-
菠萝蜜(Artocarpus heterophyllus Lam.)是东南亚和我国南方种植的一种特色热带水果，因其营养丰富、口感爽脆，深受广大消费者欢迎，是我国广东、广西、福建、海南等地经济的重要组成部分和农民收入的重要来源之一[1]。近年来，鲜切水果以其新鲜、便捷等特点迅速占据消费市场，然而鲜切水果在贮藏期间常常会发生不同程度的失水而引起萎焉、失重、失鲜，使其商品价值下降，因此，鲜切水果品质变化研究已成为国内外果品采后研究领域中的重要方向[2-5]。低场核磁共振(LF-NMR)是一种快速无损的研究样品组织中水质子分布及迁移情况的检测技术，可以直接通过弛豫时间的变化来表征样品在储藏过程中水分的分布及其质子的流动性，观测样品中各个组织结构之间的变化，判断样品中水的理化状态，能够为判断样品损伤程度和腐烂程度提供很直观的理论依据[6]。目前，低场核磁共振技术已应用于研究鲜枣、秋红李子、脐橙等水果在不同贮藏条件下的水分分布与流动特性。孙炳新等[7]检测到新鲜枣果中大部分为自由水，在冷藏初期首先损失的是自由水，随着贮藏时间的延长，结合水与不易流动水含量升高，自由水含量快速降低；朱丹实等[8]利用低场核磁共振技术研究了秋红李子在冷藏过程中水分迁移对其质构的影响，发现液泡水与质构各指标变化呈现显著正相关，而细胞质水与果皮和果肉硬度变化负相关性显著。水分是影响果蔬嫩度、鲜度和味道的重要成分。含水量高时，果蔬坚挺饱满，口感佳，商品价值较高。新鲜菠萝蜜果肉水分含量在70%～90%，而对于鲜切菠萝蜜在冷藏过程中的水分迁移对其品质方面的研究目前尚未见报道，因此，笔者以鲜切菠萝蜜为研究对象，利用低场核磁共振技术来探究果肉组织在4 ℃冷藏过程中内部不同状态水分的变化，结合其贮藏品质变化来建立相关性联系，从微观角度分析其水分迁移规律，旨在为深入研究鲜切菠萝蜜的品质变化过程、寻找最佳的菠萝蜜保鲜方法提供理论依据。
HTML
-
选用无病虫害、无机械伤约八成熟的菠萝蜜做实验材料，新鲜菠萝蜜于2018−07−09购自海口市南北水果市场。仪器：WF30精密色差仪（深圳市威福光电科技有限公司）；DDS-307电导率仪（上海仪电科学仪器股份有限公司）；SMSTA.XT Plus质构仪（英国Stable Micro Systems公司）；NMI-20低场磁核共振成像分析仪（上海纽迈电子科技有限公司）。
-
用不锈钢水果刀将菠萝蜜去皮去核，取出果肉放入次氯酸钠（100 mg·L−1）溶液浸泡5 min，晾干。接着挑选大小相对均一的果肉置于塑料保鲜盒内，用PE薄膜覆盖，于4 ℃低温恒温培养箱中贮藏。
-
将菠萝蜜果肉样品称量计重，用保鲜膜封好后，放入低场核磁共振成像分析仪中，利用CPMG (Carr-Purcell-Meiboom-Gill)脉冲序列采集样品T2信号，另外对不同贮藏时间的菠萝蜜果肉进行质子密度成像实验（MRI），通过改变序列参数TE和TR来改变质子密度以及T2对图像的影响，每隔1天测1次数据，每个样品重复采集3次。
CPMG试验参数：采样频率SW（KHz）=100，SF（MHz）=20，RFD（ms）=0.08，模拟增益RG1（db）=1，P1（us）=9，数字增益DRG1=3，DR=1，PRG=2，重复采样间隔时间TW（ms）=8 000，累加次数NS=4，P2（us）=17.52，回波时间TE(ms)=0.500 0，回波个数NECH=8 000。根据CPMG指数衰减曲线图，用自带的LF-NMR分析软件进行迭代反演得到T2图谱。
MRI成像参数：重复时间TR（ms）=1 000，回波时间TE（ms）=18.125，FOV Read=100 mm，FOV Phase=100 mm，Slice Width（mm）=1 mm，RG（dB）=1.0，PRG=MEDIUM，利用纽迈核磁共振图像处理软件处理样品的质子密度像，采用Hotmetal模式将图像进行伪彩，最终均以标准BMP的格式保存。
-
以新鲜菠萝蜜色泽为空白对照，采用WF30精密色差仪测定样品的∆E。
-
TSS使用手持式PAL-1型糖度计测定；TA含量采用酸碱中和滴定法测定[9]，按照柠檬酸的系数进行计算。取10 g菠萝蜜果浆，加入煮沸冷却的蒸馏水30 mL，4 ℃下静置30 min后，在8 500 r·min−1冷冻离心15 min。取上层清液，用糖度计直接测定菠萝蜜果肉的TSS，可滴定酸含量用0.01 mol·L−1 NaOH滴定，平行测定3次取平均值。
-
失重率测定采用称重法，计算公式如下：
-
参考曹建康[10]的方法，取2 g菠萝蜜样品于100 mL锥形瓶中，加30 mL超纯水，放入低速转动的水平摇床中匀速振荡1 h，测得电导率（P1），之后将其加热煮沸15 min，冷却后再次测定电导率（P2）。相对电导率计算公式如下：
-
本研究采用质构仪(Texture Analyser)模拟人口腔的咀嚼来进行TPA质构测试，采用P/2探头对菠萝蜜果肉进行2次压缩，质构测试条件：测前速度、测试速度、测试后速度、测试距离、测试时间和力度分别为1.00，0.50，1.00 mm·s−1，4.00 mm，5.00 s和5 g。并通过自带软件记录样品在2次压缩中力的参数变化，输出质构参数变化。选取硬度（第1次挤压循环的最大力量峰值）、内聚性（第2次挤压循环的正峰面积同第1次挤压循环的正峰面积的比值）、胶粘性（硬度×内聚性）、咀嚼性（胶粘性×弹性）来分析鲜切菠萝蜜在冷藏过程中质构变化，每次处理随机取10个样品。
-
实验数据采用SPSS 17.0软件进行方差显著性分析（ANOVA. Duncan法）和Person相关性分析，Origin2018软件作图。
1.1. 材料与仪器
1.2. 样品处理
1.3. 低场核磁共振研究水分迁移情况
1.4. ∆E的测定
1.5. TSS和TA的测定
1.6. 失重率的测定
1.7. 相对电导率的测定
1.8. 质构参数变化
1.9. 统计分析
-
鲜切菠萝蜜冷藏期间核磁共振分析的质子密度图如图1所示，通过MRI图像的质子密度变化可直观地反映菠萝蜜果肉在贮藏过程中内部水分的迁移变化。从图1可以看出，菠萝蜜鳞茎主要为黄色和红色，其中黄色表示质子密度高，即样品的颜色越黄，说明在该区域的氢质子含量越多，水分含量越多[11]。新鲜菠萝蜜果肉的质子密度图以黄色区域为主，从颜色分布来看，新鲜果肉各部分的水分分布较均匀，但是随着冷藏时间的延长，黄色区域逐渐变红，体积不断减小，表明鲜切菠萝蜜在整个冷藏期间，果肉内部水分分布发生了显著变化。
Figure 1. Proton density images of fresh jackfruit bulbs during storage at 4 ℃
-
采用低场核磁共振技术测定鲜切菠萝蜜的驰豫时间T2，研究其果肉组织内部不同状态的水分变化的微观过程，可以从分子水平来分析鲜切菠萝蜜水分的分布和迁移情况。在本研究中，样品的信号主要来自体系中的水质子，低频核磁共振用信号幅度的变化反映了菠萝蜜果肉组织中含水量的变化，而弛豫时间（T2）的长短表征水分的流动性强弱，驰豫时间越长表示底物与水分结合程度越松散，流动性越强[12]。鲜切菠萝蜜在4 ℃冷藏过程中的低场核磁共振T2反演谱图见图2-A。图2-A中的4个典型峰分别代表菠萝蜜果肉组织中不同状态水的分布情况，结合植物生理学特性可知这些水分大致分布在细胞壁、细胞质、细胞间质和液泡等处[13]，分别对应驰豫时间T21（1.000～10.723 ms），T22（10.723～37.649 ms），T23（37.649～132.194 ms）和T24（132.194～1 000.000 ms）。
Figure 2. Changes in the transverse relaxation time (T2) of moisture of fresh jackfruit bulbs at different states during storage at 4 ℃
图2-B为鲜切菠萝蜜在4 ℃冷藏过程中的T2谱图中不同状态水所对应的驰豫时间T2（T21,T22,T23,T24）的变化情况，由图2-B可知，鲜切菠萝蜜组织中不同状态的水都是处于动态变化中的。在冷藏初期，液泡水的流动性显著减弱（P<0.05），而细胞壁水、细胞质水和细胞间质水的流动性均呈现先增强后减弱的趋势，其中细胞间质水的流动性在冷藏第3天时最低。随着冷藏时间的延长，细胞壁水和液泡水的流动性呈现类似的变化趋势，而细胞质水流动性不断减弱并在贮藏末期降到最低。
-
通过峰面积归一化法对不同状态水分进行定量，A21，A22，A23和A24（图3）分别对应细胞壁水、细胞质水、细胞间质水和液泡水，样品的积分面积与其组分的水分含量成正比，通过比较积分面积可以直接反映样品中不同状态水的含量变化情况[14]。从图3可以看出，新鲜菠萝蜜组织内部水分绝大部分是以液泡水形式存在的，细胞壁水、细胞质水和细胞间质水含量相对较低。在冷藏1～3 d内，细胞质水与细胞间水含量没有显著变化，而液泡水与细胞壁水的含量不断减小，结合图2可知，鲜切菠萝蜜在冷藏初期的水分损失以液泡水和细胞壁水为主，且均伴随着向细胞质水和细胞间质水的迁移，以维持果肉内部的正常生理活动[15]。随着冷藏时间的增加，组织内部的结构破坏程度加剧，液泡水含量损失加快，细胞壁水、细胞质水与细胞间质水含量逐渐开始增加，在冷藏后期，鲜切菠萝蜜组织中的水主要以细胞质水和细胞质水的形式存在，说明鲜切菠萝蜜在冷藏后期，组织内部的水分主要以液泡水的形式丧失，同时液泡水向细胞壁水、细胞质水、细胞间质水发生迁移，这可能是由于此时鲜切菠萝蜜内部水分损耗严重，果肉组织结构随着贮藏时间的延长在不断收缩，受到组织的束缚力增大，这与图1的变化情况一致。
Figure 3. Changes in moisture content of fresh jackfruit bulb at different states during storage at 4 ℃
-
为了进一步分析鲜切菠萝蜜冷藏过程不同状态水的流动性及含量的规律性，可对其进行聚类分析，选择层次聚类分析的最短距离法（图4），可以发现冷藏期间的菠萝蜜内部的水分迁移分为2个阶段，0～3 d为第1阶段（Ⅰ），4～7 d为第2阶段（Ⅱ），其中,第1天与第2天相似性较好，第5、6天相似性较好，其他天数之间的相似性较差，说明鲜切菠萝蜜在冷藏3 d后内部水分分布已发生了显著的变化，利用低场核磁共振技术可以很好地去区分不同冷藏时间的鲜切菠萝蜜。对于菠萝蜜果肉组织中水分在冷藏过程中的损失，从图4可以看出，液泡水的迁移在水分损失的过程中占主导作用，细胞质水与细胞间质水的迁移其次，细胞壁水变化的规律性较小。
Figure 4. Hierarchical clustering analysis based on the internal water migration of fresh jackfruit bulbs at different water states
-
∆E，TSS，TA是评价果蔬品质的重要指标，菠萝蜜经切割后，果肉组织完整性受到损伤，其细胞内会发生一系列的生理生化反应，呼吸加剧，蒸腾作用增强。从表1可以看出，在4 ℃冷藏条件下，鲜切菠萝蜜的∆E、失重率、TSS、相对电导率随着贮藏时间的延长均呈现上升趋势，而果肉的TA大致呈现下降趋势，这主要可能是细胞失水与呼吸消耗两方面导致的。在贮藏过程中，细胞呼吸作用使得有机酸消耗，其含量呈现下降趋势；同时由于切割操作，鲜切菠萝蜜组织结构完整性被破坏，细胞失水速率加快，内容物大量流出，其失重率与相对电导率在贮藏一周后分别达到47.94%和69.702%。质地是影响鲜切果蔬品质的重要指标[16]，采用TPA实验模拟人口腔的咀嚼运动同时测量样品的多个参数，在一定程度上可以减少因感官评价等主观因素造成的评价误差[17-19]。从表2可以看出，鲜切菠萝蜜在贮藏2 d后，硬度、胶粘性和咀嚼性均出现了显著差异（P<0.05）。随着贮藏时间的延长，果肉组织中的水分和营养被大量消耗，在贮藏末期，硬度、内聚性、胶粘性和咀嚼性较新鲜菠萝蜜分别下降了47.19%，8.55%，48.17%和49.71%，说明此时果肉的组织结构损伤严重，失去了原有坚实的结构，食用品质严重下降。
天数/
dDays∆E TSS/% TA/% 失重率/%
Weight loss rate相对电导率/%
Relative conductivity硬度
Hardness内聚性
Cohesiveness胶粘性
Gumminess咀嚼性
Chewiness0 0±0 d 24.400±0 e 0.178±0.002 a 0±0 h 32.898±2.929 e 569.039±172.974 a 0.433±0.139 a 239.485±102.990 a 205.672±93.103 a 1 10.054±4.791c 24.133±0.462 f 0.162±0.001 b 5.541±0.321 g 53.196±0.879 c 524.953±135.865 ab 0.394±0.128 a 204.419±82.280 ab 177.668±69.742 ab 2 11.597±4.863 bc 25.200±0 d 0.150±0.002 c 11.273± 0.106 f 55.972±0.100 c 425.492±138.106 b 0.335±0.107 a 137.652±49.502 c 123.205±43.173 c 3 14.866±5.986 ab 26.000±0.400 c 0.160±0.004 b 16.475± 0.415 e 53.025±1.540 c 448.194±193.961b 0.372±0.147 a 155.387±73.188 bc 134.757±62.470 bc 4 15.848±5.986 a 26.800±0 b 0.142±0 d 23.338±1.500 d 48.338±1.342 d 442.290±117.689 b 0.338±0.118 a 142.005±46.559 c 124.665±40.702 c 5 15.766±5.415 a 26.133±0.231 c 0.141±0.003 d 32.752±0.172 c 60.817±2.207 b 451.653±121.327 b 0.360±0.142 a 152.749±58.440 bc 126.391±45.809 c 6 17.562±4.329 a 26.267±0.231 c 0.137±0.005 de 42.156± 0.601 b 70.918±1.918 a 304.545±114.999 c 0.399±0.126 a 115.648±48.827 c 100.027±42.859 c 7 17.575±4.472 a 29.333±0.462 a 0.133±0.003 e 47.939±0.824 a 69.702±0.147 a 300.530±109.985 c 0.396±0.162 a 124.215±82.919 c 103.426±65.260 c 注：同列数据间不同小写字母表示差异显著（P<0.05），相同字母的表示差异不显著。
Note: Different lowercase letters in the same column showed significant difference at P<0.05, while the same letter showed no significant difference.Table 1. Changes in quality of fresh jackfruit bulbs under cold storage at 4 ℃
∆E TSS/% TA/% 失重率/%
Weight loss rate/%相对电导率/%
Relativeconductivity/%硬度
Hardness内聚性
Cohesiveness胶粘性
Adhesiveness咀嚼性
ChewinessA21 −0.123 −0.089 −0.109 0.300 0.255 −0.186 0.518 0.033 −0.009 A22 0.797* 0.723* −0.923** 0.940** 0.778* −0.800* −0.180 −0.762* −0.799* A23 0.819* 0.691 −0.893** 0.905** 0.846** −0.723* −0.237 −0.719* −0.770* A24 −0.842** −0.781* 0.934** −0.972** −0.840** 0.831* 0.159 0.778* 0.820* T21 −0.512 −0.669 0.771* −0.636 −0.364 0.542 0.461 0.620 0.634 T22 −0.531 −0.854** 0.521 −0.737* −0.554 0.694 −0.096 0.551 0.597 T23 0.056 −0.395 −0.139 −0.074 0.083 0.159 −0.190 0.058 0.071 T24 −0.925** −0.805* 0.770* −0.778* −0.742* 0.780* 0.347 0.818* 0.831* 注：*. 在0.05水平（双侧）上显著相关；**. 在0.01水平（双侧）上极显著相关。
Note: * indicates significant correlation at 0.05 level (bilateral); * * indicates highly significant correlation at 0.01 level (bilateral).Table 2. Correlation analysis of quality changes and different moisture contents in fresh jackfruit bulbs during cold storage at 4 ℃
-
由表2的相关性分析结果可以看出，在4 ℃冷藏期间，鲜切菠萝蜜果肉组织中的不同状态水的迁移对其品质的影响有较大差异。从不同状态水的流动性变化情况来看，液泡水的流动性与∆E极显著负相关（P<0.01），与TSS、失重率、相对电导率显著负相关（P<0.05），与TA、硬度、胶粘性和咀嚼性显著正相关（P<0.05）；细胞质水的流动性与TSS极显著负相关（P<0.01），与失重率显著负相关（P<0.05）；细胞壁水的流动性与TA显著正相关（P<0.05）；细胞间质水的流动性与各种理化指标的相关性均不显著。从不同状态水的含量变化来看，液泡水含量与∆E、失重率、相对电导率显著极负相关（P<0.01），与TSS显著负相关（P<0.05），与TA极显著正相关（P<0.01），与硬度、胶粘性和咀嚼性显著正相关（P<0.05）；细胞质水含量与TA极显著负相关（P<0.01），与硬度、胶粘性和咀嚼性显著负相关（P<0.05），与失重率显著正相关（P<0.01），与相对电导率、∆E显著正相关（P<0.05）；细胞间质水含量与失重率、相对电导率极显著正相关（P<0.01），与TA极显著负相关（P<0.01），与硬度、胶粘性和咀嚼性显著负相关（P<0.05）；细胞壁水含量的变化与其各种理化指标的相关性均不显著。
2.1. 鲜切菠萝蜜冷藏期间的质子密度（MRI）变化
2.2. 鲜切菠萝蜜冷藏期间不同水分状态的流动性变化
2.3. 鲜切菠萝蜜冷藏期间不同水分状态含量变化
2.4. 鲜切菠萝蜜果肉冷藏期间不同状态水分迁移的聚类分析
2.5. 鲜切菠萝蜜果肉冷藏期间的品质变化
2.6. 鲜切菠萝蜜果肉冷藏期间品质变化与水分迁移的相关性分析
-
水分是维持果蔬新鲜品质的重要条件。本实验采用低场核磁共振技术分析了鲜切菠萝蜜在4 ℃冷藏过程中内部不同状态的水分的微观变化过程，发现鲜切菠萝蜜在4 ℃冷藏期间，组织内部不同状态的水分均处于动态变化中，根据聚类分析结果可将贮藏期间的水分迁移分为2个阶段，其中第1阶段（0～3 d）以细胞壁水和液泡水的迁移为主，第2阶段（4～7 d）以液泡水的迁移为主。鲜切菠萝蜜果肉冷藏期间品质变化与水分迁移的相关性分析结果表明，鲜切菠萝蜜在4 ℃贮藏条件初期，细胞壁水和液泡水先向细胞质水、细胞间质水迁移，随着贮藏时间的延长，果肉内部水分以液泡水的迁移为主，水分的大量损失导致菠萝蜜组织结构不断收缩，不同状态水的流动性均逐渐减弱；相关性分析显示，在4 ℃条件下，不同状态水分的迁移对鲜切菠萝蜜的理化指标影响不同，鲜切菠萝蜜果肉的∆E、相对电导率与与液泡水含量极显著负相关（P<0.01）；失重率与液泡水含量极显著负相关（P<0.01），与细胞质水，细胞间隙水含量极显著负相关（P<0.01），这与王淼[20]等研究影响柑橘汁胞粒化评级的结果一致；TSS与液泡水含量显著负相关（P<0.05），与细胞质水显著正相关（P<0.05）；TA与液泡水含量极显著负相关（P<0.01），与细胞质水，细胞间质水含量极显著正相关（P<0.01）；硬度、胶粘性和咀嚼性与液泡水显著负相关（P<0.05），与细胞质水，细胞间质水含量显著负相关（P<0.05），这与MØLLER等[21]利用低场核磁共振技术研究苹果采后品质变化的结果相吻合，即液泡水是维持果蔬质地的重要因素。本研究方法还可以为其他各种果蔬的研究提供思路，以扩大低场核磁共振技术在我国食品领域的研究范围。
DownLoad:
