湖南不同產(chǎn)區(qū)臍橙品種制汁適宜性分析

舒楠，付復(fù)華，李濤，張群*，李綺麗*

1(湖南大學研究生院 隆平分院，湖南 長沙，410125)2(湖南省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，湖南 長沙，410125)3(果蔬貯藏加工與質(zhì)量安全湖南省重點實驗室，湖南 長沙，410125)4(湖南省果蔬加工與質(zhì)量安全國際科技創(chuàng)新合作基地，湖南 長沙，410125)

我國是柑橘生產(chǎn)大國，2018年柑橘總栽培面積260多萬hm2，總產(chǎn)量達到4138.1萬t[1]。橙類是我國柑橘的主要品種之一，品種資源豐富，但目前仍以鮮食品種為主。據(jù)統(tǒng)計2018年我國橙類產(chǎn)量達720萬t，僅有59萬t用于加工[2]。湖南作為我國柑橘主產(chǎn)區(qū)，種植面積和產(chǎn)量位居全國前列，以臍橙、冰糖橙為代表的橙類種植面積約占柑橘總種植面積的34%[3]。臍橙(CitrussinensisOsb.var.brasliliensisTanaka)是蕓香科柑橘屬植物甜橙的一類栽培品種，含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，其中VA、VB2、Ca、Fe、糖含量以及熱量高于其他橙品種，素有“柑橘之王”的美稱[4]，是目前主要制汁品種。中國橙汁消費逐年增高，國內(nèi)橙汁產(chǎn)量遠不能滿足需求，2018年國內(nèi)濃縮橙汁消費總量9.9萬t(以65 °Brix計)，從國外進口達5.6萬t(以65°Brix計)[2]。我國的臍橙品種雖多，但是存在品種結(jié)構(gòu)不合理，缺少加工專用品種等問題，因此開展臍橙制汁品質(zhì)的研究，篩選加工專用品種勢在必行。

制汁適宜性分析中單一指標不能很好地進行評定，需要將多個指標結(jié)合起來進行綜合評定。主成分分析能將變量重新組合成一組新的互相無關(guān)的綜合變量，并盡可能多的反映原來變量的信息，是綜合評定制汁適宜性較好的方法。HUNLUN等[5]采用主成分分析法對柑桔果實性狀與品種、季節(jié)的關(guān)系進行評價，發(fā)現(xiàn)4種南非柑桔的酚類化合物分布和抗氧化能力不同，明顯受生長季節(jié)的影響。HIRRI等[6]用摩洛哥135個果汁樣品的紅外光譜數(shù)據(jù)進行主成分分析，對其品種進行了完全正確的分類。鄧健康等[7]對全國55份蘋果樣品的22個重要指標進行主成分分析，篩選出適宜制汁和不適宜制汁的蘋果品種。湖南地域較廣，氣候差異大，同一品種在不同的種植地也會出現(xiàn)較大的品質(zhì)差異，本研究在對湖南不同產(chǎn)區(qū)20份臍橙樣品的17項指標測定的基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)據(jù)進行顯著性和主成分分析，建立臍橙制汁適宜性評價體系，為湖南不同產(chǎn)區(qū)臍橙制汁品種的選擇提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 原料來源

20份臍橙樣品來自湖南10個主產(chǎn)區(qū)，原料采摘種類、地點、時間如表1所示。

表1 20份臍橙樣品信息Table 1 Information of 20 navel orange samples

1.2 儀器與試劑

手動布朗切半榨汁機，中國九陽股份有限公司；BSA 124S型精密分析天平，廣州市授科儀器科技有限公司；游標卡尺，上海申韓量具有限公司；Color Quest XE型全自動色度分析儀，美國HunterLab公司；Acquity超高效液相色譜儀，美國Waters公司；PAL-BX/ACID1型愛拓數(shù)顯糖酸度計，深圳市徳優(yōu)平科技有限公司；UV-1800型紫外可見分光光度計，島津儀器(蘇州)有限公司；水浴鍋，常州煜焜儀器制造有限公司。

主要試劑：抗壞血酸、沒食子酸、蘆丁(標準品)，酷爾化學科技(北京)有限公司；KH2PO4、H3PO4、無水乙醇(色譜純)，成都曼斯特生物科技有限公司；福林酚、NaHCO3、乙醇、NaOH、NaNO2、Al(NO3)3、NaOH(分析純)，國藥集團化學試劑有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 臍橙鮮榨汁制備

按照GB/T 8210—2011《柑橘鮮果檢驗方法》[8]的方法制備鮮果汁，待用。

1.3.2 臍橙果實外觀品質(zhì)測定

每種樣品隨機抽取15個果實進行外觀品質(zhì)測定。果皮光滑度、果皮色澤和果形根據(jù)鮮果外表實際情況由觀察者進行評定。用電子天平測定單果質(zhì)量，游標卡尺測量果皮厚度、果實赤道部位的橫徑、果實縱徑(由果頂端至蒂端)。每個品種隨機選取15個鮮果，切分，對每個樣品的籽粒進行計數(shù)，結(jié)果取平均值。鮮果榨汁計算出汁率，計算方法參照GB/T 8210—2011[8]，如公式(1)所示：

(1)

式中：m，樣品果總質(zhì)量，g；m1，樣果中果皮質(zhì)量，g；m2，樣果中種子質(zhì)量，g；m3，樣果中囊瓣皮質(zhì)量，g。

1.3.3 臍橙汁理化與營養(yǎng)品質(zhì)測定

1.3.3.1 色度

采用Hunter Lab色度系統(tǒng)對臍橙果汁進行顏色測定，每個指標均進行3次平行測定。L*值為明度指數(shù)，L*越大，果汁顏色越亮；a*值、b*值分別為紅綠度和黃藍度[9]，a*>0時，值越大越接近紅色；a*<0時，值越小越接近綠色；b*>0時，值越大越接近黃色，b*<0時，值越小越接近藍色。

1.3.3.2 可溶性固形物和可滴定酸

參考GB/T 8210—2011[8],可溶性固形物采用手持式糖度計測定法測定，可滴定酸采用指示劑滴定法進行測定。

1.3.3.3 抗壞血酸測定

采用高效液相色譜法測定[10]。果汁樣品由20 g/L偏磷酸溶液溶解，超聲提取5 min后于4 000 r/min離心5 min，取上清液過0.45 μm水相濾膜待測。色譜條件：C18色譜柱(250 mm×4.6 mm，5 μm)；流動相A: 0.01 mol/L KH2PO4緩沖液；流動相B: 無水甲醇；洗脫條件VA∶VB=97∶3等度洗脫；柱溫30 ℃；流速0.6 mL/min；檢測波長210 nm；進樣量10 μL。

1.3.3.4 總酚測定

總酚采用福林-酚法[11]測定。樣品預(yù)處理：稱取混合均勻的果汁5 g置于100 mL具塞三角瓶中，加乙醇溶液(體積分數(shù)60%,下同)50 mL，40 ℃超聲提取50 min，過濾，濾液入100 mL容量瓶中;上述三角瓶中再加40 mL乙醇溶液，40 ℃超聲提取20 min，過濾，合并濾液；用10 mL熱乙醇溶液洗滌濾渣，濾液并于容量瓶中，冷卻至室溫，用乙醇溶液定容至刻度，搖勻，備用。取預(yù)處理樣品0.5 mL，加入福林酚試劑反應(yīng)5 min，再加入NaHCO3溶液避光放置1 h，于765 nm波長下測定吸光值，每個樣品測3次。結(jié)果以每克樣品中沒食子酸含量(mg)表示。

1.3.3.5 總黃酮測定

參照SZDB/Z 349—2019《食品中總黃酮的測定 分光光度法》[12]進行測定，略有改動。樣品預(yù)處理同1.3.3.6。吸取2.0 mL樣品溶液，置于25 mL具塞比色管中，用乙醇溶液補充至5.0 mL，加1 mL NaNO2溶液，搖勻，放置6 min，加入1.5 mL Al(NO3)3溶液，搖勻，放置6 min，加入4 mL NaOH溶液，用乙醇溶液定容至刻度，搖勻，放置15 min，以不添加Al(NO3)3溶液的試樣液作為空白進行校正，在波長510 nm處測定吸光度，每個樣品測3次。結(jié)果以每克樣品中蘆丁質(zhì)量(mg)表示。

1.4 數(shù)據(jù)處理

SPSS 26.0軟件對數(shù)據(jù)進行均值計算、Duncan法差異顯著性檢驗、Pearson相關(guān)性分析、主成分分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 果實外觀品質(zhì)分析

20份臍橙樣品的9項外觀品質(zhì)指標列于表2。果皮光滑度影響果實加工，若果皮光滑，污垢或微生物難聚集，容易進行機械化清洗[13]，臍橙果皮光滑程度分為粗糙、較粗糙、較光滑、光滑4種。果皮色澤分為橙紅和橙黃,果形分為近圓形和倒闊卵形。單果重變化范圍131.56～354.43 g，變異系數(shù)為22.30%。果實縱徑變化范圍62.37～92.67 mm，變異系數(shù)為9.22%；果實橫徑變化范圍65.53～86.47 mm，變異系數(shù)為7.62%。果皮厚度、籽粒數(shù)、出汁率反映鮮果加工制汁適宜性[14]。果皮薄、出汁率高的品種更適宜制汁[15]。果皮厚度變化范圍3.83～7.00 mm，變異系數(shù)為17.84%。出汁率變化范圍46.48%～56.25%，變異系數(shù)為4.65%，其中‘紐荷爾臍橙-ⅩⅤ’、‘紐荷爾臍橙-ⅩⅣ’、‘紐荷爾臍橙-Ⅺ’、‘津市臍橙’和‘紐荷爾臍橙-Ⅹ’出汁率較高，分別為53.39%、53.79%、54.52%、54.04%和56.25%。柑橘籽中含有豐富的檸檬苦素類化合物，是苦味物質(zhì)的主要來源[16]，臍橙制汁過程中籽粒數(shù)越少果汁口感越好，籽粒數(shù)變化范圍0.00 ～ 25.67，‘紐荷爾臍橙-Ⅲ’、‘園豐臍橙-Ⅱ’、‘津市臍橙’籽粒數(shù)分別為2.33、1.67、25.67，其余樣品均為無籽。由以上分析并結(jié)合各指標的變異系數(shù)可見湖南不同產(chǎn)區(qū)臍橙品種外觀品質(zhì)差異較大。

表2 20份臍橙果實的外觀品質(zhì)Table 2 Appearance of 20 navel orange samples

2.2 理化和營養(yǎng)品質(zhì)分析

對20份樣品的理化和營養(yǎng)品質(zhì)指標進行測定，結(jié)果如表3所示，L*值、a*值、b*值、可溶性固形物、可滴定酸、抗壞血酸、總酚、總黃酮含量的平均值分別是29.84、-3.83、18.52、13.73°Brix、0.89%、46.04 mg/100 g、3.02 mg/g、0.38 mg/g。不同指標間變異系數(shù)不同，其中可滴定酸和總酚變異系數(shù)相對較大，分別為37.08%、31.79%，說明不同臍橙汁可滴定酸和總酚含量差異較大。

表3 20份臍橙汁的理化和營養(yǎng)成分分析Table 3 Content of physicochemical and nutritional components in 20 navel orange juice samples

色度值是影響橙汁感官品質(zhì)的直觀因素，美國橙汁質(zhì)量標準中，色澤評分占感官評價總分的40%[17]。由表3可知，‘紐荷爾臍橙-Ⅸ’L*值最大，為33.42，顏色最亮；‘紐荷爾臍橙-Ⅲ’L*值最小，為24.16，顏色最暗。a*值為-6.10～-1.36，表征其顏色偏綠；b*值為11.81～28.12，表示其顏色偏黃色，這與王靚鈺等[15]的研究結(jié)果基本一致。3個色度參數(shù)中a*值的變異系數(shù)最大，為25.59%，這可能與橙汁中類胡蘿卜素的含量差異有關(guān)[18]。

可溶性固形物是果蔬中所有溶于水的化合物的總稱，主要有糖、單寧、有機酸和少量的色素、礦物質(zhì)、維生素等[19]，橙汁中蔗糖、果糖、葡萄糖等糖類對甜度影響大[20]?！~荷爾臍橙-Ⅹ’可溶性固形物含量最高(15.93 °Brix)，含量最低的是‘津市臍橙’(11.10 °Brix)，這與李大志等[3]的研究結(jié)果有差異，可能與臍橙品種有關(guān)。

可滴定酸對臍橙汁的酸度有重要影響。可滴定酸含量最高的是‘園豐臍橙-Ⅱ’，為1.31%，‘紐荷爾臍橙-Ⅰ’含量最低，為0.35%，變異系數(shù)為37.08%?？傻味ㄋ嶙儺愊禂?shù)較大，說明不同臍橙品種可滴定酸含量差異大，這與李綺麗等[21]的研究結(jié)果基本一致。加工型水果要求高糖高酸，相對我國其他地區(qū)柑橘來說，如賀州臍橙[22](6個臍橙品種的可滴定酸平均含量為0.33%)，本研究所選臍橙樣品可滴定酸含量高，較適宜進行加工處理。

抗壞血酸是一種高效抗氧化劑，參與生物體內(nèi)重要的生物合成[23]。抗壞血酸是橙汁的重要營養(yǎng)指標之一，橙汁中90%以上的抗氧化活性來源于抗壞血酸[24]。橙汁中抗壞血酸含量高于其他柑橘汁[21]?！~荷爾臍橙-Ⅴ’抗壞血酸含量最高，為58.77 mg/100 g，‘紐荷爾臍橙-Ⅰ’抗壞血酸含量最低，為30.30 mg/100 g，與肖南等[22]的研究結(jié)果接近。

總酚和總黃酮是柑橘類水果的重要營養(yǎng)指標，黃酮類物質(zhì)是水果多酚中的主要生物活性物質(zhì)，此外，多酚類物質(zhì)還包括單寧類、酚酸類、花色苷類物質(zhì)。流行病學研究表明，柑橘果實的營養(yǎng)保健價值與其豐富的酚類物質(zhì)抗氧化活性密切相關(guān)[25]。黃酮類物質(zhì)在體外和體內(nèi)均具有較強的抗氧化和抗炎活性，對代謝綜合征的治療有積極作用[26]。試驗樣品中‘紐荷爾臍橙-ⅩⅠ’總黃酮含量最高為0.60 mg/g，‘園豐臍橙-Ⅲ’、‘紐荷爾臍橙-ⅩⅢ’總黃酮含量最低，均為0.23 mg/g?！~荷爾臍橙-Ⅱ’總酚含量最高，為5.70 mg/g，‘園豐臍橙-Ⅲ’含量最低，為1.22 mg/g。

2.3 相關(guān)性分析

以上多項單一指標對比發(fā)現(xiàn)各個品種存在優(yōu)劣，較難篩選適合制汁的臍橙品種，因此有必要建立一套合理的評價體系。對20份樣品的外觀、理化和營養(yǎng)品質(zhì)指標進行相關(guān)性分析，相關(guān)性系數(shù)矩陣如表4所示。果皮厚度和出汁率(r=-0.683**)呈顯著負相關(guān)，可見果皮越厚，出汁率越低，與前文外觀指標分析一致。果實縱徑與果實橫徑(r=0.820**)、單果重(r=0.889**)呈極顯著正相關(guān)?？扇苄怨绦挝锖颗c抗壞血酸含量(r=0.643**)、可滴定酸含量(r=0.982**)呈極顯著正相關(guān)，與王靚鈺等[15]的研究結(jié)果一致。以上各指標間均表現(xiàn)出不同程度的相關(guān)性，數(shù)據(jù)信息有重疊現(xiàn)象，因此采用主成分分析對樣品各指標進行綜合評價。

表4 20份臍橙樣品品質(zhì)指標的相關(guān)系數(shù)矩陣Table 4 Correlation coefficient matrix of quality indexes in 20 navel orange samples

2.4 主成分分析

對20份臍橙樣品的外觀、理化和營養(yǎng)品質(zhì)進行主成分分析，結(jié)果如表5所示，前5個主成分累積方差貢獻率達到了82.514%，能夠反映絕大部分原始信息。因此，選取前5個主成分作為數(shù)據(jù)分析的有效成分。

表5 主成分的特征值和貢獻率Table 5 Characteristic value and contribution rate of principal components

由表5與表6可知，第1主成分包含了原來信息量的28.727%，與果實縱徑、橫徑、單果重有明顯正相關(guān)性，即在PC1坐標正向，PC1越大，果實縱徑、橫徑、單果重越大，因此將PC1命名為大小因子。第2主成分包含了原來信息量的20.785%，與抗壞血酸含量有明顯正相關(guān)性，因此將PC2命名為功能因子。第3主成分包含了原來信息量的15.404%，與出汁率有明顯正相關(guān)性，將PC3命名為加工因子。第4主成分包含了原來信息量的9.830%，與總酚含量有明顯正相關(guān)性，將PC4命名為營養(yǎng)因子。第5主成分包含了原信息量的7.768%，與b*值有明顯正相關(guān)性，將PC5命名為顏色因子。

表6 臍橙品質(zhì)指標的主成分載荷矩陣Table 6 Principal component load matrix of navel orange quality indexes

第1、3主成分分別包含原來信息量的28.727%和15.404%，從圖1可以直觀看出各臍橙品種與PC1和PC3的關(guān)系。第1區(qū)間的4個樣品果實縱徑、橫徑、單果重值較大，出汁率較高，為適宜制汁的品種。第2區(qū)間的6個樣品果實縱徑、橫徑、單果重值相對較小，但出汁率高，也是較適宜制汁品種。第3、4區(qū)間的10個樣品出汁率較低，不適合制汁。因此，第1、3主成分中較好的品種為‘紐荷爾臍橙-Ⅰ’、‘紐荷爾臍橙-Ⅱ’、‘紐荷爾臍橙-Ⅴ’、‘紐荷爾臍橙-Ⅵ’、‘紐荷爾臍橙-Ⅷ’、‘紐荷爾臍橙-Ⅹ’、‘紐荷爾臍橙-ⅩⅠ’、‘紐荷爾臍橙-ⅩⅣ’、‘紐荷爾臍橙-ⅩⅤ’和‘宜章臍橙’。

圖1 主成分分析PC1、PC3得分圖Fig.1 PCA score plot of PC1 vs.PC3

第2、4、5主成分分別包含原來信息量的20.785%、9.830%、7.768%。從圖2、圖3可以直觀看出各臍橙品種與PC2、PC4和PC5的關(guān)系。先對PC2和PC4組成的二維平面進行分析，第1區(qū)間的7個樣品抗壞血酸、可溶性固形物、總酚含量較高。第2區(qū)間的4個樣品總酚含量較高，抗壞血酸、可溶性固形物含量較低。第3區(qū)間的2個樣品抗壞血酸、可溶性固形物、總酚含量均較低。第4區(qū)間的7個樣品抗壞血酸、可溶性固形物含量較高，總酚含量較低?？箟难?、可溶性固形物、總酚均是橙汁品質(zhì)的重要評價指標，因此應(yīng)優(yōu)先考慮這3個指標均較高的品種，第2、4主成分中較好的品種為‘紐荷爾臍橙-Ⅳ’、‘紐荷爾臍橙-Ⅴ’、‘紐荷爾臍橙-ⅩⅡ’、‘紐荷爾臍橙-Ⅸ’、‘紐荷爾臍橙-Ⅺ’、‘園豐臍橙-Ⅱ’、‘宜章臍橙’。第5主成分得分為正時，橙汁偏黃色澤性狀好，應(yīng)盡量選擇第5主成分較大的品種。綜合2、4、5主成分，得分較好的為‘紐荷爾臍橙-Ⅳ’、‘紐荷爾臍橙-Ⅴ’、‘紐荷爾臍橙-Ⅳ’和‘宜章臍橙’。

綜合考慮前5個主成分，即圖1第1、2區(qū)間，圖3主成分得分均為正的共有品種，‘紐荷爾臍橙-Ⅴ’、‘宜章臍橙’為較適宜制汁的品種。此外，雖然‘紐荷爾臍橙-Ⅹ’第4主成分得分為負、‘紐荷爾臍橙-Ⅺ’第5主成分得分為負，但其綜合得分高，且第4、5主成分方差貢獻度相對較小，因此也將其列為較適宜制汁品種。

圖2 主成分分析PC2、PC4得分圖Fig.2 PCA score plot of PC2 and PC4

圖3 主成分分析PC2、PC4、PC5得分圖Fig.3 PCA score plot of PC2,PC4 and PC5

3 結(jié)論

對湖南不同地區(qū)20份臍橙樣品的果實外觀品質(zhì)、果汁理化和營養(yǎng)品質(zhì)進行分析，不同地區(qū)臍橙的籽粒數(shù)、可滴定酸和總酚變異系數(shù)較大，分別為382.43%、37.08%和31.79%，而果實縱徑、橫徑和出汁率變異系數(shù)較小，分別為9.22%、7.62%和4.65%。

從相關(guān)性分析結(jié)果來看，臍橙品質(zhì)指標間表現(xiàn)出不同程度的相關(guān)性。籽粒數(shù)與可溶性固形物含量呈顯著負相關(guān)，果皮厚度和出汁率呈顯著負相關(guān)，果實縱徑與果實橫徑、單果重呈極顯著正相關(guān)，可溶性固形物含量與抗壞血酸含量、可滴定酸含量呈極顯著正相關(guān)，總黃酮含量與總酚含量呈正相關(guān)。

經(jīng)主成分分析，提取5個主成分，第1主成分為大小因子，第2主成分為功能因子，第3主成分為加工因子，第4主成分為營養(yǎng)因子，第5主成分為顏色因子。這5個主成分累計方差貢獻率達到82.514%，能反映原始變量的絕大部分信息。通過主成分得分圖，從制汁適宜性對不同臍橙品種的品質(zhì)特性進行了評價，‘紐荷爾臍橙-Ⅴ’、‘紐荷爾臍橙-Ⅹ’、‘紐荷爾臍橙-Ⅺ’、‘宜章臍橙’為較適宜制汁的品種。