枸杞鮮果貯藏期間質(zhì)量損失率與時(shí)間的擬合及與質(zhì)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系

程曉燕，葛向珍，薛華麗，畢 陽,*

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

枸杞（Lycium barbarumL.）系茄科枸杞屬多年生小灌木，廣泛分布于世界各地，我國多分布于西北和華北地區(qū)。枸杞果實(shí)富含多種活性物質(zhì)，是理想的藥食資源[1]。干制是枸杞漿果的主要加工方式，但干制會(huì)導(dǎo)致部分活性成分損失[2]。因此，可使活性成分得以最大程度保留的鮮果枸杞需求日益增大[3]。

枸杞漿果皮薄多汁，在常溫條件下果實(shí)很快發(fā)生質(zhì)量損失[4]。有研究指出，果實(shí)的采后質(zhì)量損失率與貯藏時(shí)間呈正相關(guān)。王磊明等建立了藍(lán)莓質(zhì)量損失率在常溫貯藏下隨時(shí)間變化的回歸方程，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量損失率隨時(shí)間延長(zhǎng)而增加[5]。馬亞紅等擬合了獼猴桃質(zhì)量損失率在常溫下隨時(shí)間變化的線性函數(shù)，發(fā)現(xiàn)貯藏時(shí)間越長(zhǎng)，獼猴桃的質(zhì)量損失率越大[6]。質(zhì)地剖面分析（texture profile analysis，TPA）是利用力學(xué)方法來測(cè)定食品的硬度、脆性、內(nèi)聚性和彈性等質(zhì)構(gòu)特性參數(shù)的方法[7]。TPA參數(shù)在一定程度上可反映果實(shí)的質(zhì)構(gòu)變化，也能間接反映果蔬的保鮮效果[8-9]。葡萄的穿刺功與脆性呈顯著負(fù)相關(guān)，而與咀嚼性呈顯著正相關(guān)[10]；姜松等研究蘋果的壓縮程度對(duì)黏聚性和回復(fù)性的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，壓縮程度越大，黏聚性和回復(fù)性以二次多項(xiàng)式模型遞減[11]。

雖然質(zhì)量損失對(duì)貯藏期間的果實(shí)質(zhì)構(gòu)影響很大，但鮮見鮮果枸杞質(zhì)量損失與質(zhì)構(gòu)具體相關(guān)性的報(bào)道。大果枸杞果梗偏長(zhǎng)、質(zhì)地較硬；在銷售包裝中占據(jù)空間較多，且易刺傷包裝內(nèi)的其他果實(shí)[12]。因此，本實(shí)驗(yàn)以去梗的‘寧杞七號(hào)’大果枸杞鮮果為試材，測(cè)定枸杞鮮果在常溫貯藏期間的質(zhì)量損失率和質(zhì)構(gòu)參數(shù)，先擬合質(zhì)量損失率與貯藏時(shí)間的回歸方程，再采用逐步回歸法和響應(yīng)面嶺脊法分析質(zhì)量損失率和質(zhì)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系，建立逐步回歸方程，篩選對(duì)質(zhì)量損失率影響顯著的相關(guān)質(zhì)構(gòu)參數(shù)。以期為常溫貯藏期間枸杞鮮果品質(zhì)變化的預(yù)測(cè)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試‘寧杞7號(hào)’成熟枸杞于2019年6月采自甘肅省靖遠(yuǎn)縣東升鄉(xiāng)唐莊村。采集后的果實(shí)立即放入裝有冰瓶的泡沫箱，膠帶密封后當(dāng)天運(yùn)抵甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院采后生物學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室待用。

1.2 儀器與設(shè)備

PB203-N分析天平 上海世義精密儀器有限公司；TA.new plus物性測(cè)試儀 上海瑞玢智能科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 原料處理

挑選大小一致、色澤相近、無機(jī)械傷和病蟲傷的大果枸杞，手工摘除果柄后置于109 mm×109 mm×42 mm側(cè)面開孔的聚乙烯塑料盒中，于常溫（（22±2）℃、相對(duì)濕度85%～90%）下貯藏[12]。實(shí)驗(yàn)設(shè)3 個(gè)平行，每個(gè)平行處理用果實(shí)100 個(gè)。

1.3.2 質(zhì)量損失率的測(cè)定

質(zhì)量損失率的測(cè)定參照葛向珍等的稱質(zhì)量法[12]。采用分析天平稱質(zhì)量，以貯藏前后果實(shí)的質(zhì)量計(jì)算果實(shí)的質(zhì)量損失率。指標(biāo)測(cè)定設(shè)3 個(gè)平行，每個(gè)平行用果實(shí)30 個(gè)。

1.3.3 質(zhì)構(gòu)測(cè)定

質(zhì)構(gòu)測(cè)定參照Patrick的TPA測(cè)試方法[13]。每個(gè)平行處理用10 個(gè)果實(shí)，將每個(gè)測(cè)試果實(shí)放置于物性測(cè)試儀的載物臺(tái)中心，測(cè)試位置為果實(shí)的赤道線上2 個(gè)對(duì)稱部位。探頭為柱形探頭P/100，下壓距離9 mm，測(cè)試前速率、測(cè)試速率和測(cè)試后速率均為1 mm/s，兩次下壓間隔時(shí)間為2 s，觸發(fā)應(yīng)力為5 g，數(shù)據(jù)采集速率為500 pps，力量感應(yīng)元4 k。利用Texture Exponent 32專用軟件分析硬度、脆性、彈性、黏聚性、咀嚼性、膠著性、回復(fù)性和黏性等質(zhì)構(gòu)參數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SAS 9.4軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，用Means過程計(jì)算全部數(shù)據(jù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，采用Glm過程擬合常溫貯藏期間果實(shí)質(zhì)量損失率的變化趨勢(shì)，分析果實(shí)的質(zhì)構(gòu)參數(shù)在貯藏期間的變化規(guī)律，采用方差分析中的Duncan’s法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，用Spearman法進(jìn)行相關(guān)性分析，用Stepwise法篩選質(zhì)構(gòu)參數(shù)，采用響應(yīng)面法分析質(zhì)量損失率對(duì)篩選后的質(zhì)構(gòu)參數(shù)的影響。采用Origin 9.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 常溫貯藏期間枸杞鮮果質(zhì)量損失率的變化及其與貯藏時(shí)間的擬合方程

圖 1 鮮果枸杞常溫貯藏期間質(zhì)量損失率的變化（A）及其與貯藏時(shí)間的擬合曲線（B）Fig. 1 Change in mass loss percentage of fresh goji berries during ambient storage (A) and its fitting curve against storage time (B)

質(zhì)量損失率是衡量果實(shí)新鮮程度的重要指標(biāo)，質(zhì)量損失率越大，果實(shí)的新鮮度越差[14]。枸杞鮮果在常溫貯藏期間的質(zhì)量損失率呈指數(shù)增長(zhǎng)（圖1A），貯藏初期（0～3 d）質(zhì)量損失率緩慢增長(zhǎng)，由0升至7.17%，果實(shí)略顯萎蔫；貯藏中后期（3～6 d）質(zhì)量損失率迅速增長(zhǎng)，從7.17%迅速增至36.56%，果實(shí)明顯萎蔫干縮。該結(jié)果與Javanmardi等在番茄上觀察到的現(xiàn)象[15]類似。基于質(zhì)量損失率的變化趨勢(shì)，利用SAS軟件擬合得到了質(zhì)量損失率y與貯藏時(shí)間x的指數(shù)回歸模型：y＝0.023 19exp（x/2.696 25）-0.026 68，決定系數(shù)R2＝0.967 2。結(jié)合圖1B可知，枸杞鮮果質(zhì)量損失率變化符合指數(shù)增長(zhǎng)模型。

2.2 常溫貯藏期間枸杞鮮果質(zhì)構(gòu)參數(shù)的變化

隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，果實(shí)質(zhì)構(gòu)變化明顯，但各質(zhì)構(gòu)參數(shù)間存在較大差異。常溫貯藏0～5 d期間，枸杞鮮果硬度無明顯變化，6 d時(shí)硬度迅速降低，是0 d時(shí)的65.79%（圖2A）。除第1天外，果實(shí)脆性在貯藏的0～3 d內(nèi)基本穩(wěn)定，3～6 d快速下降，第6天的脆性僅為0 d時(shí)的46.72%（圖2B）。在貯藏期第1天，彈性迅速下降至0 d時(shí)的89.50%，1～3 d彈性開始上升，3～4 d下降，4～6 d再次上升（圖2C）。黏聚性在前1 d下降了35.29%，后期變化平緩，大約為0.12 N·s（圖2D）。膠著性在0～2 d緩慢下降，2～5 d快速上升，5 d后快速下降（圖2E）。咀嚼性第1天下降至0 d的57.30%，在貯藏1～5 d基本穩(wěn)定，5～6 d時(shí)迅速下降，貯藏結(jié)束時(shí)是0 d時(shí)的25.32%（圖2F）。在整個(gè)貯藏過程中回復(fù)性呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢(shì)，6 d時(shí)僅為0 d的16.67%（圖2G）。黏著性0～2 d變化平緩，2～4 d快速上升，4 d后基本保持平穩(wěn)，6 d時(shí)的黏著性是0 d的1.69 倍（圖2H）。

圖 2 枸杞鮮果常溫貯藏期間硬度（A）、脆性（B）、彈性（C）、黏聚性（D）、膠著性（E）、咀嚼性（F）、回復(fù)性（G）和黏著性（H）的變化Fig. 2 Changes in hardness (A), brittleness (B), elasticity (C),cohesiveness (D), adhesiveness (E), chewiness (F), resilience (G) and adhesiveness (H) of fresh goji berries during ambient storage

2.3 鮮果枸杞質(zhì)量損失率與TPA參數(shù)的相關(guān)性、主成分法聚類及逐步回歸全面分析結(jié)果

表 1 枸杞常溫貯藏期間的質(zhì)量損失率與TPA參數(shù)間的相關(guān)性Table 1 Correlation between mass loss percentage and TPA parameters of goji berries during ambient storage

枸杞鮮果貯藏期間的質(zhì)量損失率與TPA參數(shù)的相關(guān)性分析（表1）表明，質(zhì)量損失率與脆性、咀嚼性和回復(fù)性呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.851、-0.569、-0.566，與黏著性呈極顯著正相關(guān)（r＝0.753），與硬度呈顯著負(fù)相關(guān)（r＝-0.294）。

圖 3 枸杞鮮果質(zhì)地主成分聚類圖Fig. 3 Cluster plot of PC2 versus PC1 for main texture parameters fresh goji berries

采用主成分分析法分析了TPA參數(shù)的相關(guān)關(guān)系，如圖3所示，第一主成分PC1的貢獻(xiàn)率為41.08%，第二主成分PC2的貢獻(xiàn)率為17.09%。第一象限中，第一主成分得分較高的是咀嚼性，第二象限中，黏著性在第二主成分中得分較高，而在第四象限中，脆性與回復(fù)性在第一主成分中得分較高，故選用脆性x1、咀嚼性x2、回復(fù)性x3和黏著性x4這4 項(xiàng)參數(shù)進(jìn)一步作逐步回歸分析，剔除F顯著水平大于0.05的變量，最終模型中含有脆性x1、回復(fù)性x3和黏著性x43 個(gè)變量，且均通過F檢驗(yàn)和回歸系數(shù)顯著性檢驗(yàn)。利用SAS軟件得到了質(zhì)量損失率y與脆性x1、回復(fù)性x3和黏著性x4的逐步回歸方程：y＝0.445 3-0.014 93x1-1.224 5x3+0.114 8x4，決定系數(shù)R2＝0.804 6，擬合效果較好。

2.4 響應(yīng)面嶺脊分析結(jié)果

通過對(duì)枸杞鮮果果實(shí)質(zhì)量損失率和脆性、咀嚼性、回復(fù)性和黏著性交互作用的分析，可推知在固定其中一個(gè)質(zhì)構(gòu)參數(shù)時(shí)，質(zhì)量損失率影響最大的質(zhì)構(gòu)參數(shù)，從而為找出受枸杞果實(shí)質(zhì)量損失主要影響的質(zhì)構(gòu)參數(shù)提供一種方便簡(jiǎn)單的評(píng)價(jià)依據(jù)。當(dāng)脆性固定為14 N時(shí)，質(zhì)量損失率增大導(dǎo)致回復(fù)性變小，而黏著性變大。當(dāng)脆性在14～25 N時(shí)，隨著質(zhì)量損失率的增大，黏著性不斷增加；而脆性在26～42 N范圍內(nèi)變化時(shí)，質(zhì)量損失率顯著降低時(shí)，回復(fù)性不斷增大（圖4A）。當(dāng)黏著性固定為1 mm時(shí)，隨著質(zhì)量損失率的上升，脆性和回復(fù)性都有所降低，當(dāng)黏著性介于1.5～3.0 mm時(shí)，質(zhì)量損失率對(duì)脆性的影響尤為顯著（圖4B）。當(dāng)回復(fù)性固定在0.005 N時(shí)，發(fā)現(xiàn)較小的質(zhì)量損失率導(dǎo)致回復(fù)性與脆性增大。當(dāng)回復(fù)性大于0.023 N時(shí)，隨著質(zhì)量損失率降低，脆性不斷增大（圖4C）。該結(jié)果同蘋果失水與硬度、脆性和咀嚼性等質(zhì)構(gòu)參數(shù)的交互作用結(jié)果[16]類似。表明枸杞鮮果的質(zhì)量損失影響的主要是脆性和黏著性這兩個(gè)質(zhì)構(gòu)參數(shù)。

圖 4 質(zhì)量損失率與回復(fù)性和黏著性（A）、與脆性和回復(fù)性（B）、與脆性和黏著性（C）交互作用的響應(yīng)面圖Fig. 4 Response surface plots showing the effect of interaction between resilience and adhesiveness (A), between brittleness and resilience (B),and between brittleness and adhesives (C) on mass loss percentage

利用SAS軟件進(jìn)行響應(yīng)面嶺脊分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)質(zhì)量損失率低于2.55%時(shí)，隨著質(zhì)量損失率降低，脆性和黏著性變化不明顯，但回復(fù)性明顯上升（表2）；當(dāng)質(zhì)量損失率高于56.67%時(shí)，隨著質(zhì)量損失率增加，脆性和回復(fù)性的變化不明顯，而黏著性增加（表3）。

表 2 質(zhì)量損失率響應(yīng)面的最小嶺脊分析結(jié)果Table 2 Results of minimum ridge analysis of response surfaces of mass loss percentage

表 3 質(zhì)量損失率響應(yīng)面的最大嶺脊分析結(jié)果Table 3 Results of maximum ridge analysis of response surfaces of mass loss percentage

3 討 論

研究發(fā)現(xiàn)，常溫貯藏期間，枸杞鮮果的質(zhì)量損失率變化符合指數(shù)增長(zhǎng)模型y＝0.023 19exp（x/2.696 25）-0.026 68，該結(jié)果與藍(lán)莓質(zhì)量損失率與貯藏時(shí)間的回歸模型[5]類似。漿果類貯藏期間的質(zhì)量損失主要由水分蒸騰引起[17]，自然孔口是蒸騰的主要途徑，由于漿果表面無自然孔口，自然孔口多分布于果梗處[18]。貯藏初期漿果質(zhì)量損失率增長(zhǎng)緩慢的原因與摘除果梗后，水分單一通過果梗傷口處的蒸騰有關(guān)。貯藏后期質(zhì)量損失率的急劇上升則歸結(jié)于果實(shí)腐爛，由于傷口處病原真菌的侵染擴(kuò)展破壞了原有的保護(hù)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致水分大量向外擴(kuò)散[19-20]。

質(zhì)構(gòu)參數(shù)的變化結(jié)果表明，枸杞鮮果的脆性、咀嚼性、回復(fù)性和黏著性在常溫貯藏期間的變化最為顯著。脆性是指在外力作用下僅產(chǎn)生很小的變形即斷裂破壞的性質(zhì)，與韌性相反[21]。本研究發(fā)現(xiàn)，枸杞鮮果的脆性在貯藏后期（3 d后）迅速降低，這與果實(shí)的細(xì)胞水分迅速減少，組織結(jié)構(gòu)韌性變大，果肉的細(xì)胞和組織隨著衰老加劇使其破壞更加嚴(yán)重，導(dǎo)致支撐力顯著下降有關(guān)[22]。咀嚼性感官上為模擬牙齒咀嚼樣品成穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)需要的能量[22]，枸杞鮮果的咀嚼性在6 d時(shí)快速下降，這是因?yàn)殡S著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，果實(shí)軟化，硬度急劇下降，斷裂變形、蠕變?nèi)岫群土鲃?dòng)性增加，以及存儲(chǔ)和損失模量的減少所致[22]。回復(fù)性在一定程度上反映果肉組織對(duì)破壞后恢復(fù)原有形狀的趨勢(shì)，果實(shí)回復(fù)性的強(qiáng)弱與果實(shí)抵抗外界壓力的能力有關(guān)[23]，枸杞鮮果在貯藏期間內(nèi)部多糖的逐漸降解是導(dǎo)致回復(fù)性不斷下降的重要原因[24]。黏著性為咀嚼果肉時(shí)，果粒對(duì)上顎、牙齒、舌頭等接觸面黏著的性質(zhì)[25]，枸杞鮮果在貯藏末期失水嚴(yán)重，大分子多糖降解為小分子的低聚糖和單糖，因此黏著性提高[26]。

質(zhì)量損失率與TPA參數(shù)相關(guān)性分析說明質(zhì)量損失率越大，硬度、脆性、咀嚼性和回復(fù)性越小，而黏著性越大，該結(jié)果與在藍(lán)莓[27]上觀察到的結(jié)果類似。通過主成分分析進(jìn)一步篩選TPA指標(biāo)，并利用SAS軟件了得到質(zhì)量損失率與脆性x1、回復(fù)性x3、黏著性x4之間的逐步回歸方程為y＝0.445 3-0.014 93x1-1.224 5x3+0.114 8x4，結(jié)果表明，質(zhì)量損失對(duì)脆性和回復(fù)性有減弱的影響，而對(duì)黏著性有促進(jìn)的影響。該結(jié)果與采后葡萄水分變化與質(zhì)構(gòu)各參數(shù)的關(guān)系[28]類似。