果实干物质含量与成熟度的关系及判定

中图分类号：S66 文献标识码：A

Abstract：Thetraditional determinationmethodsoffruitmaturityincludeseedcoatcolor，peelcolor，fruithardness， starchcontent and soluble solids content，butthese methodsareaffected by manyfactors，and the accuracyis limited.As an importantindex tojudgethematurityoffruit，drymatercontentiscloselyrelatedtotheediblequalityandstorageofruit. Thedetection methods of dry matercontent include drying method，specific gravity method，refractivemethodandnon-destructive testing method.Non-destructive testing techniques such as near-infrared spectroscopy have been widely used i the qualitydetectionofvariousfruitsduetotheirast，non-destructiveandeficientcharacteristics.Thecomprehensiveapplication of dry mattercontentandother maturityindicatorscanimprove the accuracyoffruit maturity judgment，which isofgreat sig nificance for improving fruit quality，reducing postharvest lossand promoting the sustainable development offruit industry.

Key words：apple；fruit maturity；dry matter content；non-destructive testing

根据中国农业农村部和联合国粮食及农业组织（FAO）的最新数据，中国水果年产量已连续多年位居世界第一。水果产业已成为我国农业的重要组成部分，其种植面积、产量和产值在种植业中仅次于粮食和蔬菜，位列第三。这一产业在保障国家食物安全、生态安全、促进人民健康、增加农民收入以及推动农业可持续发展方面发挥着重要作用。同时，水果产业也是我国全面打赢脱贫攻坚战和推进乡村振兴战略的重要支柱产业之一。新鲜水果富含有机酸、糖、维生素、纤维素、矿物质和类黄酮等营养成分，是人们日常饮食的重要组成部分[]。随着生活水平的提高，消费者对果蔬的需求已从满足基本需求转变为追求优质、安全、美味和营养[2]。这为园艺产业带来了新的机遇，但也提出了更高的要求。然而，果蔬在生长和采后过程中，因气候、机械损伤、自然衰老等因素，品质会下降，采后损失率较高，尤其是在发展中国家，约有 1/4～1/3 的水果未能到达消费者手中。果品采后损失的主要原因包括蒸腾和呼吸作用导致的失重、衰老引起的食用和贮藏品质下降，以及采后病害（生理性和侵染性）的发生。而果品的采收时期不仅关乎产量、食用品质，也与采后贮藏品质密切相关。这是因为采收过早时，果实未充分成熟，体积、质量和品质均未达标，表现为含糖量低、香气不足、风味平淡，甚至带有苦涩味。而采收过晚则会使果实成熟度过高，硬度降低，耐贮性变差，难以保存[3]。因此，准确判断水果成熟度并确定合理的采收时间，对于提升果实品质、增强耐贮性、减少采后损失以及提高园艺产业的生产效率和经济效益至关重要[4]

1果实成熟度的传统判定方法

准确判断果实的成熟度是适期采收的前提条件。目前，果实成熟的判断依据主要包括：种皮颜色、果皮颜色、果实硬度、淀粉含量、可溶性固形物质量分数和干物质含量等方法[5]

1. 1 种皮颜色

种皮颜色主要受种皮中类黄酮物质的种类和含量影响，类黄酮是苯丙氨酸代谢途径的次级代谢产物[6]。不同种类和品种的果实成熟时，种皮颜色存在差异。例如，中晚熟苹果品种采收时种子颜色通常为褐色或黄褐色，而早熟品种采收时种子颜色较浅，甚至可能仍为乳白色。

1. 2 果皮颜色

果皮颜色是判断果实成熟度和内在品质的重要指标之一。不同品种的果实在成熟时会呈现出特定的色泽。随着果实成熟度的提升，果皮中的叶绿素会逐渐分解，使得果皮底色逐渐显现。以弼猴桃为例，在其发育过程中，果皮的叶绿素含量逐渐减少，而类胡萝卜素含量保持相对稳定，因此其外果皮颜色会从绿色变为淡绿色、深绿色甚至为深褐色[10]。对于苹果而言，成熟时果皮颜色的变化更为复杂，通常会表现出不同程度的红色、绿色或黄色。这种颜色变化是由果皮细胞中叶绿素的分解以及类胡萝卜素、花青素等色素的积累共同作用的结果[8]。目前，对果皮颜色的判断方式包括感官评定法、色差仪测定法等。与仪器测定法相比，感官评定法对感官评价员的水平要求高，且评价结果易受外界环境及感官评价员心理等因素影响。因此，目前实验室通常采用仪器测定的方法来确定果实颜色，如利用色差仪通过空间值 L^* 、a、 b^* 测定果实的果皮颜色[9]

1.3 果实硬度

果实硬度是衡量果实品质和成熟度的关键指标，它不仅直接影响果实的口感，还与果实的耐贮藏性和加工品质密切相关[10]。通常随着果实成熟度的提高，果实硬度降低，且不同品种果实适于鲜食或者贮藏的硬度也不同[11]。如：红元帅和金冠苹果的适宜采收硬度值分别为 6.8～8.2kg/cm² 和 6.4～7.7kg/cm² 。通常需要长期贮藏的果实，在果实硬度达到最佳范围的上限值时可以进行采收；而用于鲜食或短期贮藏的果实则在硬度达到最佳范围的下限值时可以进行采收[12]

1.4 淀粉含量

果实成熟过程中，淀粉含量通常会降低，这是因为果实成熟时，淀粉酶和蔗糖合成酶等酶的活性增强，促使淀粉水解并转化为糖类[13]。这种淀粉水解过程通常从果实的果心区域开始，随后逐渐向外扩展。利用淀粉与碘液反应的特性，可以通过观察果实横切面的淀粉染色程度来判断果实的成熟度。淀粉遇碘会呈现蓝黑色，而糖类则不会发生显色反应。通过这种方法，可以建立果实横切面淀粉染色程度与成熟度之间的关系，并结合其他成熟指标（如果实硬度、可溶性固形物质量分数等）制定标准染色图谱，从而准确指示果实的成熟度和最佳采收期[14]

1.5 可溶性固形物质量分数

可溶性固形物质量分数是指果实汁液中所有可溶解于水的化合物的总量，主要包括可溶性糖、有机酸、维生素、氨基酸和矿物质等，它是衡量果实成熟度的重要指标之一[15]。在果实生长发育过程中，随着成熟度的增加，淀粉等多糖类物质会逐渐水解转化为蔗糖、葡萄糖和果糖等可溶性糖类，从而使可溶性固形物质量分数不断升高[16]。例如在草莓、苹果、龙眼等果实成熟期间，可溶性固形物质量分数均随成熟的进程而呈上升趋势[17]。与此同时，较高的可溶性固形物质量分数往往也意味着良好的果实品质。因此，可溶性固形物质量分数也是衡量果实成熟度的重要指标之一。

2干物质含量与果实品质的关系

种皮颜色、果皮颜色、果实硬度、淀粉含量、可溶性固形物质量分数等传统方法均是目前常用的判断果实成熟度的方式，但这些方法往往受自然生态条件、树龄、结果部位等因素影响其对果实成熟判断的准确性。因此，为了更好的评估果实成熟度，近年来开展了以干物质含量为依据判断果实成熟度的工作，并在弼猴桃[18]、鳄梨、芒果和甜樱桃[19]等果实上进行了应用推广，并被相关从业者

逐渐认可并接受。

2.1干物质含量随果实成熟度的变化而变化

干物质是去除所有水分后果实中的所有物质的统称；包括糖类、淀粉、细胞壁、有机酸、纤维和矿物质[20]。在果实的生长发育过程中，随着成熟度的提高，干物质不断积累[21]。例如苹果幼果期干物质含量较低，随着果实的膨大、成熟，光合作用产生的碳水化合物等有机物不断运输到果实中并积累，干物质含量逐渐升高。

2.2干物质含量与果实食用品质密切相关

干物质中的糖分、有机酸、香气物质等成分是影响果实口感和风味的重要因素。随着果实成熟度增加，干物质中的糖分含量上升，有机酸含量下降，糖酸比达到适宜范围，果实口感更佳，风味更浓郁。例如，成熟的草莓甜度高、酸度低，口感香甜；而未成熟的草莓则酸度高、甜度低，口感酸涩[22]。Harker[23]发现，猕猴桃果实在采收时的干物质含量是采后货架期可溶性固形物质量分数的良好预测指标。而且，采收时果实中干物质含量高的果实比干物质含量低的果实更受欢迎。对鳄梨的研究也发现，随着鳄梨果实干物质含量从 20% 增加到 40% ，消费者的喜爱程度和购买意向都逐渐增加[24]；消费者的偏好与‘RoyalGala’苹果果实中干物质含量呈正相关[25]。而且，值得注意的是苹果果实收获时干物质含量比可滴定酸含量更好地预测了‘RoyalGala’和‘Scifresh’苹果果实在货架期时的总可溶性固形物质量分数。

在质地和硬度方面，干物质中的纤维素、果胶等成分与果实的质地和硬度密切相关[26]。在果实成熟过程中，随着干物质的变化，细胞壁中的果胶会发生降解和转化，原果胶减少，可溶性果胶增加，使果实的质地由硬变软[27]。需要指出，果实干物质含量与果肉硬度虽然呈正相关，但相关性小于干物质含量与可溶性固形物之间的相关系数，且对品种的依赖性更强[28]

2.3干物质含量与果实贮藏性密切相关

通常，干物质含量高的果实，在采后贮藏过程中的耐贮性更佳。因为果实采后干物质含量高的果实，其呼吸强度相对较低、乙烯产生量较少（且产生时间较晚）、细胞结构更加紧密、积累了更多的营养物质[29]。例如，红富士苹果作为一种晚熟品种，因其干物质积累丰富、呼吸强度较低、乙烯释放延迟且量少，具备了良好的风味、脆硬的肉质以及出色的耐贮藏性。在常温库中，红富士苹果通常可以贮藏 3～4 个月；而在冷库或气调条件下，贮藏期可显著延长至5～8个月[30]

综上所述，干物质含量不仅与果实发育、果实成熟度密切相关；在生长发育期或采收期对苹果果实干物质含量进行测量，还可用于预测果实货架期的品质及消费者偏好性。因此，果实干物质含量也越来越受到关注[31]

3果实干物质含量的检测方法

3.1 烘干法

测定果实干物质含量最常用的方法是烘干法。该方法是在特定温度下，完全蒸发去除果实中的水分后，对样品烘干前后的质量进行精确称量；烘干前后的质量差即为水分重量，烘干后的质量则为干物质质量，而干物质百分比含量/ %= （烘干后样品质量/烘干前样品质量） ×100% 。操作时要注意选取具有代表性的果实样品，且要烘干至样品达到恒重为止。烘干法的优点是操作简便、结果准确，对仪器和人员操作技术要求不高，该方法在科研和生产中均被广泛应用。虽然该方法能够获取精确的干物质含量值，但它是破坏性取样法，效率较低，尤其在大规模样本检测时会耗费大量时间。

3.2比重法

比重法也是测量果实干物质含量的一种有效方法。该方法基于果实的比重（即密度）会随着干物质含量的增加而增大的原理进行。一般基于排水法测定果实的比重后再转换为干物质。首先，用天平精确称量果实的质量（W），用排水法测定待测果实的体积（V，再求出果实比重（ （=W/V） ；最后结合比重与干物质含量之间的标准曲线，推算果实的干物质含量。比重法的优点是测定速度快速、且不对果实造成损伤。但该方法得到的结果易受到果实形状、大小和内部结构等多种因素的影响，因此准确度相对较低。不同于烘干法，比重法更适合大量样品的初步筛选和快速测定[32]