基于穿刺测试的沙窝萝卜质构特性分析

张平，李志文，2，王莉，任朝辉，张昆明

（1.国家农产品保鲜工程技术研究中心，天津市农产品采后生理与贮藏保鲜重点实验室，天津 300384；2.天津大学化工学院，天津 300072；3.大连工业大学生物与食品工程学院，辽宁 大连 116034）

沙窝萝卜（‘Shawo’Green Turnip）是萝卜中的上等佳品，和其它萝卜品种相比它皮肉光滑翠绿、清新脆美，甜辣可口，营养丰富，不仅是特色蔬菜，而且可以当作特殊瓜果，所以有沙窝萝卜赛鸭梨、沙窝萝卜嘎嘣脆的美誉，因此深受人们的青睐[1-2]。沙窝萝卜的一大特色就在于其皮与肉都具有特殊甜脆的口感，但是在货架销售及运输期间沙窝萝卜很容易失水、糠心而导致脆性变差，严重影响其食用品质及商品性[3]。因此，客观的评价沙窝萝卜货架期质地的变化是十分必要的。

穿刺测试（Puncture test）被广泛应用于果蔬质地的仪器测定中，而且穿刺测试的流变特性参数与人的感官评价密切相关[4-6]。在国外，穿刺测试常用来判定顾客对果实接受与否，同时用来判定果实的贮藏特性，以实现分级贮藏和销售[7]。目前对萝卜质地特性的评价还仅仅局限在人为的主观评定，受多种因素的影响，其结果不稳定，很难形成标准，国内外应用仪器检测萝卜质地的研究甚少，而应用穿刺试验分析萝卜质构变化的研究更是鲜见报道。笔者以TA.XT.Plus型物性测试仪的穿刺模式来研究沙窝萝卜的质地特性，通过穿刺方法对萝卜整果进行穿刺试验，并提供力-变形（F-D）曲线，得到萝卜整果在货架期间软化过程中的质地变化信息，为沙窝萝卜的贮藏运输、品质评价和机具设计提供可靠的依据，同时也为我国地方特色农产品的研究提供更科学精确的手段。

1 材料和方法

1.1 试验材料

沙窝萝卜于2010年1月15日采自天津市西青区辛口镇小沙窝村，采收后装入当地礼品包装的纸箱内，于采收当天运回国家农产品保鲜工程技术研究中心（天津）进行相关处理。

1.2 主要仪器设备

TA.XT.Plus物性测试仪，英国Stable Micro System公司；普通冷库，国家农产品保鲜工程技术研究中心（天津）；电子秤，上海永杰衡器有限公司。

1.3 试材处理

从采收后的沙窝萝卜中选取果形周正且无病虫害的果实于冷库（0±1）℃中充分预冷24 h后，将萝卜缨修剪至约4 cm～5 cm，装入微孔保鲜袋（国家农产品保鲜工程技术研究中心提供）中，每袋5个萝卜[质量控制在（3±0.1）kg]，再放入塑料箱内在冷库（0±1）℃中进行贮藏。当贮藏到90 d时，取出萝卜称重，并按照重量分 3个等级：轻量级（0.3kg～0.45kg）、中量级（0.45kg～0.6 kg）和重量级（>0.6 kg），将萝卜转移到20℃的环境下（空调维持室内温度恒定）进行货架期调查，连续6 d，每天随机选取各重量级萝卜6个进行质构参数的穿刺测定。

1.4 质地分析

1.4.1 测试方法

采用直径为2 mm的圆柱形探头P/2，测试模式为压缩测试力（Measure force in compression），操作为返回开始（Return to start）；测前速率为 5 mm/s、测试速率和测后速率均为2 mm/s；测试距离为15 mm，触发力为5 g，曲线记录方式为Target。从穿刺测试曲线（力-位移）上，得到屈服力、屈服能、脆性、平均硬度和黏度数值。

1.4.2 带皮质构分析

将萝卜洗净后切去尾部，余下部分平均切分为上、中、下3段，将各段置于质构仪测试平板上，然后在每段中部选取4个穿刺位点进行穿刺测试。萝卜带皮穿刺典型质地特征曲线如图1-A所示。

1.4.3 果肉质构分析

将带皮质构分析操作结束后的萝卜段纵向一分为二，在每一半果肉中部选取2个位点进行穿刺测试。

1.4.4 穿刺参数定义如下：

图1 沙窝萝卜带皮穿刺曲线（A）及果肉穿刺曲线（B）Fig.1 Puncture curve of‘Shawo’Green Turnip with skin(A)and without skin(B)

屈服力（Bioyield force）：探头在5 g的触发力推动下与物料表面接触，这时感知力迅速上升（图中斜坡），在这个力作用下物料发生形变但没发生破裂，当探头突然刺穿物料表面并向深刺入，感知力骤然下降，其中发生转折的点称为屈服点（Bioyield point），屈服点所对应瞬间力的大小被定义为屈服力，如图1中F1。单位：N。

屈服能（Bioyield energy）：从探头接触物料表面到突然刺穿组织的过程中所吸收的能量，即探头所做的功称为屈服能，如图1中W。单位：N·mm。

脆性（Brittleness）：从探头接触物料表面到突然刺穿组织时探头下压的位移可用来表示脆性大小，如图1中D，距离越长，脆性越小，为了便于直观阐述，用1/D表示脆性大小。

果皮平均硬度（Skin firmness）：将从探头突然刺穿果皮表面到继续下压至6 mm位移（刺穿果皮）这段过程中，探头感受到的平均力的大小定义为果皮平均硬度，如图1-A中F2。单位：N。

果肉平均硬度（Flesh firmness）：将从探头突然刺穿果肉表面到继续下压至15 mm位移之前这段过程中，探头感受到的平均力的大小定义为果肉平均硬度，如图1-B中F2。单位：N。

黏着性（Stickness）：将探头下压到最低点后，上升过程中感受到的来自物料阻力的最大绝对值定义为黏着性，如图1中F3的绝对值。单位：N。

1.5 数据处理

文中结果与分析部分所有图表的绘制采用Excel进行处理，利用Dps7.05统计软件对不同重量级萝卜各测定指标的均值进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 萝卜果皮和果肉穿刺试验各项指标随货架时间的变化趋势

图2 沙窝萝卜带皮和果肉穿刺试验各指标随货架时间的变化趋势Fig.2 The indexes change of‘Shawo’Green Turnip under puncture test during shelf life

图2所示，沙窝萝卜在货架期间，随着贮藏时间的延长，水分逐渐散失，内部成分和内部结构发生变化。果皮和果肉的屈服力和屈服能都随着货架时间的延长而增大，也就是说要使萝卜屈服或破裂，需要更大的变形量，其中不同货架期内，果皮的屈服力和屈服能势明显大于果肉；而果皮和果肉的平均硬度和脆性却随货架时间的延长呈现逐渐减小的趋势，其中不同货架期内果皮和果肉的平均硬度比较接近，而果皮的脆性显著大于果肉，这说明萝卜在货架期，其果实抵抗外载荷损伤的能力在增加，但其内部品质却在下降；随货架时间的延长，萝卜果皮的黏着性显著减小，而果肉黏着性无显著变化，货架初期果皮黏着性显著高于果肉，而后期果皮与果肉黏着性相差很小。

2.2 萝卜果皮和果肉穿刺试验各项指标间相关性分析

沙窝萝卜穿刺试验各参数之间的相关性分析见表1。

表1 沙窝萝卜果皮和果肉穿刺试验各指标之间的相关性分析Table 1 The correlation analysis of puncture test indexs of‘Shawo’Green Turnip during shelf life

由表1可知，沙窝萝卜在货架期间果皮的各项穿刺试验参数间均存在极显著的相关性，除黏着度外，果肉的各项穿刺试验参数间同样存在极显著相关性。其中，果皮和果肉的屈服力和屈服能存在显著负相关，与脆性存在显著正相关，果皮平均硬度与黏着度存在显著正相关。因此，果皮和果肉穿刺试验中的屈服力、屈服能、平均硬度及脆性均可以成为衡量沙窝萝卜在贮藏过程中感官品质的客观评价指标。

3 结论与讨论

生物屈服极限与屈服能是压缩特性中的重要特性参数，可为果蔬贮藏运输、品质评价和机具设计提供依据[7-8]。本文研究结果表明，随着货架期的延长，沙窝萝卜果皮和果肉的屈服力和屈服能均表现逐渐增大的趋势，说明其受载时允许的变形和变形时吸收能量在不断增大，但与果皮和果肉平均硬度及脆性却呈显著负相关，这充分说明屈服力与屈服能可以从另一方面反映沙窝萝卜的质构特性。张谦益等[9]曾用TAXT2i型质地分析仪对货架期内带皮和去皮的梨果进行穿刺试验，结果表明，带皮梨果屈服力和屈服能在货架期间均呈增大趋势，而果肉硬度呈下降趋势，各质地参数之间具有很高的相关性，可以用其中任一指标来反映梨果的质地变化情况；Hend Letaief等[10]采用TA-XT2i型质地分析仪对位于葡萄果穗不同部位的果粒及同一果粒不同部位进行穿刺试验，结果表明，穿刺屈服能可以更好的反应葡萄果皮硬度的变化，从而更客观的反映不同部位果粒及果粒不同部位质地的变化。这与本文研究所得结论一致。

Auerswald等[11]研究中果蔬硬度都用果皮/肉破裂瞬间对应某一力的大小来表示，即本实验中测量的屈服力，而忽略了对平均硬度的测定。本实验结果表明，屈服力大小可以准确衡量沙窝萝卜质构特性但并不能代表其果皮和果肉的平均硬度，并且屈服力与平均硬度呈显著负相关，这可能由于萝卜皮和肉硬度的分布和变化并不是均匀的，因此，对果蔬硬度的测定最好以其平均硬度来表示。

Zdunek等[12]研究表明，贮藏期间苹果的脆性变化可以通过穿刺试验来准确客观的评价，本试验结果表明，随着货架期的延长沙窝萝卜果皮和果肉的脆性逐渐减小，且与平均硬度呈显著正相关，可准确反映货架期内沙窝萝卜质构的变化。

[1]杨宝玺.沙窝萝卜无公害栽培技术 [J].农业科技通讯,2008(11):152-153

[2]程淑芬,杨宝玺.沙窝萝卜周年生产技术[J].现代农业科技,2009,(11):47

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[11]Auerswald H G.Sensory analysis and instrumental measurements of short term store tomatoes[J].Postharvest biology and technology,1999,15(3):323-334

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