不同品種枇杷制汁適宜性分析

張相釗，鄧鑫峰，馬靖雯，鄭偉，謝恩，魯周民*

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)，陜西楊凌 712100；2.漢濱區(qū)林業(yè)局，陜西安康 725000）

枇杷（EriobotryajaponicaLindl.）為薔薇科枇杷屬植物，主要分布在四川、福建、浙江、云南及陜西安康等秦嶺以南地區(qū)，種質(zhì)資源十分豐富。枇杷果實外觀誘人，風(fēng)味清爽，營養(yǎng)價值較高[1]，枇杷因富含礦物質(zhì)、糖類、酚酸類和維生素等能促進健康的生物活性化合物[2-4]，具有提神養(yǎng)氣、止咳化痰、抗氧化等作用[5]，是珍貴的食藥兼用型水果[6]。枇杷果實的成熟期一般集中在每年的4～5月，目前主要以鮮果銷售。此外，枇杷作為非呼吸躍變型果實，皮薄肉軟，采后室溫下放置容易發(fā)生腐爛和變質(zhì)[7]，而隨著枇杷種植面積越來越大，產(chǎn)量迅速增加，導(dǎo)致枇杷銷售壓力逐漸增大，并且在一些地區(qū)出現(xiàn)果實成熟時因未能及時銷售而造成的腐爛現(xiàn)象，從而給果農(nóng)的經(jīng)濟收益帶來影響。因此，開展枇杷采后加工研究是促進枇杷產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展、增加農(nóng)民收入的有效途徑。

加工果汁是果品加工的一條重要途徑，果汁是受到眾多消費者歡迎的消費品。果汁的品質(zhì)性狀差異也在很大程度上受到品種及原料的影響。高甜甜等[8]對湖南7 個主栽柑橘品種進行了制汁適宜性評價，采用主成分分析、層次分析法建立制汁適宜性評價模型，得到制汁適應(yīng)性的綜合排名。梁錦等[9]對不同地區(qū)12 個品種獼猴桃的理化品質(zhì)、營養(yǎng)成分、加工性能指標(biāo)進行了測定和分析，選出適宜加工的獼猴桃品種。枇杷果汁是一種的重要枇杷加工產(chǎn)品，早在20世紀(jì)90年代就有學(xué)者開始對枇杷果汁進行研究[10]。目前關(guān)于枇杷果汁的研究主要集中在加工工藝流程的優(yōu)化、新型飲料開發(fā)、不同殺菌方式等方面[11-13]，鮮有關(guān)于不同品種對枇杷果實制汁影響的研究，但已有研究表明不同品種的枇杷果實化學(xué)成分存在明顯差異[14]，因而在生產(chǎn)中選用不同枇杷品種可能會影響其果汁的營養(yǎng)和功能成分。

本研究通過測定9 個品種枇杷果汁的營養(yǎng)成分、功能成分及有機酸等多項指標(biāo)，并結(jié)合主成分分析和聚類分析對枇杷果汁進行綜合評價，篩選出適宜制汁的枇杷品種，為枇杷產(chǎn)業(yè)深加工提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

本試驗所用枇杷均采摘于西北農(nóng)林科技大學(xué)安康北亞熱帶經(jīng)濟林果樹試驗示范站，試驗品種為‘西農(nóng)枇杷二號’、‘大五星’、‘麥后黃’、‘白茂木’、‘ADVANCE’、‘福原早生’、‘森本’、‘長崎早生’、‘長生早生’，其中‘白茂木’為白肉品種，剩余8 個品種均為黃肉品種。果實均在2022年5月29日采集，選取無病蟲害、大小基本一致的果實運回實驗室，當(dāng)天放入4 ℃冰箱中冷藏，第二天全部制成枇杷果汁備用。

濃硫酸、沒食子酸、鹽酸、冰醋酸、蘆?。ň鶠榉治黾儯禾旖蚴泄鈴?fù)精細(xì)化工研究所；氫氧化鈉、無水乙醇、維生素C、蒽酮、葡萄糖、磷酸二氫銨、亞硝酸鈉、四水合鉬酸銨（均為分析純）：廣東光華科技股份有限公司；2，2′-聯(lián)氮-雙-（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）二銨[2，2′-azinobis-（3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonate），ABTS]、三吡啶基三嗪（tripyridyltriazine，TPTZ）（均為分析純）：上海藍季生物科技有限公司；福林酚（分析純）：北京索萊寶科技有限公司；三氯化鐵、過硫酸鉀、偏磷酸（均為分析純）：國藥集團化學(xué)試劑有限公司；甲醇、磷酸（均為色譜純）：天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；酒石酸標(biāo)準(zhǔn)品、奎寧酸標(biāo)準(zhǔn)品、蘋果酸標(biāo)準(zhǔn)品、乳酸標(biāo)準(zhǔn)品、綠原酸標(biāo)準(zhǔn)品、新綠原酸標(biāo)準(zhǔn)品（純度均≥98%）、水溶性維生素E（trolox）（色譜純）：上海源葉生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

MJ-BL12X11 攪拌機：廣東美的生活電器制造有限公司；350-8519 型萬分之一分析天平：瑞士普利賽斯公司；PHS-3C pH 計：上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；H1850 高速離心機：湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司；UHH-S4 型恒溫水浴鍋：北京科偉永興儀器有限公司；WYT-4 型手持折光計：上海精密儀器儀表有限公司；MULTISKAN GO 型全波長酶標(biāo)儀：芬蘭THERMO FISH 公司；KH-500DE 型數(shù)控超聲清洗器：昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司；1260 Infinity 高效液相色譜儀：美國安捷倫科技有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 枇杷果汁的制備

從各個枇杷品種中隨機抽取20～30 個果實，去皮去核后立即放入濃度為0.8%的抗壞血酸溶液中浸泡1 min 護色，放入打漿機打漿15 s 后分裝在離心管中，以10 000 r/min 離心10 min，取上清液放入80 ℃水浴鍋中殺菌15 min 后分裝在滅菌離心管中，置于-80 ℃冰箱備用。

1.3.2 營養(yǎng)成分測定

總糖含量采用蒽酮硫酸法測定[15]；可滴定酸含量采用酸堿滴定法測定[16]；pH 值采用pH 計測定；可溶性固形物含量采用手持折光計測定；固酸比為可溶性固形物含量與可滴定酸含量之比；維生素C 含量采用鉬藍比色法測定[17]。

1.3.3 功能成分測定

總酚含量采用福林酚比色法測定[18]；總黃酮含量采用硝酸鋁-氫氧化鈉顯色法測定[19]。

1.3.4 抗氧化活性測定

抗氧化活性指標(biāo)ABTS+自由基清除率和鐵離子還原/抗氧化能力（ferric ion reducing antioxidant power，F(xiàn)RAP）值的測定參考文獻[20-21]中的方法。

1.3.5 有機酸組分測定

參考Pande 等[22]的方法并作適當(dāng)修改。樣品溶液的制備：準(zhǔn)確量取2 mL 枇杷果汁，用超純水稀釋至10 mL，經(jīng)0.22 μm 濾膜過濾后置于高效液相色譜儀分析，重復(fù)3 次。色譜柱：C18（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流動相：0.2% 磷酸二氫銨溶液（pH 值調(diào)節(jié)至2.2～2.3）；檢測波長：214 nm；洗脫流速：0.4 mL/min；柱溫：40 ℃；進樣量：20 μL。

1.3.6 酚類組分測定

參考Zhang 等[23]的方法并作適當(dāng)修改。樣品溶液制備：準(zhǔn)確量取1.5 mL 枇杷果汁，加入3 mL 80% 甲醇，在室溫下100 W 超聲15 min，之后用8 000 r/min離心10 min，上清液收集經(jīng)0.22 μm 過濾器過濾后置于高效液相色譜儀分析。色譜柱：ZORBAX SB-18（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流動相：超純水（A）、100%甲醇（B）和5% 冰醋酸（C）組成；洗脫流速：0.4 mL/min；進樣量：5 μL；檢測波長：320 nm；柱溫：30 ℃。流動相梯度洗脫條件：0～4 min，5% B，95% C；4～8 min，25%B，65%C；8～16 min，32%B，58%C；16～30 min，41%B，49% C；30～35 min，48% B，42% C；35～45 min，15% B，75%C。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有指標(biāo)測定均設(shè)定3 次重復(fù)，結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用Excel 2016 與SPSS 26.0 軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，并采用相關(guān)性分析、主成分分析、聚類分析的方法進行枇杷果汁綜合品質(zhì)評價。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種枇杷果汁的營養(yǎng)成分分析

對9 個品種枇杷果汁的營養(yǎng)成分含量的測定結(jié)果見表1。

表1 不同品種枇杷果汁營養(yǎng)成分含量Table 1 Nutrients in juice by different loquat varieties

由表1 可知，各個品種枇杷汁的總糖、可滴定酸、維生素C、可溶性固形物的含量以及pH 值、固酸比均存在一定差異。‘長崎早生’和‘長生早生’果汁中的總糖含量顯著高于其他品種（P＜0.05），分別為114.57、111.49 mg/mL，‘西農(nóng)枇杷二號’含量最低，為62.33 mg/mL?！鬓r(nóng)枇杷二號’可滴定酸含量為0.61%，在9 個品種中含量最高，‘白茂木’果汁中可滴定酸含量最少，為0.24%。各品種果汁維生素C 含量為160.08～207.18 mg/L，其中‘大五星’含量最高，顯著高于其他品種。不同品種枇杷果汁的可溶性固形物含量為7.33%～12.00%，其中‘長崎早生’含量最高，‘大五星’與‘西農(nóng)枇杷二號’含量較低。不同品種枇杷果汁中的固酸比差異較大，比值分布在12.25～42.57 之間，這種差異也在很大程度上影響果汁的口感。枇杷果汁pH 值最高的為‘長崎早生’，達到4.19，其次為‘ADVANCE’、‘白茂木’。

2.2 不同品種枇杷果汁的功能成分含量及抗氧化活性分析

對9 個品種枇杷果汁的功能成分含量及抗氧化活性的測定結(jié)果見表2。

表2 不同品種枇杷果汁功能成分含量及抗氧化活性Table 2 Functional components and antioxidant activity of juice by different loquat varieties

由表2 可知，‘ADVANCE’中總黃酮含量顯著高于其他品種（P＜0.05），達到2.08 mg/mL，‘西農(nóng)枇杷二號’與‘大五星’果汁中總黃酮含量較低?？偡雍颗c總黃酮含量表現(xiàn)出較強的相關(guān)性，‘ADVANCE’中總酚含量也最高，為14.62 mg/mL，其余品種均在10 mg/mL 以上。ABTS+自由基清除率和FRAP 值與抗氧化能力成正比，‘ADVANCE’、‘長崎早生’、‘森本’的FRAP 值排在前三位，分別為5.78、5.67 mmol/L 和5.47 mmol/L。而ABTS+自由基清除率與FRAP 值在不同品種間表現(xiàn)出相似的結(jié)果，ABTS+自由基清除率最高的為‘森本’，其次為‘ADVANCE’，最小的為‘西農(nóng)枇杷二號’。

2.3 不同品種枇杷果汁的有機酸及酚類物質(zhì)含量分析

對9 個品種枇杷果汁有機酸及酚類物質(zhì)含量的測定結(jié)果如表3所示。

表3 不同品種枇杷果汁有機酸及酚類物質(zhì)含量Table 3 Organic acids and phenolic substances in juice by different loquat varieties

由表3 可知，不同品種枇杷果汁有機酸及酚類物質(zhì)均存在較大差異。從有機酸含量結(jié)果中可以明顯看出蘋果酸為各個品種枇杷果汁中主要的有機酸，其含量為0.76～1.76 mg/mL，其中‘西農(nóng)枇杷二號’與‘福原早生’蘋果酸含量顯著高于其他品種，而‘白茂木’含量最小，為0.76 mg/mL。9 個品種枇杷果汁之間酒石酸含量變化幅度較大，其中‘西農(nóng)枇杷二號’酒石酸含量最高，‘白茂木’次之。同時‘西農(nóng)枇杷二號’的奎寧酸與乳酸含量均為最高，顯著高于其他品種，而‘白茂木’的奎寧酸與乳酸含量最少，分別為0.09、0.07 mg/mL。不同品種枇杷果汁的酚類物質(zhì)總體含量較低，綠原酸含量整體大于新綠原酸，其中綠原酸含量最高的為‘長崎早生’，達到432.80 μg/mL，含量最低的為‘麥后黃’，兩者相差2.5 倍左右。新綠原酸含量整體分布在50.75～119.72 μg/mL，‘白茂木’的含量顯著高于其他品種（P＜0.05）。

2.4 相關(guān)性分析

對9 個品種枇杷的16 項制汁指標(biāo)進行相關(guān)項分析，結(jié)果見表4。

表4 各項指標(biāo)相關(guān)性分析Table 4 Correlation analysis for each indicator

由表4 可知，在營養(yǎng)成分指標(biāo)中，pH 值與固酸比、可溶性固形物呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)性系數(shù)分別為0.949、0.878，與可滴定酸呈極顯著負(fù)相關(guān)。固酸比與可溶性固形物呈極顯著正相關(guān)，與可滴定酸呈極顯著負(fù)相關(guān)，與總糖呈顯著正相關(guān)。可溶性固形物與總糖呈極顯著正相關(guān)，與可滴定酸呈顯著負(fù)相關(guān)。在功能成分指標(biāo)中，ABTS+自由基清除率與FRAP 值呈極顯著正相關(guān)。FRAP 值與總酚、可溶性固形物呈極顯著正相關(guān)，與總黃酮呈顯著正相關(guān)?？偡优c總黃酮呈極顯著正相關(guān)。在有機酸單體中，乳酸與蘋果酸、奎寧酸呈顯著正相關(guān)，相關(guān)性系數(shù)分別為0.747、0.692。蘋果酸與奎寧酸呈極顯著正相關(guān)。從上述相關(guān)性分析結(jié)果可以看出各個指標(biāo)間均表現(xiàn)出不同程度的相關(guān)性，說明16 個指標(biāo)間存在數(shù)據(jù)重疊現(xiàn)象，因此需要采用主成分分析對指標(biāo)進行分類簡化，更好地評價不同品種枇杷果汁的優(yōu)劣。

2.5 主成分分析

對9 個品種枇杷果汁的營養(yǎng)、功能、有機酸和酚類單體進行主成分分析，結(jié)果見表5、表6。

表5 枇杷果汁品質(zhì)指標(biāo)主成分特征值及方差貢獻率Table 5 Eigenvalues and variance contribution of principal components of loquat juice quality indicators

表6 枇杷果汁各品質(zhì)指標(biāo)的主成分載荷矩陣Table 6 Principal component loading matrix for loquat juice quality indicators

由表5 方差貢獻率可知，前3 個主成分特征值大于1，累計方差貢獻率達到87.054%，綜合了枇杷果汁指標(biāo)的大部分信息，因此可以用這3 個主成分對不同品種枇杷果汁進行評價。

由表5、表6 可以看出，第一主成分方差貢獻率達到55.328%，主要綜合了可溶性固形物、pH 值、固酸比、蘋果酸、奎寧酸、總黃酮、綠原酸、總糖、ABTS+自由基清除率、FRAP 值的信息；第二主成分主要綜合了總酚、新綠原酸、乳酸指標(biāo)的信息；第三主成分主要綜合了維生素C、酒石酸指標(biāo)的信息。

根據(jù)主成分的特征向量和標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)可得到3 個主成分的得分函數(shù)表達式（F1、F2、F3）。

F1=0.284X1+0.226X2+0.27X3+0.262X4+0.27X5+0.161X6+0.314X7+0.333X8-0.305X9+0.048X10-0.285X11-0.292X12-0.188X13+0.213X14+0.275X15

F2=0.212X1+0.376X2+0.133X3+0.341X4+0.166X5-0.137X6-0.095X7+0.106X8+0.247X9-0.264X10+0.255X11+0.277X12+0.337X13-0.365X14+0.307X15

F3=0.253X1+0.2X2+0.086X3-0.069X4-0.261X5-0.626X6+0.226X7+0.092X8+0.054X9+0.545X10+0.155X11+0.096X12-0.151X13+0.018X14-0.082X15

式中：X1～X15分別對應(yīng)表6 的總黃酮、總酚、總糖、FRAP 值、ABTS+自由基清除率、維生素C、pH 值、可溶性固形物、酒石酸、奎寧酸、蘋果酸、乳酸、新綠原酸、綠原酸、固酸比15 個指標(biāo)。

根據(jù)這3 個因子得分函數(shù)自動計算各樣本的3 個因子得分見表7。

表7 不同品種枇杷果汁品質(zhì)預(yù)測評價結(jié)果Table 7 Predicted evaluation results of the quality of juice by different loquat varieties

由表7 可以看出，9 個品種枇杷果汁中PC1 得分前三名為‘長崎早生’、‘ADVANCE’、‘白茂木’；因子PC2 得分前三名為‘森本’、‘福原早生’、‘長生早生’；而因子PC3 得分前三名分別為‘西農(nóng)枇杷二號’、‘福原早生’、‘麥后黃’。

PC1、PC2、PC3 按各自的方差貢獻率加權(quán)相加為主成分綜合方程，F(xiàn)綜=0.553 28F1+0.212 26F2+0.105F3。根據(jù)主成分綜合方程計算不同品種枇杷果汁的綜合得分。綜合排名從1 至9 分別為‘長崎早生’、‘ADVANCE’、‘長生早生’、‘森本’、‘白茂木’、‘福原早生’、‘麥后黃’、‘大五星’、‘西農(nóng)枇杷二號’。

2.6 聚類分析

以枇杷果汁樣品的16 項指標(biāo)為依據(jù)，采用歐式平方距離法對9 個品種枇杷果汁樣品進行聚類分析。結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同品種枇杷果汁聚類分析樹狀圖Fig.1 Cluster analysis of juice by different loquat varieties

由圖1 可知，在歐氏距離6 處，將9 個品種枇杷果汁聚為3 類。其中第一類包括‘森本’、‘長生早生’、‘福原早生’，這3 個品種的綜合品質(zhì)處于中等水平，總酚、黃酮、可溶性糖含量較高，可滴定酸、酸類單體及酚類單體含量較低，在生產(chǎn)中比較適宜用這一類做成果汁?！瓵DVANCE’、‘長崎早生’為第二類，綜合排名靠前，營養(yǎng)成分、總酚和黃酮含量最高，抗氧化能力強，易被大眾接受，最適宜作為加工果汁的品種。第三類主要包括‘西農(nóng)枇杷二號’、‘麥后黃’、‘大五星’、‘白茂木’4 個品種。這一類可滴定酸及酸類單體含量最高，可溶性糖、可溶性固形物、功能成分含量低，抗氧化能力較弱，可以考慮與含糖量較高的品種進行復(fù)配以豐富口感。聚類分析得到的結(jié)果與主成分分析結(jié)果較為一致。

3 討論

總糖、可滴定酸、維生素C、可溶性固形物、pH 值、總黃酮、總酚及有機酸和酚類單體等成分的含量是影響果汁口感、營養(yǎng)的重要指標(biāo)。果汁中這些成分的含量在很大程度上取決于原料果實中的含量，在果實以及果汁中，其含量變化在各指標(biāo)之間存在一定的相關(guān)性及變化規(guī)律。研究表明，不同品種枇杷果汁成分含量存在顯著差異，F(xiàn)RAP 值與總酚、可溶性固形物含量呈極顯著正相關(guān)，與總黃酮含量顯著正相關(guān)，這與張偉清等[24]在研究柑橘果實品質(zhì)綜合評價的研究結(jié)果一致，說明枇杷果汁中的抗氧化活性可能主要受到總黃酮和總酚含量的影響。一般認(rèn)為，可溶性固形物的主要組成成分有可溶性糖、可滴定酸及礦物質(zhì)等[25]，研究發(fā)現(xiàn)，可溶性固形物和總黃酮、總糖呈極顯著正相關(guān)，和總酚含量顯著相關(guān)，和可滴定酸顯著負(fù)相關(guān)，說明在枇杷果汁中總黃酮、總糖、總酚等成分可能是組成可溶性固形物的重要成分。付勛等[26]在研究獼猴桃品質(zhì)差異時發(fā)現(xiàn)，總酚、pH 值、總糖和可溶性固形物指標(biāo)之間相關(guān)性較強，與本研究結(jié)果基本一致。

主成分分析是一種重要的多元統(tǒng)計分析方法，在不同品種果汁指標(biāo)的綜合評價中得到了廣泛應(yīng)用。舒楠等[27]對湖南省不同地區(qū)20 個臍橙樣品的果實外觀品質(zhì)、果汁理化和營養(yǎng)品質(zhì)進行測定，并利用主成分分析得到了4 個適于加工制汁的臍橙品種。李綺麗等[28]對全國7 個地區(qū)30 個不同品種柑橘的理化、營養(yǎng)、加工等18 項指標(biāo)進行測定，并采用主成分分析法篩選出適宜全果制汁的品種。采用主成分分析可以對品質(zhì)指標(biāo)進行降維處理，將多個指標(biāo)進行歸一化處理，使其只保留重要的信息，從而以更簡潔的方式綜合多項指標(biāo)，計算出綜合評價值，以此來準(zhǔn)確地反映出被研究對象的品質(zhì)狀況。本研究利用主成分分析法與聚類分析法相結(jié)合的品質(zhì)評價方法，得分結(jié)果表明，‘長崎早生’、‘ADVANCE’、‘長生早生’排名靠前，營養(yǎng)成分、功能成分含量最高，固酸比最優(yōu)，口感良好，在生產(chǎn)中可以優(yōu)先選擇這些枇杷品種進行制汁。

本試驗主要測定了不同品種枇杷果汁的營養(yǎng)、功能成分，并未對果汁進行感官評價，在今后的研究中可以考慮將理化指標(biāo)與感官評價相結(jié)合的方法對果汁進行綜合評價。此外，試驗中主要采用的是陜西安康地區(qū)栽植的9 個枇杷品種，在后續(xù)研究中可以適當(dāng)增加品種，進一步豐富枇杷果汁的評價結(jié)果。

4 結(jié)論

通過對9 個品種枇杷果汁的營養(yǎng)品質(zhì)、功能品質(zhì)、有機酸和酚類單體指標(biāo)進行測定和分析，發(fā)現(xiàn)不同品種枇杷果汁存在明顯差異，對其中16 項指標(biāo)進行相關(guān)性分析、主成分分析和聚類分析，得出不同品種枇杷果汁的綜合評分值排列順序，依次為‘長崎早生’、‘ADVANCE’、‘長生早生’、‘森本’、‘白茂木’、‘福原早生’、‘麥后黃’、‘大五星’、‘西農(nóng)枇杷二號’。其中‘長崎早生’、‘ADVANCE’、‘長生早生’營養(yǎng)成分、功能成分含量較高，可優(yōu)先選擇這些品種進行制汁，而排名靠后的‘大五星’、‘西農(nóng)枇杷二號’可滴定酸、維生素C含量較高，口感偏酸，可以考慮與排名較靠前的品種進行復(fù)配，豐富果汁的口感。研究結(jié)果為企業(yè)選擇枇杷制汁原料品種提供了一定的理論依據(jù)。