梅州金柚食用后期的苦味來源分析

鐘永輝，劉智慧，鐘玉鳴，馬路凱，柳建良，劉袆帆，王琴，吳暉，賴富饒，肖更生

（1.廣東省梅州市梅縣區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，廣東梅州 514783）（2.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院輕工食品學(xué)院，廣東廣州510000）（3.華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣東廣州 510640）

柚子（Grapefruit），金柚屬柑橘類（Citrus）植物，口感酸甜，深受廣大消費者喜愛[1]，是嶺南特色水果[2]，其中梅州有 “ 中國金柚之鄉(xiāng) ” 之稱，是我國金柚最大的生產(chǎn)地[3]。但金柚食用后期口感變苦的問題日益嚴(yán)重，已影響到金柚產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，因此探究金柚苦味的形成原因?qū)鉀Q該問題至關(guān)重要。有關(guān)文獻報道，導(dǎo)致柑桔果實變苦主要有兩類物質(zhì)：一是檸檬苦素類似物（Limonoids），包括檸檬苦素（Limonin）和諾米林（Nomilin）[4]。另一類為黃酮類化合物，包括柚皮苷、新橙皮苷，其中柚皮苷是主要的苦味物質(zhì)（Naringin）[5]。

目前，對柚子苦味的研究多數(shù)集中在高度氧化的三萜類化合物和黃酮類化合物，但柚子的理化性質(zhì)如可溶性固形物、可滴定酸、質(zhì)構(gòu)與苦味形成之間的關(guān)系少見描述?？扇苄怨绦挝铩⒖傻味ㄋ岫燃百|(zhì)構(gòu)特性是衡量果蔬品質(zhì)的重要指標(biāo)[6-8]。已有學(xué)者報道測定水果的質(zhì)地參數(shù)進而預(yù)測其品質(zhì)是可行的。

因此，本研究擬通過感官評分將金柚分為I、II、III級；測定金柚的苦味物質(zhì)并對其組成進行分析，同時對金柚果肉的物理性質(zhì)如硬度、粘附性等進行測定，并與感官品質(zhì)進行關(guān)聯(lián)，通過建模分析影響梅州金柚苦味形成的主要因素，為金柚脫苦、快速檢測等方面的研究提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

金柚來自梅州市梅縣區(qū)，在金柚的 “ 始采日 ” 后采摘柚果[3]，從同一果園隨機抽取色澤、大小均一的金柚，室溫儲存運輸。將金柚平均分為3組，以組為單位進行測定。每組取3瓣完整的柚果肉進行質(zhì)構(gòu)的測定，其余用組織搗碎機榨汁，過濾后儲存在4 ℃?zhèn)溆脵z測理化指標(biāo)。

乙腈、磷酸、氫氧化鈉、酚酞、草酸銨、二甲基酰胺、乙酸、甲醇均為分析純，購自天津市大茂化學(xué)試劑廠；檸檬苦素（Limonin）、諾米林（Nomilin）、柚皮苷（Naringin）均為標(biāo)準(zhǔn)品，購自上海源葉生物科技有限公司；實驗用水均為超純水。

1.2 儀器與設(shè)備

TA500質(zhì)構(gòu)測定儀，Lloyd-instruments Co.Ltd.英國；LC-20AT高效液相色譜儀，島津企業(yè)管理（中國）有限公司；FZ102微型植物粉碎機，天津市泰斯特儀器有限公司；LH-B55手持折光計，杭州陸恒生物有限公司。

1.3 感官品質(zhì)評定方法

1.3.1 感官屬性的確定

通過評定員集體對沙田柚初步品嘗和討論，挑選甜度、酸度和苦味3個感官屬性描述沙田柚果實。

1.3.2 感官評定的實施

感官評定由5組、每組3人的評定員分5批次完成，評定員從梅縣金柚公司中挑選，相當(dāng)于初級評定員。對每個金柚進行編號后，采用3個等級描述感覺強度（表1），對每個樣品的果肉進行均分、編號。在組織者講解評定要求和方法后，由每位感官評定員獨立評定、不進行交流和討論。在評定每個樣品前都用礦泉水漱口，每個樣品評定間隔1～3 min。

表1 感官評價與分級標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation and grading standards

1.4 梅州金柚理化指標(biāo)測定方法

1.4.1 可溶性固形物含量

參考GB/T 12143-2008折光計法，所有樣品均進行3次平行試驗。

1.4.2 可滴定酸度

根據(jù)GB 12293-90滴定法進行測定，具體操作如下：吸取1 mL果汁，定容至10 mL容量瓶，作為待測樣液。用移液管吸取10 mL樣液，加入酚酞指示劑5～10滴，用0.01 mol/L氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，至出現(xiàn)微紅色30 s內(nèi)不退色為終點，記下所消耗的體積。并按如下公式計算：

式中：c：氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液摩爾濃度，mol/L；V1：滴定時所消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，mL；V0：吸取滴定用的樣液體積，mL；m或V：試樣質(zhì)量g或體積mL；10：定容體積，mL；k：柑橘類換算為結(jié)晶檸檬酸克數(shù)的系數(shù)，0.070。

1.4.3 果肉質(zhì)構(gòu)

采用余愷等人[9]方法進行檢測：將試驗樣品平放于樣品放置臺，采用柱形探頭沿底座滑槽向下移動將樣品擠壓。起始力2 N，測試速度60 mm/min，形變百分量為20%。取最大粘附力、粘附性、起始模量、硬度進行下一步分析。

1.4.4 檸檬苦素和諾米林含量

采用HPLC法測定金柚的檸檬苦素和諾米林的含量[10,11]。

樣品處理：準(zhǔn)確吸取柚果果汁5 mL于10 mL容量瓶中，用乙腈定容，搖勻，超聲處理20 min，用0.45 μm微孔濾膜過濾，平行制備3份待測液。

高效液相色譜條件：AgilentZORBAXSB-C18色譜柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流動相為乙腈:0.1%磷酸水=55:45（V/V）；柱溫35 ℃；流速1 mL/min；進樣量10 μL；檢測波長為210 nm，波長掃描范圍為200～400 nm。

檸檬苦素和諾米林的標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制：分別準(zhǔn)確稱取檸檬苦素和諾米林標(biāo)準(zhǔn)品90 mg，用乙腈超聲輔助溶解并定容至1000 mL，搖勻，配成質(zhì)量濃度均為90 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液。再依次稀釋成0.9、1.8、4.5、9.0、18、45 mg/L的檸檬苦素和諾米林標(biāo)準(zhǔn)溶液，以質(zhì)量濃度（x）為橫坐標(biāo)，峰面積（y）為縱坐標(biāo)分別繪制檸檬苦素和諾米林標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.4.5 柚皮苷含量

參考文獻方法[12]提取柚皮苷，具體如下：料液比1:28（V/V）加入乙醇，置于超聲波提取容器中，設(shè)定超聲功率600 W提取71 min。并用NT/T 2014-2011的HPLC法進行測定。

1.4.6 數(shù)據(jù)處理

以上所有實驗設(shè)3個平行，實驗結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（mean±SD）的方式表示。采用SPSS Statistics 25軟件進行單因素方差分析；pheatmap軟件進行熱圖與聚類分析；randomforest軟件分析隨機森林與重要性；PAST 4.1軟件計算spearman相關(guān)性；Origin Pro繪制相關(guān)度和相關(guān)系數(shù)圖；Excel繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2 結(jié)果與討論

2.1 指標(biāo)測定結(jié)果

表2 指標(biāo)測定結(jié)果Table 2 Indicator measurement results

通過上述方法，測定每組樣品的可溶性固形物、可滴定酸、硬度、最大粘附力、粘附性、起始模量、檸檬苦素、諾米林、柚皮苷含量，并根據(jù)感官評分將樣品分為I、II、III三級，數(shù)據(jù)如表2所示。

I級、II級、III級的感官評分為1.85、4.73、7.5分，在本次取樣中，感官評分較低，金柚苦味嚴(yán)重，且I、II、III級苦味差異顯著，代表性強。

Eshed[13]認(rèn)為可溶性固形物能影響果蔬風(fēng)味，可溶性固形物含量越高，口感越佳；施堂紅[14]等人證明隨著存放時間的增加，柚果實中的淀粉大量轉(zhuǎn)化為可溶性糖，進而使果實甜美。可滴定酸含量在2.3%～3.5%范圍內(nèi)，但I級、III級差異較小，這可能與梅州金柚本身酸度不高的這一因素有關(guān)[15]。

金柚的硬度在15 N～17 N范圍內(nèi)，李麗娜[8]認(rèn)為果肉硬度越大、黏性越小，果肉越柔韌細膩、口感越好；趙亞等人[16]發(fā)現(xiàn)最大粘附力越大，果實軟化程度越低。柚子的粘附性低于0.1 g.sec。起始模量在2.2 N/mm～3.4 N/mm，這可能是由于柚子果肉不規(guī)則，對質(zhì)構(gòu)造成一定影響。

檸檬苦素、諾米林、柚皮苷標(biāo)準(zhǔn)品的峰面積與濃度的線性回歸方程分別為y=4453.8x+29541、y=5296.1x+13874、y=32799x-2510.7，線性關(guān)系R2分別為0.9996、0.9999、0.9998。果汁中檸檬苦素的苦味閾值約為3.4 mg/L，金柚的檸檬苦素含量在11.06 mg/L～21.94 mg/L范圍，均大于苦味閾值；而諾米林在果汁中的苦味閾值約為4.39 mg/L[17]，金柚中諾米林含量在6.76 mg/L～42.9 mg/L范圍內(nèi)，遠高于其閾值，影響了金柚口感。Ohta等[18]對16種成熟柚果實的分析表明，柚汁檸檬苦素類似物平均含量為18 mg/L。本文發(fā)現(xiàn)柚皮苷含量在6.45 mg/L～19.68 mg/L，白小鳴[19]研究指出柚皮苷在水中的苦味閾值為20 mg/L，在果汁中約為30 mg/L，金柚中柚皮苷含量低于其閾值，表明柚皮苷不是苦味形成的因素。

2.2 感官評分與各項指標(biāo)的總體聯(lián)系

不同指標(biāo)可以在一定程度上反映其相關(guān)品質(zhì)，王穎等人[20]將26份馬鈴薯按礦質(zhì)元素的含量將其分為6類，研究其含量與基因的相關(guān)性，篩選出了優(yōu)異基因型。金柚的感官評分與各項指標(biāo)的熱圖與聚類分析如圖1a所示，在縱向聚類的結(jié)果中展示出化學(xué)物質(zhì)如柚皮苷、諾米林、檸檬苦素與可溶性固形物、硬度聚類在一組，表明可溶性固形物與硬度有密切聯(lián)系。

感官評分與各項指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)如圖1b所示，梅州金柚果肉的感官評分與可溶性固形物含量（R=0.79）有極顯著正相關(guān)關(guān)系，與苦味物質(zhì)諾米林呈極顯著負(fù)相關(guān)（R=-0.0.69），與苦味物質(zhì)柚皮苷呈顯著負(fù)相關(guān)（R=-0.59）。柚皮苷對金柚口感的影響也很明顯，Gil-Izquierdo A等人[21]研究發(fā)現(xiàn)柚皮苷類物質(zhì)是風(fēng)味物質(zhì)和抗氧化物質(zhì)，其含量影響果汁的色澤、口味、穩(wěn)定性。金柚的感官與可滴定酸度、硬度、最大粘附力、起始模量、粘附性、檸檬苦素沒有顯著相關(guān)，表明可溶性固形物含量和諾米林含量對梅州金柚的感官影響較大。

圖1 感官評分與各項指標(biāo)的關(guān)系Fig.1 Relationship between sensory score and various indicators

圖2 不同感官等級下各項指標(biāo)的變化Fig.2 Changes of various indexes under different sensory levels

2.3 感官與各項指標(biāo)的聯(lián)系

不同感官等級金柚品質(zhì)如圖2所示，由圖可知感官評級隨著可溶性固形物含量的升高而增大，呈正相關(guān)，這可能是因為柚子中豐富的維生素C、果糖、葡萄糖、蛋白質(zhì)等，均易溶于水，使金柚口感更甜，感官評分也隨之上升。

在I、II級時，感官評級隨著可滴定酸的降低而上升，在II、III級時，感官評級隨著可滴定酸的上升而降低，但II、III級可滴定酸度均低于I級，可滴定酸與感官總體上呈負(fù)相關(guān)；諾米林和檸檬苦素含量與感官評分呈負(fù)相關(guān)，III級的金柚中諾米林與檸檬苦素含量較低，金柚感官品質(zhì)隨著諾米林和檸檬苦素含量的增加而降低。有研究報道，檸檬苦素與諾米林在果實中以無苦味環(huán)內(nèi)酯的狀態(tài)存在，但酸性條件下，其可以迅速轉(zhuǎn)化為有苦味的檸檬苦素和諾米林[22]。柚皮柑含量與感官評價呈負(fù)相關(guān)，感官等級隨著柚皮苷含量的減少而升高。Bar-Peled M等人[23]發(fā)現(xiàn)了柚皮苷致苦的關(guān)鍵物質(zhì)，柚皮苷在查爾酮酶催化成柚皮苷配基查爾酮，在1,2-在鼠李糖基轉(zhuǎn)移酶的作用下，進一步糖基化生成有苦味的柚皮苷。

硬度對感官評級總體呈正相關(guān)，這可能是由于金柚的質(zhì)地較為特殊；粘附性、最大粘附力、起始模量、可滴定酸對感官的影響不顯著。

2.4 各項指標(biāo)間的相關(guān)性分析

圖3 各項指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)Fig.3 Correlation coefficient between various indicators

由圖3可知，可溶性固形物與諾米林（R=-0.72）、柚皮苷（R=-0.76）呈極顯著負(fù)相關(guān)；諾米林與柚皮苷呈極顯著正相關(guān)（R=0.78），與檸檬苦素（R=0.42）呈顯著正相關(guān)；柚皮苷與檸檬苦素呈極顯著正相關(guān)（R=0.68）；表明柚皮苷對諾米林、檸檬苦素、可溶性固形物含量具有關(guān)鍵作用，可溶性固形物與感官評分呈顯著正相關(guān)，而柚皮苷、檸檬苦素、諾米林均具有苦味，對感官造成不良口感，是主要的苦味物質(zhì)。檸檬苦素類似物主要以游離苷元和配糖體的形式存在，苷元在酸性條件下會很快的轉(zhuǎn)變成苦味物質(zhì)，而檸檬苦素、諾米林就是含量較高的檸檬苦素類化合物游離苷元[24]。王壯[25]發(fā)現(xiàn)柚子中含有較高含量的柚皮苷，嚴(yán)重影響其品質(zhì)。

最大粘附力與粘附性呈極顯著負(fù)相關(guān)（R=-0.74），與起始模量呈顯著負(fù)相關(guān)（R=-0.40）。陳青[26]等人認(rèn)為當(dāng)果實的最大粘附力越低，果實細胞間空隙越大，果實的起始模量與粘附性程度越高。

2.5 感官與各項指標(biāo)的相關(guān)度分析

以感官評分為變量，各項指標(biāo)為自變量，用random forest模型預(yù)測各項指標(biāo)與感官評分的關(guān)聯(lián)度。

圖4 感官品質(zhì)與各項指標(biāo)的相關(guān)度Fig.4 The degree of correlation between sensory quality and various indicators

感官品質(zhì)與各項指標(biāo)的相關(guān)度如圖4所示，由圖可知各指標(biāo)與感官品質(zhì)的相關(guān)度排序如下：可溶性固形物＞諾米林＞檸檬苦素＞柚皮苷＞最大粘附力＞起始模量＞可滴定酸＞粘附性＞硬度。其中與感官品質(zhì)相關(guān)度最高的為可溶性固形物、諾米林、檸檬苦素和柚皮苷，硬度，最大粘附力、起始模量、可滴定酸、粘附性與感官品質(zhì)相關(guān)度最低。金柚感官品質(zhì)與諾米林、可溶性固形物、柚皮苷含量相關(guān)，Jin X等人[27]將豆?jié){的口感、氣味、外觀和口感4個感官品質(zhì)屬性量化，并通過模糊邏輯技術(shù)構(gòu)建權(quán)重標(biāo)準(zhǔn)進行評分。最終建立了豆?jié){整體感官評分的預(yù)測模型，可為豆?jié){加工中大豆品種選擇提供參考。劉袆帆等人[28]利用隨機森林法，建立了通過硬度預(yù)測香蕉成熟度的模型。

3 結(jié)論

本研究分別建立感官與可能引起苦味的物理、化學(xué)因素的相關(guān)性，探究梅州金柚食用后期苦味形成的主要原因，結(jié)果發(fā)現(xiàn)梅州金柚的感官品質(zhì)與可溶性固形物含量（R=0.79）密切相關(guān)，同時與諾米林（R=-0.0.69）、柚皮苷（R=-0.59）關(guān)聯(lián)度較大。在后續(xù)的研究中可將可溶性固形物、諾米林含量、柚皮苷含量作為梅州金柚感官品質(zhì)的評價指標(biāo)，通過建立金柚整體感官評分的預(yù)測模型，進而實現(xiàn)快速評測金柚的品質(zhì)。