无花果果实质地测定参数优化及质地特性分析

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（1.齐鲁工业大学(山东省科学院) 食品科学与工程学院，山东 济南 250300；2.山东省经济林管理站，山东 济南 250014；3.山东省林业科学研究院 经济林所，山东 济南 250014）

无花果Ficus carica隶属于桑科榕属，被联合国粮农组织定为第2 代水果。无花果原产于地中海沿岸，目前已知品种有800 多个[1]。其果实的主要用途有鲜食、药用、干制、制饮料和罐头等[2-4]。无花果果实具有独特的清香，味道甘甜厚实，含有多种微量元素和各种营养物质，老少皆宜，是一种优质的果品[5-7]。质地是与食物结构相关的最重要属性，会直接影响消费者的食用口感和可接受程度[8-9]。而且它与果品在贮藏、加工和运输等方面的特性密切相关[10]。在果实成熟过程中，其质地主要受软化相关特性的影响，例如角质层结构的变化、细胞膨胀、细胞壁多糖成分和细胞结构的变化[11]。研究新鲜果蔬组织特性主要有2 种方法，分别是感官评价和仪器分析检测。使用仪器分析食品质构比感官评价具有更高的灵敏度和客观性，因此仪器评估为更快速、客观的质地测定分析技术[12-13]。质构仪在各个领域的应用越来越广泛，包括果蔬、肉类、药物、糖果、水产品等的检测，是目前用于果蔬质地检测最为广泛的设备。通过选择合适的质构仪测试探头可测定不同特性果实的质地，结合特定的运行程序，可获得多个质地指标，如硬度、破裂距离、韧性和粘连性等[14]。并且减少了主观因素的影响，检测结果更为准确，有效地避免了传统检测方法的缺点，完善规范了质地测定的标准，使得质地评价结果更为客观[15]。如赵爱玲等[16]讨论了不同测试条件对鲜枣质地测定的影响；赵登超等[17]通过穿刺试验，分析了不同探头测得的不同品种、不同氮肥施用量条件下石榴的质地差异；杨玲等[18]通过穿刺试验和TPA 试验，研究了苹果质构特性参数与酸度和糖度的相关性等。目前，鲜见关于无花果质构测定的研究报道。在本试验中，使用质构仪对无花果整果进行穿刺试验，以穿刺距离、穿刺速度、穿刺压力为优化指标，分别进行单因素试验，绘制质地特征曲线，对相关数据进行方差分析和相关性分析[19]，优化无花果质构测定条件，旨在为完善无花果果品质量无损检测技术提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

无花果果实的采集地为山东荣成市无花果种植基地（122°09′—122°42′E，36°43′—37°27′N）。以无花果品种‘波姬红’为研究材料。清晨，将成熟的无花果果实放于塑料泡沫包装盒中，迅速带回实验室，置于4 ℃冰箱中保存。所有果实样品无瘀伤或腐烂，品质良好，在视觉上个体大小相似，具有较高的代表性。

1.2 试验方法

使用TA.XT plus 型质构仪（英国Stable Micro Systems 公司），采用整果穿刺法[20]，在P2 探头下进行试验。以触发力、穿刺速度和穿刺距离为单因素参数。触发力分别设定为5、10、15、20、25 g，穿刺速度设为1、2、3、4、5 mm/s，穿刺距离设3、6、9、12、15 mm[21]。下降速度与测试速度3.0 mm/s，提升速度3.0 mm/s。为减少误差并达到最好的检测效果，穿刺距离的设定应以果径为基准，不得超过无花果赤道直径减去内部空心直径的1/2，即在尽可能深的测试条件下，避免探头穿到花心部分[14]。每个处理随机取5 个果实进行测定，共计75 个果实。在每个果实的赤道部位测2 次，取平均值作为最终测定值。测定指标包括硬度、韧性、粘连性、脆度等。

力值与测定时间的关系曲线如图1所示。第1 峰（锚b）的力值即为果皮强度（g）；第1 峰的运行距离为果皮破裂距离（mm）；果皮脆性（g/mm）为第1 峰的力值与运行距离的比值；果皮韧性（g×mm）为锚a 至锚b 间的运行面积；果肉硬度（g）为第2 峰（锚c）的力值[22]。

1.3 数据分析

使用Excel、Origin 和SPSS 软件对数据进行绘图和分析。

图1 无花果整果穿刺质地特征曲线示意图Fig.1 Texture characteristic curve of puncturing the whole fig fruit

2 结果与分析

2.1 不同检测参数条件下无花果果实质地特征曲线

在不同检测参数条件下无花果整果质地特征曲线如图2～4 所示。由图2可看出，在质构仪探头接触果皮到刺破果皮时，其力值迅速增大并达到最大值，产生第1 个峰。而后是对果肉进行穿刺，因无花果自身的特性，果肉强度较小，所以力值出现了迅速下降的现象。这与冬枣、苹果等水果的质地特征曲线有所差异[23-24]。图3为无花果在不同穿刺距离下的特征曲线，与图2显现的特征曲线不同，其第1 峰出现的时间基本相同，第2 峰随着穿刺距离的逐渐增大而推迟，按穿刺距离先后出峰。图4为无花果在不同穿刺速度下的特征曲线，其第2 峰的出现时间与图3类似，但穿刺速度越大，出峰时间越短。但通过以上分析仅得到了随着试验参数变化果实质地特性变化的大致趋势，不能准确直观地比较不同样本间的性质差异。因此，对质构仪中的检测程序进行编辑设定，使样品间的差别以数字的形式显现出来。

2.2 不同检测参数条件下无花果果实质地参数的差异

2.2.1 无花果果皮质地参数的差异

不同检测参数条件下无花果的果皮强度、果皮破裂距离、果皮脆度和果皮韧性等质地参数见表1。由表1可知，在不同触发力条件下，果皮强度无显著差异。在不同穿刺距离条件下果皮强度有差异，穿刺距离为9 mm 时，果皮强度（181.00 g）显著高于穿刺距离为6 和12 mm 时的测定结果，而在穿刺距离为3 和15 mm 时的果皮强度显著高于穿刺距离为6 和12 mm 时的测定结果。后者可能是由于边界值的设定有所缺陷，与其他处理产生了较大差异。在穿刺试验中，由于质构仪探头对果实的压力和剪切，使得某些果实结构受到一定程度的破坏，所以穿刺速度对样品质地的测定结果会产生一定的影响[25]。由表1可知，当穿刺速度为3 mm/s 时，果皮强度（264.01 g）显著高于穿刺速度为2、4、5 mm/s 时的测定结果，但与穿刺速度为1 mm/s 时的测定结果不具有显著差异。

图2 不同触发力下无花果质地特征曲线Fig.2 Characteristic curves of fig texture under different triggering forces

图3 不同穿刺距离下无花果质地特征曲线Fig.3 Characteristic curves of fig texture under different puncture distances

图4 不同穿刺速度下无花果质地特征曲线Fig.4 Characteristic curves of fig texture under different puncture speeds

由表1可知，穿刺距离对果皮脆度不具有显著影响，触发力和穿刺速度对果皮脆度有显著影响。在触发力为15 g 时，果皮脆度（136.81 g/mm）显著高于触发力为5、10、20 和25 g 时的测定结果；触发力为10 g 时的果皮脆度最小，为92.14 g/mm。穿刺速度为3 和4 mm/s 时，果皮脆度分别为306.50 和350.58 g/mm，二者不具有显著差异，但显著高于其他处理；穿刺速度为2 mm/s 时的果皮脆度最低，为96.32 g/mm。

由表1可知，触发力和穿刺速度对果皮韧性有显著影响。在触发力为10 和15 g 时，果皮韧性显著高于触发力为20 和25 g 时的测定结果，显著低于触发力为5 g 时的测定结果。穿刺速度对果皮韧性与果皮脆度的影响表现出相同的规律，在穿刺速度为3 mm/s 时较其他处理具有显著差异。

表1 不同检测参数条件下无花果的果皮质地参数†Table1 Peel texture parameters of fig under different treatments

由表1可知，在触发力为15 g 时，果皮破裂距离与其他触发力处理相比具有显著差异；在穿刺速度为3 mm/s 时，果皮破裂距离与其他穿刺速度处理具有显著差异。

2.2.2 无花果果肉质地参数的差异

不同检测参数条件下无花果的果肉硬度和果肉韧性等质地参数见表2。由表2可知，无花果果肉硬度和韧性在不同触发力处理间无显著差异。果肉硬度和果肉韧性在不同穿刺距离和穿刺速度处理下变化规律一致，这可能是由于同品种的无花果果实在相似成熟度下的果肉质地均大致相同。随着穿刺距离和穿刺速度的加大，果肉硬度在穿刺距离为9 和12 mm 时无显著差异，但显著低于穿刺距离为15 mm 时的测定结果，显著高于穿刺距离为3 mm 时的测定结果。在穿刺速度为1 mm/s时，果肉硬度显著高于其他处理；在穿刺速度为4和5 mm/s 时，果肉硬度出现了负值。这可能是因为在穿刺试验中穿刺速度与果肉的瞬间压缩和剪切有关，穿刺速度过快或过慢使得果肉结构遭到破坏，得到的数据不能准确反映果实的质地参数[25]。

表2 不同检测参数条件下无花果的果肉质地参数Table2 Pulp texture parameters of fig under different treatments

2.3 无花果果皮与果肉质地参数的相关性

无花果果皮与果肉质地参数间的相关系数见表3。由表3可知，果皮硬度与果皮破裂距离、果皮脆度和果皮韧性存在极显著正相关，相关系数依次为0.374、0.493、0.770。说明果皮硬度越大，其脆度和韧性越强，果皮破裂距离越大。无花果果肉硬度与果肉韧性有极显著正相关关系，相关系数为0.566，即果肉硬度越大，果肉韧性越强。在果皮和果肉的质地参数间，果皮硬度和果皮韧性与果肉硬度存在极显著正相关关系，相关系数分别为0.455、0.448；果皮韧性与果肉硬度、果肉韧性存在极显著正相关关系，相关系数分别为0.416、0.646；果皮破裂距离与果肉韧性间呈显著负相关，相关系数为-0.307。即果皮的硬度和韧性愈大，果肉的强度、韧性愈高；而果肉韧性愈大，果皮破裂距离愈小。果皮硬度首先在第1 峰显现，同时与果肉硬度具有强正相关性，说明果皮硬度在一定程度上不仅反映了果皮特性，还反映了果肉质地。这与红枣[26]、桑葚[27]质地研究结果类似，与苹果[28]的相关质地研究结果有所区别。说明不同水果间因为果皮成分及厚度、果肉纤维含量、果肉密度和果胶含量等特性之间的差异，其质地参数的相关性具有不同程度的差异。

表3 无花果果皮与果肉质地参数的相关系数†Table3 Correlated coefficient between peel and pulp texture parameters of figs

3 结论与讨论

本试验中通过在不同条件下对无花果进行整果穿刺，测定其质地特性，综合比较无花果的果实质地参数。结果表明，果皮硬度和果皮韧性与果肉韧性及硬度极显著正相关；果肉硬度与果肉韧性极显著正相关；果肉韧性与果皮破裂距离显著负相关。同时结合质地参数得出，在触发力15 g，穿刺距离9 mm 和穿刺速度3 mm/s 条件下，所测得质地参数能更好地反映无花果果实间的差别，果皮硬度、果皮韧性、果肉硬度和果肉韧性之间相互影响，并对果实质地特性影响较大，在一定程度上能够较好地体现果实的质地特性。

质地是与食物结构相关的重要属性之一。质地尤其是硬度对无花果果实品质影响较大，无花果经磕碰产生损伤，将使其品质下降、储藏期迅速缩短。采用质构仪质地整果穿刺法测定果实质地，能够根据果实自身的特点，选择合适的程序，进行多项指标的测定，并体现出各项指标的差异，但目前国内外使用仪器对无花果质地进行检测的研究报道较为鲜见[29]。穿刺试验具有不受样品形状和大小的影响，可对样品内外部组织特征进行灵敏高效测定，获得较理想的测试数据，且精确度较高等优点。

赵爱玲等[16]对鲜枣质地的研究方法与本试验方法有类似的地方。首先，二者均未选择TPA 模式。因为TPA 模式对测试样品的要求较高，需要样品组织较为平整均一[29]。与苹果、梨等水果相比，无花果和鲜枣果实较小，且个体大小差异较大，难以满足TPA 试验所需样本要求。其次，在穿刺试验中穿刺速度与果肉的瞬间压缩和剪切有关，穿刺速度过快使果肉结构遭到破坏，过慢则穿刺时间较长，使不同果实间的质地特性差异丧失，试验结果均不能反映果实真实的质地参数。第三，二者的穿刺部位均是在果实中部，在试验中鲜枣中部果肉组织表现较均匀，所反映的质地特性更具有代表性。而本试验中选择无花果果实中部进行穿刺，是因为无花果果实底部距离花心部分较近，而顶部果皮较为厚实，二者均不能全面反映果实质地，选择果实中部进行穿刺最为合适。孙锐等[30]的研究结果表明，质地特性显著影响无花果鲜食、贮藏和加工利用，且随着成熟度的上升，各项指标均有显著变化；不同品种的无花果在不同成熟度下相同部位的质地特性有相似的变化趋势。因此，本试验结果可为其他品种无花果质地测定的优化提供参考。

杨玲等[31]通过对贮藏苹果进行质地分析试验，所获得的质地特性参数间呈极显著正相关，果肉与果皮质地特性参数间大多有较强的相关性，果皮硬度和果肉硬度能较好地反映果实的质地特性，硬度在较大程度上决定了果实质地，与本试验结果基本相似。这可能是因为果实硬度与果实内部细胞结构、纤维素、果胶含量等成分变化有关，同时各因素间相互联系[32-33]。因而，果实硬度是决定无花果果实质量的重要因素。

本研究中仅对‘波姬红’品种的成熟无花果进行了质地特性测定，未进行不同成熟度和不同品种无花果果实的测定比较，不具有较好的适用性，存在一定的局限性。后续将对不同成熟度、其他品种的无花果果实进行质地参数以及理化成分的测定，扩展适用范围，并结合近红外光谱仪构建无损检测模型。