振動條件下堆碼位置對獼猴桃貯藏品質的影響

張 哲,徐 垚,田津津,王懷文,郭 旭,丁 浩,毛義瓊,李福正,邳春英

(1.天津商業大學天津市制冷技術重點實驗室,天津 300134； 2.中天環能(天津)工程技術有限公司,天津 300100)

近年來,隨著人民生活水平的普遍提高和物流運輸業的快速發展,人們能夠及時品嘗到各類新鮮的果蔬[1],但我國果蔬在儲運過程中會造成巨大的損失,果蔬儲運損失率高達20%以上,每年損失的總價值近800億元[2-3]。運輸中的沖擊和振動是引起包裝件破損,造成果蔬損失率高的主要原因[4-6]。實際運輸過程中的包裝件是堆碼放置的,合理的貨物堆碼有利于果蔬運輸途中的有效保鮮[7],因此有必要進行堆碼振動傳遞性能實驗研究[8-9]。

在國外,O’Brien等[10]研究了運輸過程中振動對果蔬損傷情況的影響,同時還對包裝對果蔬的保護作用進行了研究。Singh等[11]研究了在散裝情況下,振動對番茄果實損傷的研究,認為在容器中頂層番茄受振動損傷最嚴重。Berardinelli等[12]模擬了運輸過程中當堆碼高度不同時梨果實的振動損傷狀況,研究結果說明,在頻率為19～21 Hz時,梨果實的加速度峰值可達到振動實驗臺的兩倍。在國內,陳萃仁等[13]從果蔬的包裝方面下手,研究了包裝方法、草莓果實成熟度和包裝材料的不同對草莓振動損傷的影響情況,建立了相應的數學模型。汪魯聰等[14]進行了果品物流運輸包裝件堆碼性能的實驗研究,確定了包裝件的最大堆碼層數為11層,最大堆碼高度為1870 mm。由于國內外關于機械振動對箱裝果品堆碼的研究甚少,所以,本文以箱裝獼猴桃為研究對象,進行振動堆碼實驗,研究了機械振動對不同堆碼高度獼猴桃貯藏品質的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

獼猴桃 選取新鮮,成熟度均一,大小中等、無病蟲害、無機械傷果實，八九分成熟的金魁獼猴桃,天津批發市場;E型瓦楞紙箱 杭州鼎峰包裝有限公司。

紫外分光光度計 日本島津公司;TA.XT.PLUS物性測試儀 英國Stable Micro System;DY-600-5低頻運輸實驗臺 蘇州實驗儀器總廠。

1.2 實驗方法

根據中國公路運輸條件車輛的實際振動情況,設定振動臺的振動頻率為10 Hz,選取相同的9箱獼猴桃果實堆成三層,每層3箱進行獼猴桃的堆碼實驗,獼猴桃包裝件采用E型瓦楞紙箱包裝,獼猴桃分三層在底部自然排放,每箱5 kg,包裝件內部無阻隔,振動時間設為30 min,將振動后的獼猴桃果實分為上、中、底三層在三個不同溫度(0、5和10 ℃)冷庫中進行貯藏,相對濕度為65%,定期測量猴桃果實的硬度、可溶性固形物含量、可滴定酸含量、維生素C含量和丙二醛(MDA)含量,得出貯藏期間各品質的變化情況。

1.2.1 硬度測定 硬度測定采用英國TA.XT.Plus物性測定儀測定,每次取6個果在胴部去皮測定,每個果實重復4次取最大力,最后取這6個果實的平均值作為結果;P/2柱頭(φ2 mm),測試速度為2 mm/s[15-17]。

1.2.2 可溶性固形物含量測定 采用手持測糖儀測定[18]。

1.2.3 可滴定酸含量測定 可滴定酸采用酸堿滴定法測定[19-20]。

1.2.4 維生素C含量測定 維生素C含量的測定用2,6-二氯靛酚滴定法[21-22]。

1.2.5 MDA含量測定 MDA含量測定采用硫代巴比妥酸比色法[23]。

1.3 數據處理

使用Origin 8.5軟件進行數據處理及繪圖。

2 結果與分析

2.1 振動堆碼過程對貯藏期間獼猴桃硬度的影響

在0、5、10 ℃三種貯藏溫度下,經歷了3層堆碼振動過程的獼猴桃果實硬度隨時間的變化情況如圖1(a)、(b)、(c)所示。

圖1 不同貯藏溫度、不同振動層數的獼猴桃硬度變化情況Fig.1 Changes in firmness of kiwi fruit under different storage temperature and different vibration layers

在果實硬度的測量過程中,發現經歷了振動過程的三層獼猴桃果實,隨著貯藏時間的增長,其硬度均呈下降趨勢。分析圖1(a)～(c)可知,經過為期12 d貯藏后的獼猴桃,在0 ℃時,上、中、底三層獼猴桃果實硬度分別下降了13.3%、6%和10.9%。在5 ℃時,上、中、底三層獼猴桃果實硬度分別下降了22%、17.7%和19%,在10 ℃時,上、中、底三層獼猴桃果實硬度分別下降了35%、31%和33.5%,經過比較,經歷了同樣振動的三層獼猴桃果實,由于其包裝件所處位置的不同,其內部獼猴桃果實硬度所受影響也不相同,其中對上層獼猴桃果實硬度的影響最大、貯藏期間其果實硬度最小,對底層獼猴桃果實硬度的影響次之,而對中層獼猴桃果實硬度的影響最小、貯藏期間其果實硬度最大。這是因為在振動過程中,上層包裝件內的獼猴桃果實,由于加速度傳遞的原因,其所承受的加速度最大,因此其損傷也最為嚴重,而底層獼猴桃果實在承受振動的同時,還承受了上邊兩層果實的重量,導致其果實一直處于擠壓狀態,果實硬度下降[24]。

2.2 振動堆碼過程對貯藏期間獼猴桃果實可溶性固形物含量的影響

在0、5、10 ℃三種貯藏溫度下,經歷了3層堆碼振動過程的獼猴桃果實可溶性固形物含量隨時間的變化情況如圖2所示。可溶性固形物是反映果實成熟度及品質的標志性指標,發現經歷了振動過程的三層獼猴桃果實,隨著貯藏時間的增長,其可溶性固形物含量均呈上升趨勢。通過分析圖2發現,經過為期12 d的貯藏后的獼猴桃,在0 ℃時,上、中和底三層獼猴桃果實可溶性固形物含量上升率分別為11.1%、10.4%和9.4%,變化率大小為上層>中層>底層。在5℃時,上、中和底三層獼猴桃果實可溶性固形物上升率分別為25%、18.4%和22%,變化率大小為上層>底層>中層。在10 ℃時,上、中和底三層獼猴桃果實可溶性固形物上升率分別為27.6%、26.4%和27%,變化率大小為上層>底層>中層。通過對比發現,上層獼猴桃果實可溶性固形物含量上升較快,而中層和底層的獼猴桃果實可溶性固形物含量上升速度相差不大,上升趨勢也有些相似。

圖2 不同貯藏溫度、不同振動層數的 獼猴桃果實可溶性固形物含量變化情況Fig.2 Changes in soluble solids content of kiwifruit under different storage temperature and different vibration layers

2.3 振動堆碼過程對貯藏期間獼猴桃果實可滴定酸含量的影響

在0、5、10 ℃三種貯藏溫度下,經歷了3層堆碼振動過程的獼猴桃果實可滴定酸含量隨時間的變化情況如圖3所示。

圖3 不同貯藏溫度、不同振動層數的 獼猴桃果實可滴定酸含量變化情況Fig.3 Changes in titratable acid content of kiwifruit under different storage temperature and different vibration layers

可滴定酸是獼猴桃的重要構成性狀之一,其含量直接影響著獼猴桃的風味品質。通過分析圖3發現,經12 d貯藏后的獼猴桃果實可滴定酸含量均呈現出下降的趨勢。在0 ℃時,上層的獼猴桃果實可滴定酸含量下降情況呈現出先快后慢的趨勢,而中層和底層的獼猴桃果實可滴定酸含量下降則呈現出先緩后急的趨勢,上、中和底三層的獼猴桃果實可滴定酸含量下降率分別為6.3%、5%和8.2%,變化率大小為底層>上層>中層。在5 ℃時,上、中、底三層獼猴桃果實可滴定酸含量均呈下降趨勢,其果實可滴定酸含量分別下降了9.7%、9.4%和9.8%,下降率相差不大。在10 ℃時,中層和底層獼猴桃果實可滴定酸含量走勢相似,含量相當均表現出先快速下降再緩慢下降的趨勢,對于上層獼猴桃果實來說,其可滴定酸含量表現出先快速下降再緩慢下降的過程,上、中、底三層獼猴桃果實可滴定酸含量分別下降了19.2%、15.2%和15.7%。通過對比可知,振動過程中,獼猴桃果實所處位置的不同,造成了其果實可滴定酸含量的不同,而中層獼猴桃果實可滴定酸保持效果最好。

2.4 振動堆碼過程對貯藏期間獼猴桃果實維生素C含量的影響

在0、5、10 ℃三種貯藏溫度下,經歷了3層堆碼振動過程的獼猴桃果實可滴定酸隨時間的變化情況如圖4所示。

圖4 不同貯藏溫度、不同振動層數獼猴桃 果實維生素C含量變化情況Fig.4 Changes in vitamin C content of kiwifruit under different storage temperature and different vibration layers

維生素C 是獼猴桃中重要的營養物質,其含量極易受氧化作用而損失。隨著維生素C含量的下降,獼猴桃果實營養成分逐漸減少,貯藏品質越差[25-26]。通過分析圖4可知,經過12 d貯藏的獼猴桃果實維生素C含量均呈現出下降的趨勢。在0 ℃時,三層獼猴桃果實維生素C含量下降率分別為11.7%、7.4%和8.1%,變化率大小為上層>底層>中層。在5℃時,上、中、底層獼猴桃果實維生素C含量分別下降了16.1%、10.6%和16%,可見上層和底層相差不大,而中層下降率最小。在10 ℃時,上、中、底三層獼猴桃果實維生素C含量分別下降了18.6%、17.9%和19.8%。變化率大小為底層>上層>中層。振動加速度的增大會造成果膠酯酶、纖維素酶等一系列相關酶活性的增加,從而造成維生素C含量下降。不難發現,中層獼猴桃果實維生素C含量無論在下降率上還是在數值上均比其他兩組良好,可見堆碼過程中中層獼猴桃果實保存最好。

2.5 振動堆碼過程對貯藏期間獼猴桃果實MDA含量的影響

在0、5、10 ℃三種貯藏溫度下,經歷了3層堆碼振動過程的獼猴桃果實MDA含量隨時間的變化情況如圖5(a)、(b)、(c)所示。在獼猴桃中,MDA含量高低是反映獼猴桃膜脂過氧化作用強弱的一個重要指標[27]。MDA含量越高,說明獼猴桃細胞膜系統受到的損傷越大,細胞衰老越嚴重。通過分析圖5(a)～(c)可知,經過12 d貯藏的獼猴桃果實MDA含量均呈現出上升的趨勢。在0 ℃時,上、中、底三層獼猴桃果實MDA含量分別上升了13.1%、10.7%和8.4%。在5 ℃時,上、中、底三層獼猴桃果實MDA含量分別上升了17.4%、13.8%和11.6%。在10 ℃時,上、中、底層三層獼猴桃果實MDA含量分別上升了28.4%,19.6%和20.9%。可以看出,在貯藏過程中,獼猴桃果實MDA含量的累計進出也受到其所處位置的影響。無論何種溫度,中層獼猴桃果實MDA含量最低,所以對于中層獼猴果實來說,其果實細胞膜完整性較好,貯藏效果好。

圖5 不同貯藏溫度、不同振動層數 獼猴桃果實MDA含量變化情況Fig.5 Changes in MDA content of kiwifruit under different storage temperature and different vibration layers

通過對以上各種參數的分析發現,中層獼猴桃果實貯藏效果最好。這主要是因為,上層包裝件內的獼猴桃果實,由于加速度傳遞的原因,其所承受的加速度最大,加速度越大,果實損傷也越為嚴重[28],果實最不容易貯藏;而下層獼猴桃果實在承受振動的同時,還承受了上層果實的重量,導致其果實一直處于擠壓狀態,果實也受到一定的損傷,影響了其貯藏效果。

3 結論

通過對獼猴桃果實堆碼振動實驗以及對實驗數據進行分析,可以得到以下一些結論:

經歷了堆碼振動實驗的獼猴桃果實硬度、果實可滴定酸含量、維生素C含量均呈下降趨勢,而果實可溶性固形物含量、MDA含量均不斷上升,獼猴桃果實品質總體不斷變差。貯藏過程中上層獼猴桃果實變質最快,底層次之,中層最慢。

實驗研究了振動條件下不同堆碼位置對獼猴桃貯藏品質的影響,發現位于中層堆碼位置的獼猴桃果實印度硬度、可溶性固形物含量、可滴定酸含量、維生素C含量和丙二醛含量等指標優于上層和底層,但對于振動條件下上層和底層堆碼位置獼猴桃果實貯藏品質的改善措施還需進一步研究

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