樹莓果實(shí)采后腐爛及貨架期預(yù)測(cè)模型建立與評(píng)價(jià)

穆靜，崔琰*

錦州醫(yī)科大學(xué)（錦州121001）

樹莓學(xué)名山莓，薔薇科植物，其果實(shí)由小核果構(gòu)成，形狀近球形或卵球形，果期在4—6月，成熟期早，醫(yī)療保健價(jià)值高，具有祛風(fēng)濕、透疹的功效，適用于風(fēng)濕性腰腿病的食療。

我國(guó)很多地方都有樹莓的種植，品種經(jīng)過數(shù)代的培育，樹莓果實(shí)的味道更加符合人們的喜好。在合適的土壤、溫度、空氣狀況等因素下可孕育出高品質(zhì)的樹莓，如黑龍江尚志市的土壤資源優(yōu)厚，培育出的樹莓營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、風(fēng)味等方面俱佳。

樹莓由于其外觀好看、鮮嫩多汁、營(yíng)養(yǎng)豐富，具有明顯的抗氧化、增強(qiáng)抵抗力、預(yù)防癌癥等食療功效，倍受人們喜愛，因其稀有，售價(jià)較高，因此具有很高的商用價(jià)值。但是樹莓果實(shí)不耐貯藏，室溫放置下極易腐爛，采摘后幾天內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)品質(zhì)下降的現(xiàn)象，不能廣泛推廣售賣，降低了樹莓的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，限制了樹莓產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及生活水平的提高，人們普遍追求營(yíng)養(yǎng)豐富、天然有機(jī)食品，對(duì)于樹莓新鮮程度的關(guān)注不斷地增加。研究表明新鮮樹莓的品質(zhì)狀況與果實(shí)內(nèi)部發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有關(guān)，而由該品質(zhì)變化表示的貨架壽命數(shù)據(jù)大多遵循零級(jí)或一級(jí)模式[5]。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合Arrhenius關(guān)系式，研究一種新鮮樹莓隨時(shí)間、溫度變化而發(fā)生腐爛狀況的動(dòng)力學(xué)預(yù)測(cè)模型[6]，進(jìn)而對(duì)樹莓在運(yùn)輸過程中的品質(zhì)進(jìn)行判斷，預(yù)測(cè)貨架期，減少多余成本，降低負(fù)擔(dān)，同時(shí)也避免樹莓中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的大量外流，對(duì)樹莓產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

樹莓（八分熟），2020年7月采摘于錦州七里河生態(tài)園，果實(shí)飽滿、顏色一致、相同成熟度、無任何損傷。

乙烯（廣州刺水科技有限公司）。

1.2 主要儀器與設(shè)備

常規(guī)計(jì)數(shù)板；AB204-N電子分析天平（德立科技有限公司）；WLB-21溫度計(jì)（常州盛之源）；HH-S1水浴鍋（力辰科技）。

1.3 樣品及預(yù)處理

選擇沒有機(jī)械損傷、色澤一致、八分熟的樹莓果實(shí)，隨機(jī)分組，要求每組有相同質(zhì)量。洗凈置于通風(fēng)處，果實(shí)表面無較大水滴附著后，分裝32個(gè)樹莓果實(shí)于盒中，用保鮮膜包裹。

模型組的樹莓果實(shí)儲(chǔ)藏在5個(gè)（5，10，15，20和25 ℃）溫度下，每隔1 d測(cè)定其腐爛情況。在同一時(shí)間的不同溫度下放置8個(gè)果實(shí)，重復(fù)操作4次，全部試驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行3次。

驗(yàn)證組的樹莓果實(shí)儲(chǔ)藏在5個(gè)（5，10，15，20和25 ℃）溫度下，每隔1 d測(cè)定其腐爛情況。在同一時(shí)間的不同溫度下放置8個(gè)果實(shí)，重復(fù)操作4次，全部試驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行3次。

1.4 測(cè)定方法

1.4.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用5，10，15，20和25 ℃這5個(gè)貯藏溫度，根據(jù)對(duì)貨架期預(yù)測(cè)試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，試驗(yàn)設(shè)定5個(gè)溫度的測(cè)試間隔，如表1所示。

表1 5個(gè)貯藏溫度條件下樹莓的測(cè)試時(shí)間間隔

1.4.2 感官評(píng)定

根據(jù)表2所示進(jìn)行感官評(píng)定。

表2 樹莓果實(shí)感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.4.3 還原型抗壞血酸含量的測(cè)定

根據(jù)GB 6195—1986《水果、蔬菜維生素C含量測(cè)定》[21]，采用2, 6-二氯酚靛酚滴定法測(cè)定樹莓還原型抗壞血酸含量，樹莓果實(shí)在5個(gè)溫度下，每隔1d測(cè)定還原型抗壞血酸的含量，每組測(cè)試3次，求平均值。

1.4.4 腐爛率的測(cè)定

樹莓果實(shí)儲(chǔ)藏在5個(gè)（5，10，15，20和25 ℃）溫度下，每隔1 d測(cè)定其腐爛情況。在同一時(shí)間的不同溫度下放置8個(gè)果實(shí)，重復(fù)操作4次，全部試驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行3次。采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法記錄果實(shí)腐爛率。計(jì)算公式見式（1）[7]。

腐爛率=（腐爛的果粒/總的果粒）×100% （1）

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)采用Excel軟件制得圖形，用SPSS 22.0軟件進(jìn)行方差分析，鄧肯氏多重比較，最終的數(shù)據(jù)都是經(jīng)過3次試驗(yàn)結(jié)果得出的。

2 結(jié)果與分析

2.1 模型的建立

2.1.1 感官評(píng)價(jià)的測(cè)定結(jié)果

感官評(píng)價(jià)是樹莓果實(shí)品質(zhì)鑒定的重要手段。如圖1所示，樹莓果實(shí)的感官評(píng)分隨時(shí)間變化而降低，1 d內(nèi)，5個(gè)溫度梯度，樹莓的品質(zhì)變化不顯著，2 d之后，儲(chǔ)藏溫度越高，樹莓的質(zhì)地變化隨時(shí)間推移而越大。在超過20 ℃儲(chǔ)藏條件下，僅4 d樹莓的品質(zhì)變化顯著，可接受度低。因此，可以得出結(jié)論：不經(jīng)過一些保鮮方面的處理，樹莓的品質(zhì)受溫度的影響顯著，溫度越高，越難儲(chǔ)藏。

圖1 隨儲(chǔ)藏時(shí)間推移感官評(píng)分的變化

2.1.2 貯藏溫度對(duì)樹莓還原型抗壞血酸含量的影響

由圖2可以看出，5 ℃條件下貯藏的樹莓中還原型抗壞血酸降解最慢，25 ℃條件下降解最快。隨著溫度升高，降解速度逐漸增大，還原型抗壞血酸作為不穩(wěn)定的維生素之一，容易因?yàn)閜H、酶、水分、脫氫抗壞血酸的比例等因素而受到影響，發(fā)生降解，因此，貯藏溫度對(duì)樹莓中還原型抗壞血酸含量有很大影響作用。

圖2 不同貯藏溫度還原型抗壞血酸含量的變化

2.1.3 貯藏溫度對(duì)樹莓果實(shí)腐爛的影響

由圖3可知，25 ℃下，模型組的樹莓果實(shí)從24 h起腐爛率顯著升高，2 d后腐爛率急劇上升至37%，樹莓損耗大。5，10，15和20 ℃下樹莓分別于貯藏后3，2，2和1 d前腐爛率上升不顯著，之后腐爛率顯著上升，分別于12，8，6和4 d時(shí)貯藏期結(jié)束。5 ℃下樹莓貯藏期較20 ℃下延長(zhǎng)8 d，說明溫度對(duì)樹莓腐爛程度有影響，低溫可以延長(zhǎng)貨架期。低溫貯藏可減少微生物對(duì)樹莓的侵染，降低樹莓呼吸速率，延長(zhǎng)樹莓貯藏時(shí)間。

圖3 儲(chǔ)藏時(shí)間、儲(chǔ)藏溫度對(duì)樹莓果實(shí)腐爛率的影響

2.1.4 建立樹莓果實(shí)采后腐爛動(dòng)力學(xué)預(yù)測(cè)模型

采用零級(jí)或一級(jí)的化學(xué)反應(yīng)方程式表示樹莓果實(shí)采后腐爛動(dòng)力學(xué)與時(shí)間的變化關(guān)系。

零級(jí)反應(yīng)化學(xué)方程式見式（2）。

一級(jí)反應(yīng)化學(xué)方程式見式（3）。

具體見表3。

表3 單位注釋

假設(shè)樹莓果實(shí)腐爛率的變化是零級(jí)或一級(jí)反應(yīng)，根據(jù)模型作圖（圖3），采用Excel軟件處理數(shù)據(jù)，分別應(yīng)用式（2）和（3）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸，所得直線的斜率即為該溫度下零級(jí)、一級(jí)反應(yīng)速率，整理數(shù)據(jù)得出表4中不同儲(chǔ)藏溫度下的決定系數(shù)。

表4 零級(jí)、一級(jí)反應(yīng)方程的決定系數(shù)

由表4可知，以零級(jí)方程反映樹莓采后腐爛率更顯著。因此，試驗(yàn)中果實(shí)腐爛程度用一級(jí)反應(yīng)方程表示。

具體見表5。

表5 單位注釋

式（4）中反應(yīng)速率常數(shù)ky值可由Arrhenius方程（式5）求得。

式中：ky為反應(yīng)速率常數(shù)；R為摩爾氣體常數(shù)；T為熱力學(xué)溫度，K；Ea為活化能；A為頻率因子。

作lnky-1/T圖，見圖4。

圖4 儲(chǔ)藏溫度對(duì)反應(yīng)速率常數(shù)ky的影響

根據(jù)圖4，直線的斜率Ea為8.1，截距A為1.83×1011，反應(yīng)速率常數(shù)ky=A×exp（-Ea/RT）=1.83×1011exp（-8.1×103/T）。

2.1.5 建立樹莓果實(shí)采后腐爛預(yù)測(cè)模型

根據(jù)模型組測(cè)得的數(shù)據(jù)（圖3），建立樹莓果實(shí)采后腐爛預(yù)測(cè)模型（式6）。

式中：Yt為腐爛率，%；T為熱力學(xué)溫度，K；t為時(shí)間，d。

2.2 模型的驗(yàn)證

2.2.1 模型檢驗(yàn)方法

采用決定系數(shù)（R2）和相對(duì)誤差（RE）對(duì)預(yù)測(cè)值、實(shí)測(cè)值進(jìn)行偏差分析。

式中：n為試驗(yàn)次數(shù)；di為1組預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的偏差。

用準(zhǔn)確度Af評(píng)價(jià)模型，見式（9）。

2.2.2 驗(yàn)證模型

使用驗(yàn)證組的樹莓果實(shí)，由式（4）求得腐爛率預(yù)測(cè)值，將其與實(shí)測(cè)值相比較，繪制樹莓果實(shí)采后腐爛率預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的關(guān)系曲線，具體見圖5。

圖5 腐爛率預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的關(guān)系

樹莓果實(shí)腐爛率預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值基于1∶1線，決定系數(shù)R2=0.987 5，二者之間顯著。

由表6可知，樹莓果實(shí)于5～25 ℃儲(chǔ)藏溫度范圍內(nèi)的相對(duì)誤差在±10%以內(nèi)，Af準(zhǔn)確度接近1。表明此預(yù)測(cè)模型能較為精確地預(yù)測(cè)5～25 ℃范圍內(nèi)樹莓果實(shí)腐爛的變化情況，模型的效果顯著。

表6 模型驗(yàn)證

2.3 建立樹莓果實(shí)貨架期預(yù)測(cè)模型和驗(yàn)證

2.3.1 貨架期模型的建立

根據(jù)樹莓果實(shí)采后腐爛預(yù)測(cè)模型的公式，進(jìn)而恒等變形得其貨架期預(yù)測(cè)模型（shelf life，SL）。

由資料可得，當(dāng)樹莓果實(shí)腐爛率超過30%時(shí)，其商品價(jià)值顯著降低，貨架期終止。

2.3.2 貨架期預(yù)測(cè)模型的驗(yàn)證

用驗(yàn)證組的數(shù)據(jù)，代入式（10）得不同溫度下樹莓果實(shí)采后的貨架期預(yù)測(cè)值，并對(duì)照實(shí)測(cè)值。

根據(jù)表7中數(shù)據(jù)，分別通過式（7）和（9）計(jì)算得出RE和Af的值。具體見表8。

表7 樹莓果實(shí)采后不同溫度下貨架期的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值

由表8可知，樹莓果實(shí)在不同儲(chǔ)藏溫度下貨架期預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的相對(duì)誤差在±10%內(nèi)，可被接受，準(zhǔn)確度Af接近1，效果顯著。

表8 模型驗(yàn)證

3 結(jié)論

樹莓中還原型抗壞血酸隨溫度的升高，降解速度增大。5 ℃條件下貯藏的樹莓中還原型抗壞血酸降解最慢，25 ℃時(shí)降解最快，還原型抗壞血酸容易受溫度、pH、酶等因素發(fā)生降解。

樹莓的品質(zhì)受溫度的影響顯著，溫度越高，越難儲(chǔ)藏。低溫貯藏可減少微生物對(duì)樹莓的侵染，降低樹莓呼吸速率，延長(zhǎng)樹莓貨架期。

經(jīng)過驗(yàn)證試驗(yàn)表明，樹莓果實(shí)采后腐爛動(dòng)力學(xué)預(yù)測(cè)模型能較為精確地預(yù)測(cè)5～25 ℃范圍內(nèi)樹莓果實(shí)腐爛的變化情況，模型的效果顯著。