果實成熟之前，果膠質(zhì)呈不溶狀態(tài)，果肉質(zhì)地表現(xiàn)堅硬，隨著果實的成熟，在相關(guān)酶的作用下，果膠質(zhì)發(fā)生裂解，逐步降解為可溶性果膠，果膠的平均分子質(zhì)量和果膠多糖交聯(lián)能力下降，細(xì)胞結(jié)構(gòu)隨之受損，果肉硬度迅速下降[4,28-29]。本試驗中，不同葡萄種質(zhì)的硬度值差異較大，是否與其自身果膠質(zhì)的含量以及相關(guān)酶活性差異有關(guān)，這需要下一步試驗驗證。

3.3 葡萄果肉質(zhì)地參數(shù)的主成分分析

王燕霞等[13]通過比較不同梨品種的果肉質(zhì)地特性，利用主成分分析表明，在梨果肉質(zhì)地中，果肉硬度、破裂力、脆度等對質(zhì)地的影響較大，是影響梨果肉質(zhì)地的重要參數(shù)。張文等[30]通過比較梨在貯藏過程中的質(zhì)地參數(shù)與感官品質(zhì)變化，認(rèn)為果肉彈性率是一個可較好評價梨質(zhì)地的指標(biāo)，可以為梨在貯藏過程中的質(zhì)地變化狀況進(jìn)行預(yù)測和可食用期的評估。劉丙花等[31]應(yīng)用質(zhì)構(gòu)儀的穿刺和TPA 法對22 個藍(lán)莓品種的果實質(zhì)地品質(zhì)進(jìn)行測定，測定了果皮強度、果皮韌性、果皮脆性、果皮破裂距離、果實硬度、黏附性、彈性、內(nèi)聚性、咀嚼性和回復(fù)性等10 個參數(shù)并進(jìn)行主成分分析，結(jié)果表明，10 個質(zhì)地參數(shù)品種間均存在差異，果實硬度、果皮脆性和果實回復(fù)性可作為綜合評價藍(lán)莓果實質(zhì)地品質(zhì)的核心指標(biāo)，根據(jù)該指標(biāo)，篩選出了一批質(zhì)地品質(zhì)優(yōu)良的藍(lán)莓品種。本研究采用主成分分析對葡萄質(zhì)地參數(shù)進(jìn)行了降維處理，提取了表達(dá)原信息95.79%的2 個主成分，其中彈性、硬度對果肉質(zhì)地的影響較大，可以作為反映果肉質(zhì)地的重要參數(shù)，進(jìn)一步證明了Di Monaco 等[32]提出的“硬度和彈性可代表食品質(zhì)地特性”的觀點。篩選出的質(zhì)地參數(shù)可以為葡萄品種選育、采后貯運、加工及銷售提供參考。

4 結(jié) 論

采用TPA 方法對290 份不同種類、不同用途的葡萄種質(zhì)果肉質(zhì)地進(jìn)行鑒定評價，整體上，鮮食葡萄的果肉質(zhì)地硬度高于釀酒葡萄和制汁葡萄，鮮食葡萄中歐亞種種質(zhì)果肉質(zhì)地硬度高于歐美雜種。通過比較分析不同葡萄種質(zhì)果肉TPA 參數(shù)，表明葡萄果肉質(zhì)地硬度與咀嚼度、彈性與黏聚性、彈性與回復(fù)性、黏聚性與回復(fù)性、咀嚼度與回復(fù)性均呈極顯著正相關(guān)。主成分分析表明，前2 個主成分對葡萄果肉質(zhì)地的貢獻(xiàn)率達(dá)到95.79%，彈性和硬度對果肉質(zhì)地的影響較大，可作為反映葡萄果肉質(zhì)地的重要參數(shù)。