基于質(zhì)構(gòu)儀的食品保鮮方法綜合試驗(yàn)設(shè)計

何莉萍，鄒于梅，曾小英，司曉棠

（1.中南民族大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，湖北武漢 430070；2.中南民族大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與工程訓(xùn)練中心，湖北武漢 430070）

1 試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

（1）學(xué)習(xí)圣女果低溫保鮮原理，了解圣女果保鮮指標(biāo)方法的基本原理。

（2）掌握檢測圣女果保鮮各指標(biāo)的基本方法；掌握質(zhì)構(gòu)儀的使用方法。

（3）掌握各指標(biāo)結(jié)果的分析方法，學(xué)會利用所學(xué)的專業(yè)知識解答各指標(biāo)隨時間、溫度變化的機(jī)理。

2 試驗(yàn)原理

圣女果含水量高，屬于呼吸躍變型果實(shí)，常溫下5～6 d 就容易失水萎蔫，褐變腐爛，保鮮期較短。目前，水果保鮮的方法主要有物理保鮮法、化學(xué)保鮮法、涂抹保鮮法，以及采后冷熱處理、輻射處理、加減壓處理等。其中，低溫貯藏能抑制水果的呼吸作用，減少有機(jī)物的消耗，該方法操作簡單，對水果的成熟度要求不高，不僅有利于延長水果的保鮮期，也能減少果實(shí)中抗氧化活性物質(zhì)的流失。

圣女果在貯存過程中，其各項(xiàng)理化指標(biāo)均在發(fā)生變化。隨著圣女果的成熟，呼吸作用加快，水分大量喪失，果膠、纖維素、半纖維素等細(xì)胞壁物質(zhì)降解，細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)被破壞，果實(shí)中的有機(jī)酸及淀粉類物質(zhì)逐漸轉(zhuǎn)化為糖。在該過程中，表現(xiàn)為水分含量降低，總酸、還原糖和可溶性固形物含量先增加后降低，硬度和咀嚼性下降，回復(fù)性先下降后緩慢上升。

3 儀器與試劑

3.1 試驗(yàn)儀器

TA.XT 質(zhì)構(gòu)儀，英國Stable Micro Systems 公司產(chǎn)品；CP214 型萬分之一分析天平，奧豪斯儀器有限公司產(chǎn)品；PHSJ-3F 型pH 計，上海雷磁儀器有限公司產(chǎn)品；2WAJ 型阿貝折光儀，上海精科實(shí)業(yè)有限公司產(chǎn)品；KK25F68Ti 型冰箱，西門子股份有限公司產(chǎn)品；MS-H-Pro 型磁力攪拌器，北京大龍興創(chuàng)實(shí)驗(yàn)儀器股份公司產(chǎn)品；JJ-2 型高速組織搗碎機(jī)，金壇區(qū)西域基銘實(shí)驗(yàn)儀器廠產(chǎn)品。

3.2 試驗(yàn)試劑

氫氧化鈉、鄰苯二甲酸氰鉀、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀、乙酸鋅、亞鐵氰化鉀、鹽酸、硫酸銅、亞甲藍(lán)、酒石酸鉀鈉、冰乙酸等，均為分析純；DNS 試劑，源葉生物科技有限公司提供；葡萄糖，優(yōu)級純。

4 試驗(yàn)過程

4.1 圣女果樣品的準(zhǔn)備

選擇果形均勻、色澤一致、無病蟲害及機(jī)械傷、成熟度一致的圣女果，清洗瀝水后分為3 組，每組500 個，分別置于20，8，0 ℃；分別在0，3，6，9，12，15，18 d 取出適量進(jìn)行檢測。

4.2 圣女果失重率的測定

取不同溫度條件下（20，8，0 ℃）3 組圣女果各10 個，每3 d 使用分析天平稱質(zhì)量，讀數(shù)精確到萬分之一。

4.3 圣女果總酸的測定

按GB 12456—2021 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)《總酸的測定第二法pH 計點(diǎn)位滴定法》執(zhí)行。取200 g（精確到0.01 g）圣女果，置于高速組織搗碎機(jī)中，加入與樣品等量的無二氧化碳水，用高速組織搗碎機(jī)搗碎，混勻成漿后稱取25 g 試樣置于250 mL 容量瓶中，用無二氧化碳的水定容至刻度，搖勻，并用快速濾紙過濾，收集濾液。將盛有50 mL 濾液的燒杯放到磁力攪拌器上，將酸度計電極浸入，迅速用0.1 mol/L 氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定，觀察溶液pH值變化，pH 值達(dá)8.2 時達(dá)到滴定終點(diǎn)，記錄消耗氫氧化鈉滴定溶液的體積的數(shù)值，同時進(jìn)行空白試驗(yàn)。試驗(yàn)重復(fù)3 次，取平均值。

4.4 圣女果固形物含量的測定

按NY/T 2637—2014《水果和蔬菜可溶性固形物含量的測定 折射儀法》執(zhí)行。將圣女果用高速組織搗碎機(jī)搗碎后，用兩層擦鏡紙擠出勻漿汁液測定。保持測定溫度穩(wěn)定，變幅不超過0.5 ℃。用柔軟絨布擦凈棱鏡表面，滴加2～3 滴待測樣液，使樣液均勻分布于整個棱鏡表面，對準(zhǔn)光源，轉(zhuǎn)動消色調(diào)節(jié)旋鈕，使視野分成明暗2 個部分，再轉(zhuǎn)動棱鏡旋鈕，使明暗分界線在物鏡的十字交叉點(diǎn)上，記錄折射儀讀數(shù)。用蒸餾水和柔軟絨布將棱鏡表面擦凈。試驗(yàn)重復(fù)3 次，取平均值。

4.5 圣女果還原糖含量的測定

按GB 5009.7—2016 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)《食品中還原糖的測定第一法 直接滴定法》執(zhí)行。將圣女果用高速組織搗碎機(jī)搗碎后，取20 g 置于250 mL 容量瓶中，緩慢加入乙酸鋅溶液5 mL 和亞鐵氰化鉀溶液5 mL，加水至刻度，混勻，靜置30 min，用干燥濾紙過濾，棄去初濾液，取后續(xù)濾液備用。標(biāo)定堿性酒石酸銅溶液，預(yù)測試樣溶液，并測定。重復(fù)3 次，取平均值。

4.6 圣女果質(zhì)構(gòu)的測定

采用質(zhì)構(gòu)儀測定，全質(zhì)構(gòu)分析（texture profile analysis，TPA）測試參數(shù)：選用P/36R 型探頭，預(yù)測試速度2 mm/s，測試速度5 mm/s，返回速度5 mm/s，出發(fā)點(diǎn)負(fù)載5 g，壓縮程度30%。測定圣女果腰部的硬度，每個處理設(shè)9 個重復(fù)，結(jié)果取平均值。

5 結(jié)果與分析

5.1 圣女果失重率和總酸的測定

不同溫度條件下圣女果失重率的比較見圖1，不同溫度條件下圣女果總酸含量的比較見圖2。

圖1 不同溫度條件下圣女果失重率的比較

圖2 不同溫度條件下圣女果總酸含量的比較

圣女果隨貯存時間的延長，其內(nèi)部水分及營養(yǎng)物質(zhì)逐步消耗，質(zhì)量逐步減少，且圣女果在低溫條件下呼吸作用放緩，失重率變化偏緩和。圣女果采摘后，其果實(shí)未完全成熟，經(jīng)過一段時間的成熟期，總酸含量達(dá)到最大值；由于呼吸作用的不斷持續(xù)，果實(shí)內(nèi)的有機(jī)酸不斷被消耗，表現(xiàn)為總酸含量的下降。

5.2 圣女果可溶性固形物和還原糖含量的測定

不同溫度條件下圣女果可溶性固形物含量的比較見圖3，不同溫度條件下圣女果還原糖含量的比較見圖4。

圖3 不同溫度條件下圣女果可溶性固形物含量的比較

圖4 不同溫度條件下圣女果還原糖含量的比較

圣女果中的可溶性固形物含量主要為可溶性糖。圣女果采摘后，隨著不斷的呼吸作用，果實(shí)中的有機(jī)酸、淀粉、纖維素等組分不斷被降解，體現(xiàn)為可溶性固形物的升高，但隨著繼續(xù)貯藏，圣女果中的有機(jī)物被大量消耗，可溶性固形物含量將不斷減少。圣女果中的還原糖也與可溶性固形物含量走勢趨于一致。

5.3 圣女果質(zhì)構(gòu)的測定

圣女果TPA 測定時力-時間特征曲線見圖5，不同溫度條件下圣女果硬度的比較見圖6，不同溫度條件下圣女果咀嚼性的比較見圖7，不同溫度條件下圣女果回復(fù)性的比較見圖8。

圖5 圣女果TPA 測定時力-時間特征曲線

圖6 不同溫度條件下圣女果硬度的比較

圖7 不同溫度條件下圣女果咀嚼性的比較

質(zhì)構(gòu)儀的TPA 模式是常用的2 次壓縮測試試驗(yàn)，以測試食品的質(zhì)構(gòu)特性，表現(xiàn)咀嚼過程中樣品的特征變化。采摘后的圣女果呼吸作用加快，果膠、纖維素、半纖維素等細(xì)胞壁物質(zhì)發(fā)生降解，導(dǎo)致在貯藏過程中細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)破壞，圣女果硬度下降。咀嚼性是指咀嚼固體食物所需的功，反映樣品對咀嚼的持續(xù)抵抗性。隨著貯藏時間的延長，圣女果呈現(xiàn)較緩慢的下降趨勢，同樣與其內(nèi)部組織物質(zhì)發(fā)生變化所致?；貜?fù)性包括速度和壓力2 個方面，即第1 次壓縮過程中回彈的能力。在貯存的初始階段，圣女果回復(fù)性顯著下降，后趨于平緩，且有緩慢上升趨勢，這與圣女果中各組分變化有關(guān)，如水分、固形物的含量及組分等。

6 試驗(yàn)難點(diǎn)及注意事項(xiàng)

6.1 試驗(yàn)難點(diǎn)

（1）試驗(yàn)涉及的檢測項(xiàng)目較多，測試方法各有不同，因此如何按照試驗(yàn)方法檢測各指標(biāo)是該綜合試驗(yàn)的難點(diǎn)。

（2）學(xué)會使用各設(shè)備：如質(zhì)構(gòu)儀、折光儀、pH 計、分析天平等，在試驗(yàn)結(jié)束后，能獨(dú)立進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到試驗(yàn)結(jié)果。

6.2 試驗(yàn)注意事項(xiàng)

（1）pH 計使用前應(yīng)用pH 值4.00 和pH 值6.86的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行校正。分析天平應(yīng)調(diào)整至水平，使用前用砝碼校準(zhǔn)。折光儀在20 ℃條件下，用蒸餾水校準(zhǔn)，將可溶性固形物含量讀數(shù)調(diào)整至0。

（2）測定還原糖時，堿性酒石酸甲、乙液必須精確吸取，保證每次取樣量一致。滴定速度要保持均衡一致，趁熱以每2 s/滴的速度滴定為好。電爐應(yīng)充分預(yù)熱，同時三角瓶在電爐上的放置位置要保持一致。滴定終點(diǎn)的判斷也要保持一致，等液體藍(lán)色剛好褪去為滴定終點(diǎn)。滴定時應(yīng)帶上防護(hù)手套，防止高溫燙傷。

（3）使用質(zhì)構(gòu)儀時，需進(jìn)行高度校準(zhǔn)。測試過程切勿將手靠近探頭，防止被探頭壓傷。使用過程中應(yīng)嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，如出現(xiàn)異常，應(yīng)立即按下急停按鈕，以免誤傷設(shè)備。探頭使用完畢后，應(yīng)清洗探頭及固定零部件，擦干后放回盒子，以免被碰撞破損。

7 試驗(yàn)開設(shè)事項(xiàng)

7.1 試驗(yàn)開設(shè)形式與課時分配

綜合試驗(yàn)是在食品質(zhì)量與安全專業(yè)學(xué)生掌握基本的食品檢測技能的基礎(chǔ)上，面向高年級學(xué)生開展科學(xué)實(shí)訓(xùn)，也可作為“食品檢測實(shí)驗(yàn)”選修課內(nèi)容。綜合試驗(yàn)完成需要8 個課時：1 個課時教師做試驗(yàn)講解及設(shè)備安全操作指導(dǎo)，7 個課時為每3 d 取樣并進(jìn)行檢測。

7.2 試驗(yàn)進(jìn)度安排

（1）試驗(yàn)前，學(xué)生需查閱大量關(guān)于食品新鮮度指標(biāo)的種類及指標(biāo)測定方法，并自學(xué)檢測原理及方法。

（2）指導(dǎo)教師講解試驗(yàn)的基本要求及安全注意事項(xiàng)。

（3）學(xué)生分組進(jìn)行試驗(yàn)，每組2～3 人，小組成員分工協(xié)作完成試驗(yàn)。

（4）指導(dǎo)教師對試驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，對學(xué)生的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評價及討論，學(xué)生上交試驗(yàn)報告。

8 思考題

（1）為何在相對低溫條件下，圣女果的各項(xiàng)指標(biāo)最優(yōu)？

（2）pH 計電位滴定法測定圣女果總酸時，為何以pH 值8.2 作為滴定終點(diǎn)？

（3）測定總酸時，不同的酸的換算系數(shù)不同，圣女果的總酸是以哪種酸作為基準(zhǔn)進(jìn)行的，為什么？

（4）測定固形物含量時，折光儀校準(zhǔn)應(yīng)在多少℃下進(jìn)行，為什么？

（5）為何測定還原糖含量時，需要先標(biāo)定堿性酒石酸銅溶液，并預(yù)測試樣溶液，再進(jìn)行測定？

（6）使用質(zhì)構(gòu)儀測定圣女果時，選擇的圓柱形探頭應(yīng)有何要求？

（7）評價水果新鮮度的理化指標(biāo)有哪些？這些指標(biāo)的走向趨勢應(yīng)如何用所學(xué)專業(yè)知識進(jìn)行解釋？

（8）通過該試驗(yàn)，你認(rèn)為圣女果保存的最優(yōu)溫度是多少，為什么？

9 教學(xué)效果評價

（1）通過該綜合試驗(yàn)的學(xué)習(xí)，學(xué)生熟悉圣女果低溫保鮮的原理及檢測方法的基本原理，學(xué)會相關(guān)設(shè)備的使用方法，對試驗(yàn)數(shù)據(jù)的走勢變化分析原因。

（2）該綜合試驗(yàn)與日常生活緊密相關(guān)。學(xué)生通過對該試驗(yàn)的學(xué)習(xí)，能夠更清晰地分析出食品在貯藏過程中其組分發(fā)生的變化，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)“食品化學(xué)”“食品分析”等專業(yè)課程的積極性。

10 結(jié)語

設(shè)計檢測圣女果新鮮度的試驗(yàn)方案，首先選擇成熟度等基本條件一致的圣女果，經(jīng)清洗后分組置于不同溫度條件；然后每3 d 測定圣女果的失重率、總酸、固形物、還原糖含量及全質(zhì)構(gòu)分析。隨著貯存時間的延長，圣女果新鮮度降低，貯存溫度越高，圣女果呼吸作用加劇，新鮮度亦降低。通過不同時間不同溫度條件下圣女果新鮮度相關(guān)指標(biāo)結(jié)果的比較，掌握圣女果貯藏過程中所發(fā)生的變化，從而確定其貨架期。