两种模式贮藏过程中菠萝蜜质构特性及理化品质变化

徐 飞,刘启泽,何素明,朱科学,张彦军,*,谭乐和,王少曼

(1.中国热带农业科学院香料饮料研究所,海南万宁 571533;2.国家热带植物种质资源库木本粮食种质资源分库,海南万宁 571533;3.云南农业大学热带作物学院,云南普洱 665000)

菠萝蜜(ArtocarpusheterophyllusLam.),典型的热带果树,别名木菠萝、树菠萝,为菠萝蜜属常绿乔木,其果实是著名的热带水果,素有“热带珍果”之称[1]。分布于印度、孟加拉国和许多东南亚国家,果肉肥厚柔软、酸甜可口、香味浓郁。据报道,目前在我国海南、广东、广西、云南南部等热带、亚热带地区均有栽培[2],种植面积以海南省最广,约0.66万hm2,其次是广东省,约0.3万hm2,其他省区多为零散种植,年产量约12万吨[3-4]。菠萝蜜具有食用价值和药用价值,果肉和种子里富含淀粉、蛋白质、脂肪酸、钙、铁、维生素B1等营养物质[5],可提供人体不能合成的维生素C,具有抗氧化的作用,保护身体免受自由基的侵害,增强免疫系统,呵护牙龈健康[6-7]。但菠萝蜜采后呼吸跃变加快,易腐烂,不耐贮藏,在市场流通的过程中造成极大的浪费,研究菠萝蜜合适的贮藏保鲜技术对菠萝蜜产业具有较高的经济意义。

菠萝蜜单果重10～20 kg,含糖量高,耐贮性差,每年有大量的菠萝蜜在采后贮运和销售过程中腐烂变质,这为菠萝蜜整果进入市场销售,南果北运带来了巨大的困难。难以满足果实鲜食的要求,又不利于提高菠萝蜜产业的效益。因此,国内外相继开展了鲜切菠萝蜜果苞及果肉的保鲜技术研究。

目前,常用的果蔬保鲜技术有低温冷藏[8]、气调保鲜[9]、减压保鲜[10]、化学保鲜[11]、涂膜保鲜[12]等。低温贮藏技术在果蔬保鲜中应用较为广泛,与其他保鲜技术相比,低温冷藏更能保持果蔬的鲜度、原有风味和营养价值,方法简便,成本低,对延长果蔬保鲜货架期具有重要意义[13]。张梅坤[14]研究了2 ℃的低温条件可使东魁杨梅果实的保鲜期由4 d延长至12 d。曾丽萍等[15]研究了不同贮藏温度对鲜切菠萝蜜生化品质的影响,发现合适的低温可保持菠萝蜜的品质。但由于鲜切菠萝蜜果苞含有种子,食用时需要破坏果苞得到果肉,而果苞和果肉两种贮藏模式保鲜对比研究较少。

本课题以低温条件贮藏菠萝蜜果苞和果肉,探索两种模式贮藏过程中菠萝蜜质构特性及理化品质变化,为菠萝蜜贮藏研究提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

菠萝蜜原料 采购自海南省万宁市兴隆市场,品种为市售马来西亚1号;葡萄糖、鼠李糖、木糖、甘露糖、阿拉伯糖、岩藻糖、果糖、核糖、半乳糖、半乳糖醛酸、葡萄糖醛酸 单糖标准品,美国Sigma公司;甲酸、乙酸、丙酸、抗坏血酸、乳酸、苹果酸、琥珀酸、柠檬酸、酒石酸 有机酸标准品,德国Dr. Ehrenstorfer GmbH公司;偏磷酸 分析纯,山东西亚化学工业有限公司;50%氢氧化钠 优级纯,德国Merck公司;醋酸钠 分子生物级,日本Sigma公司;次氯酸钠消毒剂 食品级,广州番禺珠江化工研究所。

TA-XT plus质构仪 英国Stable Micro Systems公司;Cascada Ⅲ.I 10超纯水系统 美国PALL公司;SP62色差分析仪 美国Xrite公司;CT18RT台式高速冷冻离心机 上海天美仪器科技有限公司;LXJ-IIB低速离心机 上海安亭科学仪器厂;ICS5000+离子交换色谱仪 美国Thermofisher公司;15C3302超声波清洗机 宁波新芝生物科技股份有限公司;PAL-α手持糖度计 日本爱拓公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品处理 取八分熟菠萝蜜鲜果,用不锈钢刀将表皮切开,剔除果丝,取出果苞(果肉和种子),一半去掉种子(果肉),另一半保留种子(果苞)。参照张彦军等[16]方法,将果肉和果苞分别用100 mg/L浓度的次氯酸钠溶液浸泡10 min,浸泡结束后取出,再用超纯水冲洗5次,使表面无残留次氯酸钠溶液,放置纱布上沥干,装入聚氯乙烯盒(180.00 mm×133.00 mm×67.00 mm,带盖子,不密封)中,每盒装入4～5个(80～100 g)果苞、果肉,样品放入(4±1) ℃恒温冰箱进行贮藏,每2 d取样观察记录。

1.2.2 感官评价 感官评价参照谢辉等[17]的方法,但稍作修改。选取六名(3男3女)经培训过的科研人员进行感官评分,评分标准参照表1,结果以平均值表示。样品得分为各因素得分值乘以对应权重的总和(外观权重为40%,气味权重为30%,组织状态权重为30%),满分为100分。

表1 感官评分表Table 1 Sensory scores sheet

1.2.3 色差分析 参照徐飞等[18]方法,用色差分析仪测定,测定结果以Hunter L值表示,以贮藏前鲜果的色差值为标准,每个处理3个重复,取平均值。L*表示明度值;DE表示容差,容差计算公式如下:

式(1)

1.2.4 质构分析 参照An等[19]方法,用TA-XT plus质构仪测定,进行穿刺试验,采用P/2N探头(2 mm不锈钢针状探头),测试参数设置如下:预压速度5.00 mm/s,下行速度2.00 mm/s,穿刺后上行速度5.00 mm/s,下压深度为90%,触发力5.00 g。

1.2.5 可溶性固形物含量测定 从贮藏的每组样品中随机挑选3片,用PAL-α手持糖度计进行测定。

1.2.6 单糖测定 样品前处理:参照于璐等[20]方法略做修改,样品经提取定容后溶液过滤,取适量的滤液加入到2 mL的超滤离心管中,3000 r/min离心20 min,将所得样液装入2 mL样品瓶中,待测。

标准曲线绘制:分别配制1.00 mg/mL的葡萄糖等单糖标准品,再配制15.00 mg/L的混标溶液,稀释其梯度为2.50、5.00、7.50、10.00、12.50 mg/L,经0.22 μm水相滤膜过滤后装入棕色样品瓶,待测。以峰面积y为纵坐标,标样浓度x(mg/L)为横坐标,绘制标准溶液曲线,计算线性回归方程。

样品测定:采用ICS5000+离子交换色谱仪,色谱柱为Dionex CarboPacTMPA20(3 mm×150 mm),保护柱为Dionex CarboPacTMPA20(3 mm×30 mm)。色谱条件:流动相为100.00 mmol/L氢氧化钠、0.50 mol/L醋酸钠和超纯水,流速0.50 mL/min进行梯度洗脱,洗脱顺序见表2,柱温30 ℃。每次进样体积为25 μL,每个样品重复3次,根据标准曲线和峰面积与出峰时间即可计算各单糖的含量,计算公式如下:

表2 梯度洗脱程序Table 2 Gradient elution procedures

式(2)

式中:y为单糖含量,mg/g;C为参照标准曲线后得到的待测液中单糖的浓度,mg/L;n为稀释倍数;V为样品溶液的体积,mL,m为果肉重量,g。

1.2.7 有机酸测定 样品前处理:参照Zheng等[21]方法,菠萝蜜果肉匀浆后,准确称取1.00 g放入10 mL离心管中,加入5 mL 0.20%偏磷酸溶液,12000 r/min离心15 min,取出上清液,滤渣加入4 mL 0.20%偏磷酸溶液再次提取,合并上清液,定容至10 mL,取2 mL经0.22 μm滤膜过滤后待测。

标准曲线绘制:分别配制1.00 mg/mL的苹果酸和柠檬酸单标溶液,取100.00 mg/L的有机酸混标母液配制成10.00、20.00、30.00、40.00、50.00 mg/L、60.00 mg/L梯度的稀释液,经0.22 μm水相滤膜过滤后待测,绘制标准曲线。以峰面积y为纵坐标,标样浓度x(mg/L)为横坐标,绘制标准溶液曲线,计算线性回归方程。

样品测定:检测模式为阴离子模式,抑制器为Dionex AERS 500 Carbonate(4 mm),色谱柱为Dionex IonPacTMAS11-HC-4 μm(4 mm× 250 mm),保护柱为Dionex IonPacTMAG11-HC-4 μm(4 mm× 50 mm),流动相为100.00 mmol/L氢氧化钠和超纯水进行梯度洗脱,洗脱顺序:0～12 min时,氢氧化钠浓度为1.50 mmol/L;12～32 min时,氢氧化钠浓度由1.50 mmol/L逐渐上升至30.00 mmol/L;32～40 min时,氢氧化钠浓度由30.00 mmol/L逐渐上升至50.00 mmol/L,40～45 min时,氢氧化钠浓度为50.00 mmol/L。流速1.00 mL/min,柱温35 ℃,抑制器电流为124 mA,每次进样体积为25 μL,每个样品重复3次,根据标准曲线和峰面积与出峰时间即可计算出苹果酸和柠檬酸的含量,计算公式如下:

式(3)

式中:y为有机酸含量,mg/g;C为参照标准曲线后得到的待测液中有机酸的浓度,mg/L;n为稀释倍数;V为样品溶液的体积,mL;m为果肉的鲜重,g。

1.3 数据处理

所有实验重复三次进行,以减少实验误差;数据以平均值±标准差的方式显示;使用SPSS 19.0软件处理进行显著性分析,P<0.05表明差异显著;使用origin 2018软件绘制图形。

2 结果与分析

2.1 菠萝蜜果苞和果肉两种贮藏模式感官品质变化

贮藏前的菠萝蜜果肉色泽鲜黄,水分充足,香气浓郁,随着贮藏时间的延长,菠萝蜜果肉的感官指标逐渐下降,贮藏到第18 d时,果肉模式贮藏的表面开始长出霉斑,变质现象严重,已无商品价值,果苞模式贮藏的菠萝蜜未见霉斑,但其果苞已软化褐变。由于12 d后果肉已整体软化褐变严重,因此图1仅对比果苞及果肉12 d的感官品质。由图1可见,果肉从6 d开始软化,到12 d已软化出水严重,而果苞第10 d开始软化,在12 d仍然保持较好的组织形态,仅有部分组织形态软化出水加剧。由图2可知,贮藏期在0～6 d时,果苞及果肉感官评分变化幅度较小,而6 d后两者感官评分均急速下降;果肉在6 d后感官评分急剧下降,而果苞直到第10 d后感官评分才加剧下降,感官评分与图1中软化情况较为一致,说明果苞在整个贮藏期间感官评分变化幅度较果肉缓慢。12 d之后,因果肉逐渐产生褐变,气味变淡,出水严重,导致菠萝蜜感官评价总分均低于50(总分100)。因此,果苞和果肉贮藏期内外观形态上果苞有效贮藏期为12 d,而果肉有效贮藏期为6 d。这也说明果苞贮藏时间是果肉贮藏时间的一倍。两种贮藏模式的果苞和果肉感官评分与贮藏时间的拟合曲线相关系数分别为r=0.97,r=0.95。拟合曲线说明菠萝蜜果苞在贮藏期内感官品质整体下降幅度较果肉缓慢。拟合方程如下:

图1 菠萝蜜果苞和果肉贮藏12 d的外观形态图Fig.1 Appearance morphology graphics of jackfruit bulbs and pulp storage for 12 days

图2 菠萝蜜果苞和果肉两种贮藏模式感官评分变化Fig.2 Sensory score changes of jackfruit bulbs and pulp under two storage modes

式(4)

式(5)

式中:y1为果苞感官得分,y2为果肉感官得分,x1为果苞贮藏时间,x2为果肉贮藏时间。

2.2 菠萝蜜果苞和果肉两种贮藏模式色泽变化

色泽是果实重要的品质性状,随着贮藏时间的延长,菠萝蜜果肉的色泽变化明显,由最开始的鲜黄有光泽变成最终的褐变无光泽。由图3可知,L*值(明亮度)随时间的延长逐渐下降,说明菠萝蜜果肉的品质质量在逐渐下降。贮藏到第12 d时,果肉的L*值由62.85下降到51.78,下降幅度为17.61%;果苞的L*值由62.85下降至54.20,下降幅度为13.76%,较果肉低。贮藏时间为12～18 d,果苞和果肉L*值下降幅度减少,无显著性差异。图3中色差L*值与贮藏时间的拟合曲线得到果苞贮藏模式下菠萝蜜果肉明度值下降整体比果肉模式缓慢。果苞和果肉拟合曲线相关系数分别为r=0.93,r=0.98。拟合方程如下:

图3 菠萝蜜果苞和果肉两种贮藏模式明度值变化Fig.3 Changes in the lightness value of jackfruit bulbs and pulp under two storage modes

式(6)

式(7)

式中:y3为果苞L*值,y4为果肉L*值,x3为果苞贮藏时间,x4为果肉贮藏时间。

DE容差的变化,表示贮藏过程中果苞和果肉色差与贮藏初期果苞、果肉色差的变化关系,DE值越低,表示颜色变化越小,则说明品质保持越好。由图4果苞及果肉DE容差与贮藏时间变化关系可知,不同贮藏时间下果苞和果肉总色差存在显著差异性,但果苞贮藏模式下DE容差比果肉DE容差变化范围较小,说明在(4±1) ℃贮藏条件下,果苞贮藏模式能较好的保持菠萝蜜果肉的色泽。

图4 菠萝蜜果苞和果肉两种贮藏模式下容差变化Fig.4 Variation of DE of jackfruit bulbs and pulp under two storage modes注:同一天不同字母表示差异显著(P<0.05),图5，图6同。

2.3 菠萝蜜果苞和果肉两种贮藏模式硬度变化

硬度是果肉品质质量的直接表现,硬度的下降可以说明果肉的软化程度,如覆盆子[22]、猕猴桃[23]等水果的硬度均随贮藏时间的延长而降低。图5表明,随着贮藏时间的延长,两种贮藏模式下的菠萝蜜果肉硬度总体呈下降的趋势,冷藏10、12 d时两者硬度存在显著性差异,说明在10～12 d时其果肉的软化程度较为明显。图3中12 d色差值也存在显著变化,这可能是由于菠萝蜜果实内部果苞及果肉个体软化程度存在差异性造成,其它贮藏时间下硬度均无显著性差异。图5可见果苞和果肉整体拟合曲线相同,硬度均呈现下降趋势,其中果苞硬度相比原果苞下降幅度为48.21%;果肉硬度相比原果肉下降幅度为51.06%;总体分析得到果苞的硬度下降速率比果肉硬度的下降速率缓慢,说明在(4±1) ℃贮藏条件下,果苞模式贮藏能延缓果肉硬度的下降速率。果苞和果肉拟合曲线的相关系数均为r=0.98,相关拟合方程如下:

图5 菠萝蜜果苞和果肉两种贮藏模式下硬度变化Fig.5 Variation of hardness of jackfruit bulbs and pulp under two storage modes

式(8)

式中:y6为果苞/果肉DE容差,x6果苞/果肉贮藏时间。

2.4 菠萝蜜果苞和果肉两种贮藏模式可溶性固形物分析

可溶性固形物是决定菠萝蜜品质质量及货架期最重要的指标之一[24],因此,可溶性固形物含量的高低可以预测菠萝蜜的品质及货架期。由图6可知,在(4±1) ℃贮藏条件,两贮藏模式下菠萝蜜果苞和果肉可溶性固形物含量在第4 d有显著差异,其它时间下无显著性差异,菠萝蜜果肉和果苞的可溶性固形物含量0～12 d范围分别在21.13%～23.63%、21.60%～23.47%,说明果苞模式下可溶性固形物含量在贮藏期内相对于果肉贮藏模式变化趋势较小。

图6 菠萝蜜果苞和果肉两种贮藏模式下可溶性固形物含量变化Fig.6 Changes of soluble solids content in two storage modes of jackfruit bulbs and pulp

2.5 菠萝蜜果苞和果肉两种贮藏模式下单糖含量分析

糖是果实品质的重要组成之一,不仅其组分与含量对水果果肉最终风味品质的形成起着至关重要的作用,含量处于较高水平时,果实口感更好,且糖与有机酸的比例也决定了果实的口感。利用11种单糖的标准品分析了菠萝蜜果肉中单糖含量,经分析得到菠萝蜜果肉中含有的单糖分别是葡萄糖、甘露糖和果糖,图7为葡萄糖、甘露糖和果糖的离子色谱图,表3为相应的糖标准曲线方程,检测结果见表4,3种单糖含量在贮藏的过程中整体呈先上升后下降的趋势,这是由于菠萝蜜在采后贮藏的过程中,菠萝蜜果肉淀粉逐渐转化为可溶性糖,使可溶性糖含量上升,之后由于生理代谢,可溶性糖含量消耗降低,这与湿苞类型菠萝蜜[25]采后可溶性糖含量变化和菠萝[26]贮藏期间糖分变化的结果一致,符合果实在低温贮藏期间糖代谢的研究理论[27]。

表3 线性回归方程、相关系数与线性范围Table 3 Linear regression equations,correlation coefficients and linear ranges

图7 葡萄糖、甘露糖、果糖离子色谱峰图Fig.7 Peak drawing of glucose,mannose and fructose ion

果苞和果肉贮藏模式下,葡萄糖含量总体呈现增长的趋势,表4可见,从第6 d开始两贮藏模式下葡萄糖含量呈现显著性差异,其中果苞在第6、10、12 d下葡萄糖含量显著高于果肉(P<0.05),其中在12 d果苞葡萄糖含量为55.63±2.57 mg/g,比原果苞葡萄糖含量增加近一倍,果肉葡萄糖含量比原果肉增加86.86%,果苞和果肉葡萄糖含量均在14 d达到最大值后开始下降;

表4 两种贮藏模式对菠萝蜜单糖含量的影响(mg/g)Table 4 Effects of two storage modes on the monosaccharide content of jackfruit(mg/g)

甘露糖含量总体呈现降低的趋势,从第8 d开始两贮藏模式下甘露糖含量呈现显著性差异(P<0.05),果肉模式下甘露糖含量在第8 d开始下降较快,果苞模式下甘露糖含量下降较缓,在12 d果苞甘露糖含量为26.99±3.08 mg/g,比原果苞甘露糖含量降低了19.74%,果肉甘露糖含量为12.11±5.44 mg/g,比原果肉甘露糖含量降低了63.99%;果糖含量总体呈先上升后下降趋势,第8、10 d两贮藏形式下果糖含量差异性显著(P<0.05),到12 d时果苞与果肉果糖含量差异不显著,果苞和果肉果糖含量分别为55.07±2.83、55.73±1.23 mg/g,均比原果苞、果肉果糖含量高1.36、1.39倍,12 d后果苞、果肉果糖含量均呈现下降趋势。综上,果苞模式在12 d内能更好的维持菠萝蜜葡萄糖和甘露糖的含量水平。

2.6 菠萝蜜果苞和果肉两种贮藏模式下有机酸含量分析

有机酸组分与含量是果实品质的重要组成因素,菠萝蜜作为含糖量较高的一种水果,糖分与有机酸共同形成果实的主要风味。分析了菠萝蜜果肉中9种有机酸(甲酸、乙酸、丙酸、抗坏血酸、乳酸、苹果酸、琥珀酸、柠檬酸、酒石酸),结果发现,菠萝蜜果肉中有机酸的类型主要为苹果酸和柠檬酸,其他有机酸相对于苹果酸和柠檬酸含量较低,与夏春华等[28]人的研究结果一致,图8为苹果酸、柠檬酸离子色谱图,表5为相应的标准曲线方程,由表6的检测结果可知,柠檬酸的含量显著高于苹果酸,贮藏前的果实中柠檬酸、苹果酸约为2.72∶1,说明菠萝蜜成熟后,柠檬酸是菠萝蜜主要积累的有机酸。

表5 线性回归方程、相关系数与线性范围Table 5 Linear regression equations,correlation coefficients and linear ranges

表6 两种贮藏模式对菠萝蜜有机酸含量的影响(mg/g)Table 6 Effects of two storage modes on the organic acid contents of jackfruit(mg/g)

图8 苹果酸、柠檬酸离子色谱峰图Fig.8 Peak diagram of malic acid and citric acid ion chromatography

菠萝蜜果肉的苹果酸含量在贮藏前处于最大值,为1.41±0.01 mg/g,随着贮藏时间的延长,苹果酸的含量整体呈下降的趋势,在贮藏期间,果苞的苹果酸水平普遍高于果肉,从第6 d开始果苞与果肉之间的苹果酸含量呈现显著性差异,第12 d时果肉苹果酸为0.21±0.08 mg/g,比原果肉下降85.11%,果苞苹果酸为0.58±0.04 mg/g,比原果苞下降58.87%,表明果苞模式可以延缓苹果酸含量的下降。

柠檬酸含量整体呈先上升后下降的趋势,柠檬酸的含量变化与王海蓝等[29]研究贮藏期间菠萝有机酸变化的结果一致。两种贮藏模式均在第14 d达到最大值,然后逐渐降低,果苞模式下降速率较快,第14 d至贮藏结束时,果肉柠檬酸含量下降约13.87%,果苞柠檬酸含量下降约25.62%。说明果苞模式可以延缓苹果酸含量的下降。果肉模式可以将菠萝蜜果肉的柠檬酸含量维持在较高水平。

3 结论与讨论

随着人们对生活品质以及饮食健康的要求越来越高,如何在保证果蔬风味品质的同时延长货架期,是现代食品加工领域面临的重要挑战,影响果蔬品质的因素有许多,有外部因素如温度、湿度等,内部因素如呼吸代谢速率、糖酸含量等,研究果蔬保鲜既要考虑外界条件,又要注重内部因素。国内外研究表明,贮藏温度是直接影响果蔬品质的因素之一,因此低温也发展成为果蔬保鲜的有效方法之一。

本研究在(4±1) ℃低温贮藏过程中探讨菠萝蜜果苞、果肉两种模式贮藏过程中的质构特性及理化品质变化,结果表明:果苞模式贮藏能延缓果肉硬度的下降速率;外观形态上分析果肉模式有效贮藏期为6 d,果苞模式在12 d仍能保持较好的组织形态,L*值与容差分析与感官评价结果较为一致;果苞模式贮藏下可溶性固形物含量在贮藏期内相对于果肉贮藏模式变化较小;果苞模式在有效贮藏期内能更好的维持葡萄糖、甘露糖的含量水平,在果糖含量方面果苞与果肉无显著性差异。果苞模式相比果肉可以延缓苹果酸的下降。而果肉模式可以将菠萝蜜果肉的柠檬酸维持在较高水平。综合以上指标分析得到,菠萝蜜两种模式在(4±1) ℃低温贮藏条件下,果苞模式在贮藏期内品质较好。

菠萝蜜两种贮藏模式的质构特性及理化品质变化研究为菠萝蜜保鲜贮藏提供了一定的理论支撑,但由于菠萝蜜属于呼吸跃变型果实,果实存在后熟现象,果实在达到一定成熟度时采摘,放置2～3 d成熟,难以达到成熟度相对一致。果肉经过消毒后表面易软化也造成了保鲜的困难,需要更进一步探索果实后熟机制及内部微生物变化等影响果实保鲜的因素。