壓力損傷對蘋果貯藏期品質(zhì)影響

屠 鵬,邊紅霞,石 萍,黎 虹,楊 晰

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學理學院,甘肅蘭州 730070;2.甘肅農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院,甘肅蘭州 730070)

蘋果在包裝、運輸、貯藏和銷售的過程中,都可能會受到靜載、振動、碰撞等載荷形式的破壞,形成以粘彈性變形為主的延遲損傷和以塑性或脆性破壞為主的現(xiàn)時損傷[1]。受傷加速了產(chǎn)品的衰老進程[2],在貯運過程尤其是貯藏后期使果實損失嚴重。

吳主蓮等[3]研究發(fā)現(xiàn)不同機械傷對果實的影響存在差異。蘋果經(jīng)過跌落損傷后,貯藏過程中其傷口面積和深度不斷增加,果實的硬度、可滴定酸含量和可溶性固形物含量均呈下降趨勢[4]。王艷穎等[5]研究了富士蘋果50 cm碰撞損傷后貯藏期間生理及酶活性的變化,發(fā)現(xiàn)機械損傷后的果實的多酚含量會逐漸降低、丙二醛(MDA)含量逐漸上升,果肉褐變迅速。現(xiàn)有的研究工作主要對比了不同的損傷方式對蘋果貯藏品質(zhì)的影響,很少對不同損傷程度蘋果的貯藏品質(zhì)進行對比。此外,靜壓和碰撞對蘋果的破壞機理不同[6],現(xiàn)有的研究主要關注以脆性破壞為主的碰撞損傷對蘋果果質(zhì)的影響,而對以延遲損傷為主的靜壓損傷關注較少。

此外,關于蘋果的靜壓損傷程度分級,目前尚無標準可循。研究表明,可用靜壓作用力大小及作用時間來模擬蘋果受壓情況[7]。靜壓力大小和靜壓時間不同,對蘋果造成的損傷程度不同。本文擬建立損傷程度分級方法,將蘋果按損傷程度分級,以研究不同損傷程度的蘋果貯藏期間的品質(zhì)變化。本研究對指導蘋果的貯藏具有重要意義,也可為研究蘋果機械損傷機理提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紅富士蘋果 采自甘肅靜寧縣,在果實成熟階段選取樹齡、生長情況相同的果實,采摘后露天預冷48 h,裝箱運回實驗室4 ℃冷藏(實驗前取出樣品靜置12 h,精選大小均一、成熟度好、色澤接近、無機械傷的果實待用,蘋果平均直徑75～80 mm);抗壞血酸 天津市福晨化學試劑廠;聚乙烯吡喏烷酮 國藥集團化學試劑有限公司;氫氧化鈉 天津市大茂化學試劑廠;酚酞 天津市福城化學試劑廠;2,6-二氯酚靛酚、草酸 上海中秦化學試劑有限公司。

CMT-2502型萬能實驗機 深圳新三思計量技術公司;FT-327果實硬度計 意大利Fruit Test公司;2WAJ型折射儀 上海光學儀器一廠;AUX-220型電子天平 島津(中國)有限公司;722可見分光光度計 上海精密科學儀器有限公司;TDL80-2B型離心機 上海安亭科學儀器廠;DHG-9075A型恒溫干燥箱 上海一恒科學儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 靜壓損傷處理及貯藏 在萬能實驗機上下壓頭上分別固定兩塊表面平整的絕緣壓板,蘋果沿赤道方向置于上下壓板之間。以2 mm/min的速率擠壓蘋果,待壓力分別達到100、200、300、350、400 N時,設置各壓力分別保持10、40和90 min。每種靜壓損傷處理15個果實,共計225個。

將壓傷蘋果常溫(22±1) ℃貯藏,在1、8、15、22和29 d時分別取3個樣品測定其理化指標,重復3次取平均。

1.2.2 綜合損傷因子定義 為評價蘋果的損傷程度,定義綜合損傷因子:

綜合損傷因子=∑損傷因素評價得分×權重

式中:損傷因素分別為靜壓力和靜壓時間,采用五分制評價;靜壓力100、200、300、350、400 N靜壓分別賦予1、2、3、4、5分,靜壓時間10、40、90 min分別賦予1、3、5分;考慮靜壓力造成的損傷較靜壓時間嚴重,取靜壓力權重為0.6,靜壓時間權重為0.4;15個損傷處理的綜合損傷因子介于1～5之間,綜合損傷因子越大表示對蘋果造成的損傷越嚴重。

1.2.3 指標測定方法

1.2.3.1 損傷體積的測定 將壓傷蘋果沿受壓部位橫向和縱向切開,損傷組織和未損傷組織間因褐變有明顯的界線,用游標卡尺在橫縱兩個方向分別測量其壓傷深度和寬度。損傷體積的計算采用單明徹[8]的方法,依下式計算:

式中:VB(mm3)-損傷體積,D(mm)-蘋果直徑,W(mm)-寬度,h(mm)-深度。

1.2.3.2 褐變度的測定 采用乜蘭春等[9]的方法,取果肉,打漿后離心(3000 r/min)取上清液,在420 nm處測定其吸光度(簡稱OD值),將OD×10做為其褐變度。

1.2.3.3 其它指標的測定 果實硬度用果實硬度計測定;含水率采用濕基含水率[10]為參照;維生素 C 含量采用2,6-二氯靛酚滴定法[11]測定;可溶性固形物含量采用折射儀法[12]測定;可滴定酸含量采用指示劑滴定法[13]測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)的處理及分析采用SPSS 22完成,繪圖采用Originpro 2016完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 蘋果的損傷程度劃分

表1 損傷程度對應的損傷處理及百分比Table 1 Damage degree correspond to damage and damage percent

2.2 不同壓傷程度蘋果貯藏期間理化指標分析

2.2.1 損傷體積的比較分析 如圖1所示,輕度壓傷果在貯藏期內(nèi)損傷體積接近零,較輕、中度和較重壓傷果,其損傷體積在貯藏8 d時平均減小2.51%,但是8 d后損傷體積隨貯藏時間的延長而不斷增大。重度壓傷果8 d后損傷體積開始增大,29 d的損傷體積是1 d時的近2倍。貯藏時間相同時,損傷越嚴重其損傷體積越大。中度壓傷果的損傷體積比較輕度平均增大2.08倍,而重度壓傷果的損傷體積比中度平均增大1.76倍,比較重度平均增大78.63%。

2.2.2 褐變度的比較分析 如圖2所示,在貯藏1 d時5種傷果的褐變度接近,約0.25左右。傷果褐變度隨貯藏時間的延長而增大,重度損傷果貯藏29 d的褐變度較1 d平均增大4.5倍。貯藏時間相同時,損傷越嚴重其褐變度越大。較輕度壓傷果的褐變度是輕度的1.21倍,而重度壓傷果的褐變度為中度的1.47倍,為較重度的1.21倍。果實的褐變直接影響到其保鮮和加工品質(zhì)[15],酚類物質(zhì)是引起蘋果酶促褐變的主要物質(zhì)[16],外加壓力破壞了細胞膜的結(jié)構,使得酚類物質(zhì)加速滲出并與PPO接觸氧化而導致果肉組織發(fā)生褐變[5],這是隨貯藏時間的延長傷果褐變加劇的主要原因。

圖2 傷果常溫貯藏期間褐變度的變化Fig.2 Changes of damaged fruits on browning degree during room temperature storage

2.2.3 硬度的比較分析 如圖3所示,隨貯藏時間延長,損傷果實硬度整體呈下降趨勢。貯藏8 d時硬度較1 d平均下降30.81%,呈快速下降趨勢。15 d時硬度較8 d略微增大,15 d后開始下降。輕度、較輕、中度、較重和重度壓傷果在15～29 d硬度分別下降10.48%、15.71%、14.44%、14.87%和36.26%,重度壓傷果在貯藏后期硬度迅速下降。貯藏時間相同時,損傷越嚴重其硬度越小。較輕度壓傷果的平均硬度為輕度的97.61%,而重度壓傷果的平均硬度為中度的86.89%,為較重度的90.23%。蘋果中的果膠是一種高分子碳水化合物,在常溫貯藏過程中果膠易分解[17-18],外加壓力加速了果膠的分解,是其硬度下降的主要原因。

圖3 傷果常溫貯藏期間硬度的變化Fig.3 Changes of damaged fruits on firmness during room temperature storage

2.2.4 含水率的比較分析 如圖4所示,5種傷果含水率隨貯藏時間的延長緩慢減小。輕度、較輕、中度、較重和重度壓傷果貯藏8 d的含水率較1 d分別平均下降0.80%、1.01%、1.46%、1.93%和2.34%,貯藏29 d的含水率較1 d平均下降4.01%。貯藏時間相同時,損傷越嚴重其含水率越低。貯藏期間,不同損傷程度蘋果含水率基本呈線性下降,7 d的平均降幅為0.47%。傷果貯藏期間含水率的下降,是由于壓傷加速了果實中水分的蒸騰作用,導致其含水率下降。

圖4 傷果常溫貯藏期間含水率的變化Fig.4 Changes of damaged fruits on moisture content during room temperature storage

2.2.5 維生素C含量的比較分析 如圖5所示,在貯藏1 d時5種傷果的維生素C含量接近,約為6.5 mg·100 g-1。維生素C含量隨貯藏時間的延長而減小,輕度、較輕、中度、較重和重度壓傷果貯藏8 d的維生素C含量較1 d分別下降25.97%、26.89%、28.41%、34.89%和35.07%,29 d較1 d分別下降59.45%、62.51%、68.16%、71.67%和77.61%。貯藏時間相同時,損傷越嚴重其維生素C含量越低。而且損傷越嚴重,其維生素C含量下降越快。較輕度比輕度平均下降5.74%,中度比較輕度平均下降6.58%,較重度比中度平均下降7.08%,重度比較重度平均下降9.05%。維生素C含量的降低,一方面是由于果實貯藏過程中的呼吸作用消耗了維生素C,另外,損傷也加速了維生素C的氧化分解速率[19]。

圖5 傷果常溫貯藏期間維生素C含量的變化Fig.5 Changes of damaged fruit on VC content during room temperature storage

2.2.6 可溶性固形物含量的比較分析 如圖6所示,在貯藏1 d時5種傷果的可溶性固形物含量在14.75%左右。隨著貯藏時間的延長,其可溶性固形物含量呈減小-增大-減小的趨勢。5種壓傷果的可溶性固形物含量貯藏8 d較1 d平均下降3.14%,重度壓傷果貯藏15 d較8 d上升6.19%,輕度壓傷果貯藏29 d較15 d下降17.46%。貯藏時間相同時,損傷越嚴重其可溶性固形物含量越高。較輕度壓傷果的可溶性固形物含量比輕度平均增大0.91%,重度壓傷果比中度增大2.15%,比較重度增大1.15%?？扇苄怨绦挝锖康臏p小-增大-減小過程,與受傷部位營養(yǎng)物質(zhì)損失后,周圍細胞中的營養(yǎng)物質(zhì)可能在濃度梯度作用或生理代謝的需要下進行轉(zhuǎn)移,然后再經(jīng)過重新分配,維持受傷部位正常的新陳代謝有關[20]。

圖6 傷果常溫貯藏期間可溶性固形物的變化Fig.6 Changes of damaged fruits on soluble solids content during room temperature storage

2.2.7 可滴定酸含量的比較分析 如圖7所示,隨貯藏時間的延長,其可滴定酸含量呈減小-增大-減小的趨勢。輕度壓傷果的可滴定酸含量貯藏15 d較1 d下降7.52%,中度壓傷果貯藏22 d較15 d上升2.67%,重度壓傷果貯藏29 d較22 d下降7.88%。貯藏時間相同時,其可滴定酸含量呈波動變化。貯藏1 d時較輕度壓傷果的可滴定酸含量比輕度減小1.31%,貯藏29 d時較重度壓傷果的可滴定酸含量比中度減小2.3%,貯藏8 d時較輕度壓傷果的可滴定酸含量比輕度增大4.36%。

圖7 傷果常溫貯藏期間可滴定酸含量的變化Fig.7 Change of damaged fruits on titratable acid content during room temperature storage

2.2.8 理化指標的變異系數(shù)和相關性分析 壓傷蘋果的7項理化指標在貯藏期間的變化范圍、平均數(shù)、變異系數(shù)和差異顯著水平列于表2。從表2 可知,損傷體積的變異系數(shù)高達89.44%,說明其離散程度非常高,即壓傷蘋果在貯藏期間的損傷體積變化幅度較大。褐變度、硬度和維生素C的變異系數(shù)大于20%,說明其離散度中等,即壓傷蘋果在貯藏期間這3項指標變化幅度相對較小。而含水率、可溶性固形物和可滴定酸變異系數(shù)小于6.69%,即壓傷基本沒有致使該3項理化指標離散。褐變度和含水率顯著性水平(p<0.05),表明不同損傷程度蘋果的褐變度和含水率差異顯著(p<0.05)。硬度、維生素C含量和可溶性固形物含量極顯著性水平(p<0.01),表明不同損傷程度蘋果的硬度、可溶性固形物含量和維生素C含量差異極顯著(p<0.01)。

表2 7項理化指標的變異情況和差異顯著性水平Table 2 Variation and significant difference of 7 physicochemical indices

3 結(jié)論

隨貯藏時間的延長,蘋果損傷體積、褐變度增大,硬度、含水率和維生素C含量減小,而可溶性固形物和可滴定酸含量呈減小-增大-減小的趨勢變化。貯藏時間相同時,不同損傷程度的蘋果其品質(zhì)變化不同。損傷越嚴重,蘋果損傷體積越大,可溶性固形物含量越高,褐變越嚴重,而硬度、含水率和維生素C含量越小。不同程度的損傷處理,對蘋果褐變度、含水率、硬度、可溶性固形物含量和維生素C含量影響顯著(p<0.05),而對損傷體積和可滴定酸含量影響相對較小。

果實采后仍然會進行正常的代謝活動,壓傷破壞了果肉組織的有序結(jié)構,加速了果品的呼吸代謝速率,造成其生理代謝紊亂,引發(fā)一系列非正常的生理反應。不同損傷程度的果品,貯藏期間其品質(zhì)變化不同。壓傷對蘋果貯藏期間的褐變度、含水率、硬度、可溶性固形物含量和維生素C含量影響顯著(p<0.05)。雖然蘋果在受傷后,已經(jīng)失去其商品和貯藏價值,但是蘋果是否受傷在短時間內(nèi)很難從外觀上察覺,因而這種果實容易被帶入冷庫進行貯藏。然而其內(nèi)部傷害已經(jīng)使果實的貯藏生理發(fā)生了改變,不僅自身耐貯性下降,也會影響其他相鄰正常果實的貯藏性。因此,對不同損傷程度蘋果貯藏期間理化指標的分析,對于指導實際生產(chǎn)中蘋果的貯藏仍然具有重要意義,也將為更好地研究蘋果機械損傷機理提供理論指導。