苹果物理性质的综合分析及研究

苹果物理性质的综合分析及研究摘要：本文主要研究了苹果主要形态，水、总糖、蛋白质等的物理性质，并以三元件 MaXwell 模型作为苹果的松驰规律模型分析苹果的流变特性，且对苹果感官分析品质与仪器分析品质相关性进行了讨论。关键词：组织结构；流变特性；质构测定；感官检验1 苹果物理性质分析1.1 苹果内部品质及其物理性质1.1.1 水分新鲜苹果中含量最多的是水，一般占 8990，随品种不同而有差异。它能使果实显得格外新鲜丰满，呈现出坚挺、脆嫩的状态，而且具有光泽。水分充足，果实的硬度和紧实度都会处于最佳状态，由于水分热容量大，可以很好地避免果子体温剧烈变化。更重要的是许多营养成分溶解于水中，易被人体吸收利用。生长期间的苹果果实，随着果实的增大，总含水量急速增加，但其含量百分比，即含水量则变化不大，直到成熟之前还稍有下降。1.1.2 总糖 糖是苹果果实中可溶性物质的大部分，在成熟的果实中，含量仅次于水分。糖的含量多少与果实的风味、品质、营养价值有很大关系。苹果果实中糖的种类有蔗糖，果糖及葡萄糖。果实的呼吸作用和水份丧失是果实中总糖在贮存过程中损失的主要途径, 所以测定不同贮存时期的各品种苹果中总糖的含量, 有助于了解苹果的呼吸作用和水份丧失的高峰期, 从而为苹果的保鲜提供科学的依据。 1.1.3 粗蛋白 粗蛋白是苹果的重要营养成分之一, 与果实的营养价值密切相关。准确测定不同贮存时期各种苹果中的粗蛋白含量, 对于优选耐贮性好、营养价值高的苹果品种有着深远的意义。1.1.4 矿物质矿物质元素含量不但是衡量苹果中营养水平的重要指标，却能够还与苹果的质量和风味有相关性。苹果中主要含有铜、铁、锌、钙、镁、钠和钾等矿物元素，虽然含量不高，却能够保持果子细胞的完整性，增强果子对病原物侵染的抵抗能力。1.1.5 纤维素苹果果实的纤维素含量般在 1.28。果实的表皮细胞均含有角质纤维素，角质具有耐酸、耐氧化和不易透水的特性，并且对微生物的侵染有高度的抵抗能力。因此在苹果的采收、分级、包装、运输和贮藏等的操作中，千万不要使表皮受机械伤。1.2 苹果组织结构特征及其物性性质下面是通过对 25 个品种果实进行组织结构研究的结果, 了解了不同品种果实组织结构的特点, 为探索品种鉴定、品种分类和选育优良品种时选择选配亲本提供依据, 为研究苹果品种果实组织结构与果实的生物学特性、贮藏运输和某些果实生理或病原病害的关系奠定基础。1.2.1 果实角质层结构苹果品种果实角质层厚度变化在 12.0 一 20.0m 之间,相差 8.0m。观察角质层结构发现, 陆奥、印度、鸡冠等多数品种的质地均匀一致, 无明显断片, 与果皮细胞连接紧密, 是果实不易失水和生锈的品种特点(图版一 1 ) 。金冠的角质层结构松散, 断片多而呈堆积状(图版一 2 )。这种结构, 很容易失水致使果皮变皱, 加之果皮外露, 易产生木栓组织而变成果锈, 这就是金冠果面易生锈的重要原因。乔纳金、秦冠、津轻等品种的角质层有断口,数量与断片长短不尽相同(图版一 3 ) 。1.2.2 果实表皮结构苹果果实表皮是单层细胞结构。不同品种果实表皮细胞的形状、排列状态和细胞大小都存在明显的差别。从细胞形状来看, 不仅品种间有所不同, 在品种内亦有方形、长方形、不规则或近圆形等的差别。表皮细胞的排列状态, 除红玉外大多是不连续、不规整、甚至呈破碎状态。( 图版一 4) 。表皮细胞长度和厚度在品种间差异明显。长度变化范围在 1 4.8 一 28.1m , 厚度变化在 7.0一 17.9m 之间。细胞又长又厚的品种为新红星、红星、艳红等, 细胞细长的为王林、印度、超红等, 细胞短厚的为澳洲青苹、红玉等。1.2.3 果皮组织结构苹果果实果皮厚度因品种不同变化很大, 变化在 16.9 一 53.3 m 之间, 其中最薄的津轻为 16.9 m , 较厚的澳洲青苹、长红、千秋为 48.3 一 53 .3m , 多数分布在 2 4.2 一 38 .7m 之间。果皮细胞层数, 最少的津轻为 1.8 层, 最多的千秋为 4.8 层, 多数品种为 3 一 4 层。果皮厚、细胞层数多是保护果实和耐挤压的良好结构。较理想的果皮组织结构应是果皮较厚、细胞层数较多、细胞较长、较薄、排列紧密，此种结构的果皮保护作用和耐挤压特性都较好，如印度、鸡冠等品种果皮属于此类。相反，金冠、津轻、赤阳、红玉等品种果皮薄、层数较少、细胞短而厚，果皮的保护性能不理想，属于易失水、易碰伤的类型。果皮细胞形状对果皮结构也有很大的影响，如印度、珍宝、千秋等果皮细胞呈长梭形，细胞间相互搭接面大，排列严密(图版一 5);赤阳、红玉等品种果皮细胞呈椭圆形、圆柱形，且不整齐，排列不紧密，是一种不理想的果皮结构(图版一 6)。1.2.4 果肉外层组织结构观察苹果果肉发现有两层明显不同的组织结构，靠近果皮的外层果肉，细胞较小，排列较紧密，愈接近果皮愈甚;果肉内层细胞明显增大，约为外层的 3-5 倍，细胞间隙明显。 苹果外层果肉的厚度最薄的是印度 54.lm，多数品种分布在 67.5-126.Om 之间。外层果肉细胞长度变化在 33.9-55.0m 之间。外层果肉细胞厚度变化在 19.4-33.6m 之间，较厚的有鸡冠、陆奥、新红星，均为 33.6m，较薄的有超红、红瑞光，为 19.4-20.7m，多数品种分布在 25.0-30.Om 之间。苹果果肉外层的厚度、细胞层数、细胞大小、形状和排列状态与果实的物理特性、食用口感有一定的关系。如果外层果肉较厚、细胞层数较多、细胞较小、较长、排列紧密, 会增加其抗挤压、耐运输的特性, 也会导致果肉较致密的口感。如青香蕉、国光、金晕、秦冠等具有这种结构。相反, 果实的耐挤压能力较低, 肉质口感也较松脆, 如津轻、红瑞光等。这里应指出的是, 鸡冠外层果肉组织结构基本属于前者, 但不同的是细胞较大, 果肉仍较致密, 表现特殊。1.2.5 果肉内层组织结构苹果果肉内层细胞绝大多数呈圆形、近圆形、椭圆形, 唯有金冠、千秋等呈不规则的多边形, 表现极为特殊(图版一 2 ) , 原因尚需进一步研究。金冠果肉内层细胞排列较紧密, 与其肉质较致密有关。果肉内层细胞大小品种间差异较大, 细胞较大的有乔纳金、王林、红瑞光、陆奥等,直径为 14 1.0 一 1 48. 0m , 细胞较小的有珍宝、元帅等, 直径在 80. 0m 以下; 多数品种分布在 1 00一 1400m 之间。分析表明, 果肉内层细胞大小与果实大小和果肉硬度没有明显相关。1.2.6 讨论苹果果实的角质层、表皮、果皮、果肉外层和内层等组织结构在不同品种、甚至在同一芽变系的不同品种间都表现出不同的特征和结构状态, 可据此进行品种鉴别和分类, 对品种研究和描述及育种时选配亲本均有一定的参考价值。不同苹果品种果实的组织结构对果实的物理特性和贮运性能也有一定的影响。角质层厚、质地均匀无断裂口, 果皮和果肉外层厚、细胞层数多、细胞长、薄、排列紧密者, 耐挤压的机械性能好, 不易失水、皱皮、生锈; 相反, 则为不理想的结构, 不耐挤压, 易失水、皱皮、生锈。当然完全理想的品种是不多的, 同一品种内有时性状可互补, 而维持一种较好的结构状态, 如印度果皮、果肉外层不是很厚, 但角质层、表皮结构较好, 果皮细胞梭形狭长、层数较多, 便弥补了果皮和果肉外层薄的缺点。对于某些结构明显不好的品种如金冠等则需采取必要措施, 提高贮运能力。2 苹果的流变特性- 松驰特性的试验与研究苹果的流变特性在其长卸、遨输、加工及贮存过程中具有重要的尝义, 其有一重要的流变特性为松驰特性, 下面针对不同条件下苹果的松驰特性进行试验研究。2.1 材料与方法2.1.1 材料及装置以苹果为试材, 试验的环境温度为 1623 , 空气相对湿度为 51%一 72 %. 试验装置如图 l 。2.1.2 试验方法与设计变形量 1.0 , 1.5 , 2.0mm 时对应的载重量为 2 ,3 ,4 kg , 其变形速度变为 5 m / s 。 为了研究各因素对其流变特性参数影响的显著性，采用 Lq（3）正交实验设计进行试验,每次试验重复 3 次, 空列作为第一类误差处理，其试验因素水平(见表 l )。通过该试验,寻求苹果在不同定变形量下, 果品的内力随时间的变化关系。另外, 对苹果纵向放置时的松驰特性作了测定。此时变形量调整为 2 mm ,加载重量为 4.25 kg , 分别用大、中、小苹果实验, 并同横向放置时的松驰特性作比较。2.2 试验结果及分析2.2.1 数学模型根据测定数据及特性曲线图,以三元件 MaXwell 模型作为苹果的松驰规律模型, 见图 2。以计算机对曲线进行解析拟合, 求出其流变特性参数及相关系, 其相关系数在 0. 9 3 以上。对参数进行统计分析, 用三水平下重复 3 次时作分析计算, 并检验因素对其流变特性参数影响的显著性。2.2.2 数据分析其流变特性参数见表 2 。另外, 统计检验的结呆表明, 在 0 . 0 5 水平上苹果的大小、变形量对数影响不显著。同时, 用苹果纵向放置与横向松驰放置时特性作了比较试验 ( 见曲线图 3 , 4 ) 。从以上的曲线不难看出苹果纵向放置时其内力较大, 即能够承受的外载较大。可以看到, 苹果在纵向放置时有的就没有发生松驰现象。其变形量且达不到 2 . o m m( 载荷一定) , 显示出力不变, 变形量在增加的现象, 最后的变形量如图所示。既然苹果纵向放置能承受较大的外力, 所以苹果包装、贮运时应纵向放置, 以减少损伤。3 苹果质构的测定3.1 苹果感官品质的模糊综合评价感官鉴别法就是用人体的感觉器官（眼、手、口、鼻）直接观测果形、个头、色泽、外表以及嗅尝果实风味、品质和味道等来判定果品品质优劣的方法。由于感官鉴别主要是通过人们目测、鼻嗅、口尝和手摸等方法获得的综合性的评价，加之常规的感官质量评分的离散度往往较大，其常常致使评价结果存在一定的局限性，很难获得比较一致的结果。因为仅用一个平均数很难准确地表示某一指标应得的分值，这样就使结果出现的误差较大，从而影响了评价果品质量的准确性。因此采用模糊综合评判法对苹果的感官品质进行了评判。3.1.1 评价人员及评价方法的确定评价人员均为训练有素的食品感官质量考评员，要求评价人员在评价前 2 小时内禁用烟、酒和辛辣等刺激性食物。评价过程在感官评价实验室中进行。评价前，给每位评价人员讲解评价内容、评价标准和评价方法，然后将已编好号的五份苹果待评价样品用相同的盛器送交评价员评价。评价中不许相互交谈，评价完一个样品后，用清水漱口，间隔 8 分钟再评价下一个样品，最后填写好评分表并签名。收集各评价员的评价结果，进行分析。3.1.2 隶属函数的建立根据苹果的感官质量指标内容，设定两个评价域：因素集 U 和评语集 V，从 U 到 V 的一个模糊映射构成评判矩阵 R，设权重集 X 为加权数，则有：3.1.2.1 因素集的确定因素集是苹果感官质量的指标集合。可表示为：U果形 U1，果面 U2，果色 U3，气味 U4，滋味U5，手感 U63.1.2.2 评语集的确定评语集是苹果质量等级的评语集合。评价苹果的等级采用百分制打分，得 90 分以上者为“优质果” ，得 8089 分者为“良质果” ，得 6079 分者为“次质果” ，60 分以下者为“劣质果” ，则其评语集可以表示为：V优质果