無花果果實質地測定參數優化及質地特性分析

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（1.齊魯工業大學(山東省科學院) 食品科學與工程學院，山東 濟南 250300；2.山東省經濟林管理站，山東 濟南 250014；3.山東省林業科學研究院 經濟林所，山東 濟南 250014）

無花果Ficus carica隸屬于?？崎艑?，被聯合國糧農組織定為第2 代水果。無花果原產于地中海沿岸，目前已知品種有800 多個[1]。其果實的主要用途有鮮食、藥用、干制、制飲料和罐頭等[2-4]。無花果果實具有獨特的清香，味道甘甜厚實，含有多種微量元素和各種營養物質，老少皆宜，是一種優質的果品[5-7]。質地是與食物結構相關的最重要屬性，會直接影響消費者的食用口感和可接受程度[8-9]。而且它與果品在貯藏、加工和運輸等方面的特性密切相關[10]。在果實成熟過程中，其質地主要受軟化相關特性的影響，例如角質層結構的變化、細胞膨脹、細胞壁多糖成分和細胞結構的變化[11]。研究新鮮果蔬組織特性主要有2 種方法，分別是感官評價和儀器分析檢測。使用儀器分析食品質構比感官評價具有更高的靈敏度和客觀性，因此儀器評估為更快速、客觀的質地測定分析技術[12-13]。質構儀在各個領域的應用越來越廣泛，包括果蔬、肉類、藥物、糖果、水產品等的檢測，是目前用于果蔬質地檢測最為廣泛的設備。通過選擇合適的質構儀測試探頭可測定不同特性果實的質地，結合特定的運行程序，可獲得多個質地指標，如硬度、破裂距離、韌性和粘連性等[14]。并且減少了主觀因素的影響，檢測結果更為準確，有效地避免了傳統檢測方法的缺點，完善規范了質地測定的標準，使得質地評價結果更為客觀[15]。如趙愛玲等[16]討論了不同測試條件對鮮棗質地測定的影響；趙登超等[17]通過穿刺試驗，分析了不同探頭測得的不同品種、不同氮肥施用量條件下石榴的質地差異；楊玲等[18]通過穿刺試驗和TPA 試驗，研究了蘋果質構特性參數與酸度和糖度的相關性等。目前，鮮見關于無花果質構測定的研究報道。在本試驗中，使用質構儀對無花果整果進行穿刺試驗，以穿刺距離、穿刺速度、穿刺壓力為優化指標，分別進行單因素試驗，繪制質地特征曲線，對相關數據進行方差分析和相關性分析[19]，優化無花果質構測定條件，旨在為完善無花果果品質量無損檢測技術提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

無花果果實的采集地為山東榮成市無花果種植基地（122°09′—122°42′E，36°43′—37°27′N）。以無花果品種‘波姬紅’為研究材料。清晨，將成熟的無花果果實放于塑料泡沫包裝盒中，迅速帶回實驗室，置于4 ℃冰箱中保存。所有果實樣品無瘀傷或腐爛，品質良好，在視覺上個體大小相似，具有較高的代表性。

1.2 試驗方法

使用TA.XT plus 型質構儀（英國Stable Micro Systems 公司），采用整果穿刺法[20]，在P2 探頭下進行試驗。以觸發力、穿刺速度和穿刺距離為單因素參數。觸發力分別設定為5、10、15、20、25 g，穿刺速度設為1、2、3、4、5 mm/s，穿刺距離設3、6、9、12、15 mm[21]。下降速度與測試速度3.0 mm/s，提升速度3.0 mm/s。為減少誤差并達到最好的檢測效果，穿刺距離的設定應以果徑為基準，不得超過無花果赤道直徑減去內部空心直徑的1/2，即在盡可能深的測試條件下，避免探頭穿到花心部分[14]。每個處理隨機取5 個果實進行測定，共計75 個果實。在每個果實的赤道部位測2 次，取平均值作為最終測定值。測定指標包括硬度、韌性、粘連性、脆度等。

力值與測定時間的關系曲線如圖1所示。第1 峰（錨b）的力值即為果皮強度（g）；第1 峰的運行距離為果皮破裂距離（mm）；果皮脆性（g/mm）為第1 峰的力值與運行距離的比值；果皮韌性（g×mm）為錨a 至錨b 間的運行面積；果肉硬度（g）為第2 峰（錨c）的力值[22]。

1.3 數據分析

使用Excel、Origin 和SPSS 軟件對數據進行繪圖和分析。

圖1 無花果整果穿刺質地特征曲線示意圖Fig.1 Texture characteristic curve of puncturing the whole fig fruit

2 結果與分析

2.1 不同檢測參數條件下無花果果實質地特征曲線

在不同檢測參數條件下無花果整果質地特征曲線如圖2～4 所示。由圖2可看出，在質構儀探頭接觸果皮到刺破果皮時，其力值迅速增大并達到最大值，產生第1 個峰。而后是對果肉進行穿刺，因無花果自身的特性，果肉強度較小，所以力值出現了迅速下降的現象。這與冬棗、蘋果等水果的質地特征曲線有所差異[23-24]。圖3為無花果在不同穿刺距離下的特征曲線，與圖2顯現的特征曲線不同，其第1 峰出現的時間基本相同，第2 峰隨著穿刺距離的逐漸增大而推遲，按穿刺距離先后出峰。圖4為無花果在不同穿刺速度下的特征曲線，其第2 峰的出現時間與圖3類似，但穿刺速度越大，出峰時間越短。但通過以上分析僅得到了隨著試驗參數變化果實質地特性變化的大致趨勢，不能準確直觀地比較不同樣本間的性質差異。因此，對質構儀中的檢測程序進行編輯設定，使樣品間的差別以數字的形式顯現出來。

2.2 不同檢測參數條件下無花果果實質地參數的差異

2.2.1 無花果果皮質地參數的差異

不同檢測參數條件下無花果的果皮強度、果皮破裂距離、果皮脆度和果皮韌性等質地參數見表1。由表1可知，在不同觸發力條件下，果皮強度無顯著差異。在不同穿刺距離條件下果皮強度有差異，穿刺距離為9 mm 時，果皮強度（181.00 g）顯著高于穿刺距離為6 和12 mm 時的測定結果，而在穿刺距離為3 和15 mm 時的果皮強度顯著高于穿刺距離為6 和12 mm 時的測定結果。后者可能是由于邊界值的設定有所缺陷，與其他處理產生了較大差異。在穿刺試驗中，由于質構儀探頭對果實的壓力和剪切，使得某些果實結構受到一定程度的破壞，所以穿刺速度對樣品質地的測定結果會產生一定的影響[25]。由表1可知，當穿刺速度為3 mm/s 時，果皮強度（264.01 g）顯著高于穿刺速度為2、4、5 mm/s 時的測定結果，但與穿刺速度為1 mm/s 時的測定結果不具有顯著差異。

圖2 不同觸發力下無花果質地特征曲線Fig.2 Characteristic curves of fig texture under different triggering forces

圖3 不同穿刺距離下無花果質地特征曲線Fig.3 Characteristic curves of fig texture under different puncture distances

圖4 不同穿刺速度下無花果質地特征曲線Fig.4 Characteristic curves of fig texture under different puncture speeds

由表1可知，穿刺距離對果皮脆度不具有顯著影響，觸發力和穿刺速度對果皮脆度有顯著影響。在觸發力為15 g 時，果皮脆度（136.81 g/mm）顯著高于觸發力為5、10、20 和25 g 時的測定結果；觸發力為10 g 時的果皮脆度最小，為92.14 g/mm。穿刺速度為3 和4 mm/s 時，果皮脆度分別為306.50 和350.58 g/mm，二者不具有顯著差異，但顯著高于其他處理；穿刺速度為2 mm/s 時的果皮脆度最低，為96.32 g/mm。

由表1可知，觸發力和穿刺速度對果皮韌性有顯著影響。在觸發力為10 和15 g 時，果皮韌性顯著高于觸發力為20 和25 g 時的測定結果，顯著低于觸發力為5 g 時的測定結果。穿刺速度對果皮韌性與果皮脆度的影響表現出相同的規律，在穿刺速度為3 mm/s 時較其他處理具有顯著差異。

表1 不同檢測參數條件下無花果的果皮質地參數?Table1 Peel texture parameters of fig under different treatments

由表1可知，在觸發力為15 g 時，果皮破裂距離與其他觸發力處理相比具有顯著差異；在穿刺速度為3 mm/s 時，果皮破裂距離與其他穿刺速度處理具有顯著差異。

2.2.2 無花果果肉質地參數的差異

不同檢測參數條件下無花果的果肉硬度和果肉韌性等質地參數見表2。由表2可知，無花果果肉硬度和韌性在不同觸發力處理間無顯著差異。果肉硬度和果肉韌性在不同穿刺距離和穿刺速度處理下變化規律一致，這可能是由于同品種的無花果果實在相似成熟度下的果肉質地均大致相同。隨著穿刺距離和穿刺速度的加大，果肉硬度在穿刺距離為9 和12 mm 時無顯著差異，但顯著低于穿刺距離為15 mm 時的測定結果，顯著高于穿刺距離為3 mm 時的測定結果。在穿刺速度為1 mm/s時，果肉硬度顯著高于其他處理；在穿刺速度為4和5 mm/s 時，果肉硬度出現了負值。這可能是因為在穿刺試驗中穿刺速度與果肉的瞬間壓縮和剪切有關，穿刺速度過快或過慢使得果肉結構遭到破壞，得到的數據不能準確反映果實的質地參數[25]。

表2 不同檢測參數條件下無花果的果肉質地參數Table2 Pulp texture parameters of fig under different treatments

2.3 無花果果皮與果肉質地參數的相關性

無花果果皮與果肉質地參數間的相關系數見表3。由表3可知，果皮硬度與果皮破裂距離、果皮脆度和果皮韌性存在極顯著正相關，相關系數依次為0.374、0.493、0.770。說明果皮硬度越大，其脆度和韌性越強，果皮破裂距離越大。無花果果肉硬度與果肉韌性有極顯著正相關關系，相關系數為0.566，即果肉硬度越大，果肉韌性越強。在果皮和果肉的質地參數間，果皮硬度和果皮韌性與果肉硬度存在極顯著正相關關系，相關系數分別為0.455、0.448；果皮韌性與果肉硬度、果肉韌性存在極顯著正相關關系，相關系數分別為0.416、0.646；果皮破裂距離與果肉韌性間呈顯著負相關，相關系數為-0.307。即果皮的硬度和韌性愈大，果肉的強度、韌性愈高；而果肉韌性愈大，果皮破裂距離愈小。果皮硬度首先在第1 峰顯現，同時與果肉硬度具有強正相關性，說明果皮硬度在一定程度上不僅反映了果皮特性，還反映了果肉質地。這與紅棗[26]、桑葚[27]質地研究結果類似，與蘋果[28]的相關質地研究結果有所區別。說明不同水果間因為果皮成分及厚度、果肉纖維含量、果肉密度和果膠含量等特性之間的差異，其質地參數的相關性具有不同程度的差異。

表3 無花果果皮與果肉質地參數的相關系數?Table3 Correlated coefficient between peel and pulp texture parameters of figs

3 結論與討論

本試驗中通過在不同條件下對無花果進行整果穿刺，測定其質地特性，綜合比較無花果的果實質地參數。結果表明，果皮硬度和果皮韌性與果肉韌性及硬度極顯著正相關；果肉硬度與果肉韌性極顯著正相關；果肉韌性與果皮破裂距離顯著負相關。同時結合質地參數得出，在觸發力15 g，穿刺距離9 mm 和穿刺速度3 mm/s 條件下，所測得質地參數能更好地反映無花果果實間的差別，果皮硬度、果皮韌性、果肉硬度和果肉韌性之間相互影響，并對果實質地特性影響較大，在一定程度上能夠較好地體現果實的質地特性。

質地是與食物結構相關的重要屬性之一。質地尤其是硬度對無花果果實品質影響較大，無花果經磕碰產生損傷，將使其品質下降、儲藏期迅速縮短。采用質構儀質地整果穿刺法測定果實質地，能夠根據果實自身的特點，選擇合適的程序，進行多項指標的測定，并體現出各項指標的差異，但目前國內外使用儀器對無花果質地進行檢測的研究報道較為鮮見[29]。穿刺試驗具有不受樣品形狀和大小的影響，可對樣品內外部組織特征進行靈敏高效測定，獲得較理想的測試數據，且精確度較高等優點。

趙愛玲等[16]對鮮棗質地的研究方法與本試驗方法有類似的地方。首先，二者均未選擇TPA 模式。因為TPA 模式對測試樣品的要求較高，需要樣品組織較為平整均一[29]。與蘋果、梨等水果相比，無花果和鮮棗果實較小，且個體大小差異較大，難以滿足TPA 試驗所需樣本要求。其次，在穿刺試驗中穿刺速度與果肉的瞬間壓縮和剪切有關，穿刺速度過快使果肉結構遭到破壞，過慢則穿刺時間較長，使不同果實間的質地特性差異喪失，試驗結果均不能反映果實真實的質地參數。第三，二者的穿刺部位均是在果實中部，在試驗中鮮棗中部果肉組織表現較均勻，所反映的質地特性更具有代表性。而本試驗中選擇無花果果實中部進行穿刺，是因為無花果果實底部距離花心部分較近，而頂部果皮較為厚實，二者均不能全面反映果實質地，選擇果實中部進行穿刺最為合適。孫銳等[30]的研究結果表明，質地特性顯著影響無花果鮮食、貯藏和加工利用，且隨著成熟度的上升，各項指標均有顯著變化；不同品種的無花果在不同成熟度下相同部位的質地特性有相似的變化趨勢。因此，本試驗結果可為其他品種無花果質地測定的優化提供參考。

楊玲等[31]通過對貯藏蘋果進行質地分析試驗，所獲得的質地特性參數間呈極顯著正相關，果肉與果皮質地特性參數間大多有較強的相關性，果皮硬度和果肉硬度能較好地反映果實的質地特性，硬度在較大程度上決定了果實質地，與本試驗結果基本相似。這可能是因為果實硬度與果實內部細胞結構、纖維素、果膠含量等成分變化有關，同時各因素間相互聯系[32-33]。因而，果實硬度是決定無花果果實質量的重要因素。

本研究中僅對‘波姬紅’品種的成熟無花果進行了質地特性測定，未進行不同成熟度和不同品種無花果果實的測定比較，不具有較好的適用性，存在一定的局限性。后續將對不同成熟度、其他品種的無花果果實進行質地參數以及理化成分的測定，擴展適用范圍，并結合近紅外光譜儀構建無損檢測模型。