冰温状态下蓝莓质量损失率与质构参数变化规律及相关分析*

李庆鹏 李 洋 霍若冰 徐曈晖 李馨男

(东北林业大学工程技术学院 哈尔滨 150040)

蓝莓(Vacciniumspp.)鲜果中含有多种维生素、氨基酸、蛋白质、碳水化合物及铁、钾、锌等矿物质，被誉为“浆果之王”(徐曈晖等， 2021； 李志鹏等， 2020)。同时在软化血管、调节血压、增强记忆力、缓解肥胖、预防心脑血管疾病及癌症等方面均有功效，(李海霞等， 2019)。但蓝莓鲜果因果皮较薄，含水量高、呼吸作用旺盛，在贮藏期间容易受到呼吸热与外部环境的双重影响，出现品质受损(郜海燕等， 2013)，营养价值下降的现象，对蓝莓口感与销售造成较大影响(纪淑娟等， 2013)，因此，蓝莓鲜果常采取冷链运输，运输温度保持在10℃以下(谢学智， 2019)。随着精准温度控制技术的不断发展，近些年冰温冷藏技术在果蔬保鲜领域得到广泛的应用。冰温技术是一种将食品置于生物结冰点附近贮藏的精准控温保鲜技术，它能够有效延缓果蔬采后衰老进程，显著延长果蔬贮藏期(范新光等， 2019； 高庆超等， 2018)。

庞文燕等(2012)对比冷藏(5±1)℃和冰温(-1±0.3)℃两种贮藏条件下蓝莓发现，冰温贮藏条件下蓝莓的呼吸强度明显减弱，质量损失率、果实硬度、VC含量等变化均减小，其保鲜效果明显优于5天冷藏。蓝莓冷藏贮藏期为18天，冰温贮藏可达60天。Paniagua等(2014)通过对比冰温(0℃)与冷藏(4℃)下蓝莓失重率、硬度和腐烂度等指标，发现在相同气体环境下，冰温贮藏能有效地降低蓝莓的腐烂发生率与软化发生率。吴晨晨等(2017)发现冰温贮藏可以降低蓝莓的代谢速度，降低总糖、可溶性固形物的流失频率，减少总酚的叠加速度，减少蓝莓的质量损失率。随着蓝莓贮藏保鲜技术的不断完善，蓝莓鲜果在不同温度环境下的果实质量损失率与质构参数之间的关系也得到关注。

果实质量损失率与质构参数是反映果实内部品质参数的直接测量指标，通过观察质构参数的变化规律，能有效的推断出果实自身品质的变化情况(Hosseinietal.， 2019)。王磊明等(2018)仅针对4、10、20℃条件下的蓝莓失重率和质构特性的硬度、纵切力、咀嚼性、弹性等参数随时间变化情况进行测定，得到蓝莓在各温度下失重率与其质构特性的拟合关系。因此，现阶段为完善蓝莓冰温保鲜技术，需要开展蓝莓鲜果冰温状态下质量损失率与质构参数相关关系的研究。本试验以‘北村’蓝莓为试验材料，设计冰温(-1±0.5)℃与对照(4±0.5)℃2个试验组，测定各组蓝莓鲜果质量损失率及质构参数，分析蓝莓鲜果质量损失率与时间的关系，得出相关的拟合方程； 通过对不同试验组蓝莓鲜果各质构参数与时间的回归方程对比，从数理角度分析2种温度状态下蓝莓鲜果质构参数的变化规律； 采用主成分分析，筛选出与蓝莓鲜果质量损失率显著相关的质构参数，以期探索蓝莓鲜果品质参数间的相关关系。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设备

蓝莓为‘北村’品种，采自哈尔滨市红旗乡中沃蓝莓基地，采摘后迅速运至实验室，挑选无腐烂、无机械损伤、成熟度一致、直径约为12～13mm的蓝莓果实分装于透明盒中(尺寸65mm×65mm×50mm，厚度0.4mm，PET材质)，每盒(50±5)g，约30颗，包装盒内无障碍物，蓝莓自然摆放，均匀分布并相对稳定，贮存于(4±0.5)℃的恒温冰箱内预冷备用。

试验设备： 电子天平FA2004B(上海舜宇恒平科学仪器有限公司)； 质构仪CT3-10k(Brookfield公司)； 多层恒温冰箱BCD-215SEBB(青岛海尔股份有限公司)； 多功能荧光显微镜Nikon Eclipse E600(深圳市大通仪器设备有限公司)； 探针式温度传感器DPP800W(深圳益欧科技有限公司)； 电子卡尺(北京卓川电子科技有限公司)等。

1.2 试验设计

本研究设定冰温组与对照组2个试验组，探索不同贮藏温度下蓝莓的质量损失率与质构参数随时间的变化规律及相关性。

冰温组： 选取12盒蓝莓包装件置于(-1±0.5)℃且相对湿度(85%～90%)相同的多层恒温冰箱中贮存。对照组： 选取12盒蓝莓包装件置于(4±0.5)℃且相对湿度(85%～90%)相同的多层恒温冰箱中贮存。

贮藏周期： 各试验组贮藏周期均为7天，每天取样。

1.3 试验方法

1.3.1 蓝莓细胞密点测定 采用荧光显微镜在固定时间段观察各试验组蓝莓果实细胞状态，切取纵向果肉组织制成蓝莓薄片，染色后置于多功能荧光显微镜下进行观察，并记录统计蓝莓细胞密点变化趋势，测定依据为： 细胞密点(个·mm-2)=视野范围内完整蓝莓细胞数量/观测视野面积，成像观测倍数为200倍，截取的视野长度为1 055μm，宽度为1 400μm。每个切片视野内观察不少于15次。

1.3.2 质量损失率测定 采用电子天平在固定时间段称取各试验组蓝莓包装件质量，以贮藏前后蓝莓包装件质量计算各组蓝莓鲜果的质量损失率，测定依据为： 质量损失率(%)=(贮前蓝莓果实质量-测定时蓝莓果实质量)/贮前蓝莓果实质量×100%，2组均设3个平行，单个平行选取果实15颗。

1.3.3 质构参数测定 采用质构仪在固定时间段测量各试验组蓝莓果实质构参数，将待测蓝莓果实放置于质构仪测量平台上，测试位置为蓝莓果实侧面，质构仪测量规格为探头直径2mm，触发力为5 g，进给量3mm，进给速度0.5mm·s-1，探头上升速度1mm·s-1，采用 TexturePro CT V1.6 软件分析与记录硬度、脆性、内聚性、弹性、咀嚼性和黏附性等6项质构参数，2组均设3个平行，单个平行选取10颗果实。

1.4 数据分析与处理

采用Excel软件进行数据统计，采用Cellsens Standard软件获取蓝莓细胞采样图，采用SPSS19软件进行数据回归处理与模型构建，采用 Origin 2019软件与Excel软件进行相关图像绘制。

2 结果与分析

2.1 蓝莓鲜果细胞密点测定

蓝莓鲜果试验期间的细胞密点变化如图1所示，随着贮藏时间的延长，2组蓝莓的细胞密点均有不同程度的下降，对照组蓝莓细胞密点下降趋势较为明显，冰温组的下降趋势缓于对照组。结合图2与图3蓝莓细胞结构微观图可知，在试验第1天，2组蓝莓细胞形态饱满，完整性良好。在试验第7天，对照组蓝莓细胞肿胀，排列分散，冰温组蓝莓细胞排列紧凑，细胞间空隙较小，完整细胞数量多于对照组。试验初期蓝莓果实细胞排列紧凑，整体保持紧密的空间结构，细胞间结合力较强。随着试验天数的推移，蓝莓果实细胞体积明显增大，细胞间隔增大；在试验末期，部分蓝莓果实细胞发生破裂，形成空腔，整体空间结构松散，细胞间结合力明显下降，从而对蓝莓硬度、内聚性、脆性等质构参数造成了不同程度的影响。

图1 蓝莓的细胞密点的变化

2.2 蓝莓鲜果质量损失率的变化及与时间的关系

如图4所示，对照组蓝莓鲜果质量损失率随时间的延长而增加，在试验第7天达到试验期内最大值1.56%。根据质量损失率y与时间x0的关系，利用SPSS软件得到的指数回归模型如图5所示：y=1.385 34exp(x0/9.165 63)-1.396 04，R2=0.967 9，拟合效果较好。

冰温组蓝莓鲜果的质量损失率同样随着时间延长而增加，试验第7天达到该状态最大值的0.48%。但仅为对照组最大值的1/3，与对照组第3天质量损失率(0.53%)接近，根据质量损失率Y与时间X0的关系，利用SPSS软件得到指数回归模型如图5所示：Y=0.197 36exp(X0/5.850 47)-0.184 5，R2=0.959 2，拟合效果较好。

由图5可知，2种温度下蓝莓鲜果的质量损失率均符合指数模型变化，但冰温组蓝莓质量损失率的增长速率远低于对照组质量损失率的增长速率，验证了较低温度更有助于蓝莓鲜果采摘后的贮藏保存。

图2 对照组蓝莓细胞结构变化

图3 冰温组蓝莓细胞结构变化

图4 蓝莓质量损失率的变化

图5 蓝莓质量损失率的变化与时间的拟合曲线

2.3 蓝莓鲜果质构参数的变化

蓝莓鲜果试验期硬度变化如图6A所示，对照组果实硬度在0～5天持续下降，6～7天大幅下降，其硬度损失率为17.39%，冰温组果实硬度在整个试验期间内平缓下降，硬度损失率为8.63%，第7天硬度接近于对照组第5天硬度值，冰温组硬度损失约为对照组的1/2。蓝莓鲜果试验期间脆性变化如图6B所示，对照组第0～2天，果实脆性大幅下降，第3～7天恢复平稳，其脆性损失率为22.14%，冰温组果实脆性在试验期平稳下降，脆性损失率为13.63%，冰温组试验周期内脆性值均高于对照组。蓝莓鲜果试验期弹性变化如图6C所示，对照组蓝莓弹性在第0～2天无明显变化，第3～7天迅速下降，第7天的弹性数值为初始的84.15%，弹性损失率为15.84%，而冰温组果实弹性呈波动下滑的趋势，第1天波动较为明显，后续波动幅度较小，整体弹性损失率为7.43%，小于对照组。蓝莓鲜果试验期咀嚼性变化如图6D所示，在整个试验期内蓝莓鲜果的咀嚼性呈阶段性下降，对照组内第0～3天蓝莓咀嚼性下降明显，第4～7天变化幅度不大，咀嚼性损失率为20.36%，冰温组整体小幅度下降，损失率为13.65%，优于对照组。蓝莓鲜果试验期内聚性变化如图6E所示，在试验期内，内聚性在不同温度状态下持续下降，对照组内聚性损失率为47.92%，冰温组内聚性损失率则为37.51%。蓝莓鲜果试验期黏附性变化如图6F所示，对照组黏附性持续下降，第6天达到最大值，为初始的62.5%，整个试验期内黏附性损失率为33.33%。冰温组蓝莓鲜果黏附性在第1天变化幅度较大，但第2～7天呈平稳下滑趋势，黏附性损失率为9.72%，仅为对照组损失率的1/3。

2.4 蓝莓鲜果质构参数与时间的拟合

由表1可知，通过对蓝莓鲜果各质构参数与时间的线性拟合，可以从函数关系式中较为明显地比较出试验期内蓝莓果实自身品质的变化趋势。在对照组与冰温组2种温度状态下，蓝莓果实各项质构参数均呈现不同程度的下降趋势，但可以看出冰温组各参数的下降趋势均较缓于对照组。依此可以推断出，随着时间的延长，冰温组的蓝莓鲜果质构品质均优于对照组的质构品质，也进一步验证了冰温条件更利于蓝莓鲜果的保鲜。

2.5 蓝莓鲜果质量损失率与质构特性间的相关性

由表2可知，对照组中蓝莓鲜果质构参数的相关系数硬度(-0.957)、脆性(-0.840)、内聚性(-0.943)及黏附性(-0.933)与质量损失率呈显著负相关； 在冰温组中蓝莓鲜果质构参数的相关系数硬度(-0.887)、脆性(-0.822)、咀嚼性(-0.889)及内聚性(-0.966)与蓝莓鲜果质量损失率呈显著负相关，为建立蓝莓鲜果质量损失率与质构特性间的拟合关系提供依据。

2.6 蓝莓鲜果质量损失率与质构特性间的主成分与回归分析

利用主成分分析法分析2组各质构参数的相关关系，对照组主成分分析如图7A所示，第一主成分PC1的贡献率为73.3%，第二主成分贡献率为20.5%。第一主成分得分较高的是内聚性与硬度，而在第四象限中，黏附性和脆性的得分最高，故选取硬度x1、脆性x2、内聚性x3、黏附性x4这4个参数作进一步分析，去除F显著水平大于0.05的变量x4，故选取硬度x1、脆性x2、内聚性x3作为最终变量进行回归分析，通过SPSS软件得到质量损失率y与硬度x1、脆性x2、内聚性x3的回归方程为：y=8.243-0.583x1-0.07x2-0.02x3，决定系数R2=0.772 4，拟合度较好。

如图7B所示，冰温组第一主成分PC1的贡献率为67.3%，第二主成分贡献率为18.2%。第一象限中，第一主成分得分较高的是内聚性、咀嚼性与硬度，而在第四象限中，脆性的得分最高，故选取硬度X1、脆性X2、咀嚼性X3与内聚性X4等4个质构参数作进一步分析，去除F显著水平大于0.05的变量X4，选取硬度X1、脆性X2、咀嚼性X3作为最终变量进行回归分析，通过SPSS软件得到质量损失率Y与硬度X1、脆性X2、咀嚼性X3的回归方程为：Y=4.772-0.011X1-0.017X2-0.306X3，决定系数R2=0.838 8，拟合度良好。

图6 蓝莓的质构参数变化

表1 蓝莓质构参数与时间的拟合方程

图7 对照组(A)与冰温组(B)蓝莓质构参数主成分聚类

表2 蓝莓质量损失率与质构特性间的相关系数表①

3 讨论

本研究发现，冰温状态下蓝莓鲜果质量损失率随时间变化符合指数模型Y=0.197 36exp(X0/5.850 47)-0.184 5，这与阎根柱等(2018)构建的草莓质量损失率与贮藏时间的回归模型类似，并通过对比不同试验组的蓝莓鲜果质量损失率的拟合曲线，可以明显看出冰温组的质量损失率增长趋势远低于对照组。与对照组相比，冰温状态可以更加有效的抑制呼吸作用与内部酶活性，减少果实内部营养成分损失，延缓果实衰老(Chunetal.， 2013)，保证果实品质。

对于质构参数变化，本研究发现蓝莓鲜果的硬度、弹性与黏附性在2个试验组中变化最为明显，且对照组的上述3个质构参数损失率均为冰温组的2倍。硬度是反映细胞间结合度以及相关分解酶变化的一种指标，随着时间的延长，果实在水解酶的作用下造成细胞软化，导致果实硬度降低(李莹等， 2013； 刘萌等， 2013)，而冰温组相较于对照组，可更加有效的抑制水解酶的活性，使蓝莓鲜果在试验期间仍保持较好的硬度品质。弹性是水果在外力作用下发生形变，当撤去外力后恢复原来状态的能力，试验期间果实内部水分与糖分消耗，细胞支撑力不足，组织内流动性增加，导致弹性下降，由于冰温贮藏环境可抑制果实呼吸作用，减少果实内部营养消耗，与对照组相比更加有效的保证蓝莓内部品质，保持果实弹性(郝建东等， 2016； 郭峰等， 2015； 唐坚等， 2015)。黏附性是指克服果实表面同其他物质表面接触之间的吸引力所需要的能量，果实在贮藏状态下，由于存在生理活性，会不断进行呼吸与代谢作用，促进果实成熟，使得果实细胞持续老化，导致细胞破裂，水分流失，从而黏附性下降，冰温则可有效抑制细胞的呼吸作用从而延缓果实衰老，因此冰温状态下蓝莓黏附性下降缓慢(张雪等， 2014； Vicenteetal.， 2012)。

质量损失率与质构参数的相关性分析可以看出，2个试验组的蓝莓鲜果质量损失率与各质构参数均呈负相关关系。随着时间的延长，果实内部水分与营养成分随之消耗，质构参数的数值不断减少，质量损失率不断上升，这与王磊明等(2018)研究蓝莓采后的品质参数变化趋势相一致。通过TPA分析进一步筛选蓝莓主要的质构参数，并利用SPSS软件得到了冰温状态下质量损失率与硬度X1、脆性X2、咀嚼性X3的回归方程为：Y=4.772-0.011X1-0.017X2-0.306X3，该结果与程晓燕等(2020)研究常温贮藏下枸杞(Lyciumchinese)鲜果质量损失率与质构各参数的关系也十分类似。

4 结论

蓝莓在贮藏过程中容易受到环境温度的影响，造成其内部营养物质的不断消耗，从而引发相关质构参数的改变，表现为蓝莓鲜果的质量损失。1)冰温贮藏条件下，蓝莓质量损失率随时间的延长增长趋势明显变缓，试验周期内质量损失率最大值仅为冷藏条件下该值的1/3，主要是由于冰温环境可以抑制蓝莓果实的呼吸作用与内部酶活性，减少营养物质损失，说明冰温贮藏可以更加有效地维持蓝莓鲜果的品质。2)冰温环境对于减缓蓝莓鲜果贮存周期内的质构参数损失同样有利，硬度、脆性、弹性、咀嚼性、内聚性和黏附性6项质构参数损失率为冷藏条件对照组的29%～78%，尤其硬度、弹性与黏附性3项质构参数的对比值更为明显，均小于50%。3)冰温状态下蓝莓鲜果的硬度、脆性和咀嚼性是与蓝莓鲜果质量损失率变化相关的主要质构参数，质量损失率与硬度、脆性、咀嚼性等3项质构参数呈显著负相关(P<0.05)。