3種紅棗組織結(jié)構(gòu)與質(zhì)構(gòu)及其相關(guān)性研究

陳 愷 周 彤 許銘強(qiáng) 付 冰 馬 欣 李煥榮

(1. 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052;2. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工研究所，新疆 烏魯木齊 830091)

棗(ZizyhpusjujubaMill.)是鼠李科(Rhamnaceae)棗屬(Zizyhpus.)木本植物。截止2015年新疆已有棗樹種植面積4.83×105hm2，年產(chǎn)2.5×106t，主要分布于南疆和哈密地區(qū)[1]。目前哈密地區(qū)主要的栽培品種為哈密大棗，南疆紅棗主栽品種是駿棗和灰棗[2]，品種相對單一，由于新疆地理?xiàng)l件及地域的特殊性，新疆紅棗的商品利用方面主要以制干為主，鮮食產(chǎn)業(yè)發(fā)展薄弱。

近年來，通過質(zhì)構(gòu)分析儀對食品品質(zhì)的檢測研究越來越多[3-5]，果實(shí)的感官指標(biāo)如硬度、脆性、糯性、咀嚼性、汁液多少等性狀與質(zhì)地密切相關(guān)。鮮棗品種的質(zhì)地時(shí)常以感官評價(jià)來評定，使用致密、疏松、酥脆、軟、硬等詞匯描述，缺乏真實(shí)可靠的科學(xué)評判標(biāo)準(zhǔn)[6]597，而對于水果質(zhì)地的測試條件也沒有相應(yīng)統(tǒng)一的規(guī)范，采用不同的測試方法，試樣的力學(xué)特性也會(huì)有差異[7]。新鮮棗的質(zhì)構(gòu)指標(biāo)與營養(yǎng)指標(biāo)[8]、礦質(zhì)元素[9]等相關(guān)性研究較多，對于果實(shí)的質(zhì)構(gòu)特性多集中在使用物性分析儀的質(zhì)地多面分析(Texture Profile Analysis，TPA)壓縮模型[5,10-11]試驗(yàn)，需要對原料進(jìn)行切分等預(yù)處理，破壞原料的整體結(jié)構(gòu)，而對于新鮮紅棗而言，由于食用方式為帶皮食用，表皮穿刺硬度是衡量棗果品質(zhì)的重要指標(biāo)，整果穿刺法克服了傳統(tǒng)檢測方法需要切分，修整等預(yù)處理的缺點(diǎn)，豐富了果實(shí)質(zhì)地評價(jià)的內(nèi)容，使之更為客觀準(zhǔn)確[12]，因此整果穿刺試驗(yàn)適宜在新鮮紅棗上應(yīng)用。目前利用質(zhì)構(gòu)儀評價(jià)食品質(zhì)地已應(yīng)用到果品貯藏[13-14]、加工[15]、保鮮[16-17]以及貨架期預(yù)測[18-19]等研究中。有關(guān)紅棗組織結(jié)構(gòu)研究主要集中在果實(shí)生長發(fā)育階段的自然裂果[20]和采后貯藏性[21-23]等方面，多與礦質(zhì)元素和棗品種相關(guān)聯(lián)。組織結(jié)構(gòu)和質(zhì)構(gòu)特性之間的相關(guān)性研究多集中在水產(chǎn)品[24-26]、焙烤制品[27]、肉制品[28-31]加工及貯藏中，對于果品中組織結(jié)構(gòu)與質(zhì)構(gòu)特性之間的相關(guān)性研究尚未開展。

本試驗(yàn)擬采用整果穿刺法研究新疆紅棗主栽品種的穿刺質(zhì)地，通過對不同品種的紅棗組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行測定，對紅棗質(zhì)構(gòu)指標(biāo)和組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)性分析并結(jié)合感官質(zhì)地評價(jià)，探討不同品種鮮棗的組織結(jié)構(gòu)對其質(zhì)構(gòu)特性的影響，以豐富紅棗果實(shí)品質(zhì)評價(jià)的內(nèi)容，并對紅棗品質(zhì)評定、產(chǎn)品進(jìn)一步開發(fā)及利用具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料

哈密大棗：含水量67.18%，采自新疆哈密地區(qū)火箭農(nóng)場；

駿棗：含水量64.31%，采自和田地區(qū)墨玉縣；

灰棗：含水量63.59%，采自阿克蘇紅旗坡農(nóng)場。

采集的所有樣品均為脆熟全紅期，無機(jī)械損傷、無病蟲害的鮮棗，樣品采收后均用打孔塑料袋包裝，裝箱運(yùn)回新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)室，放置 0 ℃冷庫中，質(zhì)構(gòu)指標(biāo)可立即進(jìn)行整果測定。

1.2 儀器與設(shè)備

電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：DHG-9123A型，上海一恒科技有限公司；

循環(huán)水式多用真空泵：SHB-Ⅲ型，鄭州長城科工貿(mào)有限公司；

數(shù)顯恒溫水浴鍋：HH-S4型，金壇市醫(yī)療儀器廠；

照相機(jī)：Moticam2306型，麥克奧迪電氣股份有限公司；

光學(xué)顯微鏡：Motic BA300型，麥克奧迪電氣股份有限公司；

切片機(jī)：LEICA RM2265型，德國 LEICA公司；

型電子天平：PL204型，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；

物性測試儀：TA.XT PLUS型，英國Stable Micro Systems公司。

1.3 方法

1.3.1 組織結(jié)構(gòu)測定 隨機(jī)挑選3個(gè)品種的20顆棗果，取棗果中帶果皮的中部果肉為試驗(yàn)材料，每組樣品設(shè)3個(gè)平行，按照石蠟切片法[32-33]制備棗果實(shí)組織橫切面，番紅和固綠二重染色，中性樹膠封片。顯微鏡觀察，并用Motic Images Advanced 3.2軟件系統(tǒng)分別對表皮厚度、表皮細(xì)胞、角質(zhì)厚度、近表皮空腔、近表皮細(xì)胞、中部空腔和中部細(xì)胞進(jìn)行測量。

1.3.2 質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的測定 3個(gè)栽培品種分別隨機(jī)選取50個(gè)新鮮紅棗，參照馬慶華等[6]597的整果穿刺方法略有改動(dòng)，每個(gè)棗果取最大橫徑處對稱的2個(gè)點(diǎn)位測定。測定參數(shù)：測試模式為壓縮模式；測前速度1.5 mm/s；測中速度1.00 mm/s；測后速度10 mm/s；位移3 (灰棗果型相對較小)，5 mm(哈密大棗和駿棗果型相對較大)；觸發(fā)力5 g；探頭P2。

按圖1質(zhì)地特征曲線得到不同品種棗果實(shí)的質(zhì)地參數(shù)：表皮穿刺強(qiáng)度、果皮破裂距離、果皮韌性、果肉平均堅(jiān)實(shí)度、果肉纖維指數(shù)和果肉起始強(qiáng)度，結(jié)果取平均值。

1號錨線是測試起點(diǎn)處；2號錨線是果皮穿刺最大力量峰值處；3號是果皮破裂后降到的第一個(gè)峰值，一般將該點(diǎn)作為進(jìn)入果肉階段的起點(diǎn)；4號是穿刺的最深處，該點(diǎn)后探頭就回升，該點(diǎn)作為果肉階段的終點(diǎn)。

圖1 鮮棗穿刺圖形Figure 1 Typical diagram of puncture test in texture analysis for fresh jujube

1.3.3 感官質(zhì)地評價(jià) 選擇10人組成的評定小組，對3個(gè)紅棗品種的鮮棗果實(shí)從果皮硬度、果皮韌性、果肉堅(jiān)實(shí)度、果肉汁液和果肉粗細(xì)等指標(biāo)進(jìn)行感官質(zhì)地評價(jià)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

將所選品種的13個(gè)與果實(shí)細(xì)胞和質(zhì)構(gòu)密切相關(guān)的指標(biāo)，即角質(zhì)厚度、表皮厚度、表皮細(xì)胞、近表皮空腔、近表皮細(xì)胞、中部空腔、中部細(xì)胞、表皮穿刺強(qiáng)度、果皮破裂距離、果皮韌性、果肉平均堅(jiān)實(shí)度、果肉纖維指數(shù)、果肉起始強(qiáng)度分別用X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11、X12、X13表示，采用SPSS 19.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和相關(guān)性分析，當(dāng)P<0.05時(shí)，表示差異顯著；當(dāng)P<0.01時(shí)，表示差異極顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種棗組織結(jié)構(gòu)比較

由圖2和表1可知，各品種棗的角質(zhì)厚度平均值在6.34～7.26 μm，以灰棗的角質(zhì)厚度最小，哈密大棗的角質(zhì)厚度最大，與韋玉龍等[34]對哈密大棗的角質(zhì)厚度測定結(jié)果相一致，除哈密大棗外，駿棗和灰棗的角質(zhì)厚度不存在顯著差異。各品種棗的表皮厚度在28.48～60.27 μm，其中灰棗的表皮厚度較小為36.41 μm，與河南新鄭市灰棗[35]和新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第二師34團(tuán)灰棗[36]的測定結(jié)果不同，可能與當(dāng)?shù)氐臍夂蚝屯寥拉h(huán)境的差異有關(guān)，而駿棗和哈密大棗的表皮厚度較大，分別為52.70，51.30 μm，灰棗與駿棗、哈密大棗之間存在顯著差異(P<0.05)，駿棗和哈密大棗的表皮厚度差異不顯著。3個(gè)品種棗的表皮細(xì)胞大小順序依次為哈密大棗(153.25 μm2)>駿棗(129.53 μm2)>灰棗(118.21 μm2)，各品種間無顯著性差異。各品種棗近表皮空腔的均值為9 160.98～17 244.87 μm2，以駿棗近表皮空腔最大，灰棗的最小。近表皮細(xì)胞以哈密大棗最大，而灰棗較小，統(tǒng)計(jì)分析顯示，除哈密大棗外，灰棗和駿棗的差異性不顯著。相關(guān)研究[21]表明中果肉細(xì)胞顯著地大于近表皮細(xì)胞，并且中果肉細(xì)

圖2 不同品種鮮棗果實(shí)組織結(jié)構(gòu)解剖圖Figure 2 Anatomical structure of fresh jujube fruit in different kinds of jujube varieties

胞中存在比較大的空腔。3個(gè)品種棗的中部空腔和中部細(xì)胞均較大(中部空腔>25 450.86 μm2，中部細(xì)胞>1 436.44 μm2)，其中以駿棗最大，灰棗和哈密大棗相對較小，這與各品種棗的果型大小有關(guān)，一般生物學(xué)特性也證明駿棗的果型在這3個(gè)品種中最大，灰棗的最小。其中中部空腔除駿棗外，哈密大棗和灰棗差異性不顯著，而中部細(xì)胞除灰棗外，駿棗和哈密大棗差異性不顯著。

2.2 不同品種棗質(zhì)構(gòu)特性的比較

2.3 各品種棗組織結(jié)構(gòu)和質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的相關(guān)性

由表3可知，駿棗的角質(zhì)厚度和表皮厚度呈顯著正相關(guān)。表皮厚度和近表皮細(xì)胞極顯著負(fù)相關(guān)，和果肉平均堅(jiān)實(shí)度呈顯著正相關(guān)，和果肉纖維指數(shù)呈負(fù)相關(guān)。近表皮細(xì)胞與中部空腔、中部細(xì)胞均呈極顯著正相關(guān)，即近表皮細(xì)胞越大，中部空腔和中部細(xì)胞越大。表皮穿刺強(qiáng)度與果皮破裂距離、果肉起始強(qiáng)度極顯著正相關(guān)，說明表皮穿刺強(qiáng)度越大，果皮抵抗外力能力也越大即體現(xiàn)在果肉破裂距離和果肉起始強(qiáng)度指標(biāo)上。果皮破裂距離與果皮韌性、果肉起始強(qiáng)度極顯著正相關(guān)，但與果肉纖維指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)。說明果皮破裂距離越深，果皮的韌性就越大，果肉的起始強(qiáng)度也相應(yīng)越大。果皮韌性和果肉纖維指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)。果肉平均堅(jiān)實(shí)度和果肉起始強(qiáng)度呈顯著正相關(guān)。說明果肉越致密即果肉平均堅(jiān)實(shí)度越大，抗刺穿力越強(qiáng)，果肉起始強(qiáng)度也越大。

由表4可知，灰棗的表皮厚度與果肉纖維指數(shù)極顯著正相關(guān)。表皮細(xì)胞和近表皮空腔呈極顯著負(fù)相關(guān)，說明脆熟全紅期的灰棗，表皮細(xì)胞仍處于完整狀態(tài)，還未發(fā)生細(xì)胞自溶、變形及破裂，導(dǎo)致表皮細(xì)胞越大，近表皮空腔越小。近表皮細(xì)胞和中部細(xì)胞極顯著負(fù)相關(guān)。中部空腔與果皮韌性極顯著正相關(guān)，而與果肉平均堅(jiān)實(shí)度呈顯著正相關(guān)，說明中部空腔越大，果皮的韌性和果肉平均堅(jiān)實(shí)度也相應(yīng)增大。表皮穿刺強(qiáng)度與果皮破裂距離、果皮韌性、果肉起始強(qiáng)度均極顯著正相關(guān)。果皮破裂距離與果皮韌性、果肉起始強(qiáng)度呈極顯著正相關(guān)，與果肉纖維指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)。果肉平均堅(jiān)實(shí)度和果肉起始強(qiáng)度極顯著正相關(guān)。

由表5可知，哈密大棗的角質(zhì)厚度與中部空腔、果皮韌性顯著正相關(guān)。表皮厚度除與中部空腔呈極顯著正相關(guān)外，與中部細(xì)胞極顯著負(fù)相關(guān)，與果皮破裂距離、果皮韌性顯著負(fù)相關(guān)，說明表皮越厚且中部空腔越大，果皮脆性就越大，即體現(xiàn)在果皮破裂距離和果皮韌性指標(biāo)上。表皮細(xì)胞和近表皮空腔呈極顯著負(fù)相關(guān)。近表皮空腔和果肉纖維指數(shù)呈顯著正相關(guān)。近表皮細(xì)胞和中部空腔顯著負(fù)相關(guān)。中部細(xì)胞和果肉起始強(qiáng)度顯著負(fù)相關(guān)，即中部細(xì)胞越大，果肉抵抗穿刺能力越小，果肉起始強(qiáng)度越小。表皮穿刺強(qiáng)度與果皮破裂距離和果皮韌性均極顯著正相關(guān)。果皮破裂距離與果皮韌性極顯著正相關(guān)，但與果肉纖維指數(shù)極顯著負(fù)相關(guān)。果皮韌性與果肉纖維指數(shù)極顯著負(fù)相關(guān)，與果肉起始強(qiáng)度顯著負(fù)相關(guān)。果肉平均堅(jiān)實(shí)度和果肉起始強(qiáng)度極顯著正相關(guān)。果肉纖維指數(shù)和果肉起始強(qiáng)度顯著正相關(guān)。

表1 不同品種紅棗組織結(jié)構(gòu)方差分析?Table 1 Analysis of variance of different varieties of fresh jujube in microstructure

? 同列肩標(biāo)不同字母表示有顯著差異(P<0.05)。

表2 不同品種紅棗質(zhì)構(gòu)指標(biāo)方差分析?Table 2 Analysis of variance of different varieties of fresh jujube in texture

? 同列肩標(biāo)不同字母表示有顯著差異(P<0.05)；“/”表示無單位。

表3 駿棗組織結(jié)構(gòu)和質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的相關(guān)性?Table 3 The correlation between the microstructure and texture of the Jun jujube

? **.在0.01水平(雙側(cè))上極顯著相關(guān)；*.在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

表4 灰棗組織結(jié)構(gòu)和質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的相關(guān)性?Table 4 The correlation between the microstructure and texture of the Hui jujube

? **.在0.01水平(雙側(cè))上極顯著相關(guān)；*.在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

表5 哈密大棗組織結(jié)構(gòu)和質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的相關(guān)性?Table 5 The correlation between the microstructure and texture of the Hami jujube

? **.在0.01水平(雙側(cè))上極顯著相關(guān)；*.在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

2.4 不同品種鮮棗果實(shí)的感官質(zhì)地評價(jià)

表6表明駿棗果實(shí)的質(zhì)地評價(jià)最好，果皮硬度最小，果皮韌性適中，果肉酥脆多汁，而哈密大棗次之，可能是哈密大棗的表皮厚度相對較大而影響了質(zhì)地品質(zhì)，灰棗果型相對駿棗和哈密大棗屬小果型，果肉堅(jiān)實(shí)度較致密，和吳玉蓉等[37]研究灰棗的制干率最大相呼應(yīng)，且果皮硬度較大，導(dǎo)致鮮棗的質(zhì)地評價(jià)得分相對較低。因此，3個(gè)品種紅棗組織結(jié)構(gòu)和質(zhì)構(gòu)特性與感官質(zhì)地評價(jià)結(jié)果基本一致。

表6 不同品種鮮棗果實(shí)的感官質(zhì)地評價(jià)Table 6 Sensory-texture evaluation of fruit quality of jujube cultivars

3 結(jié)論

灰棗的角質(zhì)厚度、表皮厚度、表皮細(xì)胞、近表皮空腔、近表皮細(xì)胞、中部細(xì)胞均比駿棗和哈密大棗小，而表皮穿刺強(qiáng)度、果皮韌性、果肉堅(jiān)實(shí)度、果肉纖維指數(shù)和果肉起始強(qiáng)度均最大。駿棗、灰棗和哈密大棗的組織結(jié)構(gòu)與質(zhì)構(gòu)指標(biāo)之間的相關(guān)性存在一定差異，而表皮穿刺強(qiáng)度與果皮破裂距離、果皮韌性，果肉平均堅(jiān)實(shí)度與果肉起始強(qiáng)度均呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)。組織結(jié)構(gòu)和質(zhì)構(gòu)特性與感官質(zhì)地評價(jià)結(jié)果基本一致。后續(xù)將對棗果不同部位的理化成分進(jìn)行測定和分析，結(jié)合棗果組織結(jié)構(gòu)的差異，進(jìn)一步明確理化成分的形態(tài)和含量對質(zhì)構(gòu)特性的影響，為棗果資源的開發(fā)和綜合利用提供理論基礎(chǔ)。