3種紅棗組織結構與質構及其相關性研究

陳 愷 周 彤 許銘強 付 冰 馬 欣 李煥榮

(1. 新疆農業大學食品科學與藥學學院，新疆 烏魯木齊 830052;2. 新疆農業科學院農產品貯藏加工研究所，新疆 烏魯木齊 830091)

棗(ZizyhpusjujubaMill.)是鼠李科(Rhamnaceae)棗屬(Zizyhpus.)木本植物。截止2015年新疆已有棗樹種植面積4.83×105hm2，年產2.5×106t，主要分布于南疆和哈密地區[1]。目前哈密地區主要的栽培品種為哈密大棗，南疆紅棗主栽品種是駿棗和灰棗[2]，品種相對單一，由于新疆地理條件及地域的特殊性，新疆紅棗的商品利用方面主要以制干為主，鮮食產業發展薄弱。

近年來，通過質構分析儀對食品品質的檢測研究越來越多[3-5]，果實的感官指標如硬度、脆性、糯性、咀嚼性、汁液多少等性狀與質地密切相關。鮮棗品種的質地時常以感官評價來評定，使用致密、疏松、酥脆、軟、硬等詞匯描述，缺乏真實可靠的科學評判標準[6]597，而對于水果質地的測試條件也沒有相應統一的規范，采用不同的測試方法，試樣的力學特性也會有差異[7]。新鮮棗的質構指標與營養指標[8]、礦質元素[9]等相關性研究較多，對于果實的質構特性多集中在使用物性分析儀的質地多面分析(Texture Profile Analysis，TPA)壓縮模型[5,10-11]試驗，需要對原料進行切分等預處理，破壞原料的整體結構，而對于新鮮紅棗而言，由于食用方式為帶皮食用，表皮穿刺硬度是衡量棗果品質的重要指標，整果穿刺法克服了傳統檢測方法需要切分，修整等預處理的缺點，豐富了果實質地評價的內容，使之更為客觀準確[12]，因此整果穿刺試驗適宜在新鮮紅棗上應用。目前利用質構儀評價食品質地已應用到果品貯藏[13-14]、加工[15]、保鮮[16-17]以及貨架期預測[18-19]等研究中。有關紅棗組織結構研究主要集中在果實生長發育階段的自然裂果[20]和采后貯藏性[21-23]等方面，多與礦質元素和棗品種相關聯。組織結構和質構特性之間的相關性研究多集中在水產品[24-26]、焙烤制品[27]、肉制品[28-31]加工及貯藏中，對于果品中組織結構與質構特性之間的相關性研究尚未開展。

本試驗擬采用整果穿刺法研究新疆紅棗主栽品種的穿刺質地，通過對不同品種的紅棗組織結構進行測定，對紅棗質構指標和組織結構進行相關性分析并結合感官質地評價，探討不同品種鮮棗的組織結構對其質構特性的影響，以豐富紅棗果實品質評價的內容，并對紅棗品質評定、產品進一步開發及利用具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料

哈密大棗：含水量67.18%，采自新疆哈密地區火箭農場；

駿棗：含水量64.31%，采自和田地區墨玉縣；

灰棗：含水量63.59%，采自阿克蘇紅旗坡農場。

采集的所有樣品均為脆熟全紅期，無機械損傷、無病蟲害的鮮棗，樣品采收后均用打孔塑料袋包裝，裝箱運回新疆農業大學實驗室，放置 0 ℃冷庫中，質構指標可立即進行整果測定。

1.2 儀器與設備

電熱恒溫鼓風干燥箱：DHG-9123A型，上海一恒科技有限公司；

循環水式多用真空泵：SHB-Ⅲ型，鄭州長城科工貿有限公司；

數顯恒溫水浴鍋：HH-S4型，金壇市醫療儀器廠；

照相機：Moticam2306型，麥克奧迪電氣股份有限公司；

光學顯微鏡：Motic BA300型，麥克奧迪電氣股份有限公司；

切片機：LEICA RM2265型，德國 LEICA公司；

型電子天平：PL204型，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；

物性測試儀：TA.XT PLUS型，英國Stable Micro Systems公司。

1.3 方法

1.3.1 組織結構測定 隨機挑選3個品種的20顆棗果，取棗果中帶果皮的中部果肉為試驗材料，每組樣品設3個平行，按照石蠟切片法[32-33]制備棗果實組織橫切面，番紅和固綠二重染色，中性樹膠封片。顯微鏡觀察，并用Motic Images Advanced 3.2軟件系統分別對表皮厚度、表皮細胞、角質厚度、近表皮空腔、近表皮細胞、中部空腔和中部細胞進行測量。

1.3.2 質構指標的測定 3個栽培品種分別隨機選取50個新鮮紅棗，參照馬慶華等[6]597的整果穿刺方法略有改動，每個棗果取最大橫徑處對稱的2個點位測定。測定參數：測試模式為壓縮模式；測前速度1.5 mm/s；測中速度1.00 mm/s；測后速度10 mm/s；位移3 (灰棗果型相對較小)，5 mm(哈密大棗和駿棗果型相對較大)；觸發力5 g；探頭P2。

按圖1質地特征曲線得到不同品種棗果實的質地參數：表皮穿刺強度、果皮破裂距離、果皮韌性、果肉平均堅實度、果肉纖維指數和果肉起始強度，結果取平均值。

1號錨線是測試起點處；2號錨線是果皮穿刺最大力量峰值處；3號是果皮破裂后降到的第一個峰值，一般將該點作為進入果肉階段的起點；4號是穿刺的最深處，該點后探頭就回升，該點作為果肉階段的終點。

圖1 鮮棗穿刺圖形Figure 1 Typical diagram of puncture test in texture analysis for fresh jujube

1.3.3 感官質地評價 選擇10人組成的評定小組，對3個紅棗品種的鮮棗果實從果皮硬度、果皮韌性、果肉堅實度、果肉汁液和果肉粗細等指標進行感官質地評價。

1.4 數據分析

將所選品種的13個與果實細胞和質構密切相關的指標，即角質厚度、表皮厚度、表皮細胞、近表皮空腔、近表皮細胞、中部空腔、中部細胞、表皮穿刺強度、果皮破裂距離、果皮韌性、果肉平均堅實度、果肉纖維指數、果肉起始強度分別用X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11、X12、X13表示，采用SPSS 19.0軟件對數據進行方差分析和相關性分析，當P<0.05時，表示差異顯著；當P<0.01時，表示差異極顯著。

2 結果與分析

2.1 不同品種棗組織結構比較

由圖2和表1可知，各品種棗的角質厚度平均值在6.34～7.26 μm，以灰棗的角質厚度最小，哈密大棗的角質厚度最大，與韋玉龍等[34]對哈密大棗的角質厚度測定結果相一致，除哈密大棗外，駿棗和灰棗的角質厚度不存在顯著差異。各品種棗的表皮厚度在28.48～60.27 μm，其中灰棗的表皮厚度較小為36.41 μm，與河南新鄭市灰棗[35]和新疆生產建設兵團第二師34團灰棗[36]的測定結果不同，可能與當地的氣候和土壤環境的差異有關，而駿棗和哈密大棗的表皮厚度較大，分別為52.70，51.30 μm，灰棗與駿棗、哈密大棗之間存在顯著差異(P<0.05)，駿棗和哈密大棗的表皮厚度差異不顯著。3個品種棗的表皮細胞大小順序依次為哈密大棗(153.25 μm2)>駿棗(129.53 μm2)>灰棗(118.21 μm2)，各品種間無顯著性差異。各品種棗近表皮空腔的均值為9 160.98～17 244.87 μm2，以駿棗近表皮空腔最大，灰棗的最小。近表皮細胞以哈密大棗最大，而灰棗較小，統計分析顯示，除哈密大棗外，灰棗和駿棗的差異性不顯著。相關研究[21]表明中果肉細胞顯著地大于近表皮細胞，并且中果肉細

圖2 不同品種鮮棗果實組織結構解剖圖Figure 2 Anatomical structure of fresh jujube fruit in different kinds of jujube varieties

胞中存在比較大的空腔。3個品種棗的中部空腔和中部細胞均較大(中部空腔>25 450.86 μm2，中部細胞>1 436.44 μm2)，其中以駿棗最大，灰棗和哈密大棗相對較小，這與各品種棗的果型大小有關，一般生物學特性也證明駿棗的果型在這3個品種中最大，灰棗的最小。其中中部空腔除駿棗外，哈密大棗和灰棗差異性不顯著，而中部細胞除灰棗外，駿棗和哈密大棗差異性不顯著。

2.2 不同品種棗質構特性的比較

2.3 各品種棗組織結構和質構指標的相關性

由表3可知，駿棗的角質厚度和表皮厚度呈顯著正相關。表皮厚度和近表皮細胞極顯著負相關，和果肉平均堅實度呈顯著正相關，和果肉纖維指數呈負相關。近表皮細胞與中部空腔、中部細胞均呈極顯著正相關，即近表皮細胞越大，中部空腔和中部細胞越大。表皮穿刺強度與果皮破裂距離、果肉起始強度極顯著正相關，說明表皮穿刺強度越大，果皮抵抗外力能力也越大即體現在果肉破裂距離和果肉起始強度指標上。果皮破裂距離與果皮韌性、果肉起始強度極顯著正相關，但與果肉纖維指數呈顯著負相關。說明果皮破裂距離越深，果皮的韌性就越大，果肉的起始強度也相應越大。果皮韌性和果肉纖維指數呈顯著負相關。果肉平均堅實度和果肉起始強度呈顯著正相關。說明果肉越致密即果肉平均堅實度越大，抗刺穿力越強，果肉起始強度也越大。

由表4可知，灰棗的表皮厚度與果肉纖維指數極顯著正相關。表皮細胞和近表皮空腔呈極顯著負相關，說明脆熟全紅期的灰棗，表皮細胞仍處于完整狀態，還未發生細胞自溶、變形及破裂，導致表皮細胞越大，近表皮空腔越小。近表皮細胞和中部細胞極顯著負相關。中部空腔與果皮韌性極顯著正相關，而與果肉平均堅實度呈顯著正相關，說明中部空腔越大，果皮的韌性和果肉平均堅實度也相應增大。表皮穿刺強度與果皮破裂距離、果皮韌性、果肉起始強度均極顯著正相關。果皮破裂距離與果皮韌性、果肉起始強度呈極顯著正相關，與果肉纖維指數呈顯著負相關。果肉平均堅實度和果肉起始強度極顯著正相關。

由表5可知，哈密大棗的角質厚度與中部空腔、果皮韌性顯著正相關。表皮厚度除與中部空腔呈極顯著正相關外，與中部細胞極顯著負相關，與果皮破裂距離、果皮韌性顯著負相關，說明表皮越厚且中部空腔越大，果皮脆性就越大，即體現在果皮破裂距離和果皮韌性指標上。表皮細胞和近表皮空腔呈極顯著負相關。近表皮空腔和果肉纖維指數呈顯著正相關。近表皮細胞和中部空腔顯著負相關。中部細胞和果肉起始強度顯著負相關，即中部細胞越大，果肉抵抗穿刺能力越小，果肉起始強度越小。表皮穿刺強度與果皮破裂距離和果皮韌性均極顯著正相關。果皮破裂距離與果皮韌性極顯著正相關，但與果肉纖維指數極顯著負相關。果皮韌性與果肉纖維指數極顯著負相關，與果肉起始強度顯著負相關。果肉平均堅實度和果肉起始強度極顯著正相關。果肉纖維指數和果肉起始強度顯著正相關。

表1 不同品種紅棗組織結構方差分析?Table 1 Analysis of variance of different varieties of fresh jujube in microstructure

? 同列肩標不同字母表示有顯著差異(P<0.05)。

表2 不同品種紅棗質構指標方差分析?Table 2 Analysis of variance of different varieties of fresh jujube in texture

? 同列肩標不同字母表示有顯著差異(P<0.05)；“/”表示無單位。

表3 駿棗組織結構和質構指標的相關性?Table 3 The correlation between the microstructure and texture of the Jun jujube

? **.在0.01水平(雙側)上極顯著相關；*.在0.05水平(雙側)上顯著相關。

表4 灰棗組織結構和質構指標的相關性?Table 4 The correlation between the microstructure and texture of the Hui jujube

? **.在0.01水平(雙側)上極顯著相關；*.在0.05水平(雙側)上顯著相關。

表5 哈密大棗組織結構和質構指標的相關性?Table 5 The correlation between the microstructure and texture of the Hami jujube

? **.在0.01水平(雙側)上極顯著相關；*.在0.05水平(雙側)上顯著相關。

2.4 不同品種鮮棗果實的感官質地評價

表6表明駿棗果實的質地評價最好，果皮硬度最小，果皮韌性適中，果肉酥脆多汁，而哈密大棗次之，可能是哈密大棗的表皮厚度相對較大而影響了質地品質，灰棗果型相對駿棗和哈密大棗屬小果型，果肉堅實度較致密，和吳玉蓉等[37]研究灰棗的制干率最大相呼應，且果皮硬度較大，導致鮮棗的質地評價得分相對較低。因此，3個品種紅棗組織結構和質構特性與感官質地評價結果基本一致。

表6 不同品種鮮棗果實的感官質地評價Table 6 Sensory-texture evaluation of fruit quality of jujube cultivars

3 結論

灰棗的角質厚度、表皮厚度、表皮細胞、近表皮空腔、近表皮細胞、中部細胞均比駿棗和哈密大棗小，而表皮穿刺強度、果皮韌性、果肉堅實度、果肉纖維指數和果肉起始強度均最大。駿棗、灰棗和哈密大棗的組織結構與質構指標之間的相關性存在一定差異，而表皮穿刺強度與果皮破裂距離、果皮韌性，果肉平均堅實度與果肉起始強度均呈現極顯著正相關。組織結構和質構特性與感官質地評價結果基本一致。后續將對棗果不同部位的理化成分進行測定和分析，結合棗果組織結構的差異，進一步明確理化成分的形態和含量對質構特性的影響，為棗果資源的開發和綜合利用提供理論基礎。