真空冷冻干燥不同品种水蜜桃片品质评价

冯 颖，刘佳新，，王海鸥，李大婧，张钟元，江 宁，刘春泉，刘春菊，*

(1.沈阳农业大学食品学院，辽宁沈阳110161;2.江苏省农业科学院农产品加工研究所，江苏南京210014，3.南京晓庄学院食品科学学院，江苏南京211171)

桃(Prunus persica L.Batsch)属于蔷薇科李属，主要分布于温带和亚热带地区。桃品种众多，肉质鲜美，气味芳香，营养丰富，被认为是零钠、零脂肪、零胆固醇的夏季水果［1］，中医认为，桃肉甘酸性温，有生津活血、解烦止渴、去暑祛热的功效，因此，深受人们的喜爱。据不完全统计，我国选育的桃品种有1000余种［2］，品质差异主要来自于植株的遗传学、生态环境等诸多因素，引起加工产品品质的差异，筛选出适宜加工的品种尤为重要［3］。由于桃成熟期集中且处于炎夏之季，采后2～3 d果肉迅速软化褐变，失去食用价值。而干制是一种常见的果蔬保存方式，可以很好的延长水果的保质期，防止果蔬在贮藏中腐烂变质。果蔬干燥方法主要包括热风干燥、真空冷冻干燥、油炸等，其中真空冷冻干燥能更好地保留果蔬的色泽、香气、结构和营养，明显优于其他干燥方式，成为高品质果蔬干燥产品的最佳干燥方式。

目前，我国在适宜加工品种的筛选及产品品质评价体系的研究还处于初级阶段，严重阻碍了水果加工产业的发展。作为水果生产大国，制定明确的加工品质指标并筛选出适宜的加工品种显得尤为重要，这不仅可以指导果农对于水果品种的选育，还会推动水果加工业快速发展。品质评价方法主要包括主成分分析、层次分析和聚类分析等统计分析方法。主成分分析是利用降维思想，通过研究指标体系的内在结构关系，把多指标转化成少数几个相互独立且包含原有指标大部分信息的综合指标。权数是指标间的内在结构关系，是基于数据分析得到的，不受主观因素影响，主成分间彼此独立，信息交叉减少，分析评价结果更具客观性和准确性［4］。姜晓青等［5］采用主成分分析法将10项指标用4个主成分表示，并根据载荷分析得到影响速冻菜用大豆品质的核心指标及各品种的综合得分，筛选出最适宜速冻加工的菜用大豆籽粒为新大粒1号，其次是通豆6号、徐豆17号、通豆5号;李晓丽等［6］用主成分分析方法降低维数，将不同品种新鲜水蜜桃的8项指标用两个主成分表示，并根据主成分二维散点得分图确定各主成分的得分值，分析得到主成分对试验的3种桃有一定的聚类作用，能定性区别不同品种的水蜜桃。目前一些学者在压差膨化干燥桃片品质评价方面做了一定的研究工作［7－10］，但在冷冻干燥水蜜桃片品质评价及品种筛选方面的研究还未见报道。

因此，本文以11个水蜜桃品种为研究对象，测定冻干桃片的营养、感官和加工指标，采用显著性、相关性和主成分分析的方法，研究不同品种桃片的品质差异，建立冻干桃片的品质评价模型，筛选出适宜冻干加工的桃品种，旨在为水蜜桃育种和加工产业发展提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

水蜜桃 品种为:农林89、霞晖7号、大珍宝赤月、阳山桃、白丽、松森、中川岛白桃、奉化玉露、紫桃、迟玉露、大红花，采自江苏省农业科学院国家果树种质资源圃，选取果实饱满、成熟度为八成熟的水蜜桃，采摘后及时运回实验室4℃冷藏备用;抗坏血酸、碳酸氢钠、2，6－二氯靛酚、草酸、酚酞、氢氧化钠、苯酚、浓硫酸、牛血清蛋白、考马斯亮蓝G－250、碳酸钠、乙醇、乙二胺四乙酸、四硼酸钠、十二烷基硫酸钠、乙二醇乙醚、磷酸氢二钠、丙酮、咔唑乙醇、蔗糖、果糖 均为分析纯，购于国药集团化学试剂有限公司;葡萄糖、没食子酸、半乳糖醛酸 标品，购于国药集团化学试剂有限公司。

CT3 25K质构仪 英国CNS Farmell公司;TU－1810型紫外可见分光光度仪 北京普析通用仪器制造有限公司;真空冷冻干燥机 江苏博莱客冷冻科技发展有限公司;1200高效液相仪 美国Agilent科技有限公司;CR－400全自动色差计 日本柯尼卡美能达公司;H－2050R台式高速冷冻离心机 长沙湘仪离心机仪器有限公司;BS－224－S万分之一分析天平 赛多利斯科学仪器(北京)有限公司;DHG－907385－III电热恒温鼓风干燥箱 上海新苗医疗器械制造有限公司;RE－52A真空旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂;HH－8恒温水浴锅 金坛市环保仪器厂。

1.2 实验方法

1.2.1 冻干水蜜桃片制备 将采摘下来的新鲜水蜜桃清洗去皮，切成10 mm厚的均匀桃片，立即进行整齐地摆盘，放入真空冷冻干燥设备中，首先将桃片预冻到中心温度为－30℃，然后打开水阀，开启真空泵，真空度达到30 Pa时启动隔板加热程序。当桃片温度40℃与隔板油温趋于一致，真空冷冻干燥加工结束，获得冻干水蜜桃片［11］，充氮包装－18℃冷藏储存备用，部分桃片用粉碎机打成粉，过60目筛用于水蜜桃片营养指标测定。1.2.2 测定方法

1.2.2.1 可溶性糖测定 可溶性糖提取［12］:称0.5 g样品，加入5 mL 80%乙醇，45℃超声60 min，12000 r/min离心15 min，上清液旋转蒸发后定容至 10 mL，0.45μm过滤器过滤，采用HPLC方法测定。HPLC色谱条件［13］:采用Agilent Zorbax Carbohydrate 色谱柱(150 mm×4.6 mm，5 μm)，1260示差折光检测器(RID)，流动相为乙腈/水 =75/25(V/V)，流速1.00 mL/min，检测器和柱温均为30℃，进样量为20 μL。

1.2.2.2 可溶性果胶和总果胶测定 参照许小茜等［14］方法稍作修改。称取0.1 g样品加入20 mL 75℃的无水乙醇，在 85℃水浴中加热 10 min，冷却后，4000 r/min离心15 min，弃去上清液。残渣用40 mL蒸馏水洗入三角瓶中，50℃水浴1 h，过滤，并用少量蒸馏水洗涤残渣和滤纸，滤液一并转入50 mL容量瓶中，定容后用于测定水溶性果胶。

残渣用80 mL 0.5 mol/L硫酸全部洗入原三角瓶中，混匀，置于85℃水浴中加热60 min，冷却后移入100 mL容量瓶中，用0.5 mol/L硫酸定容，过滤，滤液用于测定原果胶。水溶性果胶与原果胶之和即是总果胶(TP)含量。

果胶测定［15］:吸取1 mL滤液加入0.25 mL咔唑乙醇溶液，产生白色絮状沉淀，不断摇动试管，再快速加入5 mL硫酸，摇匀。立刻将试管放入85℃水浴振荡器内水浴20 min，取出后放入冷水中迅速冷却。分别吸取 0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL 的半乳糖醛酸标准储备液于50 mL容量瓶定容，溶液质量浓度分别为 0.0、20.0、40.0、60.0、80.0、100.0 mg/L。用分光光度计在波长525 nm处测定其吸光度，以半乳糖醛酸浓度为横坐标，吸光度值为纵坐标，绘制标准曲线y=0.0091x+0.0013(R2=0.9992)，曲线线性范围为1～100 mg/L，根据标准曲线计算出果胶含量。按上述方法同时做空白试验，平行测定3次。

1.2.2.3 纤维素和半纤维素测定 参照董涛［16］方法稍作修改。准确称取0.1 g桃粉经3%十二烷基硫酸钠5 mL 100℃水解1 h后，于3500 r/min，－4℃下离心15 min，用蒸馏水和丙酮洗涤残渣3次，将残渣与25 mL，2 mol/L HCl于100 ℃水浴50 min，12000 r/min，－4℃下离心15 min，水洗残渣p H为7，滤液定容至50 mL。100 mg葡萄糖溶于蒸馏水并稀释至1000 mL，吸取该溶液0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mL，依次加入蒸馏水 1.0、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5 mL，混匀置于冰水浴中5 min后，加入蒽酮试剂4 mL，摇匀后于沸水浴中10 min，冷却。室温静置10 min，在620 nm处比色，以葡萄糖浓度为横坐标，吸光度值为纵坐标绘制标准曲线y=7.35x+0.009(R2=0.9991)，曲线线性范围为1～100 mg/L，将标准溶液稀释20倍，用苯酚－硫酸法测定半纤维素含量。按上述方法同时做空白试验，平行测定3次。将洗涤后的残渣先用5 mL 2%硫酸水解1 h，然后加入25 mL蒸馏水100℃水浴1 h，过滤后取滤液，用苯酚－硫酸法测定纤维素含量［17］。按上述方法同时做空白试验，平行测定3次。

1.2.2.4 总酚测定 参照弓志青等［18］方法:称取0.1 g样品，加30 mL 60%乙醇溶液，50℃超声30 min，11000 r/min离心15 min，收集上清液，剩余残渣按照相同方式和条件提取两次，合并上清液定容。取提取液1 mL，依次加入4 mL蒸馏水，0.5 mL福林－酚试液，1.5 mL 20%碳酸钠溶液，用水定容至7 mL，30℃反应2 h，在760 nm下测定吸光度。以100、200、300、400和500 mg/L的没食子酸质量浓度作标准曲线，单位为 mg GAE/100 gFW，所得标准曲线 y=0.0802x－0.032(R2=0.9995)，曲线线性范围为 1～100 mg/L。计算水蜜桃片的总酚含量。

1.2.2.5 维生素C、可滴定酸和可溶性蛋白测定 维生素C参照 GB/T 6195－1986 2，6－二氯靛酚滴定法［19］;可滴定酸参照 GB/T 12293－1990 水果、蔬菜制品可滴定酸度的测定［20］;可溶性蛋白采用考马斯亮蓝 G－250 比色法［21］。

1.2.2.6 复水比测定 取桃片，记下复水前的桃片质量，放置在平皿中，室温下加入5 mL的蒸馏水，浸泡30 min后，沥干10 min后称复水后桃片质量，复水前与复水后质量的百分比即为复水比。

1.2.2.7 产出率测定 水蜜桃切片后未冻干前称取其质量，冷冻干燥后称取冻干桃片质量，冻干后与冻干前质量的百分比即为产出率。

1.2.2.8 硬度和脆度测定 用质构仪测定硬度和脆度，测试条件如下:探头型号为圆柱型探头，测试类型为压缩，测试速度为0.5 mm/s，测后返回速度为0.50 mm/s，测试距离为7 mm。样品的硬度以坐标图中出现的最大压力峰值表示，单位为g;脆度以出现在下压探头第一次冲向样品过程中坐标图上的第一个明显压力峰值处，单位为g。每种样品重复5次，取其平均值。

1.2.2.9 总色差测定 用全自动色差计测量，从色差仪直接读取记录下ΔL(表示明暗变化)、Δa(表示色泽红绿变化)、Δb(表示色泽黄蓝变化)，总色差用以指明整体色泽的变化程度。总色差 ΔE=每个品种测5片，取其平均值。

1.3 数据分析

采用统计软件Excel 2003对数据进行整理计算，统计分析极差、极小值、极大值、均值、标准差和变异系数。采用SPSS 19.0对数据进行相关性分析，数据标准化和主成分分析。

2 结果与分析

2.1 冻干桃片品质指标统计分析

对11个品种的水蜜桃品质指标进行统计分析，得到桃片16项品质评价指标的变化范围、均值、标准差和变异系数如表1所示。

表1 水蜜桃冻干桃片品质性状及分布Table 1 Quality traits and distribution of freeze－dring peach slices

硬度、脆度与ΔE是体现桃片感官指标的重要参数。变异系数可衡量数据的变化程度，从变异系数来看，其变异系数分别为 34.78%、32.89%和17.43%。其中ΔE变异系数最小，可能是由于选取的桃子成熟度相同，处理方法相同，其褐变度浮动较小。硬度与脆度的变化范围较大，标准差较大，说明不同品种水蜜桃感官品质差异较大。

维生素C、可滴定酸、可溶性蛋白、纤维素、半纤维素、果胶、总酚和糖类属于理化和营养指标，其中可滴定酸和糖类对桃片的酸甜度起着重要作用，从表1可以看出，可滴定酸、果糖、葡萄糖和蔗糖的变化范围都较小，标准差较小，说明这4个指标的离散性较小。维生素C和总酚的变异系数较大，分别为57.67%和56.82%，都高于50%，说明维生素C和总酚含量在各品种桃片中离散程度最大，这可能与选择的水蜜桃品种有关，也可能由于水蜜桃加工过程中氧化，导致这两个指标变化较大。

2.2 冻干桃片品质指标间相关性分析

冻干桃片品质指标从感官品质、营养品质及加工品质3个方面考虑，冻干桃片品质指标的相关性分析从表2可以看出，产出率、脆度、硬度、复水比相互间呈显著正相关(p＜0.05)，尤其是脆度和硬度呈极显著正相关(p＜0.01)，说明了脆度、硬度越大，复水性越好的品种，产出率越高，能获得更多的产品。脆度与果糖呈显著正相关(p＜0.05)，ΔE与总酚呈显著正相关(p＜0.05)，酚类物质的存在使水果具有较强的抗氧化性［22］，总酚含量越多，抗氧化能力越好，桃越不容易褐变;营养品质指标间呈现不同程度的相关性，维生素C与可滴定酸呈显著正相关(p＜0.05)，维生素C易溶于水且呈酸性，维生素C含量越高，可滴定酸含量越高。综上所述，桃脆片的16项品质指标间均表现出不同程度的相关性，说明这16项指标间存在着信息重叠现象，所以，有必要对所有指标进行分类和简化，以此来提高品质评价的效率和准确性。

表2 水蜜桃冻干桃片指标相关性分析Table 2 Correlation analysis of freeze－dring peach slices

2.3 主成分分析

冻干桃片评价指标具有不同的量纲及数量级，为了避免其对结果的影响，在数据分析前必须对原始数据进行标准化处理，即将其转化为无量纲数据［4］。利用SPSS 19.0软件完成数据标准化处理。

采用SPSS 19.0分析软件，通过主成分分析得到方差贡献分析表(表3)和成分矩阵表(表4)。每个主成分的方差即特征值，表示对应成分能够描述原有信息的多少。由表3可知，前5个主成分的特征值大于1，其中第1主成分贡献率为31.38%，第2主成分贡献率为20.81%，第3主成分贡献率为16.06%，第4主成分贡献率为10.34%，第5主成分贡献率为7.94%，累计贡献率为86.53%，基本反映了原指标的信息，所以可以由初始的16个指标降为5个主成分来评价冻干桃片的品质，达到降维的目的。

表3 方差贡献分析表Table 3 Variance contribution analysis

从表4可以看出，第1主成分主要表现为脆度、硬度、果糖、产出率和复水比这5个指标，5个指标的变异系数分别为32.89%、34.78%、43.75%、14.31%和19.29%，从表2看出，硬度和产出率、复水比呈显著性正相关(p＜0.05)，脆度与产出率、复水比、果糖呈显著性正相关(p＜0.05)，硬度和脆度呈极显著正相关(p＜0.01)，因此初步选择硬度代表第1主成分。

表4 成分矩阵Table 4 Component matrix

第2主成分为可滴定酸、维生素C和可溶性蛋白，这三者的变异系数分别为23.44%、57.67%和14.29%，维生素C分别与可滴定酸、可溶性蛋白显著性正相关(p＜0.05)，从表1品质性状分析表中可以看出维生素C的标准差最大，离散程度最大，所以初步选择维生素C代表第2主成分。

第3主成分为蔗糖、总果胶和水溶性果胶，这三者的变异系数分别为14.86%、22.39%和28.91%，总果胶和水溶性果胶呈极显著正相关(p＜0.01)，所以可以用总果胶代替水溶性果胶，蔗糖相对独立，初步选择总果胶和蔗糖为第3主成分。

第4主成分为纤维素和葡萄糖，变异系数为20.69%和31.58%，两者在相关性上较为独立，由于葡萄糖和蔗糖都属于甜味因子，因此综合考虑纤维素作为第4主成分。

第5主成分为ΔE，变异系数为17.43%，可表示感官因子。

综合分析，最终本试验选择6项核心指标，即硬度、维生素C、总果胶、蔗糖、纤维素和ΔE。

2.4 桃片的数据模型建立及综合得分

通过表4所示的成分矩阵，得到每个载荷量来表示主成分与对应量的相关关系，通过计算得到主成分表达式:

Z1=0.94A1+0.90A2+0.81A3+0.79A4+0.79A5－0.17A6+0.07A7－0.21A8+0.07A9－0.21A10－0.35A11+0.43A12－0.65A13+0.32A14+0.70A15+0.48A16

Z2=－0.14A1－0.29A2+0.43A3+0.10A4－0.01A5+0.91A6+0.80A7+0.79A8+0.08A9+0.33A10+0.45A11+0.33A12+0.56A13－0.07A14+0.57A15+0.62A16

Z3=0.05A1+0.13A2+0.11A3+0.35A4－0.10A5－0.03A6－0.37A7－0.32A8+0.86A9+0.81A10+0.70A11－0.12A12－0.04A13－0.20A14－0.04A15－0.06A16

Z4=0.11A1+0.09A2－0.17A3－0.02A4+0.38A5－0.05A6+0.02A7－0.06A8－0.27A9+0.29A10－0.05A11+0.61A1+0.18A13－0.64A14－0.25A15－0.10A16

Z5=－0.02A1+0.13A2+0A3+0.17A4+0.01A5+0.09A6+0.31A7－0.36A8－0.29A9+0.20A10+0.20A11+0.18A1+0.29A13+0.61A14－0.12A15－0.43A16

根据表3特征向量进行标准化处理，与所对应的5个主成分的方差贡献率做内积，得到综合Z=0.3138Z1+ 0.2081Z2+ 0.1606Z3+ 0.1034Z4+0.0794Z5，计算出11种桃片品质的主成分得分，即桃片品质的综合得分(表5)。

根据综合得分和主成分得分的排序，可以得出不同品种桃片的品质优劣。由表5可以看出，综合得分第一的是紫桃，综合品质最好，根据表4可以看出硬度、脆度和可滴定酸、维生素C两两分别是影响第1主成分和第2主成分的主要因子，所以紫桃中含有较高的硬度、脆度、可滴定酸和维生素C。紫桃各主成分值得分都很高，尤其是Z1、Z3、Z4排名都是第1，所以紫桃的综合得分达到821.90，排名第一，所以在11个品种的桃中，紫桃最适宜冷冻干燥制成桃脆片。此外大红花、迟玉露和中川岛白桃综合得分分别为709.94、634.6、587.89，排名分别第 2、3、4，所以这3种品种的桃均比较适合用于冷冻干燥桃片的加工。其他品种桃的综合得分较低，尤其是百丽和松森，综合得分分别为350.10和343.66，松森为最低值，两个品种均明显低于其他品种，说明这两个品种的桃不太适合冷冻干燥加工成桃片。

表5 桃脆片品质评价主成分得分及综合得分Table 5 Quality evaluation of principal component scores and comprehensive scores of peach crisp

3 结论

选取江苏省农业科学院国家果树种质资源圃的11个品种水蜜桃，测定冻干桃片的感官、营养物质及加工品质指标，研究不同品种的水蜜桃冻干桃片品质差异。品质指标统计分析表明各品种桃片的维生素C、总酚的变异系数较大，离散程度较大;产出率，可溶性蛋白，半纤维素的变异系数较小，差异性较小;相关性分析发现各品质指标存在不同程度的相关性，其中硬度和脆度呈现极显著相关;采用主成分分析筛选出6个核心指标:硬度、维生素C、总果胶、蔗糖、纤维素和ΔE;建立数据模型得到综合得分，分析发现紫桃为冻干桃片最适品种，百丽和松森为最不适品种。