不同品種桑椹加工品質(zhì)比較研究

王香君，吳勁軒，夏川林，殷 浩*，胡古月，馮 俊，張浩仁

（1.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 蠶業(yè)研究所，四川 南充 637000；2.四川省蠶業(yè)科技開發(fā)總公司，四川 南充 637000）

桑椹（Fructus mori），又名桑果、桑棗，質(zhì)地鮮嫩，酸甜可口，營養(yǎng)成分豐富，藥用價(jià)值高，《本草經(jīng)疏》、《本草綱目》等多部中醫(yī)藥著作記載桑椹具有滋陰補(bǔ)腎、黑發(fā)明目、悅顏不老等功效，有“中華果王”、“民間圣果”之美譽(yù)，是國家衛(wèi)生部首批公布的藥食同源的農(nóng)產(chǎn)品之一[1-3]?，F(xiàn)代研究表明桑椹中的物質(zhì)能清除超氧化物自由基，具有抗氧化、增強(qiáng)免疫力、調(diào)節(jié)血脂、抗輻射等作用[4-6]。桑椹屬漿果類，水分含量高，可鮮食，亦可加工成桑果酒、桑果醋、桑果汁、桑果口服液、桑果膏、桑果醬等產(chǎn)品[7]。

果蔬深加工提高了果蔬的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，而選擇適宜的優(yōu)良品種，對(duì)于深加工產(chǎn)品的品質(zhì)起到關(guān)鍵作用[8]。而不同地區(qū)、不同品種的桑椹營養(yǎng)成分組成和含量不同，加工性能不同[9-10]。深入研究不同品種的加工特性，能有效開發(fā)和利用其資源[11]。有研究認(rèn)為果酒原料適宜選擇多汁、取汁容易、含糖量高、果味濃郁的品種，生產(chǎn)的果酒具有良好的風(fēng)味[8]。宋于洋等[12]研究得出，霞多麗的糖酸比在28～37之間，所釀的葡萄酒質(zhì)量最好。崔艷等[13]研究指出，起泡葡萄酒的原料的理想糖酸比在17～20之間。果汁適宜選擇多汁、取汁容易、糖酸適宜、果味濃郁的品種[14]。因此研究品種桑椹的加工特性對(duì)于桑椹產(chǎn)品的開發(fā)具有重要作用。喬宇等[6]對(duì)不同品種白桑椹的品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)得出，綠椹子、大白鵝表現(xiàn)出較高的加工品質(zhì)，而白玉王綜合品質(zhì)較差，不適宜加工。

本研究通過對(duì)四川省主栽品種（德果1號(hào)、無核大十、嘉陵30、嘉陵40、臺(tái)灣四季桑、紅果2號(hào)、白玉王、珍珠白）桑椹的營養(yǎng)和加工指標(biāo)（出汁率、密度、pH值、可滴定酸、可溶性總糖、還原糖、糖酸比、原花青素）進(jìn)行主成分分析（principal componentanalysis，PCA）和系統(tǒng)聚類分析（cluster analysis，CA），篩選優(yōu)質(zhì)加工品種，為更好的開發(fā)利用桑椹資源提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 原料

桑果品種無核大十、嘉陵30號(hào)、嘉陵40號(hào)：四川省南充市嘉陵區(qū)新廟鄉(xiāng)；臺(tái)灣四季桑、紅果2號(hào)、白玉王、珍珠白：四川省南充市儀隴縣杏子坪村；桑果品種德果1號(hào)：四川省涼山彝族自治州德昌縣。分別從無病害成熟樹種上采摘9～10成熟無腐爛變質(zhì)桑果，并于1～2 d運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室，4℃冷藏保存。

1.1.2 化學(xué)試劑

原花青素標(biāo)準(zhǔn)品（純度＞95%）：美國Sigma公司；鹽酸、硫酸銅、氫氧化鈉、正丁醇、甲醇、鹽酸、硫酸鐵銨（均為分析純）：天津市鼎盛鑫化工有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

LZ-0.5螺旋榨汁機(jī)：溫州揚(yáng)名機(jī)械有限公司；PHS-25臺(tái)式精密酸度計(jì)：上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；島津UV-1800紫外可見分光光度計(jì)：日本島津公司；BSA224S電子分析天平：德國賽多利斯公司。

1.3 方法

1.3.1 分析檢測(cè)

出汁率將新鮮桑果破碎后，渣再重復(fù)破碎3次，得桑果漿液，出汁率=桑果漿液質(zhì)量量/桑果質(zhì)量×100%；密度：比重計(jì)；pH值：pH計(jì)法；可滴定酸（以酒石酸計(jì)）：電位滴定法；可溶性總糖、還原糖：GB 5009.7—2016《食品中還原糖的測(cè)定》中直接滴定法；糖酸比：可溶性總糖含量/可滴定酸含量[15]。

原花青素的測(cè)定采用比色法，稱取原花青素標(biāo)準(zhǔn)品溶于甲醇中，配制成花青素質(zhì)量濃度為169.9 μg/mL的儲(chǔ)備溶液，吸取該溶液0、0.1 mL、0.2 mL、0.5 mL、0.8 mL、1.0 mL置于10 mL容量瓶中，加甲醇至刻度，搖勻，各取1 mL測(cè)定波長546 nm處測(cè)吸光度值，以花青素質(zhì)量濃度（x）為橫坐標(biāo)，吸光度值（y）為縱坐標(biāo)，繪制花青素標(biāo)準(zhǔn)曲線，按照標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程計(jì)算試樣中原花青素的含量。

1.3.2 主成分分析

采用SPSS 20軟件對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析。根據(jù)桑椹品質(zhì)評(píng)價(jià)因子的特征值、方差貢獻(xiàn)率及累計(jì)貢獻(xiàn)率，構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)函數(shù)，對(duì)桑椹的品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[16]。

1.3.3 聚類分析

采用SPSS 20軟件對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)聚類法分析。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理

測(cè)定和分析結(jié)果采用SPSS 20和Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，結(jié)果采取“均值±標(biāo)準(zhǔn)差”形式。P＜0.05表明有顯著差異，P＜0.01表明有極顯著差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 原花青素標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

以花青素質(zhì)量濃度（x）為橫坐標(biāo)，吸光度值（y）為縱坐標(biāo)，繪制花青素標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果見圖1。由圖1可知，標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程為y=0.004 0x+0.020 2，相關(guān)系數(shù)R2=0.995 7，結(jié)果表明，原花青素質(zhì)量濃度與吸光度值在20～200μg/mL范圍呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。

圖1 原花青素的標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 Standard curve of proanthocyanidins

2.2 不同桑椹品種的品質(zhì)指標(biāo)

表1 不同品種桑椹的品質(zhì)指標(biāo)Table1 Quality indexes of different mulberry varieties

出汁率是果汁工業(yè)化生產(chǎn)中常用的重要衡量指標(biāo)之一[8]。由表1可知，不同品種桑椹的出汁率差異較大，出汁率在54.55%～75.25%，出汁率最高和最低的品種分別是無核大十（75.25%）和德果1號(hào)（54.55%），推測(cè)是由于品種差異和德昌縣空氣干燥的地理環(huán)境導(dǎo)致的。經(jīng)過SPSS 20方差分析得出，無核大十和其他品種的出汁率有極顯著差異（P＜0.01）；德果1號(hào)與珍珠白沒有顯著差異（P＞0.05），與其他品種有顯著差異（P＜0.05）；而嘉陵30號(hào)、嘉陵40號(hào)、紅果2號(hào)、臺(tái)灣四季桑、白玉王出汁率沒有顯著差異（P＞0.05）。

果汁、果膏、果干等加工產(chǎn)品也要有適宜的酸度，才會(huì)有好的口感[17-19]。由表1可知，不同品種桑椹的pH值和可滴定酸差異較大，珍珠白、白玉王、嘉陵40號(hào)、嘉陵30號(hào)、德果1號(hào)的pH值較大，而無核大十、臺(tái)灣四季桑、紅果2號(hào)的pH值較??；各品種可滴定酸含量依次是珍珠白＜白玉王＜嘉陵40號(hào)＜德果1號(hào)＜嘉陵30號(hào)＜無核大十＜臺(tái)灣四季桑＜紅果2號(hào)。經(jīng)SPSS 20方差分析得出，無核大十和臺(tái)灣四季桑的pH值沒有顯著差異（P＞0.05），其余各品種之間的pH值有極顯著差異（P＜0.01）；德果1號(hào)和嘉陵30號(hào)的可滴定酸含量有顯著差異（P＜0.05），其余各品種之間的可滴定酸含量有極顯著差異（P＜0.01）。

果酒、果汁等產(chǎn)品要求含糖量高，同時(shí)總糖含量在影響果實(shí)風(fēng)味方面也起著重要作用[8，15]?？偺恰⑦€原糖含量都在10 g/100 g以上的品種有無核大十、德果1號(hào)、珍珠白，含量最低的品種是紅果2號(hào)，推測(cè)是由于品種差異和南充光照不充足導(dǎo)致的。經(jīng)過SPSS 20方差分析得出，無核大十、德果1號(hào)、珍珠白可溶性總糖沒有顯著性差異（P＞0.05），嘉陵30號(hào)與白玉王沒有顯著差異（P＞0.05），與臺(tái)灣四季桑有顯著差異（P＜0.05），嘉陵40號(hào)與紅果2號(hào)有顯著差異（P＜0.05），其余品種有極顯著差異（P＜0.01）。珍珠白的還原糖與無核大十、德果1號(hào)的無顯著差異（P＞0.05），嘉陵30號(hào)與白玉王無顯著差異（P＞0.05），嘉陵40號(hào)與紅果2號(hào)有顯著差異（P＜0.05），其余品種有極顯著差異（P＜0.01）。

果實(shí)的風(fēng)味不僅與糖、酸含量有關(guān)，而且還取決于糖酸比，不同的糖酸比使水果呈現(xiàn)不同的風(fēng)味[17，19-21]。8個(gè)品種的糖酸比差異較大，最大值的品種為珍珠白（70.40），最小值的品種為紅果2號(hào)（5.39），而德果1號(hào)、嘉陵30號(hào)、嘉陵40號(hào)的糖酸比在20～30之間。經(jīng)過SPSS 20方差分析得出，德果1號(hào)和嘉陵40號(hào)的糖酸比有顯著差異（P＜0.05），嘉陵30號(hào)和嘉陵40號(hào)的有顯著差異（P＜0.05），紅果2號(hào)和臺(tái)灣四季桑的有顯著差異（P＜0.05），其余品種間的有極顯著差異（P＜0.01）。

密度是果酒發(fā)酵的重要參數(shù)，而密度的高低影響到果酒的加工[22]。8個(gè)品種除了紅果2號(hào)的密度接近1.000 kg/L，其余品種都＞1.000kg/L，其中德果1號(hào)密度最大（1.107kg/L）。經(jīng)過SPSS 20方差分析得出，德果1號(hào)密度與其他品種的有極顯著差異（P＜0.01）；臺(tái)灣四季桑的密度與珍珠白無顯著差異（P＞0.05）；其余品種之間的密度沒有顯著差異（P＞0.05）。

2.3 不同桑椹品種的原花青素含量

原花青素含量是評(píng)判果蔬抗氧化功效的重要指標(biāo)[23]，8個(gè)品種桑椹中原花青素含量見表2。

表2 不同品種桑椹中原花青素含量比較Table2 Comparison of proanthocyanidins content in different mulberry varieties

原花青素為植物多酚類天然抗氧化劑，在酸性條件下加熱生成花青素，具有清除自由基和抑制脂質(zhì)過氧化的能力，其抗氧化效果約為維生素E（vitamin E，VE）的50倍，維生素C（vitaminC，VC）的20倍[24]。是目前發(fā)現(xiàn)的最強(qiáng)有效的氧自由基消除劑和脂質(zhì)過氧化抑制劑之一，其自然來源豐富，常存于日常食物中，如水果、水果發(fā)酵酒中，可通過飲食攝取、生物活性強(qiáng)，對(duì)人體健康和疾病防治有重要作用[5，25]。徐艷巖[23]檢測(cè)到桑椹酒中的原花青素含量為291.424μg/mL，劉洪等[26]檢測(cè)到大部分水果原花青素含量在0.02～6.82 g/100 g，其中紫葡萄籽中原花青素含量最高。由表2可知，桑椹中原花青素含量豐富，含量在0～0.68 g/100 g，不同品種的原花青素含量差異較大，排名前三的品種是無核大十、德果1號(hào)、嘉陵30號(hào)，最高的品種是無核大十（0.674g/100g），而白玉王和珍珠白中的原花青素的含量幾乎為零。品種桑椹顏色越深，原花青素含量越高[26]。

綜合營養(yǎng)指標(biāo)和品質(zhì)指標(biāo)得出，無核大十出汁率最高、原花青素含量最高，嘉陵30號(hào)出汁率排第二，原花青素含量排第三，根據(jù)出汁率和抗氧化物質(zhì)含量，初步確認(rèn)無核大十和嘉陵30號(hào)是適合加工果汁果酒的品種。糖酸比是影響水果果實(shí)甜酸風(fēng)味的一個(gè)重要因素[18]。鮮食一般選擇糖含量較高、總酸含量較低，即糖酸比相對(duì)較高的品種，因此初步確認(rèn)白玉王、珍珠白、德果1號(hào)是適宜鮮食的品種。

2.4 主成分分析

2.4.1 主成分分析

由于各測(cè)定指標(biāo)具有不同的量綱，為了消除由此可能帶來的不合理影響，先用SPSS20軟件對(duì)數(shù)據(jù)作標(biāo)準(zhǔn)化處理后再進(jìn)行主成分分析，結(jié)果分別見表3和表4。

由表3和表4可知，第一主成分的特征值為3.677，其貢獻(xiàn)率為45.965%，第一主成分主要以糖酸比影響為主，pH值和可滴定酸為輔；第二主成分的特征值為2.505，其貢獻(xiàn)率為31.316%，第二主成分中以可溶性總糖含量的影響為主，還原糖為輔；第三主成分的特征值為1.224，其貢獻(xiàn)率為15.302%，第三主成分以比重影響為主，出汁率為輔。根據(jù)各主成分的貢獻(xiàn)率，說明對(duì)桑椹加工品質(zhì)影響最大的是糖酸比、可溶性總糖及密度。

表3 桑椹品質(zhì)評(píng)價(jià)因子的特征值和累計(jì)貢獻(xiàn)率Table3 Eigenvalues and cumulative contribution rate of evaluating factors of mulberry quality

表4 主成分載荷矩陣Table4 Principal component load matrix

2.4.2 綜合主成分分值

由主成分載荷矩陣（表4）中的數(shù)值除以各主成分相對(duì)應(yīng)的特征值（表3）開平方根，得到各主成分得分系數(shù)矩陣（見表5）。

根據(jù)表5構(gòu)建主成分與各品質(zhì)指標(biāo)的線性關(guān)系式：

表5 成分得分系數(shù)矩陣Table5 Coefficient matrix of component score

上述表達(dá)式中，Y1～Y3表示第一～第三主成分，X1～X8分別表示出汁率、pH值、可滴定酸、可溶性總糖、還原糖、密度、糖酸比及原花青素。

以3個(gè)主成分及以每個(gè)主成分所對(duì)應(yīng)的特征值占所提取主成分總的特征值之和的比例作為權(quán)重得到主成分綜合模型Y綜=0.46Y1+0.31Y2+0.15Y3，根據(jù)以上公式計(jì)算主成分分值和綜合評(píng)價(jià)分值，結(jié)果如表6所示。

表6 不同桑葚品種品質(zhì)預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)結(jié)果Table6 Quality prediction and evaluation results of different mulberry varieties

由表6可知，各品種的綜合主成分值各不相同，喬宇等[6]指出，品種的綜合主成分分值越高，說明該品種的綜合品質(zhì)越好。無核大十桑椹分值最高（0.75分），其次是德果1號(hào)（0.68），這兩個(gè)品種品質(zhì)最好，最適宜加工。臺(tái)灣四季桑得分0.5，其余品種分值均為負(fù)數(shù)，其中白玉王的分值最低（-0.69）。說明綜合品質(zhì)最好的品種為無核大十和德果1號(hào)，其次為臺(tái)灣四季桑椹，而白玉王桑椹綜合品質(zhì)差。

2.5 不同桑椹品種間加工特性的聚類分析

對(duì)測(cè)定的桑椹品種的營養(yǎng)品質(zhì)和理化加工品質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，結(jié)果見圖2。由圖2可知，8個(gè)品種分為3個(gè)類別，其中Ⅰ類有3個(gè)品種，分別是德果1號(hào)、白玉王、珍珠白，Ⅰ類還可以分為2個(gè)亞類，德果1號(hào)亞類綜合得分第二（見表6），其主要特征是糖酸比高、可滴定酸含量低、出汁率較低、原花青素含量較高，是適合加工果醬、果膏、果脯的品種；白玉王、珍珠白亞類綜合得分較低，主要特征是糖酸比高、可滴定酸含量低、出汁率較低，但原花青素含量幾乎為零，是不適宜加工、但適合鮮食的品種。Ⅱ類有4個(gè)品種，分別是嘉陵30號(hào)、嘉陵40號(hào)、紅果2號(hào)、臺(tái)灣四季桑，Ⅱ類還可以分為2個(gè)亞類，嘉陵30號(hào)、嘉陵40號(hào)亞類主要特征是糖酸比較高、可滴定酸含量低、原花青素含量較高、出汁率適中，其中嘉陵30號(hào)綜合得分第四，是適合加工果醬、果膏、果脯的品種；紅果2號(hào)、臺(tái)灣四季桑亞類主要特征是糖酸比低、可滴定酸含量高，其中臺(tái)灣四季桑綜合得分第三，是適合加工果干的品種。Ⅲ類有1個(gè)品種，為無核大十，其綜合得分最高（0.75分），最適宜加工，其主要特征是出汁率高、原花青素含量高，可溶性總糖、還原糖也較高，可滴定酸含量為8.47g/L，酸甜適宜，是適合加工成果汁果酒的桑椹品種。

圖2 不同品種桑椹聚類分析Fig.2 Cluster analysis of different mulberry varieties

3 結(jié)論

本研究分別對(duì)8種不同品種桑椹的出汁率、總糖、還原糖、pH值、可滴定酸、密度、原花青素等多種加工特性指標(biāo)進(jìn)行分析。根據(jù)初步分析、主成分以及系統(tǒng)聚類分析的結(jié)果顯示，無核大十桑椹出汁率和原花青素含量最高，分別為75.25%、0.674 g/100 g，主成分綜合得分最高（0.75分），表現(xiàn)出較高的加工品質(zhì)，是適宜深加工的桑椹品種；德果1號(hào)、臺(tái)灣四季桑及嘉陵30號(hào)桑椹次之。