胡亞云

（西北農林科技大學食品科學與工程學院，陜西楊凌712100）

質地是果實貯藏保鮮的重要品質之一，也是用于表征果實成熟度和耐貯性的重要依據。果實質地屬性是源于果實結構的一組物理特性，此特性與果實的形變、曲解和在力的作用下流動有關[1]。

葡萄是一種營養(yǎng)豐富、食用性很強的水果，具有果皮薄、汁液多、怕擠壓等特點。采后葡萄果實質地不斷發(fā)生變化，內部組織變軟，風味變差，尤其在長距離運輸過程中，質地軟化的果實不耐擠壓，導致機械損傷，嚴重影響了葡萄的感官性能、品質和商品價值[2]。釀酒葡萄的采收時間是影響葡萄酒質量的影響因素之一，而葡萄質地則是判斷葡萄成熟度的重要指標。目前，對于葡萄品質的評價及葡萄成熟度的判斷，除了用單果重、果形尺寸、蛋白質含量、糖酸比、出汁率、VC、可滴定酸、可溶性固形物等化學指標評價外，應用物性測試儀對葡萄品質進行客觀評價已逐漸被廣泛使用。

物性測試儀（Texture Analysis）也叫質構儀，是用于客觀評價食品品質的主要儀器，能夠根據樣品的物性特點作出數據化的表述，由于其在食品行業(yè)的應用逐漸廣泛，測定的物理性狀能較好地反映食品質量的優(yōu)劣，已經得到了研究者們的充分肯定[3]。本文根據使用英國Stable Micro System 公司生產的TA.XT plus 型質構儀的經驗，并結合前人的研究成果，對質構儀在葡萄品質評價中所使用的探頭、測試模式、儀器條件、樣品的制備方法、數據處理方法、應用現狀等做了歸納和總結，供科研工作者參考。

1 TPA 測試法

TPA（Texture Profile Analysis）是近年來發(fā)展起來的一種新型儀器測試方法，其原理是利用力學測試來模擬人的兩次咀嚼動作，記錄力和時間的關系，從中找出與人感官評定相對應的關系[4]，這些參數在一定程度上較為客觀的反映了果實的質地和組織結構的變化，也間接地反映了果蔬的保鮮效果，是目前食品物理品質評價最常用的測試方法。葡萄TPA 質構特征曲線見圖1。

圖1 葡萄TPA 質構特征曲線Fig.1 Typical curve from texture profile analysis（TPA）of grape

1.1 探頭的選擇及樣品的制備方法

對于葡萄的TPA 測試可以根據實驗要求，選用去皮和不去皮兩種方式進行測試。對葡萄進行不去皮測試，反映的是整個果實的質構，將葡萄去皮后進行測試則反映的是葡萄果肉部分的質構。常用的探頭有圓柱形探頭p/35，p/50，p/75 或p/100 等。質構測試目前沒有統(tǒng)一標準，根據經驗及文獻報道，在選用探頭時只要選擇比測試葡萄樣品大的探頭，每次測試選用同一個探頭和相同的參數即可。用于測試的樣品要求大小均等、成熟度一致、無病害、無霉變、無機械損傷等。對葡萄進行去皮時需小心，盡量避免把果肉掀起。葡萄個體差異較大，一般要求選20 個以上樣品進行測試，最后求其平均值。

1.2 操作方法

樣品準備好后，放置于HDP/90 測定平臺上，從程序列表中選用TPA.PRG 測試程序，首先進行探頭返回高度的校正，然后設置測試參數：設置測試前速度、測試速度、測試后速度均為1 mm/s，設置壓縮程度為25 %或其它更高或更低的壓縮程度，兩次壓縮間隔時間為5 s，數據采集速率為400 pps，觸發(fā)力為5 g。值得注意的是，進行測試時，應根據果實本身的質地屬性進行預實驗，從而選定合適的測試參數。

1.3 數據分析

在TPA 試驗中，可以測得8 個參數指標，它們分別是硬度（Hardness）、脆度（Fracturability）黏著性（Adhesiveness）、彈性（Springiness）、內聚性（Cohesiveness）、膠著性（Gumminess）、咀嚼性（Chewiness）、回復性（Resilience）。

對于以上各項質地參數，并不是每項參數都要進行分析，而應根據葡萄果實的自身屬性選擇與葡萄感官評價中的新鮮度、硬度等相關的指標，根據壓縮程度的不同，葡萄果實可能沒有出現明顯的裂痕，故就不必對果肉脆性參數進行分析，膠著性多用于評價半固體樣品[4]，而葡萄為固態(tài)樣品，故不必對膠著性參數進行分析。主要研究指標應該為：

1）硬度（Hardness）：指葡萄在外力作用下，使其發(fā)生變形所需要的力，反映在質地特征曲線上為第一次壓縮時的最大峰值，在圖2 中為雙峰曲線的第一個峰的最大值，單位為N、kg、g 等。

2）彈性（Springiness）：指葡萄經第一次壓縮變形后，在去除變形力的條件下所能恢復的程度，即兩次壓縮周期的下壓時間比。

3）內聚性（Cohesiveness）：咀嚼葡萄時，葡萄抵抗牙齒咀嚼破壞而表現出的內部結合力，反映了細胞間結合力的大小，使果實保持完整的性質，反映在質地特征曲線上為兩次壓縮周期的曲線面積比。

4）咀嚼性（Chewiness）：硬度、內聚性和彈性三者乘積，它綜合反映了葡萄對咀嚼過程中所產生外力的持續(xù)抵抗作用。

5）回復性（Resilience）：表示葡萄在受到外界壓力作用時回彈的能力，即第一次壓縮至峰值后返回時葡萄所釋放的彈性能與壓縮時探頭耗能之比，在圖1 中指2 到3 的面積與1 到2 的面積比值。

1.4 國內外應用現狀

目前國內外用TPA 測試法用于葡萄品質評價的研究較多，如李志文等[5]在1-MCP 結合冰溫貯藏對葡萄果實質地的影響一文中，采用P/75 探頭，測試前速度5 mm/s，測試速度2 mm/s，測試后速度2 mm/s，壓縮變形程度25%，兩次壓縮間隔時間5 s，觸發(fā)力5 g，對乍娜葡萄進行TPA 測試，得出評價葡萄果肉的質地可以根據實驗條件采用TPA 測試果肉的硬度、彈性、凝聚性、咀嚼性和回復性等指標。

任朝暉等[6]在質地多面分析（TPA）法評價葡萄貯藏期間果肉質地參數的研究一文中，設置測試前速度、測試速度、測試后速度均為1 mm/s，壓縮程度為30 %，兩次壓縮間隔時間為5 s，觸發(fā)力為5 g，對巨峰葡萄果肉進行測試，得出質地多面分析法能很好地反映葡萄果肉質地參數變化規(guī)律，適合用于評價葡萄貯藏期間果肉質地變化情況。

張昆明等[1]在葡萄貯藏期間果肉參數質地變化規(guī)律的TPA 表征中，得出TPA 測試反映了3 種保鮮膜內的葡萄果肉各項質地參數變化規(guī)律總體均呈現下降趨勢。

Segade SR 等[7]使用柱形探頭p/35，壓縮比為25%，選用TPA 測試法對不同區(qū)域的釀酒葡萄進行測試，得出可以用質構分析作為一個區(qū)別釀酒葡萄不同生長區(qū)域及其花青素可萃取行指數的指標。

2 穿刺測試法（Puncture test）

果蔬硬度是判斷質地的主要指標，也是判斷果蔬新鮮度和成熟度的重要指標。穿刺測試法一般用來測試葡萄表皮的硬度。

2.1 探頭的選擇及樣品的制備方法

用穿測法測試葡萄硬度一般選用針形探頭P/2N。測試樣品要求大小均等、成熟度一致、無病害、無霉變、無機械損傷等。測試時需固定測試部位，可以選擇樣品的頂部、赤道部分或底部分別進行測試，確保測試部位一致才可保證測試結果的可信度。

2.2 操作方法

將樣品放置于HDP/90 測定平臺上，在軟件中編輯測試程序，設置測試前速度和測試速度均為1 mm/s，測試后速度為10 mm/s，觸發(fā)力5 g，數據采集速率200 pps，穿刺深度為3 mm，力量感應元5 kg。測試速度可以根據實驗需要設定為2 mm/s 或更高的速度。

2.3 數據分析

圖2 為葡萄穿刺測試的質構特征曲線，從圖中可以得到3 個測試指標。

圖2 葡萄穿刺測試質構特征曲線Fig.2 Texture typical curve of grape puncture test

1）表皮硬度（Skin Hardness）：一般用峰的最高點表示表皮破裂力（Skin Break Force），單位為g、kg、N等力學單位。

2）破裂能量（Skin Break Energy）：指圖2 中1 到2的面積，單位為g·s、kg·s 或焦耳等，破裂能量越大表示葡萄皮越難以穿透。

3）彈性模量（Skin Young’s Modulus）：圖2 中1 到2 的斜率表示樣品的彈性模量。彈性模量為樣品在彈性變形階段應力和應變的比例系數，單位為g/s，是用來衡量樣品產生彈性變形的難易程度指標，其值越大則產生彈性變形的應力也越大，也即在一定的應力作用下，發(fā)生的彈性變形越小。

2.4 國內外應用現狀

穿刺法用于葡萄硬度的測試國內報道很少、國外報道較多。

在釀酒過程中，漿果組分的釋放可能與其表皮的機械性能有關，尤其是硬度。Letaief H[8]等采用穿刺法對3 種葡萄品種的表皮硬度進行穿刺測試，研究了品種、串的位置和穿刺部位和表皮硬度之間的關系。在測試時選擇果頂、果實赤道、果底3 個不同的穿刺部位進行試驗，并用破裂能量表示表皮的硬度，最后得出葡萄的品種和穿刺點之間有一定的相互作用，破裂能量對于理解品種、串的位置、穿刺點3 個因素對表皮硬度的影響是非常有用的，其它影響穿刺測試的因素還需要進一步研究。

Rolle L 等[9]在果皮硬度對釀酒葡萄脫水動力學的影響一文中，用穿刺法測試釀酒葡萄果皮硬度，用果皮破碎力度表示果皮硬度，通過研究得出對于特別成熟的葡萄，果皮破碎力度影響其干燥速率，對同一品種而言，最成熟的葡萄干燥速率下降，果皮硬度增加。試驗中采用P/2N 探頭，測試速度1 mm/s，穿刺深度3 mm/s，力量感應元5 mm/s，數據采集點400 pps。

3 葡萄皮厚度測試法（Grape Skin Thickness Test）

葡萄皮厚度的測試多見于釀酒葡萄研究中，在鮮食葡萄研究中未見報道。在葡萄酒中，紅葡萄是花青素的唯一來源。在葡萄成熟過程中果皮中的花青素逐漸積累，但其濃度隨著種植技術、氣候條件、土壤條件等的不同在變化，因此評估花青素的可萃取性對于葡萄酒的質量非常重要。葡萄表皮的機械特性是影響花青素可萃取性的其中一個指標，因此研究葡萄在成熟過程中表皮的機械性能很有意義。對于表皮機械性能的測試，目前多選用質構分析法。

3.1 探頭的選擇及樣品的制備方法

葡萄皮厚度測試一般選用柱形探頭p/2。樣品的制備方法為：用刀片輕輕剝下0.5 mm×1 mm 大小的葡萄皮，刮去黏在皮上的果肉，一定不能傷及果皮，每次取樣必須固定在葡萄的某個固定部位。

3.2 操作方法

將取好果皮外表面朝下，放置在HDP/90 測定平臺上，注意樣品不能折疊。在軟件中編輯測試程序，設置測試參數：設置測試前速度、測試速度均為0.2 mm/s，測試后速度10 mm/s，觸發(fā)應力5 g，數據采集速率200 pps，力量感應元5 kg。每次測試前需進行力量校正和探頭高度校正。

3.3 數據分析

通過軟件處理數據，得到果皮厚度（Skin Thickness），單位為mm 或μm。在圖3 中指的是曲線中1 到2 的探頭運行距離，距離越大，則葡萄皮越厚。

圖3 P/2 探頭測試葡萄皮厚度的質構特征曲線Fig.3 Texture typical curve of grape skin thickness test by P/2 probe

3.4 國內外應用現狀

Segade SR 等[10]在漿果表皮厚度作為主要的質地參數預測釀酒葡萄中花青素的可萃取性一文中，選用P/2 探頭，設置測試速度0.2 mm/s，觸發(fā)應力0.05 N。對選定的幾個葡萄園的葡萄進行研究得出，在大多數葡萄園中，葡萄表皮質地特征值隨著成熟階段有增長趨勢，但差異不明顯。在每一個葡萄園中，花青素的含量隨著成熟階段在增加，花青素的可萃取性不受成熟階段的影響。在葡萄的不同成熟階段和所研究的葡萄園中，葡萄表皮厚度和花青素的可萃取性有一定的相關性。表皮厚度是影響花青素可萃取性的一個重要指標，葡萄皮越薄紅色素流失越多。因此，表皮質構的測試可以作為判斷葡萄花青素可萃取性的常用手段，因為質構測試快速、簡單、費用低。

葡萄與葡萄酒中常見的酚類物質是葡萄中重要的次生代謝產物，與葡萄的抗病性、采后生理、貯存、保鮮等密切相關。多酚物質是葡萄酒存在差異性的主要原因之一，決定著葡萄酒澀味和苦味的優(yōu)劣與強弱，影響著葡萄酒的色澤、結構、貯藏壽命及生物化學穩(wěn)定性，是葡萄酒的骨架成分[11]。葡萄酒中酚含量主要取決于葡萄皮中酚類物質的含量及各種酚類物質的浸出率[12]。Rolle L 等[13]在葡萄種植密度和收獲時間對其成熟過程中酚類物質組成、酚類物質萃取性指數和質構特征影響一文中得出，堅硬的葡萄其酚類物質積累越多，表皮越厚的葡萄更利用酚類物質的提取。葡萄表皮硬度越大，提取的花青素越多[14]。

4 其它測試方法及其應用現狀

據文獻資料報道，物性測試儀還用于葡萄籽硬度的測試及果梗分離力的測試，這些測試都基本用于釀酒葡萄的品質測試。

4.1 葡萄籽硬度的測試（Grape Seed Hardness Test）

葡萄籽硬度的測試方法：將葡萄籽從果肉中取出，用吸水紙擦拭干凈，放置于HDP/90 載物臺上，選用P/35 或P/50 探頭進行壓縮，測試其硬度。測試參數為：測試前速度和測試速度均為1 mm/s，測試后速度為10 mm/s，觸發(fā)應力5g，壓縮比50%。用峰的最高點表示籽粒破裂力（Seed Break Force），見圖4。

圖4 P/50 探頭測試葡萄籽硬度質構特征曲線Fig.4 Texture typical curve of grape seed hardness test by P/50 probe

Rolle L 等[15]在蒙德斯釀酒葡萄在干制過程中表皮及葡萄籽的力學特性和酚類物質組分的變化研究中得出，釀酒葡萄萎縮過程中葡萄籽的硬度會降低，而彈性會增加。葡萄籽中的原花青素和香草黃烷醇在萎縮過程中顯著增加，相比之下，果皮中這些化合物的含量都降低了。

4.2 果梗分離力的測試（Peduncle Detach Force Test）

在葡萄脫水過程中，漿果表皮硬度和厚度增加，而果梗的分離力在減小。果梗分離力是評估在枝干制是否合適的重要指標[15]。其測試方法為：選鉗子狀探頭A/PS，將葡萄放置在HDP/90 載物臺上，載物臺中心有5 mm 大的孔，測試速度1 mm/s，牽引（traction）距離10 mm。用峰的最高點和峰的面積分別表示果梗的分離力（Peduncle Detach Force）和分離能量（Peduncle Detach Energy）。

5 問題與展望

質構儀對葡萄質構的測試，具有操作方便、反應靈敏、測試結果客觀、測試費用低廉等特點，能反應出葡萄的質構特征，對葡萄的品質評價及確定葡萄的采收時間等有一定的指導意義，但質構儀測試結果的成功與否除了與樣品的一致性有關外，還與所選用的測試模式和測試參數有很大的關系，如TPA 測試中的壓縮比、兩次壓縮之間的間隔時間等對測試指標都有一定的影響，有關葡萄各種測試方法的最佳測試參數還需在后續(xù)的研究中解決。

質構儀應用于葡萄及其它果實的研究中，最初僅限于對果實品質的評價，近幾年來已經逐漸向果實貯藏保鮮的方向發(fā)展，這是質構儀在應用方面的一大突破。但是，用質構儀代替感官測定果實質地的變化同果實生理指標之間的關聯性研究很少，還需做深入研究。

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