甜玉米中贮藏品质检测方案(感官智能分析)

第41卷第3期2020年6月Vol. 41， No.3June， 2020基金项目：流态冰预冷处理对甜玉米贮藏品质的影响 制冷学报Journal of Refrigeration第41卷第3期2020年6月Vol. 41，No.3June，2020 文章编号：0253-4339(2020)03-0083-08 doi：10.3969/j. issn. 0253-4339.2020.03.083 流态冰预冷处理对甜玉米贮藏品质的影响 刘瑶 左进华 高丽朴 史君彦吴彬 闫志成 王清* (北京市农林科学院蔬菜研究中心 农业部蔬菜产后处理重点实验室 果蔬农产品保鲜与加工北京市重点实验室农业部华北地区园艺作物生物学与种质创新重点实验室 农业部都市农业(北方)重点实验室 北京 100097) 摘 要 为探究流态冰预冷处理对甜玉米的品质影响，本实验采用流态冰对采后新鲜甜玉米进行预冷处理，测定在0℃贮藏期间甜玉米感官指数、可溶性固形物(TSS)、可溶性蛋白含量、可溶性淀粉含量、可溶性总糖含量、维生素C(Vc)含量等生理指标，并结合电子舌和电子鼻，探究流态冰处理甜玉米对贮藏期间品质的影响。结果表明：与冷库预冷相比，流态冰处理可以维持贮藏期间甜玉米的的外观品质至28 d；缓解甜玉米 TSS、可溶性蛋白、可溶性定粉、可溶性总糖和Vc 含量的降解，保持较高的营养品质；减缓甜玉米气味和口感的变化。因此运用流态冰预冷技术处理可以有效的保持甜玉米的贮藏品质，延长贮藏时间。 关键词 流态冰；预冷；甜玉米，采后生理；贮藏品质 中图分类号：TB657.1 文献标识码：A Effect of Slurry Ice Precooling Treatment on Quality of Sweet Corn Liu YaoZuo Jinhua Gao LipuShi JunyanWu BinYan ZhichengWang Qing (Vegetable Research Center， Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Key Laboratory of the VegetablePostharvest Treatment of Ministry of Agriculture， Beijing Key Laboratory of Fruits and Vegetable Storage and Process-ing， Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Horticultural Crops (North China)， Ministry of Agricul-ture， Key Laboratory of Urban Agriculture(North)， Ministry of Agriculture， Beijing， 100097， China) AbstractSweet corn (Zeamays) was precooled by slurry ice and then stored at 0 ℃ to determine the effect of slurry ice on the subse-quent quality of the corn. Changes of sensory index， total soluble solids (TSS)， soluble protein content， soluble starch content， solubletotal sugar content， and vitamin C (Vc) content were determined. Compared with the conventional 0 °C treatment， slurry ice maintainedthe sensory quality of sweet corn to 28 d， inhibited the decomposition and decline of TSS， soluble protein， soluble starch， soluble sugarand Vc contents， maintained the nutritional quality of sweet corn， and retained the smell and taste of sweet corn. Thus， slurry ice precoo-ling can reduce stress-induced damage， while maintaining the storage quality and prolonging the shelf life of sweet corn. Keywords slurry ice； precooling； sweet corn； post-harvest physiology； storage quality 甜玉米又称蔬菜玉米，是欧美、韩国和日本等发达国家的主要蔬菜之一，籽粒呈淡黄或白色，皮薄、香甜、鲜脆、柔嫩，水分和含糖量高，含有丰富的维生素、氨基酸、矿物质和微量元素，以及降低血液胆固醇的谷胱甘肽、亚油酸等营养物质。但由于甜玉米水分和糖含量高，呼吸旺盛，营养物质损耗严重，会导致苞叶变色，鲜度、嫩度和甜度下降，皮质增厚，口感粗糙，病原微生物滋生，加快甜玉米腐烂变质，严重影响甜玉米的食用品质和口感风味2-3」，缩短贮藏期和货架期。因此，甜玉米采后快速冷却、降温是甜玉米保鲜的有效方法_4-5J。 ( 基金项目：国家重点研发计划项目(2016YFD0400901)，国家大宗蔬菜 产业体系建设项目(CARS-23)资助。(The pro j ect was supported by the N ational Key R & D Program of China (2016YFD0400901) an d th e China A griculture Research System Projec t (CARS-23).) ) 果蔬采后商品化的重要环节就是预冷。它可以快速地去除果蔬采后自身携带的田间热，抑制果蔬呼吸作用，从而延缓果蔬成熟衰老的速度；预冷可以增强果蔬的耐储性，使果蔬更快适应低温贮藏，减少果蔬冷害的发生；预冷还可以降低运输和贮藏时的制冷能耗，节约成本6。现阶段甜玉米的主要预冷方法有：真空预冷、冷水预冷、冷库预库、压差预冷17，Pat-rick Cortbaouil8研究发现真空预冷、冷水预冷、压差预冷、冷库预冷对甜玉米预冷的半冷却时间分别为12.4 min、16.1 min、47.3 min、436.7 min。张照坤等9研究发现4℃冷水循环15~20 min，预冷的甜玉 ( 收稿日期：2019-02-04；修回日期：2019-09-10 ) 米可抑制或者杀死大量微生物，延长保鲜期。刘升等7研究得出经过压差预冷的甜玉米品质变化较小。但是真空预冷和冷水预冷存在设备占用面积大，设备造价高，能耗严重，应用范围受限等问题110]；冷库预冷存在甜玉米冷却不均匀、速度慢的缺陷；压差预冷大批量处理时存在前处理耗时较长等缺点1]。运用流态冰预冷技术可以有效地解决如上问题，减少甜玉米预冷时的损耗，在生产中进行运用。 流态冰也称流体冰、冰浆，是一种可流动的冰，是一种新的冷却(致冷)介质，与传统的制冰技术完全不同，不是直接将水冻结成冰块，而是将无机物的水溶液(如海水)冷却到一定的温度，使水从溶液结晶析出，从而形成细小的球状冰晶，流态冰通常直径只有0.2~0.8mm12]。特点是：流态冰冰粒子载冷高、融化潜热大_13]，冰粒子细小圆滑、柔顺极易流动，用流态冰冷却蔬菜时可避免蔬菜表面擦伤，最大限度保持蔬菜感官品质及加工性能14」。目前，流态冰技术在海产品保鲜中应用广泛，高萌等15-16]研究了流态冰对鲣鱼保鲜，王强等17形研究了流态冰对南美白对虾感官、理化及质构特性影响等。但流态冰在蔬菜贮藏保鲜中的应用还处于起步阶段。本实验采用流态冰将甜玉米预冷后，在0℃条件下进行贮藏，研究流态冰预冷处理对甜玉米贮藏品质的影响，为其贮藏保鲜提供参考。 1材料与方法 1.1材料与仪器 实验采用北京天安公司当天采收，无机械伤、无病虫害、成熟度一致的完好甜玉米，采用中盐北京市盐业公司食盐。 实验仪器采用日本京都岛津公司 UV-1800 紫外分光光度计；Thermo Fisher Scientific D-37520 台式冷冻高速离心机；北京市长风仪器仪表公司HW·SY11-K型电热恒温水浴锅；德国 IKA A11 basic 分析研磨机；北京盈盛恒泰科技有限责任公司电子鼻；日本In-sent 公司 Insent TS-5000Z 电子舌；弗格森公司流态冰制冰机。 1.2实验方法 将挑选好的整根甜玉米随机装入两个泡沫箱(泡沫箱尺寸为 410 mm×300 mm×270 mm，并提前在底部打出小洞)中，设置两个实验组分别为 CK 组和流态冰组，每个实验组选用20~25根甜玉米，在其中的3根甜玉米上插入温度计。CK 组将装有甜玉米的泡沫箱直接放入0℃冷库中贮藏；流态冰组向装有甜玉米的泡沫箱中倒倒8~12 kg制备的流态冰(加冰量没过甜玉米)，随后将玉米箱放入0℃冷库中贮藏。将两组贮藏28 d，每7d各取3根甜玉米，对玉米粒进行观察及品质指标测定。待测定的部分样品用液氮冷冻，然后放于-80℃的冰箱中保存，用于生理指标的测定。 1. 3 测定指标和方法 1)甜玉米温度曲线 选取3根甜玉米，分别在甜玉米中插入温度计，每5 min 记录温度，观测在预冷降温过程中甜玉米的温度变化。 2)甜玉米感官指数 参考 NY/T 523—2002中4.1.1和4.1.2甜玉米品质评分指标执行[18]。由6人组成的品评小组对甜玉米的4个感官指数进行评判，采取总分12分制，实验结果取平均值，其中9~12分表示优良，5~8分表示合格，1~4分表示差，评判标准如表1所示。 Tab.1 The sheet sensory index score of sweet corn 类别 3分 2分 1分 穗型粒型 一致 基本一致 稍有差异 籽粒 排列整齐紧密，具有乳熟时应 籽粒排列整齐，色泽稍差，籽 籽粒排列基本整齐，有少量籽粒与本品不 有的色泽，籽粒柔嫩、皮厚 粒柔嫩性较差，皮较薄 同，籽粒柔嫩性较差，皮较厚 秃尖≤1 cm，凹陷粒或皱粒少 秃尖 基本无秃尖，无凹陷粒或皱 粒，无虫咬，无霉变，无损伤 秃尖≤2 cm，无虫咬，无霉变，凹陷粒或皱 粒少于5粒，损伤率少于10粒 于3粒，无虫咬，无霉变，损伤 率少于5粒 苞叶 苞叶包被完整，新鲜嫩绿 苞叶包被完整，新鲜嫩绿 苞叶包被基本完整 ( 3)甜玉米皱缩颗粒 ) 将每个处理组中甜玉米皱缩粒进行统计汇总。 4)甜玉米可溶性固形物(TSS)的含量采用手持阿贝折光仪进行测定。 5)甜玉米可溶性蛋白含量的测定采用考马斯亮蓝法。 6)甜玉米可溶性淀粉含量采用酸水解法进行测定。 7) 甜玉米可溶性总糖含量采用蒽酮试剂法进行测定19] 8)甜玉米维生素C 含量采用钼酸铵比色法20]测定。 9)甜玉米电子鼻的判别分析 两组各取3根玉米置于筐中，用保鲜膜密封静置1h。顶空取样，测定条件为：传感器清洗时间 80 s，自动调零时间5s，羊品准备时间5s，样品测试时间120 s，传感室流量100 mL/min，取第117 s~119 s数值，每组测定三次。 10)甜玉米电子舌的测定 两组各取160 g冻样，解冻后加入 150 mL 蒸馏水，进行粉碎榨汁，将处理后的混合物在21℃、8 000r/min 转速下离心30 min，取上层清液进行电子舌的测定。 1.4数据分析与处理 数据整理采用 Excel 2010统计分析软件，利用Origin 9.0分析与作图，利用 IBM SPSS Statistics 22软件对数据进行差异显著性检验(P<0.05为差异显著；P<0.01为差异极显著)。 2结果与分析 2.1流态冰处理对甜玉米温度的影响 有研究表明，与其他技术相比，流态冰技术的冻结速度可以大幅度提高，而浸泡冷却的时间可达60min 或更长时间121]。本文实验发现流态冰处理的甜玉米，经过5h从初温26.9℃降至0℃，CK组的甜玉米从初温降至最低温度1.2℃要经过114h(见图1)。流态冰处理组的甜玉米降温时间要比 CK 组缩短109 h，并且会将温度降至0℃，温度会长时间保持在0℃，快速的将甜玉米降温可以维持甜玉米的贮藏品质，延长其保鲜期1221，并降低甜玉米的机械损伤。 2.2流态冰处理对甜玉米感官指数的影响 感官指数的评定是判断甜玉米品质及其质量最直观的指标，也是直接影响消费者购买意象的关键因素23舌，甜玉米在较低的贮藏温度下能够保持较高的食用品质。如图2所示，甜玉米在贮藏期间，其感官指数呈下降趋势，从贮藏第7d开始，流态冰处理组的感官指数明显高于CK 组，第14d后，流态冰处理组与 CK 组差异极显著(p<0.01)。在贮藏第21d后，流态冰处理组的甜玉米颗粒饱满，籽粒排列整齐， 图1甜玉米温度曲线 Fig.1 The temperature curve of sweet corn CK 组的甜玉米籽粒缺水较明显，颗粒排列较为松散。贮藏第28 d，流态冰组甜玉米商品价值仍然较好，此时 CK 组甜玉米商品价值较低。实验表明流态冰处理可以延长甜玉米的贮藏期，有效维持贮藏期间甜玉米的外观品质。 图2流态冰对甜玉米感官指数的影响 Fig.2 Effect of slurry ice on Sensory index of sweet corn 2.3流态冰处理对甜玉米皱缩率的影响 图3为甜玉米在贮藏期间的皱缩率，随着贮藏时间的延长，甜玉米会失水，导致颗粒皱缩，影响甜玉米的感官品质。在贮藏前期， CK 组和流态冰处理组甜玉米皱缩较少，在贮藏21 d后，CK 组甜玉米粒明显皱缩，皱缩率为20.04%；而流态冰处理组甜玉米的 图3流态冰对甜玉米皱缩率的影响 Fig.3 Effect of slurry ice on shrinkage rate of sweet corn 皱缩率仅为2.16%，且差异显著(P<0.01)。在贮藏末期，CK 组皱缩率明显增高，达到54.33%，此时甜玉米皱缩明显，商品价值极低，流态冰处理组的甜玉米皱缩率为 7.21%，显著低于 CK 组，仍具有良好的贮藏品质和较高的商品价值。结果表明，经过流态冰预冷处理的甜玉米，贮藏品质较高且失水较少。 2.4流态冰处理对甜玉米可溶性固形物的影响 可溶性固形物(TSS)主要是可溶性糖，其含量的高低直接反映了甜玉米的品质和商品价值，是判断甜玉米贮藏效果的一个重要指标241。由图4可知流态冰处理组和 CK 组的 TSS 含量在贮藏期间总体呈先下降后上升的趋势，但流态冰处理组的 TSS 含量始终高于 CK 组。 TSS 含量下降的主要原因与甜玉米的呼吸有关，呼吸代谢活动旺盛，自身营养物质被大量消耗， TSS含量下降25，贮藏前 14 d，CK 组甜玉米的温度高于流态冰处理组，甜玉米呼吸较旺盛， TSS 被大量消耗，此时两组差异显著(P<0.05)。之后甜玉米TSS 含量上升，这是因为失水所引起的26J，CK 组甜玉米失水较为严重，所以从第14d后，TSS含量大幅度上升，但仍低于流态冰处理组。实验表明，流态冰处理可以延缓 TSS 含量的下降，延缓甜玉米贮藏期间的品质的下降。 图4流态冰对甜玉米可溶性固形物的影响 Fig.4 Effect of slurry ice on TSS content of sweet corn 2.5流态冰处理对甜玉米可溶性蛋白含量的影响 可溶性蛋白是维持甜玉米生命活动的重要营养物质，能够提高甜玉米籽粒保水能力和抗寒性3。由图5可知流态冰处理组和 CK 组甜玉米的可溶性蛋白含量总体呈下降趋势，流态冰处理组的可溶性蛋白含量始终高于 CK 组。初值玉米的可溶性蛋白含量为1.60 mg/g，之后 CK 组的数值快速下降，流态冰组有小幅度上升，两组含量均于第14d达到最低值，流态冰组与 CK 组分别为1.55 mg/g和1.36 mg/g，之 后小幅度上升，但始终低于初值。第7d，流态冰处理组甜玉米的可溶性蛋白有小幅度上升，可能由于贮藏期间，玉米冷冻产生伤害刺激一些细胞合成蛋白来修复伤害1271，CK组的蛋白合成低于蛋白流失，因此含量下降。由于贮藏21d 后，甜玉米粒皱缩升高，水分明显下降，导致甜玉米蛋白含量有上升趋势。流态冰处理组和 CK组两组可溶性蛋白含量差异极显著(P<0.01)，表明流态冰处理甜玉米可以有效缓解甜玉米可溶性蛋白含量的下降，提高贮藏品质。 图5流态冰对甜玉米可溶性蛋白含量的影响 Fig.5 Effect of slurry ice on soluble protein contentof sweet corn 2.6流态冰处理对甜玉米可溶性淀粉含量的影响 可溶性淀粉含量在甜玉米的籽粒生命活动中至关重要，如图6所示流态冰处理组和 CK 组的可溶性淀粉含量呈先升高后下降趋势，并于第7d达到峰值，分别为 0.24%、0.19%，这是因为甜玉米贮藏期间，部分可溶性糖转变为可溶性淀粉。贮藏第7d后，由于甜玉米维持呼吸等活动，可溶性淀粉降解28」，流态冰处理组和CK 组的可溶性淀粉含量均下降，但流态冰处理组始终高于 CK 组，且两组差异显著(P<0.05)。实验表明，流态冰处理可以有效的延缓甜玉米可溶性淀粉含量的下降，维持甜玉米贮藏品质。 图6流态冰对甜玉米可溶性淀粉含量的影响 Fig.6 Effect of slurry ice on starch content of sweet corn 2.7流态冰处理对甜玉米可溶性总糖含量的影响 甜玉米中可溶性总糖含量较高，是食用时甜味的主要来源，在贮藏期间可溶性总糖含量受呼吸作用、淀粉水解、水分损失等因素的影响而发生变化[29]。由图7可知流态冰处理组和 CK 组可溶性总糖含量呈现先下降后上升的趋势，贮藏前14d可溶性总糖转变为可溶性淀粉，大量消耗，同时伴随着呼吸作用。由于 CK 组的呼吸作用高于流态冰处理组，因此流态冰处理组的可溶性总糖含量下降速率小于 CK 组，并于第14d达到最低值8.98%和7.24%。贮藏第14 d后，由于甜玉米发生失水现象，可溶性总糖含量小幅度升高，但流态冰处理组可溶性总糖的含量始终高于CK 组。实验表明流态冰处理可以延缓可溶性总糖含量的降低。 图7流态冰对甜玉米可溶性总糖含量的影响 Fig.7 Effect of slurry ice on total sugar of sweet corn 2.8流态冰处理对甜玉米维生素C含量的影响 贮藏期间，甜玉米营养物质将被不断代谢降解。以 Vc 为例，甜玉米在贮藏期间 Vc 含量不斤下降(如图8所示)。在贮藏第0~7 d和14~21d，流态冰处理组和 CK 组的 Vc 含量快速下降，说明在此前期间，甜玉米 Vc 被消耗最为快速，且两组差异显著(P<0.05)。贮藏第21d，流态冰处理组快速下降，可能是由于玉米骤然失水，叶绿素大幅度下降。贮藏第28d，流态冰处理组和 CK 组的甜玉米Vc 含量分别下降了 29.49%和35.59%，表明流态冰处理延缓了甜玉米 Vc 含量的降解，延缓甜玉米的衰老和营养物质的损失。由于Vc 是植物中具有抗氧化能力的重要活性物质[30]，因此在贮藏第28 d， Vc 含量上升，可能与抗氧化能力的增强有关。 2.9流态冰处理甜玉米的电子鼻判别分析 电子鼻的主成分分析是一种统计方法，可以将系统中多个指标转化为较少几个指标131-32」。图9为甜 图8流态冰对甜玉米维生素C含量的影响 Fig.8 Effect of slurry ice on vitamin C content of sweet corn 玉米贮藏第21d和第28d的PCA分析图，从图中可以看出，第一主成分 PC1 贡献率为 93.56%，第二主成分贡献率 PC2 为5.15%，总贡献率为98.71%，表明两个主成分已经基本代表了样品的主要信息特征[33]。单独的圆区域表示同组甜玉米的数据采集点，越接近初值表明该组的甜玉米气味接近初值，变化较小。图9可以看出流态冰处理组第21d和第28d均较为接近初值，说明流态冰处理组的甜玉米气味变化较小。CK 组第28d距离初值较远，说明CK 组甜玉米的气味变化较为明显。电子鼻 PCA 分析可表明，流态冰处理可以很好的保持甜玉米的气味，抑制其气味的变化。 图9甜玉米贮藏第21d和28 d PCA 沐析图 Fig.9 PCA score plot of sweet corn during 21 d and 28 d 2.10流态冰甜玉米的电子舌分析 根据甜玉米样品上9根传感器的滋味信号响应值，利用软件对信号值进行分析，能够根据各传感器变化程度比较不同样品间的各种滋味的相对强度[34，35]。图10所示，为甜玉米在贮藏第28d的电子舌雷达图，由图可以直观地看到甜玉米在甜味、苦味、涩味等相关味觉指标的敏感度。与初值相比，流态冰处理组和 CK组的甜玉米可以较好的维持涩味、甜味及回味指标，虽然苦味、鲜味和咸味下降，但差异不显著。在贮藏第28d，流态冰处理组和 CK 组味觉差异 不明显。结果表明，两种预冷方式均可以维持贮藏期间甜玉米的涩味、甜味和回味。 图10甜玉米第28d雷达图 Fig.10 Radar map of sweet corn during 28 d 3 结论与讨论 1)流态冰预冷技术在冷藏保鲜方面展现了其特有优势，多用于海产品的保鲜，但由于流态冰同时兼顾了水的流动性和冰的冷却特征，所以在保鲜蔬菜方面也具有极大的优势，本实验运用流态冰对甜玉米进行预冷处理，一方面可以快速降温，将甜玉米的温度降至0℃；另一方面，因流态冰的结构特性，在处理甜玉米时，并不会使甜玉米造成机械损伤。运用流态冰技术将甜玉米从26.9℃的初始温度降至0℃的时间可缩短至5 h，比冷库直接降温要缩短109 h，极大的缩短甜玉米的降温时间，使甜玉米在贮藏时间内减少伤害。 2)与冷库直接预冷的甜玉米相比，流态冰处理组的甜玉米能够有效地延缓甜玉米苞叶黄化、干枯以及籽粒的失水萎缩。流态冰处理后的甜玉米，贮藏第28d仍具有商品价值，可以有效缓解其生理特性，如TSS、可溶性蛋白、可溶性淀粉、可溶性总糖和 Vc 含量的降解，维持其品质特性，减少甜玉米的营养成分流失。 3)甜玉米的气味和口感特征是评价甜玉米商品价值的直观标准。本实验用电子鼻和电子舌检测流态冰预冷和冷库直接预冷邻甜玉米，结果表明：通过流态冰处理可以有效延缓甜玉米气味和滋味值的改变，保持甜玉米的品质特征。因此运用流态冰处理甜玉米可有效提高贮藏期间甜玉米的感官品质以及商品价值，延长甜玉米货架期。 ( 本文受北京市农林科学院创新能力建设专项(20180404 和20180705)资助。(The p roject was supported by Special Inno- vation Ability Construction Fund of Beijing Academy of 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