1、-. z.蘋果物理性質的綜合分析及研究摘要：本文主要研究了蘋果主要形態，水、總糖、蛋白質等的物理性質，并以三元件Ma*well模型作為蘋果的松馳規律模型分析蘋果的流變特性，且對蘋果感官分析品質與儀器分析品質相關性進展了討論。關鍵詞：組織構造；流變特性；質構測定；感官檢驗1 蘋果物理性質分析1.1 蘋果內部品質及其物理性質1.1.1 水分新鮮蘋果中含量最多的是水，一般占8990，隨品種不同而有差異。它能使果實顯得格外新鮮飽滿，呈現出堅硬、脆嫩的狀態，而且具有光澤。水分充足，果實的硬度和緊實度都會處于最正確狀態，由于水分熱容量大，可以很好地防止果子體溫劇烈變化。更重要的是許多營養成分溶解于水中，易

2、被人體吸收利用。生長期間的蘋果果實，隨著果實的增大，總含水量急速增加，但其含量百分比，即含水量則變化不大，直到成熟之前還稍有下降。1.1.2 總糖糖是蘋果果實中可溶性物質的大局部，在成熟的果實中，含量僅次于水分。糖的含量多少與果實的風味、品質、營養價值有很大關系。蘋果果實中糖的種類有蔗糖，果糖及葡萄糖。果實的呼吸作用和水份喪失是果實中總糖在貯存過程中損失的主要途徑, 所以測定不同貯存時期的各品種蘋果中總糖的含量, 有助于了解蘋果的呼吸作用和水份喪失的頂峰期, 從而為蘋果的保鮮提供科學的依據。1.1.3 粗蛋白粗蛋白是蘋果的重要營養成分之一, 與果實的營養價值密切相關。準確測定不同貯存時期各種蘋

3、果中的粗蛋白含量, 對于優選耐貯性好、營養價值高的蘋果品種有著深遠的意義。1.1.4 礦物質礦物質元素含量不但是衡量蘋果中營養水平的重要指標，卻能夠還與蘋果的質量和風味有相關性。蘋果中主要含有銅、鐵、鋅、鈣、鎂、鈉和鉀等礦物元素，雖然含量不高，卻能夠保持果子細胞的完整性，增強果子對病原物侵染的抵抗能力。1.1.5 纖維素蘋果果實的纖維素含量般在1.28。果實的表皮細胞均含有角質纖維素，角質具有耐酸、耐氧化和不易透水的特性，并且對微生物的侵染有高度的抵抗能力。因此在蘋果的采收、分級、包裝、運輸和貯藏等的操作中，千萬不要使表皮受機械傷。1.2 蘋果組織構造特征及其物性性質下面是通過對25 個品種果

4、實進展組織構造研究的結果, 了解了不同品種果實組織構造的特點, 為探索品種鑒定、品種分類和選育優良品種時選擇選配親本提供依據, 為研究蘋果品種果實組織構造與果實的生物學特性、貯藏運輸和*些果實生理或病原病害的關系奠定根底。1.2.1 果實角質層構造 蘋果品種果實角質層厚度變化在12.0一20.0m之間,相差8.0m。觀察角質層構造發現, 陸奧、印度、雞冠等多數品種的質地均勻一致, 無明顯斷片, 與果皮細胞連接嚴密, 是果實不易失水和生銹的品種特點(圖版一1 ) 。金冠的角質層構造松散, 斷片多而呈堆積狀(圖版一2 )。這種構造, 很容易失水致使果皮變皺, 加之果皮外露, 易產生木栓組織而變成果

5、銹, 這就是金冠果面易生銹的重要原因。喬納金、秦冠、津輕等品種的角質層有斷口,數量與斷片長短不盡一樣(圖版一3 ) 。1.2.2 果實表皮構造蘋果果實表皮是單層細胞構造。不同品種果實表皮細胞的形狀、排列狀態和細胞大小都存在明顯的差異。從細胞形狀來看, 不僅品種間有所不同, 在品種內亦有方形、長方形、不規則或近圓形等的差異。表皮細胞的排列狀態, 除紅玉外大多是不連續、不規整、甚至呈破碎狀態。( 圖版一4) 。表皮細胞長度和厚度在品種間差異明顯。長度變化*圍在1 4.8 一28.1m , 厚度變化在7.0一17.9m 之間。細胞又長又厚的品種為新紅星、紅星、艷紅等, 細胞細長的為王林、印度、超紅等

6、, 細胞短厚的為澳洲青蘋、紅玉等。1.2.3 果皮組織構造蘋果果實果皮厚度因品種不同變化很大, 變化在16.9一53.3 m 之間, 其中最薄的津輕為16.9 m , 較厚的澳洲青蘋、長紅、千秋為48.3 一53 .3m , 多數分布在2 4.2 一38 .7m 之間。果皮細胞層數, 最少的津輕為1.8 層, 最多的千秋為4.8 層, 多數品種為3一4層。果皮厚、細胞層數多是保護果實和耐擠壓的良好構造。較理想的果皮組織構造應是果皮較厚、細胞層數較多、細胞較長、較薄、排列嚴密，此種構造的果皮保護作用和耐擠壓特性都較好，如印度、雞冠等品種果皮屬于此類。相反，金冠、津輕、赤陽、紅玉等品種果皮薄、層數

7、較少、細胞短而厚，果皮的保護性能不理想，屬于易失水、易碰傷的類型。果皮細胞形狀對果皮構造也有很大的影響，如印度、珍寶、千秋等果皮細胞呈長梭形，細胞間相互搭接面大，排列嚴密(圖版一5);赤陽、紅玉等品種果皮細胞呈橢圓形、圓柱形，且不整齊，排列不嚴密，是一種不理想的果皮構造(圖版一6)。1.2.4果肉外層組織構造觀察蘋果果肉發現有兩層明顯不同的組織構造，靠近果皮的外層果肉，細胞較小，排列較嚴密，愈接近果皮愈甚;果肉內層細胞明顯增大，約為外層的3-5倍，細胞間隙明顯。 蘋果外層果肉的厚度最薄的是印度54.lm之間，較厚的有雞冠、陸奧、新紅星，均為33.6m之間。 蘋果果肉外層的厚度、細胞層數、細胞大

8、小、形狀和排列狀態與果實的物理特性、食用口感有一定的關系。如果外層果肉較厚、細胞層數較多、細胞較小、較長、排列嚴密, 會增加其抗擠壓、耐運輸的特性, 也會導致果肉較致密的口感。如青香蕉、國光、金暈、秦冠等具有這種構造。相反, 果實的耐擠壓能力較低, 肉質口感也較松脆, 如津輕、紅瑞光等。這里應指出的是, 雞冠外層果肉組織構造根本屬于前者, 但不同的是細胞較大, 果肉仍較致密, 表現特殊。1.2.5 果肉內層組織構造蘋果果肉內層細胞絕大多數呈圓形、近圓形、橢圓形, 唯有金冠、千秋等呈不規則的多邊形, 表現極為特殊(圖版一2 ) , 原因尚需進一步研究。金冠果肉內層細胞排列較嚴密, 與其肉質較致密

9、有關。果肉內層細胞大小品種間差異較大, 細胞較大的有喬納金、王林、紅瑞光、陸奧等,直徑為14 1.0 一1 48. 0m , 細胞較小的有珍寶、元帥等, 直徑在80. 0m 以下; 多數品種分布在1 00一1400m 之間。分析說明, 果肉內層細胞大小與果實大小和果肉硬度沒有明顯相關。1.2.6 討論 蘋果果實的角質層、表皮、果皮、果肉外層和內層等組織構造在不同品種、甚至在同一芽變系的不同品種間都表現出不同的特征和構造狀態, 可據此進展品種鑒別和分類, 對品種研究和描述及育種時選配親本均有一定的參考價值。 不同蘋果品種果實的組織構造對果實的物理特性和貯運性能也有一定的影響。角質層厚、質地均勻無

10、斷裂口, 果皮和果肉外層厚、細胞層數多、細胞長、薄、排列嚴密者, 耐擠壓的機械性能好, 不易失水、皺皮、生銹; 相反, 則為不理想的構造, 不耐擠壓, 易失水、皺皮、生銹。當然完全理想的品種是不多的, 同一品種內有時性狀可互補, 而維持一種較好的構造狀態, 如印度果皮、果肉外層不是很厚, 但角質層、表皮構造較好, 果皮細胞梭形狹長、層數較多, 便彌補了果皮和果肉外層薄的缺點。對于*些構造明顯不好的品種如金冠等則需采取必要措施, 提高貯運能力。2 蘋果的流變特性- 松馳特性的試驗與研究蘋果的流變特性在其長卸、遨輸、加工及貯存過程中具有重要的嘗義, 其有一重要的流變特性為松馳特性, 下面針對不同條

11、件下蘋果的松馳特性進展試驗研究。2.1 材料與方法2.1.1 材料及裝置以蘋果為試材, 試驗的環境溫度為1623 , 空氣相對濕度為51%一72 %. 試驗裝置如圖l 。2.1.2 試驗方法與設計變形量1.0 , 1.5 , 2.0mm時對應的載重量為2 ,3 ,4 kg , 其變形速度變為5 m / s 。 為了研究各因素對其流變特性參數影響的顯著性，采用Lq3正交實驗設計進展試驗,每次試驗重復3 次, 空列作為第一類誤差處理，其試驗因素水平(見表l )。通過該試驗,尋求蘋果在不同定變形量下, 果品的內力隨時間的變化關系。另外, 對蘋果縱向放置時的松馳特性作了測定。此時變形量調整為2 mm

12、,加載重量為4.25 kg , 分別用大、中、小蘋果實驗, 并同橫向放置時的松馳特性作比擬。2.2 試驗結果及分析2.2.1 數學模型根據測定數據及特性曲線圖,以三元件Ma*well模型作為蘋果的松馳規律模型, 見圖2。 以計算機對曲線進展解析擬合, 求出其流變特性參數及相關系, 其相關系數在0. 9 3 以上。對參數進展統計分析, 用三水平下重復3 次時作分析計算, 并檢驗因素對其流變特性參數影響的顯著性。2.2.2 數據分析 其流變特性參數見表2 。另外, 統計檢驗的結呆說明, 在0 . 0 5 水平上蘋果的大小、變形量對數影響不顯著。同時, 用蘋果縱向放置與橫向松馳放置時特性作了比擬試驗

13、 ( 見曲線圖3 , 4 ) 。從以上的曲線不難看出蘋果縱向放置時其內力較大, 即能夠承受的外載較大。可以看到, 蘋果在縱向放置時有的就沒有發生松馳現象。其變形量且達不到2 . o m m( 載荷一定) , 顯示出力不變, 變形量在增加的現象, 最后的變形量如下圖。既然蘋果縱向放置能承受較大的外力, 所以蘋果包裝、貯運時應縱向放置, 以減少損傷。3 蘋果質構的測定3.1 蘋果感官品質的模糊綜合評價感官鑒別法就是用人體的感覺器官眼、手、口、鼻直接觀測果形、個頭、色澤、外表以及嗅嘗果實風味、品質和味道等來判定果品品質優劣的方法。由于感官鑒別主要是通過人們目測、鼻嗅、口嘗和手摸等方法獲得的綜合性的評

14、價，加之常規的感官質量評分的離散度往往較大，其常常致使評價結果存在一定的局限性，很難獲得比擬一致的結果。因為僅用一個平均數很難準確地表示*一指標應得的分值，這樣就使結果出現的誤差較大，從而影響了評價果品質量的準確性。因此采用模糊綜合評判法對蘋果的感官品質進展了評判。3.1.1 評價人員及評價方法確實定評價人員均為訓練有素的食品感官質量考評員，要求評價人員在評價前2 小時內禁用煙、酒和辛辣等刺激性食物。評價過程在感官評價實驗室中進展。評價前，給每位評價人員講解評價內容、評價標準和評價方法，然后將已編好號的五份蘋果待評價樣品用一樣的盛器送交評價員評價。評價中不許相互交談，評價完一個樣品后，用清水漱

15、口，間隔8 分鐘再評價下一個樣品，最后填寫好評分表并簽名。收集各評價員的評價結果，進展分析。3.1.2 隸屬函數的建立根據蘋果的感官質量指標內容，設定兩個評價域：因素集U 和評語集V，從U 到V 的一個模糊映射構成評判矩陣R，設權重集* 為加權數，則有：3.1.2.1 因素集確實定因素集是蘋果感官質量的指標集合。可表示為：U果形U1，果面U2，果色U3，氣味U4，滋味U5，手感U63.1.2.2 評語集確實定評語集是蘋果質量等級的評語集合。評價蘋果的等級采用百分制打分，得90 分以上者為優質果，得8089 分者為良質果，得6079 分者為次質果，60 分以下者為劣質果，則其評語集可以表示為：V

16、優質果V1，良質果V2，次質果V3，劣質果V4。3.1.2.3 權重集確實定權重集是評語集合各指標在總體感官質量上所占比重的集合。權重確實定非常重要，它在很大程度上影響著最終的評價結果。一般情況下，影響蘋果感官質量的果形、果面、果色、氣味、滋味、手感等指標在綜合評價中所占比重分別為0.20、0.10、0.10、0.20、0.25、0.15。因此，其權重集可以表示為：*0.20，0.10，0.10，0.20，0.25，0.153.1.2.4 評價標準蘋果品質主要的的感官評價標準見表 1。3.1.2.5 評價矩陣確實定整理考評員的評價結果，統計每項指標認可人數，將匯總結果填入表2。由表 2 得各待

17、評價樣品的模糊關系矩陣分別為：3.1.2.6 評價結果按最大、最小運算法則，經模糊變換得出各待評價蘋果樣品的評價結果：3.1.3討論建立模糊評判的因素集、評語集、權重集以及模糊矩陣，并進展模糊變換和歸一化處理，極大地消除了評價員主觀因素的影響，使評價結果更加客觀、準確。法可用于農副產品的等級評判，也可用于對眾多同類樣品的排序，排序時主要參照樣品的隸屬度大小。將模糊綜合評判法應用到農產品感官質量評價上，極大地消除了主觀因素的影響，使最終的評價結果更客觀、更準確。3.2 質構儀質地多面分析( TPA) 方法對蘋果采后質地變化的檢測 蘋果質地脆嫩多汁, 然而, 采后蘋果質地會不斷變化, 內部組織逐漸

18、變得綿軟, 嚴重時會影響食用價值。傳統上多采用硬度計測定果肉硬度。然而, 表征果實質地特性的參數還包括脆度、黏性、汁液豐富性等。近年來,質構儀等儀器的使用使得果肉質地評價的內容更為豐富, 評價參數的設定也更為客觀, 克制了傳統檢測法的一些缺點。質構儀質地多面分析( TPA) 檢測是模擬人牙齒咀嚼食物, 對試樣進展兩次壓縮的機械過程, 該過程能夠測定探頭對試樣的壓力以及其它相關質地參數。3.2.1 材料和方法3.2.1.1 原料 原料采用富士蘋果,10 月底采摘,1 月初出庫,果實直徑6080 mm13.2.1.2 試驗裝置 英國SMS 公司生產的質地分析儀TA2*T2i ,通過模擬人口腔的咀嚼

19、運動,對樣品進展兩次壓縮,測試與微機連接,通過界面輸出質地測試曲線,并用TA2*T2i 的專用軟件(Te*ture E*pert) 中的TPA宏分析功能對曲線進展自動分析,獲得TPA 質地參數。3.2.1.3 試驗方法 采用P/ 5 探頭(直徑5 mm 的柱形探頭) ,選取的測試因素為:變形速率、壓縮變形量、間隔時間,其中壓縮變形量、變形速率兩因素是綜合考慮了試驗指標的可比性、試驗對象特殊性(整果) 和試驗變形微小性,又由于試驗所采用的探頭相對于整果而言也很小,是對整果的局部測試,所以選定壓縮變形量和變形速率作為影響因素，采用L9 (34) 正交試驗設計進展試驗,分析三個測試條件對測試結果的影

20、響，試驗過程中盡可能地減小測試對果實產生的損傷,根據蘋果的臨界損傷機理和李小昱等對蘋果損傷臨界變形的相關研究,選取三因素的各水平見表1考慮到農產品力學特性的離散性,每工況重復3次。3.2.2試驗結果與分析試驗過程中,在第9 號試驗條件下(變形速率1mm/ s、變形量1 mm ,兩次壓縮之間停隔時間4 s) 的測試曲線如圖2 所示,其他測試曲線形態與此類似1在第一次壓縮過程中沒有出現屈服點,所以不分析脆性值,同時蘋果是固體,所以在不分析膠粘性,而且整果測試的粘性分析也沒有意義,所以測試結果中,分析記錄了硬度、彈性、內聚性、耐咀性、回復性5 個質地參數,如表2 所示1 其中彈性反映的是在探頭從第一

21、次壓縮的最大變形處返回到探頭的測試起始點這段時間,并加上探頭停留時間這兩段時間內被測試部位恢復程度,盡管被測試部位的恢復具有時效性,這兩段時間內的恢復情況并不能代表果實的實際恢復能力,但在一定程度上反映了果實受到的損傷情況,所以可以用彈性來描述測試對果實的損傷程度1 從試驗結果中可以看出彈性值E 均在0195 以上,說明整果測試部位被壓縮后能很好地恢復,產生的塑性變形小,對果實產生的損傷很小1彈性的極差分析見表21 從表2 中看出彈性極差排列為:變形量 間隔時間 變形速率,說明變形量對彈性值的影響最大,間隔時間次之,變形速率的影響最小1 因素指標效應見圖3 ,從中看出變形量越大彈性值越低1 為

22、了分析各個因素對彈性影響的顯著性,對試驗結果進展方差分析(見表3) 1 從表中看出變形速率和間隔時間對彈性值無顯著性影響,壓縮變形影響極顯著1 以上分析說明,果實因TPA測試而引起的損傷程度和壓縮變形量極其相關,變形量大,損傷程度就大。利用同樣的方法對硬度、內聚性、耐咀性、回復性進展顯著性檢驗,各指標的F 檢驗值和顯著性水平結果見表4 ,括號內標注的是F 檢驗值相應的顯著性水平1 由表看出:變形量對硬度和彈性影響極顯著,對內聚性、耐咀性、回復性影響顯著;在變形速率和時間間隔這兩個因素中除了變形速率對回復性有顯著影響,時間間隔不顯著。3.2.3 討論對蘋果整果進展TPA 測試,探索了變形速率、壓

23、縮變形量、間隔時間三因素對TPA 測試結果及損傷程度的影響1 試驗結果說明在選定的各水平下彈性值均較高,對整果損傷很小,而且變形量對彈性影響極顯著,變形量越大彈性值越小,損傷程度就越大1變形量對硬度影響極顯著,對內聚性、耐咀性、回復性影響顯著. 其他影響因素如探頭的尺寸、果實的形態等對整果TPA 測試結果的影響還需要進一步分析研究1 同時,建立整果測試結果與取樣測試結果之間的關聯性還有待深入研究,從而為果實質地評價和建立快速檢測方法提供理論依據。3.3 蘋果感官分析品質與儀器分析品質相關性討論感官分析(sensory analysis)是利用科學客觀的方法，借助人類的感覺器官(聽覺、嗅覺、味覺

24、、視覺等)對食品的感官性質進展評定、換起、測定、分析、解釋，并結合心理、生理、物理、化學及統計學等學科，對食品進展定性、定量的測量與分析，了解人們對這些產品的感受或喜歡程度，并測知產品本身質量的特性。感官分析果肉質地涵蓋了感官能夠感受到的硬度、脆度等多個性狀，儀器分析時使用質構儀測定了果皮的硬度和果肉的硬度。感官分析中風味品質和質地品質與儀器分析測定值間具有極顯著相關性，基于儀器分析品質指標的局限性，未能到達預測感官品質得分的水平。后續研究可以從可溶性固形物、可溶性糖、復原糖、可滴定酸、有機酸及各種糖和酸的組成、含量、比值等，硬度、脆度、咀嚼性、果膠含量、果皮和果肉的細胞大小、含水量等品質指標

25、進展深入研究，通過相關性分析和回歸分析等統計方法，從中篩選出少量能夠預測感官分析風味和質地品質得分的儀器測定值，從而得到感官分析風味和質地的預測模型。4 結論及展望 目前我國還沒有建立系統的蘋果品質評價方法及標準，缺乏原料根底數據和加工品質數據，導致育種沒有確切目標，培育品種不適合加工使用，加工用蘋果沒有原料來源或原料品質不一，加工產業不能得到合理的經濟效益，而一些非加工型蘋果產量超出市場需求，導致增產不增收，致使蘋果產業鏈不能無縫對接。根據蘋果品質指標制定完善的蘋果品質評價標準，可為不同加工用途選用適合蘋果原料做出技術指導，為指導農業產業構造調整、選育優質的加工專用蘋果品種、建立加工原料專用

26、基地提出明確的目標，以完善蘋果種植和加工產業構造。4.1 蘋果品質評價技術開展趨勢 蘋果品質評價的感官品質、理化營養品質和加工品質三方面的指標有十多項，開展準確、快速、方便、無損的檢測方法是目前品質評價技術開展的目標。其開展趨勢主要是：4.1.1 傳統方法自動、快速、便捷化 測定蛋白質含量的凱氏定氮法作為標準方法，其處理時間長，步驟繁瑣。自動定氮設備和技術的開展為蛋白質的測定提供自動、準確的測定方法。水分含量測定的國標方法為直接枯燥法，該方法需要長時間的處理，不能滿足目前快速測定的需要。微波快速水分測定儀為水分含量測定提供一種快速準確的測量方法，可在40120s 測定水分含量。手持式糖度計和手

27、持式硬度計代替阿貝折光儀和流變儀成為測定可溶性固形物和果實硬度的便捷儀器。4.1.2 新材料的應用 隨著生物芯片、生物技術的開展和集成化技術的提高及一些納米材料的應用，在圖形認知設備的快速開展下，電子鼻的特異性將大大提高，傳感器材料的開展也促進了其重復性的提高，電子鼻將會有更廣闊的應用前景，為蘋果品質評價發揮更大作用。4.2 蘋果加工品質指標的綜合評價 不同的加工目的所關注原料蘋果的品質指標有所差異。蘋果加工品質指標綜合評價是根據不同的加工目的對蘋果的感官品質指標、理化與營養品質指標和加工品質指標進展數據處理分析，使用聚類分析、通徑分析、模糊分析、回歸分析等統計學原理，得出各種加工方式側重的品

28、質指標，建立各加工方式蘋果加工適宜性評價百分法細則，得出加工適宜性等級，如適合榨汁用蘋果級、級、級，適合脆片加工用蘋果級、級、級等。并對現有蘋果品種進展打分評定，篩選最適加工品種。同時也為蘋果育種提出明確指導目標，選育蘋果加工專用品種，優化蘋果產業構造，健全我國蘋果產業開展，增加農業效益，實現農民增收。參考文獻：1.白沙沙，畢金峰，方芳等.蘋果品質評價技術研究現狀及展望J.食品科學，2011, 32(3): 286290.2.樊紅艷，*學錄.基于綜合評價法的各種無量綱化方法的比擬和優選一以*市永歌縣的上地開發為例J.*農業科學，2010, (17): 163166.3.弓成林，郭愛民，汪小偉等

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