藍莓果實品質(zhì)分析與評價研究進展

鄒雪梅,卜慶狀,張馨予,詹德江,陳 芳,王建忠

(遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標準與檢測技術(shù)研究所,遼寧 沈陽 110161)

藍莓為杜鵑花科越橘屬藍漿果組多年生灌木植物,發(fā)源于北美,我國從2000 年開始廣泛推廣種植。 截至2020 年,我國藍莓種植面積達6.64 萬hm2,占全球總種植面積的32.28%,年產(chǎn)量34.72 萬t,占全球總產(chǎn)量的25.02%,藍莓種植面積和總產(chǎn)量均為全球第一[1]。 藍莓的栽培品種多達450 種,包括高叢、兔眼和低叢藍莓,其中,高叢藍莓分為北方高叢、半高叢和南方高叢藍莓,以南高叢品種選育研究最為活躍。 我國的藍莓栽植產(chǎn)區(qū)主要有長白山、遼東、膠東、長江流域和云貴地區(qū)等,受各產(chǎn)區(qū)氣候條件及市場需求影響,各產(chǎn)區(qū)主栽藍莓品種各不相同,表現(xiàn)在北方產(chǎn)區(qū)品種優(yōu)化趨于穩(wěn)定,主要品種有‘瑞卡’、‘北陸’、‘杜克’、‘醉婆’、‘藍豐’等,南方產(chǎn)區(qū)品種多樣,涵蓋南高叢、兔眼及少量北高叢藍莓品種。

藍莓果實多為藍紫色,果肉細膩,飽滿多汁,酸甜可口,果味清香,富含多種營養(yǎng)元素,除了富含多種糖類、氨基酸、維生素和礦物質(zhì)外,還富含花色苷、綠原酸、熊果酸、鞣花酸等多種生物活性物質(zhì)[2],具有改善視力、保護神經(jīng)、抵御衰老、抗腫瘤、提高免疫力等保健作用[3],可以減少心血管疾病、高血壓和糖尿病等慢性疾病的發(fā)病機率[4],是名副其實的健康水果,享有“黃金漿果”的美名。

藍莓的產(chǎn)品形式是鮮果和加工產(chǎn)品,主要用于鮮銷,不同品種、不同產(chǎn)區(qū)的藍莓在口感和營養(yǎng)成分方面會有較大差異,價格相差懸殊[5]。 不同用途的藍莓對果實品質(zhì)的要求不同,藍莓果實品質(zhì)主要受品種、產(chǎn)地、成熟度、栽培模式、管理技術(shù)等影響[6～10]。 目前,雖然對藍莓品質(zhì)分析與評價的研究報道較多,但評價指標較為混亂,未形成系統(tǒng)的藍莓品質(zhì)評價指標體系,專用品種的品質(zhì)評價體系尚不完善,不能有效指導(dǎo)地區(qū)的藍莓生產(chǎn),一定程度上制約著藍莓產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。 本文從藍莓的感官、加工和理化營養(yǎng)品質(zhì)3 個方面對藍莓果實品質(zhì)分析的研究情況進行綜述,總結(jié)了藍莓果實品質(zhì)綜合評價的方法,以期為建立完善的藍莓評價指標體系提供依據(jù),為藍莓相關(guān)標準修訂、藍莓良種選育以及藍莓產(chǎn)業(yè)優(yōu)化提供參考。

1 感官品質(zhì)分析

藍莓的感官品質(zhì)主要包括單果質(zhì)量、果實比重、果形指數(shù)、色度、質(zhì)構(gòu)特性和揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)等。

藍莓的單果質(zhì)量關(guān)系到藍莓的產(chǎn)量,會影響鮮食藍莓的銷售價格,單果質(zhì)量大于2.5 g 的藍莓品種較少,‘錢德勒’的平均單果質(zhì)量高達3.01 g[11]。 果實比重即相對密度,藍莓的果實比重在1 g/cm3左右[12]。 果形指數(shù)由藍莓果實的縱徑和橫徑的比值來代表,可以直觀辨別藍莓果實的形狀,是鮮食藍莓的主要外觀品質(zhì)指標,影響藍莓整果的加工一致性,比值在0.6～0.8 之間,藍莓是扁圓形,在0.8～0.9 之間,藍莓是圓形或近圓形,在0.9 ～1.0之間,藍莓是橢圓形或圓錐形,比值大于1.0,藍莓是長圓形,各種果形的藍莓均有分布[13],同種藍莓果形指數(shù)的產(chǎn)地差異較小。 藍莓顏色是水果重要的外觀指標,會影響消費者的選擇,藍莓果實顏色由色差儀測定的色度表示,色差儀中L 值表示亮暗程度,a 值表示紅綠色度,b 值表示黃藍色度,藍莓普遍呈現(xiàn)出明亮的藍紫色[14]。

藍莓的質(zhì)構(gòu)特性包括硬度、膠粘性、凝聚性、咀嚼性和回彈性等,品種間差異較大,各參數(shù)之間具有一定的相關(guān)性,其中研究較多的質(zhì)構(gòu)參數(shù)是硬度,果實硬度體現(xiàn)藍莓的運輸和貯藏性能,關(guān)系到藍莓的成熟度和貨架期,而成熟度是劃分藍莓等級的主要指標(GB/ T 27658-2011《藍莓》)。 周江偉等利用質(zhì)構(gòu)儀細分研究到藍莓果皮硬度和果肉硬度,大粒藍金的果皮硬度和果肉硬度均最大,分別為225.29 g 和28.12 g[15]。 李瑞等利用質(zhì)構(gòu)儀測得藍莓果實硬度數(shù)據(jù),借助紅外光譜儀對藍莓進行高光譜成像,構(gòu)建出的藍莓果實硬度模型可較準確預(yù)測藍莓果實硬度,實現(xiàn)藍莓果實硬度的無損檢測[16]。

揮發(fā)性香氣成分是評價水果品質(zhì)重要的指標,藍莓的揮發(fā)性香氣成分構(gòu)成復(fù)雜,主要為醇類、醛類和酯類,香型主要為草香和果香[17],藍莓果實揮發(fā)性香氣的種類、含量及特征香氣在種群內(nèi)和種群間均差異顯著。 檢測方法有感官評價法、色譜法、質(zhì)譜法以及傳感器技術(shù)。 姚依林等利用頂空固相微萃取—氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)分析了貴州地區(qū)4 種藍莓的揮發(fā)性成分,‘藍豐’藍莓的揮發(fā)性成分種類最多,多達51 種,主要是桉葉油醇和芳樟醇,每種藍莓又存在獨特的揮發(fā)性成分,‘沃農(nóng)’藍莓烯烴類占比最高,不同于其他3 種藍莓[18]。 魏鑫等利用電子鼻傳感器對20 種藍莓進行香氣成分的測定,‘奧尼爾’藍莓的烷烴、甲烷、硫化氫、乙醇和有機硫化物含量高于其他品種,不同品種藍莓在硫化氫和甲烷含量上存在差異[19]。

2 加工品質(zhì)分析

藍莓果實的加工品質(zhì)與產(chǎn)品類型、加工工藝等有關(guān),研究較多的加工品質(zhì)主要包括水分含量、出汁率、電導(dǎo)率和果皮質(zhì)量分數(shù)等。

藍莓果實的水分含量和出汁率是評價藍莓酒、藍莓飲料加工適宜性的主要參數(shù),藍莓果實的水分含量大于80%,品種、產(chǎn)地間差異較小,藍莓的出汁率受品種、產(chǎn)地影響較大[20]。 藍莓的電導(dǎo)率與溫度和可溶性固形物相關(guān),除了藍莓品種的因素外,產(chǎn)地因素也會導(dǎo)致藍莓的電導(dǎo)率 不 同, 安 徽 地 區(qū) 的‘ 奧 尼 爾’ 電 導(dǎo) 率 為1.07 μS/cm[21],而 青 島 地 區(qū) 的‘奧 尼 爾’ 電 導(dǎo) 率 為2.62 μS/cm[22]。 果皮質(zhì)量分數(shù)與硬度、果形指數(shù)和果實大小有關(guān),因花色苷主要存在于水果的果皮中,果皮質(zhì)量分數(shù)也決定藍莓中花色苷的含量,對水果的運輸、貯藏影響較大,是衡量藍莓鮮食和加工用途的重要指標,果皮薄,適合鮮食,果皮厚,適合加工藍莓果粉。

3 理化營養(yǎng)品質(zhì)分析

藍莓的理化營養(yǎng)品質(zhì)主要包括可溶性固形物、糖、酸、氨基酸、維生素、礦物質(zhì)元素以及總酚、總黃酮、花色苷等在內(nèi)的抗氧化活性物質(zhì)等。

3.1 可溶性固形物

可溶性固形物是一個統(tǒng)稱,包含水溶性的糖、酸、維生素、礦物質(zhì)等所有水溶性化合物,是衡量藍莓鮮食口感和加工適應(yīng)性的重要指標,測定方法有折射儀法和近紅外光譜法。 蔣芯等通過折射儀法研究27 個藍莓品種中可溶性固形物含量在8.34%～13.18%之間,存在品種間的差異[23]。 王珊珊等在可溶性固形物數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,通過近紅外漫反射光譜技術(shù)對6 個藍莓品種進行一階導(dǎo)數(shù)光譜分析,利用主成分分析法搭建的預(yù)測模型,可準確、無損地預(yù)測藍莓果實中的可溶性固形物含量[24]。 與可溶性固形物有關(guān)的固酸比也是評價藍莓品質(zhì)的常見指標,固酸比由可溶性固形物含量和可滴定酸的比表示,固酸比越高,藍莓果實的成熟度越高[25]。

3.2 糖和酸

糖和酸是評價藍莓品質(zhì)的風(fēng)味指標,藍莓的酸甜口味既與糖酸含量、種類有關(guān),也與糖酸的比例有關(guān)。 藍莓果實的糖酸品質(zhì)評價,主要涉及總糖、還原性糖、可溶性糖、總酸、有機酸以及糖酸比,測定方法有比色法、滴定法、色譜法等。 藍莓品種不同,所含的糖酸含量和比例存在差異,研究表明,整體有機酸含量由高到低依次為北高叢、半高叢和矮叢,北高叢藍莓有機酸含量種間差異較大,糖含量由高到低依次為兔眼藍莓、高叢和半高叢、野生型矮叢藍莓[26];藍莓果實中的可溶性糖大部分是果糖和葡萄糖,且二者比例相當,是單糖積累型水果,有機酸有檸檬酸主導(dǎo)的檸檬酸優(yōu)勢型,主要存在于高叢和半高叢藍莓品種中,也有以奎寧酸為主的奎寧酸優(yōu)勢型,如矮叢藍莓‘美登’;南高叢藍莓‘夏蘭普’和‘奧尼爾’的糖酸比要高于兔眼藍莓‘粉藍’和‘杰兔’[27]。 吳林等通過高效液相色譜法比較云南麗江和吉林靖宇兩個地區(qū)的不同藍莓品種糖酸組成,證明了環(huán)境因素會影響藍莓糖酸組分的積累,并且云南麗江的‘北陸’糖酸比最高,達到81.31,適合鮮食,吉林靖宇的藍莓糖酸比均較低,適合加工成果酒、果汁等[28]。 ZHANG 等利用離子色譜儀和高相液相色譜儀,采用相關(guān)性分析和主成分分析相結(jié)合的方法得到葡萄糖、果糖和蔗糖與總糖含量呈正相關(guān),檸檬酸含量與可滴定酸和總有機酸呈正相關(guān),不同地區(qū)藍莓的糖酸含量差異顯著(P＜0.05),營口藍莓比威海藍莓具有更高的含糖量和較低含酸量[29]。

3.3 蛋白質(zhì)和氨基酸

藍莓中的粗蛋白質(zhì)含量在0.38 ～0.89 g/100g 之間,品種間存在差異[30]。 藍莓果實中含有多種氨基酸,氨基酸組成和含量因品種的不同而存在差異,測定方法有氨基酸自動分析儀法和高效液相色譜法。 嚴紅光等通過反相高效液相色譜技術(shù)檢測到6 種藍莓果實中含有15 種氨基酸,其中包括6 種必需氨基酸[31]。

3.4 維生素

藍莓果實富含VA、VB 族、VC、VE 等多種維生素,研究較多的是VC,VC 既是營養(yǎng)成分,又具有抗氧化作用,檢測方法有比色法、滴定法、色譜法、質(zhì)譜法。 葛翠蓮等利用鉬酸銨分光光度法對江西南昌種植的10 種藍莓進行維生素C 含量測定,其含量在0.068 ～0.344 mg/g 之間,維生素C 含量在藍莓品種中具有差異,所測品種中,‘美藍’的維生素C 含量最豐富[32]。

3.5 礦物質(zhì)

藍莓果實富含鈣、鐵、鋅、鎂、鉀、銅、錳、硒等多種礦物質(zhì)元素,品種間元素含量存在差異,測定方法有滴定法、光譜法、色譜法、質(zhì)譜法等。 研究表明,國標法測定野生藍莓中鐵含量高達 5.75 mg/100g, 鋅含量為1.95 mg/100g,高于藍靛果中鋅和鐵的含量[33]。 陳亮等利用電感耦合等離子發(fā)射光譜儀檢測到藍莓中鉀、磷、鈉、鈣、錳元素含量較高,鋅元素含量較低[34]。

3.6 抗氧化活性物質(zhì)

3.6.1 總酚

酚類物質(zhì)是天然次生代謝物,是生物活性化合物,可以抑制自由基,具有很強的抗氧化活性。 藍莓果實中總酚的檢測方法有比色法、高效液相色譜法等,與色譜法相比,比色法沒有特異性,會因為非酚類物質(zhì)的干擾而高估總酚含量。 唐柯等利用福林酚比色法測定兔眼、高叢、矮叢藍莓的總酚含量,總酚含量在品種間存在差異,表現(xiàn)最為突出的是矮叢藍莓‘美登’,為6.49 mg/g FW。 通過高效液相色譜法測定了3 個系列藍莓中酚類物質(zhì)的類別,酚酸主要為綠原酸,黃烷醇主要為蘆丁,矮叢藍莓的單體酚總量高于其他兩種[35]。 此外,通過相關(guān)性分析,發(fā)現(xiàn)總酚含量與抗氧化能力為正相關(guān)的關(guān)系。 MUSTAFA 等建立了同時測定藍莓、草莓及其果醬中36 種酚類化合物的高效液相色譜—串聯(lián)質(zhì)譜法,藍莓果實中總酚含量高于草莓,且主要的酚類化合物為花色苷、黃酮醇和酚酸,酚類化合物的量與藍莓的抗氧化性存在相關(guān)性[36]。

3.6.2 總黃酮

藍莓果實中含有的黃酮類化合物有兒茶素、槲皮素、蘆丁、山奈酚等,具有抗氧化、消炎、抗癌等保健作用。 總黃酮的測定方法有比色法、色譜法等。 熊穎等測得湖南地區(qū)5 種兔眼藍莓果實中總黃酮含量在0.61 ～0.97 mg/g,其中,‘昂絲蘿’的總黃酮含量最高,總黃酮與藍莓果實清除DPPH、ABTS 自由基的能力聯(lián)系較弱[37]?？傸S酮與鐵離子還原能力相關(guān)性更強,與藍莓果實的抗氧化能力呈正相關(guān)[38]。

3.6.3 花青素和花色苷

藍莓果實中花色素主要有芍藥素、錦葵素、飛燕草素、矮牽牛素、矢車菊素,花色素通過糖苷鍵與糖基相連,生成對應(yīng)的花色苷,聯(lián)接的糖基主要有葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖[39],花色苷具有防止衰老、保護心血管、改善視力等功效。 花青素測定方法有pH 值示差法,花色苷種類測定方法有色譜法、質(zhì)譜法。 韓豪等利用超高效液相色譜—三重四級桿串聯(lián)質(zhì)譜儀分析出陜西地區(qū)的‘燦爛’藍莓中含有19 種花色苷,包括天竺葵素類,帶半乳糖花色苷的高于葡萄糖和阿拉伯糖[40]。 張曉曉等利用高效液相色譜串聯(lián)電噴霧質(zhì)譜法檢測到兔眼藍莓果實中存在13種花色苷,錦葵-3-O-半乳糖苷在所有組分中占比最高。不同種植地區(qū),花色苷的種類和含量有差異,低緯度、高海拔的種植環(huán)境更有利于藍莓果實花色苷的積累[41]。 LI等利用高效液相色譜—離子阱質(zhì)譜儀對中國4 個不同產(chǎn)地的6 種藍莓進行花色苷分析,識別出13 種花色苷,同一品種在不同產(chǎn)地、不同年份的總花色苷含量差異較小,但不同產(chǎn)地的同一種藍莓所含花色苷組分的比例存在差異,主成分分析表明可以根據(jù)花色苷組分的比例區(qū)分藍莓品種[42]。 李穎暢等使用制備型高效液相色譜對‘圣云’藍莓的花色苷組分進行分離,對分離出的3 個花色苷組分進行抗氧化性分析,矢車菊苷的抗脂質(zhì)體過氧化能力、還原力、·OH 和DPPH 自由基清除能力均高于錦葵苷和?；腻\葵苷,藍莓果實花色苷的抗氧化性與花色苷的濃度和種類有關(guān)[43]。

3.7 抗氧化能力評價

藍莓果實體外抗氧化能力的衡量參數(shù)主要有清除DPPH、ABTS、活性氧和羥自由基的能力,鐵離子還原能力(FRAP),β-胡蘿卜素/亞油酸法等,考慮到抗氧化活性物質(zhì)、自由基及其作用機制的復(fù)雜性,通常用兩種以上方法來評價抗氧化能力。 RODRIGUES 等利用ABTS、DPPH、FRAP 和β-胡蘿卜素/亞油酸方法來評價10 種巴西藍莓的抗氧化活性,品種、產(chǎn)地之間存在差異[44]。 施春暉等分析了6 種藍莓的DPPH、FRAP 清除自由基的能力,品種間存在差異,二者均與花色苷含量呈顯著相關(guān),北高叢藍莓‘埃利奧特’的抗氧化能力最高,DPPH 自由基清除率達到93.98%,FRAP 達到4.04 mmol[45]。 鄒仕昱等比較了藍莓、桑葚和紅薯的抗氧化能力,在DPPH 抗氧化能力上,藍莓強于桑葚和紅薯,而在ABTS 抗氧化能力上,桑葚強于藍莓,可能是兩種抗氧化試驗的機制不同[46]。

4 藍莓果實品質(zhì)綜合評價方法

由于藍莓果實品質(zhì)評價指標眾多,需要對多個指標綜合探討,分析出可以反映藍莓果實總體特征的指標,目前常用的統(tǒng)計分析方法有主成分、聚類、相關(guān)、層次和灰色關(guān)聯(lián)度分析法等,各分析方法之間可以相互結(jié)合,更加全面評價藍莓果實的品質(zhì)。

4.1 主成分分析法

主成分分析是將多個指標進行降維處理,篩選出較少指標來代表整體品質(zhì)的方法。 姚會敏等分析了10 個藍莓品種功能活性成分,提取出3 個主成分,可以體現(xiàn)絕大部分的原始數(shù)據(jù)信息,通過主成分分析綜合評分,‘奧尼爾’在功能性成分方面得分最高,適宜功能成分的開發(fā)加工[47]。

4.2 聚類分析法

聚類分析是在不削減信息的情況下,將特征相似的對象劃歸到一類的方法。 歐曉華等對9 種藍莓果實品質(zhì)進行聚類分析,將其分為4 類,適宜加工果汁的‘夏普藍’,果品質(zhì)量中等的‘頂峰’,適合鮮食的‘奧尼爾’、‘園藍’、‘獨秀’以及適宜加工果脯的‘巴爾德溫’、‘杰兔’、‘粉藍’和‘燦爛’[21]。

聚類分析多與主成分分析結(jié)合評價藍莓果實的綜合品質(zhì)。 許文靜等通過O 型聚類、R 型聚類分析分別將6個藍莓品種、20 個品質(zhì)指標分為3 類,結(jié)合主成分分析提取出的3 個主成分,得到藍莓果實品質(zhì)的核心指標為糖酸比、黃酮、花青素、硬度、咀嚼性和膠黏性[14]。 謝國芳等對16 個藍莓的品質(zhì)數(shù)據(jù)進行聚類和主成分分析,提取6個主成分,建立了不同產(chǎn)地藍莓果實品質(zhì)綜合評價體系[20]。

4.3 相關(guān)性分析法

相關(guān)性分析是研究變量之間的相關(guān)關(guān)系,可以對重疊指標加以簡化的方法,通常與主成分分析和聚類分析結(jié)合評價。 王學(xué)瑛等利用相關(guān)性分析和主成分分析對宣城地區(qū)3 種藍莓進行綜合評價,確定總糖、維生素C、花青素、總多酚以及總黃酮指標為藍莓果實品質(zhì)的關(guān)鍵指標[48]。 劉藝等研究了36 種不同產(chǎn)地的藍莓在色度、花青素、總黃酮、總多酚、多糖等指標之間的相關(guān)性,借助主成分分析和聚類分析方法對藍莓果實品質(zhì)綜合評價,確定了花青素、總多酚和總多糖為藍莓果實品質(zhì)的代表性指標,聚類分析的結(jié)果與主成分分析的結(jié)果一致[7]。

4.4 層次分析法

層次分析法是通過判別矩陣,計算各參數(shù)的權(quán)重,將復(fù)雜的參數(shù)分解為多個層次,比較其重要性的方法。 劉丙花等比較了22 個品種藍莓果實的品質(zhì)指標,用相關(guān)性與主成分分析共同評價,確定了5 項關(guān)鍵指標,依據(jù)層次分析法計算關(guān)鍵指標的權(quán)重值,搭建數(shù)學(xué)模型求得藍莓評價指數(shù),得到用于鮮食和加工的藍莓主成分組合,以此區(qū)分適用于鮮食和加工的不同藍莓品種[13]。 層次分析也可與其他分析方法結(jié)合評價,張佳等對92 個藍莓樣品的7 項果實品質(zhì)參數(shù)進行相關(guān)性分析,通過因子分析、層次分析以及聚類分析建立4 項代表性指標評分標準,將藍莓樣品分為3 個等級,實現(xiàn)的藍莓果實品質(zhì)的綜合評價[49]。

4.5 灰色關(guān)聯(lián)度分析法

灰色關(guān)聯(lián)度法是用來反映變量在動態(tài)發(fā)展過程中關(guān)聯(lián)程度的方法,成柯等對7 個品種藍莓的自由基清除能力和抗氧化物含量進行關(guān)聯(lián)分析,結(jié)果表明ABTS 清除自由基的能力與藍莓中抗氧化物質(zhì)的含量呈正相關(guān),尤其是與總酚含量關(guān)聯(lián)性最強,而DPPH 則無此關(guān)聯(lián),ABTS法比DPPH 法更適合評價藍莓的抗氧化性[50]。

5 展望

雖然目前關(guān)于藍莓果實品質(zhì)分析與評價方面的研究較多,但均沒有建立統(tǒng)一的品質(zhì)分析方法及嚴格的評價體系,國家標準(GB/ T 27658-2011《藍莓》)和農(nóng)業(yè)標準(NY/T 3033-2016 《農(nóng)產(chǎn)品等級規(guī)格 藍莓》)對藍莓進行了分級,但均只涉及外觀品質(zhì)等級劃分,未涉及內(nèi)在營養(yǎng)品質(zhì)。 隨著藍莓產(chǎn)業(yè)體系的發(fā)展,建立完善的產(chǎn)品標準體系必不可少,今后應(yīng)開發(fā)更多快速、可靠、靈敏的品質(zhì)分析方法,建立全面、完善的品質(zhì)分析標準,深度挖掘藍莓特征組分,構(gòu)建包含營養(yǎng)品質(zhì)在內(nèi)的藍莓果實品質(zhì)綜合評價模型,建立不同藍莓品種的指紋圖譜,組建系統(tǒng)的藍莓專用品種數(shù)據(jù)庫,為藍莓相關(guān)標準修訂、藍莓產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及優(yōu)質(zhì)藍莓產(chǎn)品開發(fā)提供理論依據(jù)。