树莓果实采后腐烂及货架期预测模型建立与评价

穆静，崔琰*

锦州医科大学（锦州121001）

树莓学名山莓，蔷薇科植物，其果实由小核果构成，形状近球形或卵球形，果期在4—6月，成熟期早，医疗保健价值高，具有祛风湿、透疹的功效，适用于风湿性腰腿病的食疗。

我国很多地方都有树莓的种植，品种经过数代的培育，树莓果实的味道更加符合人们的喜好。在合适的土壤、温度、空气状况等因素下可孕育出高品质的树莓，如黑龙江尚志市的土壤资源优厚，培育出的树莓营养价值、风味等方面俱佳。

树莓由于其外观好看、鲜嫩多汁、营养丰富，具有明显的抗氧化、增强抵抗力、预防癌症等食疗功效，倍受人们喜爱，因其稀有，售价较高，因此具有很高的商用价值。但是树莓果实不耐贮藏，室温放置下极易腐烂，采摘后几天内就会出现品质下降的现象，不能广泛推广售卖，降低了树莓的经济价值，限制了树莓产业的发展。近年来，随着经济的发展以及生活水平的提高，人们普遍追求营养丰富、天然有机食品，对于树莓新鲜程度的关注不断地增加。研究表明新鲜树莓的品质状况与果实内部发生的化学反应有关，而由该品质变化表示的货架寿命数据大多遵循零级或一级模式[5]。在此基础上，结合Arrhenius关系式，研究一种新鲜树莓随时间、温度变化而发生腐烂状况的动力学预测模型[6]，进而对树莓在运输过程中的品质进行判断，预测货架期，减少多余成本，降低负担，同时也避免树莓中营养物质的大量外流，对树莓产业的发展具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 原料与试剂

树莓（八分熟），2020年7月采摘于锦州七里河生态园，果实饱满、颜色一致、相同成熟度、无任何损伤。

乙烯（广州刺水科技有限公司）。

1.2 主要仪器与设备

常规计数板；AB204-N电子分析天平（德立科技有限公司）；WLB-21温度计（常州盛之源）；HH-S1水浴锅（力辰科技）。

1.3 样品及预处理

选择没有机械损伤、色泽一致、八分熟的树莓果实，随机分组，要求每组有相同质量。洗净置于通风处，果实表面无较大水滴附着后，分装32个树莓果实于盒中，用保鲜膜包裹。

模型组的树莓果实储藏在5个（5，10，15，20和25 ℃）温度下，每隔1 d测定其腐烂情况。在同一时间的不同温度下放置8个果实，重复操作4次，全部试验重复进行3次。

验证组的树莓果实储藏在5个（5，10，15，20和25 ℃）温度下，每隔1 d测定其腐烂情况。在同一时间的不同温度下放置8个果实，重复操作4次，全部试验重复进行3次。

1.4 测定方法

1.4.1 试验设计

试验采用5，10，15，20和25 ℃这5个贮藏温度，根据对货架期预测试验方案的设计，试验设定5个温度的测试间隔，如表1所示。

表1 5个贮藏温度条件下树莓的测试时间间隔

1.4.2 感官评定

根据表2所示进行感官评定。

表2 树莓果实感官评分标准

1.4.3 还原型抗坏血酸含量的测定

根据GB 6195—1986《水果、蔬菜维生素C含量测定》[21]，采用2, 6-二氯酚靛酚滴定法测定树莓还原型抗坏血酸含量，树莓果实在5个温度下，每隔1d测定还原型抗坏血酸的含量，每组测试3次，求平均值。

1.4.4 腐烂率的测定

树莓果实储藏在5个（5，10，15，20和25 ℃）温度下，每隔1 d测定其腐烂情况。在同一时间的不同温度下放置8个果实，重复操作4次，全部试验重复进行3次。采用统计学方法记录果实腐烂率。计算公式见式（1）[7]。

腐烂率=（腐烂的果粒/总的果粒）×100% （1）

1.5 数据处理

试验采用Excel软件制得图形，用SPSS 22.0软件进行方差分析，邓肯氏多重比较，最终的数据都是经过3次试验结果得出的。

2 结果与分析

2.1 模型的建立

2.1.1 感官评价的测定结果

感官评价是树莓果实品质鉴定的重要手段。如图1所示，树莓果实的感官评分随时间变化而降低，1 d内，5个温度梯度，树莓的品质变化不显著，2 d之后，储藏温度越高，树莓的质地变化随时间推移而越大。在超过20 ℃储藏条件下，仅4 d树莓的品质变化显著，可接受度低。因此，可以得出结论：不经过一些保鲜方面的处理，树莓的品质受温度的影响显著，温度越高，越难储藏。

图1 随储藏时间推移感官评分的变化

2.1.2 贮藏温度对树莓还原型抗坏血酸含量的影响

由图2可以看出，5 ℃条件下贮藏的树莓中还原型抗坏血酸降解最慢，25 ℃条件下降解最快。随着温度升高，降解速度逐渐增大，还原型抗坏血酸作为不稳定的维生素之一，容易因为pH、酶、水分、脱氢抗坏血酸的比例等因素而受到影响，发生降解，因此，贮藏温度对树莓中还原型抗坏血酸含量有很大影响作用。

图2 不同贮藏温度还原型抗坏血酸含量的变化

2.1.3 贮藏温度对树莓果实腐烂的影响

由图3可知，25 ℃下，模型组的树莓果实从24 h起腐烂率显著升高，2 d后腐烂率急剧上升至37%，树莓损耗大。5，10，15和20 ℃下树莓分别于贮藏后3，2，2和1 d前腐烂率上升不显著，之后腐烂率显著上升，分别于12，8，6和4 d时贮藏期结束。5 ℃下树莓贮藏期较20 ℃下延长8 d，说明温度对树莓腐烂程度有影响，低温可以延长货架期。低温贮藏可减少微生物对树莓的侵染，降低树莓呼吸速率，延长树莓贮藏时间。

图3 储藏时间、储藏温度对树莓果实腐烂率的影响

2.1.4 建立树莓果实采后腐烂动力学预测模型

采用零级或一级的化学反应方程式表示树莓果实采后腐烂动力学与时间的变化关系。

零级反应化学方程式见式（2）。

一级反应化学方程式见式（3）。

具体见表3。

表3 单位注释

假设树莓果实腐烂率的变化是零级或一级反应，根据模型作图（图3），采用Excel软件处理数据，分别应用式（2）和（3）对数据进行线性回归，所得直线的斜率即为该温度下零级、一级反应速率，整理数据得出表4中不同储藏温度下的决定系数。

表4 零级、一级反应方程的决定系数

由表4可知，以零级方程反映树莓采后腐烂率更显著。因此，试验中果实腐烂程度用一级反应方程表示。

具体见表5。

表5 单位注释

式（4）中反应速率常数ky值可由Arrhenius方程（式5）求得。

式中：ky为反应速率常数；R为摩尔气体常数；T为热力学温度，K；Ea为活化能；A为频率因子。

作lnky-1/T图，见图4。

图4 储藏温度对反应速率常数ky的影响

根据图4，直线的斜率Ea为8.1，截距A为1.83×1011，反应速率常数ky=A×exp（-Ea/RT）=1.83×1011exp（-8.1×103/T）。

2.1.5 建立树莓果实采后腐烂预测模型

根据模型组测得的数据（图3），建立树莓果实采后腐烂预测模型（式6）。

式中：Yt为腐烂率，%；T为热力学温度，K；t为时间，d。

2.2 模型的验证

2.2.1 模型检验方法

采用决定系数（R2）和相对误差（RE）对预测值、实测值进行偏差分析。

式中：n为试验次数；di为1组预测值与实测值的偏差。

用准确度Af评价模型，见式（9）。

2.2.2 验证模型

使用验证组的树莓果实，由式（4）求得腐烂率预测值，将其与实测值相比较，绘制树莓果实采后腐烂率预测模型预测值与实测值的关系曲线，具体见图5。

图5 腐烂率预测值与实测值的关系

树莓果实腐烂率预测值和实测值基于1∶1线，决定系数R2=0.987 5，二者之间显著。

由表6可知，树莓果实于5～25 ℃储藏温度范围内的相对误差在±10%以内，Af准确度接近1。表明此预测模型能较为精确地预测5～25 ℃范围内树莓果实腐烂的变化情况，模型的效果显著。

表6 模型验证

2.3 建立树莓果实货架期预测模型和验证

2.3.1 货架期模型的建立

根据树莓果实采后腐烂预测模型的公式，进而恒等变形得其货架期预测模型（shelf life，SL）。

由资料可得，当树莓果实腐烂率超过30%时，其商品价值显著降低，货架期终止。

2.3.2 货架期预测模型的验证

用验证组的数据，代入式（10）得不同温度下树莓果实采后的货架期预测值，并对照实测值。

根据表7中数据，分别通过式（7）和（9）计算得出RE和Af的值。具体见表8。

表7 树莓果实采后不同温度下货架期的预测值与实测值

由表8可知，树莓果实在不同储藏温度下货架期预测值与实测值的相对误差在±10%内，可被接受，准确度Af接近1，效果显著。

表8 模型验证

3 结论

树莓中还原型抗坏血酸随温度的升高，降解速度增大。5 ℃条件下贮藏的树莓中还原型抗坏血酸降解最慢，25 ℃时降解最快，还原型抗坏血酸容易受温度、pH、酶等因素发生降解。

树莓的品质受温度的影响显著，温度越高，越难储藏。低温贮藏可减少微生物对树莓的侵染，降低树莓呼吸速率，延长树莓货架期。

经过验证试验表明，树莓果实采后腐烂动力学预测模型能较为精确地预测5～25 ℃范围内树莓果实腐烂的变化情况，模型的效果显著。