質構穿刺檢測石榴籽粒質地品質

趙登超　賈明　唐貴敏　梁燕　王小芳　舒秀閣　梁靜　亓玉昆　孫蕾　屈良靜

摘 要 采用質構儀（TA.XT plus）對完整石榴籽粒進行穿刺試驗，研究不同探頭（P/2和P/2N）反映石榴籽粒質地品質的差異，分析了不同品種、不同氮肥用量下石榴籽粒質構品質指標。石榴籽粒質構特性分析測試參數為：采用P/2柱狀探頭（直徑2 mm），測前速度為1 mm/s，貫入速度2 mm/s，測后速度10 mm/s，最小感知力50 g，穿刺深度為石榴籽變形95%。通過運行Macro程序，在所得力/時間曲線及輸出數據中，得到果膜強度、果肉硬度、果籽硬度以及口感層次感（陡升值）等質構特性的精確數據。不同石榴品種間質地品質差異顯著；不同量施肥處理影響石榴質構特性，各處理間籽粒硬度差異不顯著，施用氮肥（600 g/株）可顯著增加果膜和果肉的硬度。

關鍵詞 石榴；籽粒；品種；質地品質；質構儀；N肥

中圖分類號 S665.9 文獻標識碼 A

Abstract In this paper， ATA.XT plus texture analyser was used to perform the puncture test with the seed of pomegranate. The texture differences reflected by probe（P/2 and P/2N）and the impacts of different varieties and N fertilizer amount to the texture of pomegranate seed were analyzed. The test conditions were as follows：the probe（P/2， diameter：2 mm）was used to perform the puncture test， the speed before the test was 1 mm/s， the speed in the test was 2 mm/s， the speed after the test was 10 mm/s， the trigger type was auto（force）50 g and puncture depth was 95% strain of the seed. After the enactment of the Macro program， the parameters could be received in the illustration curve as follows：aril break force， aril toughness， seed firmness（g）， taste level. Difference of texture qualities was significant between different pomegranate varieties. Amount of different fertilizer treatments affected texture qualities， seed firmness was not significant in different treatment， and N4 treatment could increase the aril break force and aril toughness significantly.

Key words Pomegranate； Pomegranate seed； Variety； Fruit texture； Texture analyser； N fertilizer

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2016.07.028

石榴（Punica granatum L.）原產于伊朗、阿富汗和高加索等中亞地區，向東傳播到中國。中國石榴栽培歷史悠久，《中國果樹志-石榴卷》介紹了330多個石榴品種（類型）的形態特征和經濟性狀[1]。石榴按籽粒風味可分為：甜、甜酸、酸（可食）澀酸（不堪食用）；按籽核硬度可分為：硬核、半硬核、軟核等類型。目前，石榴籽粒質地狀況的評價，主要包括感官評價和儀器測定2個方面，感官評價多憑借口感和觸摸來感知，主觀性較強，儀器測定則相對客觀、準確。硬度是質地的重要參數，在石榴新品種推廣及應用中，石榴籽粒硬度常作為石榴新品種選育的重要研究指標之一，直接影響著口感和可食率，硬籽石榴籽粒較硬，可食用部分少，軟籽石榴核軟可食，深受消費者喜愛[2]。

傳統上多采用果實硬度計測定[3-4]，然而受到探頭規格、測試者用力大小及削皮厚度的影響，測得數據變異較大。許多食品的硬度檢測逐漸被自動化的質構儀測試所代替。質構儀質地整果穿刺法（puncture test）[5]能夠較好地反映整個果實的流變學特征，可根據果實自身的特點選取測試探頭并編輯特定的運行程序，可同時獲得果皮強度、韌性、脆性、果肉硬度等多項指標，而且數據精確，避免了人為因子的干擾，克服了傳統檢測方法的缺點，豐富了果實質地評價的內容，使得質地評價更為客觀。

隨著質構儀的普及，許多水果的質地評價體系已經建立[6-8]。石榴籽粒硬度是影響石榴口感和食用率的一項重要品質指標。目前對石榴籽粒硬度的研究主要集中在品種的劃分上[4，9]，有關利用質構儀評價石榴籽粒質構特性的研究鮮有報道。為此，本研究以市場主導品種云南‘軟籽石榴和山東省自主選育石榴新品種‘秋艷[16]為試材，利用質構儀不同探頭用穿刺法對石榴籽粒進行試驗，同時結合施肥試驗評價不同肥料用量對‘秋艷石榴籽粒質構特性的影響，擬建立適合石榴籽粒質構特性檢測方法，以期豐富石榴籽粒品質評價的內容、合理指導生產，為建立標準化的石榴籽粒質地評價方法提供理論依據和技術手段。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗材料 試驗用石榴品種為云南‘軟籽石榴和‘秋艷石榴，其中云南軟籽石榴來自市場，秋艷石榴采自棗莊市石榴研究中心石榴種質資源保存圃。

1.1.2 試驗儀器 試驗儀器為TA.XT plus質構儀，英國Stable MicroSystems有限公司生產。

1.2 方法

1.2.1 不同探頭測定石榴籽粒質構特性 選擇使用2 mm柱形探頭（P/2）和2 mm針型探頭（P/2N）測試同一石榴品種籽粒。

1.2.2 不同石榴品種石榴籽粒質構特性 本試驗采用市場主導品種云南軟籽石榴和山東自主選育新品種秋艷2個石榴品種進行對比分析。

1.2.3 不同施肥處理對石榴籽粒質構特性的影響

試驗采用大田種植方式，株行距為3 m×4 m，品種為秋艷石榴，施用肥料種類為尿素，按施純N量分為5個處理，分別為CK：不施氮N1：100 g/株、N2：200 g/株、N3：400 g/株、N4：600 g/株，5次重復，隨機區組排列；各試驗處理統一施用磷肥（P2O5）、鉀肥（K2O）200 g/株以保證樹體正常生長。

1.3 石榴籽粒質構特性分析指標及數據處理

對石榴整個籽粒穿刺試驗：試驗采用P/2柱狀探頭（直徑2 mm），測前速度為1 mm/s，貫入速度2 mm/s，測后速度10 mm/s，最小感知力50 g，穿刺深度為石榴籽變形95%。試驗采用完成石榴籽粒作為試驗對象，籽粒測試如圖1所示，每份樣品隨機取10個籽粒進行測試，分別分析不同探頭、不同石榴品種、不同施肥量石榴籽粒的果膜強度、果肉硬度、果籽硬度以及口感層次感等質構特性。數據采用Excel 2007和SPSS 20.0軟件進行統計和相關分析。

2 結果與分析

2.1 石榴籽粒測試曲線及含義

石榴籽粒質構特性分析指石榴籽粒在外力的作用下，使其發生變形所需要的力。利用質構儀通過模擬人體口腔的咀嚼運動對石榴籽粒進行壓縮，并通過界面輸出質地測試結果曲線（圖1），以曲線第一峰（錨2）的力值（g）作為石榴籽假種皮膜破裂時的力，即果膜強度，此值越大，則石榴籽粒假種皮膜（以下稱果膜）的強度越大；第一個波峰后0.1～1.0 s間的平均力值（g）作為石榴籽粒果肉硬度，此值越大，則石榴的果肉堅實度越大；最大正峰處所對應的力值（g）為石榴籽硬度，此值越大，則石榴的果籽越硬；果肉到籽的增升差異值即陡升值，可以表示從果肉吃到籽的過程，差值適當可以反映出口感層次，但差值太大則因為慣性因素，反而造成口感不佳。

2.2 不同探頭測定石榴籽粒質構特性分析

觀察試驗曲線圖2可知，在測試開始時，探頭首先接觸到的是果膜，向下運行一段時間，等達到一定的力值后外表皮破裂，接下來穿刺果肉（及汁液）部分，這一段能反應石榴新鮮度的一部分，繼續穿刺到達石榴籽粒部分，曲線上的最大峰值即可反應出石榴籽的硬度。試驗中用力值的陡增變化值來形容人在咬石榴時從石榴籽粒的肉到石榴籽的過程，人所感受到的力值變化的一個層次，層次差值適當可以反映出適口感佳，但差值太大則因為慣性因素，反而造成口感不佳。由質構分析圖形（圖3、4）與數據（表1）顯示出2 mm針型探頭（P/2N）因為接觸面積小應力集中因素，不能區分假種皮膜到果肉的差異；而使用2 mm柱型探頭增大應力能顯示出穿破果膜的屈服點（Yield Point），證明透過2 mm小柱型探頭（P/2）的穿刺實驗方案適合應用在石榴的質地特性分析，能充分說明石榴籽粒的質構特性。

利用不同探頭測定石榴籽粒進行質地分析（表1），結果表明，不同探頭測定石榴質構特性，其各指標存在顯著差異。分析原因，2 mm針型探頭（P/2N）因為接觸面積小應力集中，應力曲線上未出現陡升值。而2 mm柱型探頭增大應力能顯示出穿破果膜的屈服點（Yield Point），以上結果與傳統硬度計測定和其他設備公司結果比較[10，15]更為相似。基于表1的結果，判定石榴秋艷為硬籽石榴品種。根據石榴質構穿刺穿過石榴假種皮膜結果，認為利用2 mm小柱型探頭（P/2）測試石榴籽粒質地性質更為準確可靠。

2.3 不同產地不同石榴品種籽粒質構特性分析

人為感官評價云南軟籽石榴：籽粒軟，口感粘；秋艷石榴：脆，口感清爽，籽粒掉落地上即可破裂，籽粒相對較硬；陸麗娟等[4]利用YD-1型果實硬度計測定中國石榴品種資源石榴籽粒硬度，將籽粒硬度小于3.67 kg/cm2的劃分為軟籽品種，大于4.2 kg/cm2的為硬籽品種。本試驗采用軟硬2個品種石榴為研究對象，對不同品種（即云南軟籽石榴品種和山東的秋艷石榴）石榴籽粒進行質構特性進行分析（表2），結果表明，2個品種果膜強度、果肉硬度、籽粒硬度和陡升值均存在顯著差異。利用質構儀不僅能夠反應測定石榴籽粒的硬度，同時能夠測定果膜強度和果肉硬度，能夠更為準確地描述石榴籽粒質構品質特性，其結果與人的感官評價相一致。為此認為，利用質構儀測定石榴籽粒的質構特性也可以作為區分石榴品種的重要依據之一。

2.4 不同施肥處理對石榴籽粒質構特性的影響

本研究結果表明，施用氮肥對秋艷石榴籽粒質構特性有一定影響（表3），其中果膜強度趨勢依序N4>N1>CK>N2>N3，與對照相比，N4處理使果膜強度顯著增加，N1、N2、N3與對照相比差異不顯著；果肉硬度趨勢依序為N4>N3>CK>N2>N1，N4處理使果膜強度顯著增加，N1、N2、N3與對照相比差異不顯；石榴籽硬度趨勢依序CK>N2>N3>N4>N1，但與對照相比差異不顯著。陡升值（口感層次）趨勢依序為CK>N2>N3>N1>N4，但與對照相比差異不顯著。有研究表明，采用合理的施肥措施對于增強果樹的抗逆性，提高產量和果實品質等具有重要的作用。趙登超等研究表明[11]棗莊市石榴產地其土壤養分存在缺氮，磷鉀肥相對充足，為保證棗莊石榴樹體正常生長石榴園需補充氮肥以保證樹體正常生長，使石榴果農獲得更高的經濟收益。施用氮肥對石榴籽粒的質構特性有一定影響，尤其是高N肥用量情況下，石榴果膜強度和果肉硬度變化差異顯著，但石榴籽粒的硬度變化不顯著，分析原因可能是石榴籽粒硬度為質量性遺傳性狀。

3 討論與結論

3.1 石榴籽粒質構特性影響因子分析

有研究表明質構儀測定成熟鮮籽硬度，符合人們通常的鮮食口感和對于鮮食石榴的硬度判定，且能有效避免人為操作誤差對于實驗結果的影響，可信度高[12]。質地特性作為石榴籽粒品質的一個重要指標，用質構儀測試來代替傳統的感官鑒評，能客觀準確地反映出石榴籽粒（包括石榴籽粒硬度）的質地特性。馬慶華等對冬棗研究表明針狀探頭的整果穿刺試驗能夠較好地反映果實果皮和果肉的質地狀況[13]。而本試驗研究探討了TA.XT plus型質構儀不同探頭對不同石榴品種測定質構品質指標，結果表明柱型探頭（P2）測試石榴籽粒質地性質更為準確可靠，且其與傳統硬度計測定石榴籽粒硬度結果相一致[12]；目前我國尚未建立石榴統一規范的評價指標，為此需利用質構儀對大量的石榴品種進行質構分析并結合感官評價，有效的豐富石榴質地品質評價的內容，以建立我國石榴品種質構特性標準化評價體系。

石榴自古就有軟籽和硬籽之分，但如何劃分目前卻無明確標準，籽粒硬度也僅憑模糊的“軟”和“硬”等詞進行界定。彭永彬等研究表明，影響果實硬度的因素既有果實細胞自身結構和所含有的特殊離子成分等內部因素，也受溫濕度、鹽度、光照、樹體營養等環境因素等外部因素的影響，而且各因素之間相互聯系[14]。張水明等研究表明石榴籽粒硬度與種皮總木質素含量呈正相關[12]。目前未見有利用質構儀研究分析生產管理措施對不同石榴品種籽粒質構特性研究，本研究采用質構儀對云南、山東兩地的主栽石榴品種的質構進行了研究，結果表明石榴品種決定了石榴質構特性，施用N肥（尿素），尤其是高氮肥用量情況下，可影響石榴假種皮膜和果肉的質構特性，但對石榴籽粒硬度影響差異不顯著。據此推斷，石榴籽粒硬度特性可能品種遺傳有關，但施用N肥能夠調控石榴可食用部分特性（即果膜和果肉部分），增加石榴適口性和可食性。施肥試驗主要以山東主栽石榴品種為試驗材料，下一步結合不同類型石榴品種進行肥料試驗，以充分說明N肥對不同石榴品種質構特性影響，指導石榴施肥技術。

3.2 石榴籽粒質構特性分析方法

本研究采用完整石榴籽粒作為試驗對象，采用不同探頭對石榴品種進行質構特性分析，分析了不同氮肥用量下石榴籽粒質構品質指標的影響。得到果膜強度、果肉硬度、果籽硬度以及口感層次感（陡升值）等質構特性的精確數據。該方法是否可應用于其他類型水果（例如，種子外覆蓋假種皮類型的水果）的質地分析，有待于下一步試驗進行驗證。

參考文獻

[1] 曹尚銀， 侯樂峰. 中國果樹志： 石榴卷[M]. 北京： 中國林業出版社， 2013.

[2] 杭志奇， 韓清波， 許景松. 石榴籽成分分析[J]. 安徽農業科學， 2010， 38（33）： 18 740-18 741.

[3] 鞏雪梅. 石榴品種資源遺傳變異分子標記研究[D]. 合肥： 安徽農業大學， 2004.

[4] 陸麗娟， 鞏雪梅， 朱立武. 中國石榴品種資源種子硬度性狀研究[J]. 安徽農業大學學報， 2006， 33（3）： 356-359.

[5] Camps C， Guilermin P， Mauget J C. Data analysis of penetrometric force/displacement curves for the characterization of whole apple fruits[J]. J Texture Stud， 2005， 36（4）： 387-401.

[6] 胡亞云. 物性測試儀在葡萄品質評價中的應用[J]. 食品研究與開發， 2013， 34（21）： 123-127.

[7] 高海生， 賈艷茹， 魏建梅， 等.用物性分析儀檢測鴨梨和京白梨果實采后質地的變化[J]. 園藝學報， 2012， 39（7）： 1 359-1 364.

[8] 張文會， 郭小靜， 王 榮， 等. 質構儀P/2探頭與P/100探頭反映蘋果質地程度分析[J]. 山東農業科學， 2013， 45（11）： 37-38+41.

[9] Abdolkarim Z， Zabihollah Z， Reza F， et al. A mechanical method of determining seed-hardness in pomegranate[J]. J Crop Improv， 2013， 27（4）： 444-459.

[10] 楊萬林， 楊 芳. 中國優質石榴品種品質比較與評價[J]. 保鮮與加工， 2015， 15（2）： 62-67， 72.

[11] 趙登超， 孫 蕾， 劉方春， 等. 山東棗莊石榴園土壤養分狀況研究[J]. 中國農學通報， 2013， 29（22）： 212-215.

[12] 張水明， 龔凌燕， 曹丹琴， 等. 石榴種皮總木質素含量及PgCOMT基因的克隆與表達[J]. 熱帶亞熱帶植物學報， 2015， 23（1）： 65-73.

[13] 馬慶華， 王貴禧， 梁麗松. 質構儀穿刺試驗檢測冬棗質地品質方法的建立[J]. 中國農業科學， 2011， 44（6）： 1 210-1 217.

[14] 彭永彬， 李 玉， 徐鵬程， 等. 葡萄果實硬度及影響硬度的主要因素[J]. 浙江農業學報， 2014（5）： 1 227-1 234.

[15] 安廣池， 劉桂平， 閆志佩， 等. 軟籽石榴新品種選育初報[J]. 中國園藝文摘， 2010， （07）： 1-8.

[16] 侯樂峰， 郝兆祥， 孫 蕾， 等. 石榴大粒抗裂果新品種秋艷的選育[J]. 中國果樹， 2015（2）： 9-10， 26， 85.