基于主成分分析的不同殺青溫度蘋果片品質(zhì)綜合評價

程思琪，李佩，秦紫一，張雪梅

河北農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院（保定 071001）

蘋果（Malus pumilaMill.）是薔薇科蘋果亞科蘋果屬植物，其樹木為落葉喬木[1]，果實(shí)中富含維生素、酶類和膳食纖維，有調(diào)整身體代謝、降低脂類吸收、促進(jìn)身體發(fā)育等多種作用[2]。我國是蘋果最大生產(chǎn)國，蘋果主要的加工產(chǎn)品為蘋果汁、蘋果酒、蘋果醋及蘋果片[3]。近年來，蘋果片深得青年消費(fèi)者的青睞[4-5]，進(jìn)入膨化產(chǎn)品市場的主流行列。但是蘋果片在加工過程中新鮮果肉的多酚氧化酶會與空氣接觸，很快發(fā)生酶促褐變，導(dǎo)致其產(chǎn)品形狀、滋味、營養(yǎng)價值含量等劣變，嚴(yán)重影響其產(chǎn)品價值[6]。為提高蘋果脆片的品質(zhì)，如何解決蘋果脆片干燥過程中的褐變現(xiàn)象則成為關(guān)注重點(diǎn)。

蔬菜和水果脫水加工分為殺青和干燥2個重要階段。研究表明，殺青能有效降低和鈍化氧化酶類物質(zhì)的酶活力，保護(hù)蔬菜和水果的營養(yǎng)和風(fēng)味[7]。殺青方法、溫度、時間等都會影響殺青的質(zhì)量。工業(yè)化最常用的殺青方式為熱水漂燙，但這會造成水溶性的營養(yǎng)物質(zhì)流失、水資源浪費(fèi)等問題[8]。因此需要在方法上創(chuàng)新，開發(fā)出一種高效果蔬制品的殺青方法。脫水干燥不但能有效避免有害微生物的繁衍，還能降低包裝商品質(zhì)量、延長貨物儲藏的時期、便于裝卸搬運(yùn)等[9]。關(guān)于不同干燥方式、不同切片厚度、不同品種，以及燙漂、涂膜等預(yù)處理技術(shù)對蘋果片品質(zhì)影響的研究較多[10-11]，然而不同殺青溫度對蘋果片品質(zhì)影響的研究鮮見報道。

蘋果套袋技術(shù)自20世紀(jì)70~80年代在我國開始應(yīng)用，但是近年來有關(guān)勞動力短缺，套袋導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加、果品質(zhì)量降低和紙袋對污染的問題日益突出[12-15]。所以，免套袋栽培對我國蘋果工業(yè)技術(shù)發(fā)展而言是必要的[16]。然而關(guān)于不同殺青溫度對套袋和免套袋栽培的蘋果片品質(zhì)影響研究尚未見報道。

試驗(yàn)采用熱風(fēng)干燥法進(jìn)行殺青干燥，研究不同殺青溫度制得的蘋果脆片顏色、形態(tài)、硬度、脆度等信息，篩選出蘋果片最合適的殺青溫度，為蘋果脆片的加工給予理論和技術(shù)支撐。另外，通過比較同一殺青溫度下套袋與免套袋蘋果片品質(zhì)，以期為降低蘋果脆片的生產(chǎn)成本提供科學(xué)參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以灤州雞冠山生態(tài)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園的套袋與免套袋紅富士蘋果為試材，于果實(shí)成熟期選擇樹冠外圍無損傷、新鮮完整的果實(shí)各100個。

1.2 試驗(yàn)藥品與儀器

101-2 AB電熱鼓風(fēng)干燥箱（天津市泰斯特儀器有限公司）；CR-400型手持色差儀（日本SEMSING）；GY-1硬度計（浙江托普儀器有限公司）；LC-100PHP型高效液相色譜儀（上海伍豐公司）；SMART Turbo微波快速水分測定儀（美國CEM公司）；722S可見分光光度計（上海菁華科技儀器有限公司）；XD-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器（上海賢德實(shí)驗(yàn)儀器有限公司）；KH5200DE數(shù)控超聲波清洗器（昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 蘋果片制作

將新鮮蘋果清洗干凈去核后，切成5~6 mm厚度的薄片，立即進(jìn)行殺青處理。

1.3.2 試驗(yàn)設(shè)計

將蘋果切片后立即放置于提前預(yù)熱至70，90和110 ℃烘箱中進(jìn)行殺青處理30 min，每個處理重復(fù)3次，在70 ℃下烘烤36 h，干燥后蘋果片的水分在5%左右，取出得到蘋果脆片，裝入自封袋，置于干燥環(huán)境中備用。

1.4 指標(biāo)測定

1.4.1 可溶性糖含量測定

采用蒽酮比色法[17]進(jìn)行測定。

1.4.2 可滴定酸含量測定

采用指示劑滴定法[18]進(jìn)行測定。

1.4.3 糖酸比的測定

以可溶性糖含量與可滴定酸含量之比表示糖酸比。

1.4.4 色差分析

蘋果片表面顏色采用色差儀測量，分別測量新鮮和烘干后樣品的L*、a*、b*值，并計算總色差ΔE值，每個處理作3次重復(fù)[19]。ΔE按式（1）計算。

式中：L*為不同處理后的樣品亮度值；L0*為鮮樣的亮度值；a*為不同處理后的樣品紅綠值；a0*為鮮樣的紅綠值；b*為不同處理后的樣品黃藍(lán)值；b0*為鮮樣的黃藍(lán)值。

1.4.5 硬度的測定

采用果實(shí)硬度計在脆片中間進(jìn)行6次平行測定，取平均數(shù)，以105Pa為單位。

1.4.6 含水率的測定

參考王沛等[20]的方法。采用微波快速水分測定儀計算，稱取0.750 0 g粉末于玻璃纖維紙上，點(diǎn)擊“Analysis”按鍵進(jìn)行計算。各處理3次平行測定，取平均值。

1.4.7 酚類物質(zhì)的測定

利用高效液相色譜（HPLC）法測定蘋果片中多酚單體含量，參考文獻(xiàn)[21]，并略有改動。色譜柱Sigma-Aldrich Chemical Co，St.Louis，USA（250 mm×4.6 mm，5 μm）；進(jìn)樣量20 μL，采用二極管陣列檢測器，檢測波長280 nm和320 nm。

1.4.8 總酚含量的測定

總酚含量以兒茶素、綠原酸、表兒茶素及根皮苷含量的總和表示。

1.4.9 出品率的測定

出品率按式（2）計算。

式中：R為產(chǎn)出比；m1為烘烤前薄片質(zhì)量，g；m2為烘烤后薄片質(zhì)量，g。1.4.10 感官評價

參考陳秀惠[22]方法，尋找10名人員組成感官評定小組，脆片分別從色澤、風(fēng)味、紋理、形狀等方面評分，結(jié)果取其平均分，滿分為100分，并通過4項(xiàng)打分進(jìn)行計算得出平均得分，作為綜合得分（見表1）。

表1 蘋果脆片感官評分標(biāo)準(zhǔn)

1.5 統(tǒng)計分析

采用Microsoft Excel進(jìn)行基本數(shù)據(jù)處理，采用SPSS 24.0數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析并用Origin 2022進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同殺青溫度對蘋果脆片可溶性糖、可滴定酸含量和糖酸比的影響

根據(jù)圖1可知，不同蘋果類型及不同殺青溫度蘋果脆片的可溶性糖含量均無顯著性差異，且2種蘋果類型不同殺青溫度處理的脆片可溶性糖含量均呈逐漸下降趨勢，可能是因?yàn)楣庵械牟糠值鞍踪|(zhì)會降解轉(zhuǎn)化為游離氨基酸，而游離氨基酸將與含有羰基的還原糖發(fā)生美拉德反應(yīng)，造成可溶性糖的損失[23-24]。

圖1 不同殺青溫度對脆片可溶性糖、可滴定酸及糖酸比的影響

不同蘋果類型中均為110 ℃殺青處理的脆片可滴定酸含量較高，分別0.34%和0.28%?？赡苁且?yàn)槊览路磻?yīng)的副產(chǎn)物會有酸澀味，導(dǎo)致食品風(fēng)味發(fā)生改變[25]。

套袋栽培不同殺青溫度處理的蘋果脆片糖酸比存在顯著性差異，以90 ℃殺青溫度處理的脆片糖酸比最高，為105.58，110 ℃處理的脆片糖酸比最低，為56.94。與之相反，免套袋栽培不同殺青溫度處理的蘋果脆片糖酸比無顯著性差異且110 ℃殺青處理的脆片糖酸比略低于其他2個殺青溫度?？偟膩碚f，110 ℃殺青處理的蘋果脆片風(fēng)味略低于70 ℃和90 ℃處理的脆片。

2.2 不同殺青溫度對蘋果脆片色澤的影響

由表2可知，2種蘋果類型均為90 ℃殺青處理的蘋果脆片ΔE較小，分別為2.81和29.11。另外，相較于另外2個殺青溫度處理，90 ℃殺青溫度處理的蘋果脆片L*值略高，顏色偏亮，a*值略低，紅色程度較小。可能是因?yàn)?0 ℃殺青抑制果實(shí)中的酶活性，70 ℃殺青溫度較低，沒有較好地抑制果實(shí)中的酶活性，而110℃殺青處理的蘋果片可溶性糖含量較低，發(fā)生美拉德反應(yīng)導(dǎo)致顏色變化程度較大。

表2 不同殺青溫度對脆片色澤的影響

2.3 不同殺青溫度對蘋果脆片硬度及含水率的影響

影響果蔬干制品感官品質(zhì)的一個重要因素就是硬度，硬度過高或過低均會影響干制品的口感[26]。由圖2可知，不同殺青溫度及不同類型蘋果脆片硬度與含水率均無顯著性差異，同一蘋果類型不同殺青溫度蘋果脆片硬度均呈現(xiàn)先上升后下降趨勢，與之相反，含水率呈現(xiàn)先下降后上升趨勢?？赡苁且?yàn)闅⑶鄿囟?0℃時，水分沒有完全蒸發(fā)，蘋果片較軟，硬度較小。隨著殺青溫度升高到90 ℃，加劇的水分蒸發(fā)使脆片內(nèi)部呈現(xiàn)多孔性結(jié)構(gòu)，達(dá)到最大硬度。殺青溫度繼續(xù)增加到110 ℃，蘋果脆片漸漸出現(xiàn)焦糊現(xiàn)象，硬度有所降低。

圖2 不同殺青溫度對脆片硬度及含水率的影響

2.4 不同殺青溫度對蘋果脆片出品率的影響

由圖3可知，不同殺青溫度處理的蘋果脆片之間不存在顯著性差異，免套袋蘋果脆片的出品率隨著殺青溫度升高呈現(xiàn)先下降后上升趨勢，同樣，前者含水率也呈現(xiàn)相同趨勢，可能是因?yàn)樘O果片內(nèi)部水分蒸發(fā)量增加導(dǎo)致脆片出品率下降。然而套袋蘋果脆片呈現(xiàn)出不同趨勢，隨著殺青溫度的升高，蘋果脆片出品率緩慢上升，以110 ℃殺青略高，為15.62%。

圖3 不同殺青溫度對脆片出品率的影響

2.5 不同殺青溫度對蘋果脆片酚類物質(zhì)的影響

由表3可知，不同類型蘋果隨著殺青溫度的升高，蘋果片酚類物質(zhì)含量呈現(xiàn)下降趨勢。套袋蘋果70 ℃殺青處理蘋果脆片綠原酸含量最高，為4.22 mg/kg，以110℃殺青處理的脆片綠原酸含量最低，為3.00 mg/kg。不同殺青溫度處理，表兒茶素、兒茶素和根皮苷含量之間均無顯著差異，且同一蘋果類型均為110 ℃殺青處理的蘋果脆片表兒茶素及兒茶素含量略低。殺青溫度的升高會造成蘋果片酚類物質(zhì)的減少，這可能與酚類物質(zhì)的熱敏性有關(guān)，然而通過分析不同處理蘋果脆片的色澤參數(shù)及感官評分發(fā)現(xiàn)，90 ℃殺青處理的脆片顏色比另外2種殺青溫度好，可能是因?yàn)槠浞宇愇镔|(zhì)在某些酶活性的變化影響作用下而轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌瘜W(xué)物質(zhì)，如綠原酸受熱后易產(chǎn)生的糖基化反應(yīng)而轉(zhuǎn)變形成咖啡酸[27]，高溫導(dǎo)致兒茶素和表兒茶素發(fā)生差向異構(gòu)反應(yīng)[28]。

表3 不同殺青溫度對脆片酚類物質(zhì)的影響

2.6 不同殺青溫度對蘋果脆片感官評價的影響

經(jīng)過不同殺青溫度處理后，熱風(fēng)干燥蘋果脆片的質(zhì)地發(fā)生不同程度的變化。由圖4可知，70 ℃殺青溫度處理后的蘋果片形狀最好。風(fēng)味主要是指蘋果脆片的甜度和酸度的比例，比例不合適時將會影響蘋果脆片的口味。90 ℃殺青溫度處理后蘋果脆片的風(fēng)味得分最高。2種類型蘋果經(jīng)過90 ℃殺青溫度處理的脆片色澤評分最高，且套袋與免套袋類型蘋果脆片色澤相差不大。綜合得分顯示，2種類型蘋果中均為90 ℃殺青溫度處理后的脆片評分最高，其原因是該殺青溫度下果實(shí)中的酶活性最大程度受到抑制，較好地保持蘋果片原有的顏色，同時較高的糖酸比及酥脆可口的質(zhì)地給品鑒者帶來較好的口感。

圖4 不同殺青溫度蘋果脆片感官評價

2.7 不同殺青溫度蘋果脆片品質(zhì)主成分分析

由表4可知，4個主成分的初始特征值均大于1，累積方差貢獻(xiàn)率為98.26%，解釋了絕大多數(shù)信息，因此，4個主成分代替最初評價蘋果脆片品質(zhì)的9個品質(zhì)指標(biāo)。主成分1載荷值較高且符號為正的品質(zhì)指標(biāo)為感官評分、糖酸比、總酚及L*。同理，主成分2中載荷值相對較高，符號為正的分別是含水率和b*值。硬度在主成分3中為正向影響且具有較大載荷值。主成分4中載荷值較高，符號為正的是總酚，而具有較高載荷值且符號為負(fù)值的指標(biāo)為L*值與b*值。通過計算得到綜合結(jié)果表達(dá)式F綜合=0.523F1+0.199F2+0.144F3+0.113F4，計算結(jié)果見表5，經(jīng)綜合分析可知，2種類型蘋果中均為90 ℃殺青處理的脆片得分最高，分別為1.72和0.39。

表4 主成分載荷矩陣和貢獻(xiàn)率

表5 蘋果脆片主成分得分及排序

3 結(jié)論

探討2種類型蘋果片在干燥過程中的特性，分析不同殺青溫度處理對蘋果脆片色澤、營養(yǎng)物質(zhì)及感官評分的影響并對9個品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，篩選蘋果脆片的最佳殺青溫度。結(jié)果表明，90 ℃殺青處理的脆片顏色變化程度較小，糖酸比及感官評分較高，并且套袋與免套袋類型脆片無顯著性差異。另外通過主成分分析得出，套袋類型蘋果、90 ℃殺青處理的脆片排名第一，套袋類型蘋果、70 ℃殺青處理的脆片排名第二，免套袋類型蘋果、90 ℃殺青處理的脆片排名第三。在實(shí)際加工過程中，可采用免套袋栽培蘋果，熱風(fēng)干燥法90 ℃殺青預(yù)處理30 min生產(chǎn)脆片，以制得色澤鮮艷且美味的蘋果脆片。