基于质构仪的食品保鲜方法综合试验设计

何莉萍，邹于梅，曾小英，司晓棠

（1.中南民族大学生命科学学院，湖北武汉 430070；2.中南民族大学实验教学与工程训练中心，湖北武汉 430070）

1 试验目的

（1）学习圣女果低温保鲜原理，了解圣女果保鲜指标方法的基本原理。

（2）掌握检测圣女果保鲜各指标的基本方法；掌握质构仪的使用方法。

（3）掌握各指标结果的分析方法，学会利用所学的专业知识解答各指标随时间、温度变化的机理。

2 试验原理

圣女果含水量高，属于呼吸跃变型果实，常温下5～6 d 就容易失水萎蔫，褐变腐烂，保鲜期较短。目前，水果保鲜的方法主要有物理保鲜法、化学保鲜法、涂抹保鲜法，以及采后冷热处理、辐射处理、加减压处理等。其中，低温贮藏能抑制水果的呼吸作用，减少有机物的消耗，该方法操作简单，对水果的成熟度要求不高，不仅有利于延长水果的保鲜期，也能减少果实中抗氧化活性物质的流失。

圣女果在贮存过程中，其各项理化指标均在发生变化。随着圣女果的成熟，呼吸作用加快，水分大量丧失，果胶、纤维素、半纤维素等细胞壁物质降解，细胞壁结构被破坏，果实中的有机酸及淀粉类物质逐渐转化为糖。在该过程中，表现为水分含量降低，总酸、还原糖和可溶性固形物含量先增加后降低，硬度和咀嚼性下降，回复性先下降后缓慢上升。

3 仪器与试剂

3.1 试验仪器

TA.XT 质构仪，英国Stable Micro Systems 公司产品；CP214 型万分之一分析天平，奥豪斯仪器有限公司产品；PHSJ-3F 型pH 计，上海雷磁仪器有限公司产品；2WAJ 型阿贝折光仪，上海精科实业有限公司产品；KK25F68Ti 型冰箱，西门子股份有限公司产品；MS-H-Pro 型磁力搅拌器，北京大龙兴创实验仪器股份公司产品；JJ-2 型高速组织捣碎机，金坛区西域基铭实验仪器厂产品。

3.2 试验试剂

氢氧化钠、邻苯二甲酸氰钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、乙酸锌、亚铁氰化钾、盐酸、硫酸铜、亚甲蓝、酒石酸钾钠、冰乙酸等，均为分析纯；DNS 试剂，源叶生物科技有限公司提供；葡萄糖，优级纯。

4 试验过程

4.1 圣女果样品的准备

选择果形均匀、色泽一致、无病虫害及机械伤、成熟度一致的圣女果，清洗沥水后分为3 组，每组500 个，分别置于20，8，0 ℃；分别在0，3，6，9，12，15，18 d 取出适量进行检测。

4.2 圣女果失重率的测定

取不同温度条件下（20，8，0 ℃）3 组圣女果各10 个，每3 d 使用分析天平称质量，读数精确到万分之一。

4.3 圣女果总酸的测定

按GB 12456—2021 食品安全国家标准《总酸的测定第二法pH 计点位滴定法》执行。取200 g（精确到0.01 g）圣女果，置于高速组织捣碎机中，加入与样品等量的无二氧化碳水，用高速组织捣碎机捣碎，混匀成浆后称取25 g 试样置于250 mL 容量瓶中，用无二氧化碳的水定容至刻度，摇匀，并用快速滤纸过滤，收集滤液。将盛有50 mL 滤液的烧杯放到磁力搅拌器上，将酸度计电极浸入，迅速用0.1 mol/L 氢氧化钠标准滴定溶液滴定，观察溶液pH值变化，pH 值达8.2 时达到滴定终点，记录消耗氢氧化钠滴定溶液的体积的数值，同时进行空白试验。试验重复3 次，取平均值。

4.4 圣女果固形物含量的测定

按NY/T 2637—2014《水果和蔬菜可溶性固形物含量的测定 折射仪法》执行。将圣女果用高速组织捣碎机捣碎后，用两层擦镜纸挤出匀浆汁液测定。保持测定温度稳定，变幅不超过0.5 ℃。用柔软绒布擦净棱镜表面，滴加2～3 滴待测样液，使样液均匀分布于整个棱镜表面，对准光源，转动消色调节旋钮，使视野分成明暗2 个部分，再转动棱镜旋钮，使明暗分界线在物镜的十字交叉点上，记录折射仪读数。用蒸馏水和柔软绒布将棱镜表面擦净。试验重复3 次，取平均值。

4.5 圣女果还原糖含量的测定

按GB 5009.7—2016 食品安全国家标准《食品中还原糖的测定第一法 直接滴定法》执行。将圣女果用高速组织捣碎机捣碎后，取20 g 置于250 mL 容量瓶中，缓慢加入乙酸锌溶液5 mL 和亚铁氰化钾溶液5 mL，加水至刻度，混匀，静置30 min，用干燥滤纸过滤，弃去初滤液，取后续滤液备用。标定碱性酒石酸铜溶液，预测试样溶液，并测定。重复3 次，取平均值。

4.6 圣女果质构的测定

采用质构仪测定，全质构分析（texture profile analysis，TPA）测试参数：选用P/36R 型探头，预测试速度2 mm/s，测试速度5 mm/s，返回速度5 mm/s，出发点负载5 g，压缩程度30%。测定圣女果腰部的硬度，每个处理设9 个重复，结果取平均值。

5 结果与分析

5.1 圣女果失重率和总酸的测定

不同温度条件下圣女果失重率的比较见图1，不同温度条件下圣女果总酸含量的比较见图2。

图1 不同温度条件下圣女果失重率的比较

图2 不同温度条件下圣女果总酸含量的比较

圣女果随贮存时间的延长，其内部水分及营养物质逐步消耗，质量逐步减少，且圣女果在低温条件下呼吸作用放缓，失重率变化偏缓和。圣女果采摘后，其果实未完全成熟，经过一段时间的成熟期，总酸含量达到最大值；由于呼吸作用的不断持续，果实内的有机酸不断被消耗，表现为总酸含量的下降。

5.2 圣女果可溶性固形物和还原糖含量的测定

不同温度条件下圣女果可溶性固形物含量的比较见图3，不同温度条件下圣女果还原糖含量的比较见图4。

图3 不同温度条件下圣女果可溶性固形物含量的比较

图4 不同温度条件下圣女果还原糖含量的比较

圣女果中的可溶性固形物含量主要为可溶性糖。圣女果采摘后，随着不断的呼吸作用，果实中的有机酸、淀粉、纤维素等组分不断被降解，体现为可溶性固形物的升高，但随着继续贮藏，圣女果中的有机物被大量消耗，可溶性固形物含量将不断减少。圣女果中的还原糖也与可溶性固形物含量走势趋于一致。

5.3 圣女果质构的测定

圣女果TPA 测定时力-时间特征曲线见图5，不同温度条件下圣女果硬度的比较见图6，不同温度条件下圣女果咀嚼性的比较见图7，不同温度条件下圣女果回复性的比较见图8。

图5 圣女果TPA 测定时力-时间特征曲线

图6 不同温度条件下圣女果硬度的比较

图7 不同温度条件下圣女果咀嚼性的比较

质构仪的TPA 模式是常用的2 次压缩测试试验，以测试食品的质构特性，表现咀嚼过程中样品的特征变化。采摘后的圣女果呼吸作用加快，果胶、纤维素、半纤维素等细胞壁物质发生降解，导致在贮藏过程中细胞壁结构破坏，圣女果硬度下降。咀嚼性是指咀嚼固体食物所需的功，反映样品对咀嚼的持续抵抗性。随着贮藏时间的延长，圣女果呈现较缓慢的下降趋势，同样与其内部组织物质发生变化所致。回复性包括速度和压力2 个方面，即第1 次压缩过程中回弹的能力。在贮存的初始阶段，圣女果回复性显著下降，后趋于平缓，且有缓慢上升趋势，这与圣女果中各组分变化有关，如水分、固形物的含量及组分等。

6 试验难点及注意事项

6.1 试验难点

（1）试验涉及的检测项目较多，测试方法各有不同，因此如何按照试验方法检测各指标是该综合试验的难点。

（2）学会使用各设备：如质构仪、折光仪、pH 计、分析天平等，在试验结束后，能独立进行数据处理，得到试验结果。

6.2 试验注意事项

（1）pH 计使用前应用pH 值4.00 和pH 值6.86的标准溶液进行校正。分析天平应调整至水平，使用前用砝码校准。折光仪在20 ℃条件下，用蒸馏水校准，将可溶性固形物含量读数调整至0。

（2）测定还原糖时，碱性酒石酸甲、乙液必须精确吸取，保证每次取样量一致。滴定速度要保持均衡一致，趁热以每2 s/滴的速度滴定为好。电炉应充分预热，同时三角瓶在电炉上的放置位置要保持一致。滴定终点的判断也要保持一致，等液体蓝色刚好褪去为滴定终点。滴定时应带上防护手套，防止高温烫伤。

（3）使用质构仪时，需进行高度校准。测试过程切勿将手靠近探头，防止被探头压伤。使用过程中应严格遵守操作规程，如出现异常，应立即按下急停按钮，以免误伤设备。探头使用完毕后，应清洗探头及固定零部件，擦干后放回盒子，以免被碰撞破损。

7 试验开设事项

7.1 试验开设形式与课时分配

综合试验是在食品质量与安全专业学生掌握基本的食品检测技能的基础上，面向高年级学生开展科学实训，也可作为“食品检测实验”选修课内容。综合试验完成需要8 个课时：1 个课时教师做试验讲解及设备安全操作指导，7 个课时为每3 d 取样并进行检测。

7.2 试验进度安排

（1）试验前，学生需查阅大量关于食品新鲜度指标的种类及指标测定方法，并自学检测原理及方法。

（2）指导教师讲解试验的基本要求及安全注意事项。

（3）学生分组进行试验，每组2～3 人，小组成员分工协作完成试验。

（4）指导教师对试验进行总结，对学生的试验结果进行评价及讨论，学生上交试验报告。

8 思考题

（1）为何在相对低温条件下，圣女果的各项指标最优？

（2）pH 计电位滴定法测定圣女果总酸时，为何以pH 值8.2 作为滴定终点？

（3）测定总酸时，不同的酸的换算系数不同，圣女果的总酸是以哪种酸作为基准进行的，为什么？

（4）测定固形物含量时，折光仪校准应在多少℃下进行，为什么？

（5）为何测定还原糖含量时，需要先标定碱性酒石酸铜溶液，并预测试样溶液，再进行测定？

（6）使用质构仪测定圣女果时，选择的圆柱形探头应有何要求？

（7）评价水果新鲜度的理化指标有哪些？这些指标的走向趋势应如何用所学专业知识进行解释？

（8）通过该试验，你认为圣女果保存的最优温度是多少，为什么？

9 教学效果评价

（1）通过该综合试验的学习，学生熟悉圣女果低温保鲜的原理及检测方法的基本原理，学会相关设备的使用方法，对试验数据的走势变化分析原因。

（2）该综合试验与日常生活紧密相关。学生通过对该试验的学习，能够更清晰地分析出食品在贮藏过程中其组分发生的变化，从而激发学生学习“食品化学”“食品分析”等专业课程的积极性。

10 结语

设计检测圣女果新鲜度的试验方案，首先选择成熟度等基本条件一致的圣女果，经清洗后分组置于不同温度条件；然后每3 d 测定圣女果的失重率、总酸、固形物、还原糖含量及全质构分析。随着贮存时间的延长，圣女果新鲜度降低，贮存温度越高，圣女果呼吸作用加剧，新鲜度亦降低。通过不同时间不同温度条件下圣女果新鲜度相关指标结果的比较，掌握圣女果贮藏过程中所发生的变化，从而确定其货架期。