数字化感官在甜瓜品质中的应用

1摘要【摘要】本实验对运用物性测定仪测定甜瓜脆度进行，建立甜瓜的感官脆度评价与物性测定仪图中提取的各种参数的相关性。结果表明：面积/距离与感官脆度值具有最高的相关性，不但能够运用来表征单个甜瓜的脆度，而且对于甜瓜的品种脆度能进行很好的表征。采用高效液相色谱—示差折光光度法测量甜瓜中的糖含量比较与现在通常用来测量甜度的甜度计之间的差异，并根据所测糖组分的相对甜度和浓度求出甜瓜的甜度数字进行表征。根据脆度和甜度的数字化感官得出的值进行运用，发现数字感官在甜瓜的选种与育种有良好的运用前景。【关键词】甜瓜；数字感官；甜度；脆度；应用。目录摘要1ABSTRACT错误!未定义书签。目录11前言21.1甜瓜简介21.2脆度测量的发展21.3甜度测量状况31.4甜瓜数字感官研究42实验部分52.1脆度52.2甜度623结果与讨论83.1脆度83.2甜度114结论164.1甜瓜脆度数字感官在甜瓜种植中的运用以及在其他推广中的局限性164.2可溶性固体含量与糖总含量在甜瓜种植中的运用164.3甜瓜的甜度数字感官的运用及推广174.4甜瓜数字感官的综合运用171前言1.1甜瓜简介甜瓜，别名熟瓜、果瓜、香瓜、甘瓜，甜瓜属葫芦科，一年蔓生草本植物，原产于非洲热带沙漠地区，大约在北魏时期随着西瓜一同传到中国，明朝开始广泛种植。现在我国各地普遍栽培，果肉生食，止渴清燥，可消除口臭，但瓜蒂有毒，生食过量，即会中毒。各种香瓜均含有苹果酸、葡萄糖、氨基酸、甜菜茄、维生素C等丰富营养，对感染性高烧、口渴等，都具有很好的疗效。当前，对甜瓜的感官的检测往往仅局限于用尺子对果实长度，宽度，果肉厚度等进行测量，并用手持糖度计对甜度进行检测，同时对瓜进行品尝，评价其甜、脆、香等口感指标，但这些检测手段往往不能反映甜瓜具体的品质及营养情况。1.2脆度测量的发展感官评价是品质研究的重要内容,但研究脆度的感官评价方法并不多。20世纪70～80年代的早期,语义量化法(themagnitudeestimation)被普遍应用。即选用特定的产品作为标准给其量化定义,鉴定者以此为参考给样品打分。评价组通常由20～50名未受训练的鉴定者组成,以后人们又对其逐步加以改进为由10名专家成员组成。描述性分析必须使专家小组成员们对每种属性的理解达成一致,为此需要有给鉴定者提供定义的参考手册,但众多研究对“脆性”的定义3差别较大，对脆性的解释不尽相同,但均提及5点:(1)产品的结构,(2)碎裂时所发出的声音,(3)咬碎样品所需要的力,(4)产品破碎时的崩溃过程,(5)破碎后碎块分布情况。并且各种手册对样品的处理方法也有较大差异,一些研究需要鉴定者用臼齿或门牙咬碎样品,而另一些则需通过手指捏碎。同时脆度则是一个综合性状,其评价也多属于偏爱型感官分析,易受评价员的嗜好、品味等不稳定因素的影响,从而难以做出准确评价,导致主观评价的人为误差较大,实验结果的可靠性、可比性差。[1]国内外专家一直致力于研究客观、简单易行、标准化程度高的鉴定食用品质的方法,以确保感官评价不受人员组成变化和嗜好的影响,最终以统一的测试方法,精确的量化测量仪器正确地量化食品的质构指标来获得对物性概念的准确表述,确保评价结果的准确性。近年来随着质构仪这种新现代仪器的引入，食品的多种感官指标得到了客观表征，其中硬度、弹性、咀嚼性、嫩度等多种指标的客观测量指标和方法得到了广泛的认同和应用[2]。但食品的脆度指标因构成因素复杂，虽有少量探索，目前为止尚没有形成比较一致的客观表征和测量方法[3-5]。而且目前,很多文献都把注意力放在干的物品上[6~8],例如脆食物和饼干,而对于一些含水量高的食物例如水果和蔬菜则是很少提及。1.3甜度测量状况常用手持糖度计测定水果果实中的含糖量。糖度计测得的结果称为可溶性固形物含量,可溶性固形物是指液体或流体食品中所有溶解于水的化合物的总称，包括糖、酸、维生素、矿物质等等，这些折光成分均被检出，所以其结果只能是对果实总糖量的粗略估计[9]，而且所测得的数值要受到环境温度的影响。实践证明,果实的可溶性固形物含量与含糖量有一定的差异[10]。但差异大小、种植方法、品种的关系等至今少见报道。仅仅针对品种对可溶性固体含量影响进行了探讨[11~12]，而且各种糖的甜度本身就存在差异[13]，所以有必要知道在甜瓜中每种糖的具体含量,并对所检测的甜度给出一个数字化的评估。糖类定量分析一般以还原糖的测定为基础。还原糖是指具有还原性质的糖，如葡萄糖、果糖、乳糖和麦芽糖。其他双糖（如蔗糖）三糖及多糖（如淀粉），因本身不具还原性，属于非还原糖，这可通过水解的方法生成相应的还原性单糖。直接滴定法检测还原糖、酸水解法检测蔗糖及总糖的检测方法[14]。常用的国家4标准GB/T5009.7-2003《食品中还原糖的测定》就属于该类方法。由于传统的滴定分析，无法区别葡萄糖、果糖、乳糖、麦芽糖和蔗糖，只能对这些糖进行总量分析，而且对甜瓜中含量较低的糖分不能进行准确测量。除了常用的几种滴定法之外测定可溶性糖的方法很多，有容量法、比色法、旋光法、折射法和层析法等[15~17]。这些方法各有长处，但步骤都比较繁琐。然而色谱技术的发展，在对混合物中一些化合物进行分离，并进一步定性和定量地具有快速、灵敏、样品处理简单等优点得到了充分体现。高效液相色谱法测定糖，利用分析糖的专用一些色谱柱，完成对各类糖的分离，极大地便利了各种可溶性糖的测定。为了满足日常工作中对大量食品样品中糖分的检测，降低工作量，提高工作效率[18]。因此高效液相色谱法测量在国内外科研与实际工作中的到了大量的运用[19～27]。同时，近年来随着计算机和化学计量学的发展,利用近红外光谱技术方法无损检测水果中各种糖含量也在完善并开始在实际样品检测中得到运用[28~29]。1.4甜瓜数字感官研究我们要借助必要的检测仪器研究甜瓜的品质及其功能性营养成分，以期选育出口感好的甜瓜品种。拟从以下二个方面开展研究：1.4.1脆度检测当前浙江乃至华东地区消费者喜食脆肉型甜瓜，因为目前我们对甜瓜脆度的评价仅依靠于感官品尝，同时个体之间对脆度的感觉具有一定的差异性，人为干扰严重的原因，评价指标的模糊性往往导致评价结果的不准确，所以需要我们通过质构仪来准确测定。而最常用的力学性质的检测方法可分为3类:(1)曲率的测定,(2)剪切实验,(3)压缩实验。其中压缩实验和咀嚼过程最相似也最常用一般将试样置于圆筒中,用2块平行的挡板或活塞压缩。冲孔实验和门牙的剪切过程相似,是用小直径圆柱或圆锥探头以恒定缓慢的速率插入试样。我们使用TextureAnalyserTA.XTplus物性测试仪用冲孔实验检测果肉的硬度，通过检测果肉不同组织部位力量的变化，实时力量数字的改变来表征果肉脆度这一指标。1.4.2甜度检测甜瓜甜度是由其所含的蔗糖、葡萄糖、果糖等多种糖类综合体现的一个结果，5而手持糖度计只能检测瓜类中可溶性固形物的含量，并不能真正代表其甜度，基于这个原因，我们在评价甜瓜甜度时并不能仅检测可溶性固形物含量这一指标，还需要检测蔗糖、葡萄糖、果糖等综合指标。因此建立用高效液相色谱法示差折光检测器快速检测甜瓜中蔗糖、果糖、葡萄糖等含量分析方法。并根据所测出来的各种糖的含量数值和每种糖相对于蔗糖甜度，求算出每个品种甜瓜的相对甜度值，运用所得到的甜度值进行数字评价甜瓜的甜度。2实验部分2.1脆度2.1.1材料与仪器物性测试仪：TextureAnalyserTA.XTplus组织匀浆机：IKAT25，刀，尺子，数码照相机，砧板。2.1.2样品来源宁波市农产品质量检测中心提供2.1.3实验方法（1）样品处理将甜瓜切开去籽，去2端，中间部分切成小块，交叉取样8～16块，进行脆度测试实验（2）测试参数：预测是速度：1.0mm/sec测试速度：1.0mm/sec测试后返回速度：10.0mm/sec触发类型：自动受力触发力：5.0g探头：圆筒不锈钢P/2探头2mmDIA采点速度：200点/second（3）测试方法6打开物性测试仪电源以及计算机电源，装上P/2探头，准备好后，装载测试项目程序，开始校正测试高度，使探头底部和底座的距离大于样品高度，运行测试程序，仪器会自动开始采集数据并绘制图谱。测试完后，按要求用组织匀浆机对样品进行匀浆处理，储存在-30℃的样品冰箱里，待进行甜度测试实验。2.2甜度2.2.1材料与仪器木糖醇标准品（德国Dr.Ehrensorfer公司），D-葡萄糖、D-果糖、蔗糖、D-（+）麦芽糖水合物标准品（均购自美国ChemService公司），乳糖标准品（美国ChromaDex公司），超纯水，乙腈（色谱纯美国TEDIA公司），乙酸锌，亚铁氰化钾，冰乙酸色谱仪厂家：Waters色谱仪型号：2695检测器：2414示差折光色谱柱：Kromasil100-5NH24.6×250mm手持糖度计：ATAGON1分析天平：梅特勒GB204高速离心机：SIGMA3K15滴管、50ml聚丙烯离心管、2.2.2色谱条件检测器温度：35℃。柱温：45℃。流动相：乙腈:水=30:70。流速：1ml/min。进样量：10μL2.2.3标准溶液配制乙酸锌溶液（1mol/L）：称取219.0g乙酸锌C4H6O4Zn·2H2O（精确到0.1g），加30mL冰乙酸，加水溶解并稀释到1000mL。亚铁氰化钾（0.28mol/L）：称取105.6g亚铁氰化钾K4Fe（CN）6·3H2O，加水溶解并稀释至1000mL。糖标准溶液：称取1.0000g（精确到0.1mg）D-葡萄糖、D-果糖、蔗糖、D-（+）麦芽糖水合物标准样，加水溶解并转移到50ml试剂瓶中稀释到刻度，配制成20mg/g的标准溶液。7称取0.5000g乳糖（精确到0.1mg）加水溶解并转移到50ml试剂瓶中稀释到刻度，配制成10mg/g的乳糖标准溶液。称取0.2500g木糖醇（精确到0.1mg）加水溶解并转移到50ml试剂瓶中稀释到刻度，配制成5mg/g的木糖醇标准溶液。储存在4℃的冰箱里备用。2.2.4手持糖度计测甜度（1）糖度计的工作原理光线从一种介质进入另一种介质时会产生折射现象，且入射角正弦之比恒为定值，此比值称为折光率。果蔬汁液中可溶性固形物含量与折光率在一定条件下（同一温度、压力）成正比例，故测定果蔬汁液的折光率，可求出果蔬汁液的浓度（含糖量的多少）。常用仪器是手持式折光仪，也称糖镜、手持式糖度计，通过测定果蔬可溶性固形物含量（含糖量），可了解果蔬的品质，大约估计果实的成熟度。手持糖度计一般是圆柱形的。（2）手持糖度折光仪使用说明：图1手持糖度计仪器结构图①折光棱镜②盖板③校准螺栓④光学系统管路⑤目镜（视度调节环）仪器在测量前需要校正零点。打开盖板②，用软布仔细擦净检测棱镜①。取蒸馏水数滴，放在检测棱镜上，拧动零位调节螺钉③，使分界线调至刻度0%位置。取待测甜瓜匀浆后样品过滤膜，滴数滴液体于检测棱镜上，轻轻合上盖板，避免气泡产生，使溶液遍布棱镜表面。将仪器进光板对准光源或明亮处，眼睛通8过目镜观察视场，转动目镜调节手轮⑤，使视场的蓝白分界线清晰。分界线的刻度值即为溶液的浓度。2.2.5样品前处理称取2.5000g样品（精确到0.1mg）缓慢加入配制好的1mol/L乙酸锌溶液和0.28mol/L亚铁氰化钾各5ml，再加水至溶液总质量约为40g（精确到0.1mg），漩涡振荡使其混合，并用高速离心机4000r/min，离心5分钟，使固体物质全都沉淀下来，取2ml上清液用0.45µm微孔滤膜过滤至样品瓶，待色谱仪测定。3结果与讨论3.1脆度3.1.1甜瓜分类在寻找方法时发现单纯根据时间选取3~22sec内甜瓜的受力状况求出此段时间的平均受力，并不能对所有实验数据进行拟合。因此根据实际情况对甜瓜进行了分类：软肉型：3sec时所受的力F1＜60g,22secs所受力为F2，3~22sec内的平均梯度F-T1:2≤16g/sec,拟合方法：选取3~22sec内甜瓜的受力状况求出此段时间的平均受力，如图2的⑤⑥；软脆型：3sec时所受的力F1＜60g,平均梯度F-T1:2＞16g/s