基于熵权TOPSIS法的不同品种甜樱桃营养品质综合评价

梁秋萍，严学迎

（广西城市职业大学，广西 崇左 532200）

甜樱桃（Prunus avium L.）是温带地区广泛种植的一种蔷薇科、李属植物，是我国北方落叶果树中继中国樱桃之后果实成熟最早的果品树种，素有春果第一枝的美誉[1]。过去的16年中甜樱桃在世界范围内的产量从1.9万吨增长至232万吨并且目前主要作为鲜食果品在市场上流通[2]。我国甜樱桃种植起步于19世纪70年代，主要分布于环渤海地区，山东烟台市是甜樱桃的较佳产区[3]。

甜樱桃含水量较高（约80%），热量较低（63 kcal/100 g），富含有机酸，酸甜可口，营养价值较高[4]。甜樱桃富含矿物质及维生素，尤其是维生素C及β-胡萝卜素[5]，此外甜樱桃中还富含酚类物质，包括酚酸及黄酮类化合物，相关研究表明甜樱桃与其他水果相比，是纤维素、钾及花青素的良好来源[6]，并且酚类化合物在预防氧化应激造成的各类慢性病方面具有显著功效[7]，因此甜樱桃中的各类作为水果质量参数的抗氧化成分研究日益受到重视，探究不同品种甜樱桃的综合品质具有重要意义。本研究探究不同品种甜樱桃的营养品质及抗氧化能力，并建立熵权TOPSIS模型筛选具有最佳综合营养品质的甜樱桃品种，为提高甜樱桃种植及加工潜力提供理论依据，为后续的面点馅料改良与制作提供试验基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

不同品种（红灯、美早、拉宾斯、美国一号、萨米脱、布鲁克斯、钻石之光、黄蜜、先锋及雷尼）甜樱桃于2020年5月～6月采自烟台福山区齐和甜樱桃种植园，各品种甜樱桃树体生长正常，管理水平一致，各品种甜樱桃成熟状态一致，每个品种在20棵树之间均匀随机采摘，樱桃大小一致且无病虫害现象。采摘完毕后及时预冷并贮藏于（0±1）℃、相对湿度85%～90%的冰箱中。

磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、碳酸钠、氯化铝、氯化铁、石油醚、乙酸钠、盐酸、氢氧化钠、乙醇、甲醇、福林酚（分析纯，纯度＞97%）：上海源叶生物科技有限公司；没食子酸、槲皮素、维生素C（色谱纯，纯度＞99.8%）：天津市凯通化学试剂有限公司；DPPH、Trolox试剂（色谱纯，纯度＞99%）：上海一基生物试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

JD300-4型电子分析天平、HH-4数显恒温水浴锅：国华电器有限公司；GY-3型水果硬度计：北京顺科达科技有限公司；DSH-50-10型水分含量测定仪：河北慧采科技有限公司；PAL-1型糖度计：广州爱测科技有限公司；Lc-2010高效液相色谱仪：日本岛津有限公司；UV-1600型紫外可见分光光度计：上海元析仪器有限公司；KQ-700DE型数控超声波清洗器：昆山市超声仪器有限公司；RE-52AA型旋转蒸发仪：上海亚荣生化仪器厂。

1.3 方法

1.3.1 理化性质分析

甜樱桃的可食率用去核去柄后果肉的占比计算，单果重用电子天平随机测30个果实取平均值；甜樱桃的水分含量使用水分含量测定仪进行测定；果实硬度采用水果硬度计进行测定；使用便携式数显可溶性固形物测定仪测定甜樱桃中可溶性固形物含量；总糖含量依据GB 5009.8—2016《食品安全国家标准 食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖的测定》采用酸水解-莱茵-埃农氏法测定；总酸含量依据GB/T 12456—2008《食品中总酸的测定》采用酸碱滴定法测定。

1.3.2 总酚、总黄酮含量测定

甜樱桃中总酚及总黄酮的提取及测定参考文献[8]，果实提取物中总酚含量测定以没食子酸为标准品，于765 nm波长处测定，总黄酮含量以槲皮素为标准品，于510 nm波长处测定。

1.3.3 总花青素含量测定

准确称取10 g甜樱桃充分研磨后加入50 mL 80%甲醇，超声处理20 min。收集上清液并重复提取两次，合并上清液于45℃下真空蒸发后定容至25 mL。使用前提取物在-20℃的黑暗中储存。

甜樱桃中总花青素含量测定见公式（1）[9]。

式中：TAC为总花青素含量，mg/g；A为试液吸光度；V为储备液体积，mL；m为样品质量，g；MW为矢车菊素-3-O-葡萄糖苷摩尔质量，449.2 g/mol；DF为稀释因子；l为比色皿宽度，1 cm；ε为矢车菊素-3-O-葡萄糖苷摩尔吸光系数，26 900 L/（mol·cm）。

1.3.4 维生素C含量测定

VC含量测定参考GB 5009.86—2016《食品安全国家标准 食品中抗坏血酸的测定》。

1.3.5 原花青素含量测定

甜樱桃中原花青素含量的测定参考文献[10]，取原花青素提取液0.5 mL加入2.5 mL 30%（体积分数）硫酸/乙酸混合液后加入2.5 mL 1%（质量百分数）香兰素/乙酸，混合30 min后在500 nm处测定吸光度。

1.3.6 抗氧化能力测定

樱桃中抗氧化物质的提取与测定参考文献[11]略有改动，取樱桃果肉5 g，研磨后加入50 mL 80%甲醇溶液，超声辅助提取20 min后于8 000 r/min条件下离心，收集上清液，重复提取3次，合并上清液旋蒸定容至25 mL，使用前将其置于-20℃黑暗中保存。

采用自由基清除法（DPPH法）及铁离子还原法对甜樱桃的抗氧化能力进行测定，DPPH自由基清除能力测定结果以%表示，铁离子还原能力（ferric ion reducing antioxidant power，FRAP）的测定使用维生素C作为标准对照品，结果换算为每100 g样品FRAP值相当于维生素C的毫克数，以mg AAE/100 g表示。

1.3.7 β-胡萝卜素含量测定

甜樱桃中β-胡萝卜素的提取参考文献[12]，利用高效液相色谱法测定其中β-胡萝卜素含量。样品经C18反相柱（25 cm ×4.6 mm，粒径 5 μm）纯化，流动相由甲醇∶乙腈∶二氯甲烷∶正己烷=15∶40∶20∶20 （体积比）组成，检测温度为30℃，流速为1 mL/min，检测波长为450nm。

1.4 熵权TOPSIS法模型的建立

决策矩阵如式（2）所示。

式中：V=X(ij)mn是甜樱桃中营养成分；m代表10个甜樱桃品种；n代表6种营养成分。

计算标准化决策矩阵及加权决策矩阵如式（3）、（4）、（5）、（6）所示。

式中：Rij是加权决策矩阵，Ej是第j个指数的熵，Wj是第j个标准的权重，并且。

当前，我国大多从事水产养殖的人员在从业之前并未接受过专业的水产养殖培训，对水产病害情况、相关的用药方法和标准等不够了解，也缺乏科学正确的水产动物病害预防知识，所以只能将用药作为病害防治的唯一途径。水产动物在养殖过程中发生病害，养殖人员也无法对其病情和病理进行正确诊断，更何谈对症下药？因此，盲目用药成为水产养殖过程中的普遍现象，不仅可能造成水域污染，而且使得病菌的耐药性不断增强，致使水产动物的病害防治用药量逐年增加，从而形成恶性循环。

最优向量 Z+和最劣向量 Z-如式（7）、（8）所示。

式中：Z+j=max（Z1j，Z2j，…Znj）；Z-j=min（Z1j，Z2j，…，Znj）。

指标与最优向量Z+和最劣向量Z-的距离如式（9）、（10）所示。

式中：D+和D-分别表示评价对象与正理想解和负理想解的距离。

相对接近度如式（11）所示。

式中：Ci为相对接近度，Rj∈[0，1]。

1.5 数据分析

采用Origin软件、SPSS 19.0软件进行数据统计分析，每组试验重复3次，测定结果以平均值±标准差表示，指标间的相关性采用皮尔逊法。

2 结果与分析

2.1 不同品种甜樱桃理化性质分析

不同品种甜樱桃理化性质如表1所示。

表1 10种甜樱桃理化性质分析Table 1 Analysis of physicochemical properties of 10 sweet cherries

由表1可知，10个品种甜樱桃的可食率较高，为86.05%～95.06%。不同品种甜樱桃可食率由大到小排序为：红灯＞美早＞雷尼＞拉宾斯＞美国一号＞钻石之光＞萨米脱＞先锋＞布鲁克斯＞黄蜜。其中红灯的可食率最高为95.06%，黄蜜的可食率最低为86.05%，雷尼、拉宾斯及美国一号可食率无显著性差异。10个品种的单果重范围为10.13 g～16.81 g，美早的单果重最高为16.81 g，美国一号的单果重最低为10.13 g，其中美国一号、萨米脱、黄蜜及先锋的单果重无显著性差异。10个品种甜樱桃的水分含量由高到低排序为拉宾斯＞钻石之光＞黄蜜＞红灯＞美早＞先锋＞美国一号＞雷尼＞布鲁克斯＞萨米脱。其中拉宾斯的水分含量最高为85.54%，萨米脱的水分含量最低为72.55%。硬度是衡量果实质构的重要因素，不同品种甜樱桃硬度范围差距较大，为0.64 kg/cm2～1.72 kg/cm2，其中萨米脱的硬度最高，黄蜜的硬度最低。美早、美国一号及雷尼的硬度值无显著性差异。10个品种的可溶性固形物含量排序为美早＞红灯＞先锋＞布鲁克斯＞拉宾斯＞雷尼＞美国一号＞黄蜜＞萨米脱＞钻石之光，美早的可溶性固形物含量最高为16.52°Brix，钻石之光的可溶性固形物含量最低为14.44°Brix，10个品种的可溶性固形物含量差距较小，拉宾斯、布鲁克斯及先锋可溶性固形物含量无显著性差异。不同品种甜樱桃总糖含量差距较小，其中红灯、美早及拉宾斯的总糖含量较高，红灯总糖含量最高为9.31%，钻石之光总糖含量最低为8.05%。10个品种甜樱桃总酸含量范围为0.82%～1.22%，美国一号的总酸含量最低，红灯的总酸含量最高，这表明红灯果实具有较高的酸度。

2.2 不同品种甜樱桃营养品质分析

不同品种甜樱桃营养品质含量如表2所示。

表2 10种甜樱桃营养品质分析Table 2 Analysis of nutritional qualities of 10 sweet cherries

酚类物质是水果中重要的次级代谢产物，对人体健康具有重要作用[13]。由表2可知，总酚在不同品种甜樱桃中差异明显，其含量范围为23.09 mg/g～34.32 mg/g，其中美早的总酚含量最高为34.32 mg/g，黄蜜总酚含量最低为23.09 mg/g，总酚含量由高到低排序为：美早＞拉宾斯＞萨米脱＞红灯＞钻石之光＞雷尼＞布鲁克斯＞先锋＞美国一号＞黄蜜。10种甜樱桃中总黄酮范围为15.19 mg/g～26.91 mg/g，不同品种甜樱桃总黄酮含量由高到低排序为美早＞红灯＞雷尼＞拉宾斯＞布鲁克斯＞萨米脱＞先锋＞钻石之光＞黄蜜＞美国一号，其中美早的总黄酮含量最高为26.91 mg/g，萨米脱、钻石之光、黄蜜及先锋的总黄酮含量无显著性差异。花青素是甜樱桃中重要的活性物质，众多研究表明花青素存在较强的抗氧化活性，对于清除机体自由基具有明显作用[14]，不同品种甜樱桃总花青素含量排序为美早＞美国一号＞红灯=布鲁克斯＞萨米脱＞先锋＞雷尼＞拉宾斯＞钻石之光＞黄蜜，其中在美早中检测到了最高的总花青素含量为8.53 mg/g，黄蜜中总花青素含量最低为0.33 mg/g。植物性来源的原花青素是黄烷醇的聚合形式，众多研究表明其对人体健康存在广泛益处，并可以预防各类癌症、心血管疾病及糖尿病等疾病的发生[15]。甜樱桃中富含原花青素类物质，10个品种中原花青素含量范围为0.84 mg/g～1.54 mg/g，其中先锋的原花青素含量最高为1.54 mg/g，黄蜜的原花青素含量最低为0.84 mg/g，不同品种原花青素含量由高到低排序为先锋＞钻石之光＞布鲁克斯＞雷尼＞美早＞拉宾斯＞美国一号＞红灯＞萨米脱＞黄蜜。

果蔬中的维生素C对预防人类坏血病至关重要，并且与常见的复杂疾病如冠心病、中风等疾病的预防密切相关[16]。甜樱桃富含维生素C，不同品种甜樱桃中维生素C含量范围为2.12 mg/100 g～6.32 mg/100 g，其中美国一号的维生素C含量最低为2.12 mg/100 g，美早的维生素C含量最高为6.32 mg/100 g。不同品种维生素C含量由高到低排序为美早＞红灯＞拉宾斯＞布鲁克斯＞先锋＞黄蜜＞萨米脱＞钻石之光＞雷尼＞美国一号。

如今人们越来越关注植物性来源的化合物作为药物开发的潜在原料，β-胡萝卜素便是研究热点之一，有研究表明适当剂量的β-胡萝卜素对于控制人体血糖浓度具有良好作用[17]。不同品种甜樱桃β-胡萝卜素的含量范围为3.32 mg/100 g～13.13 mg/100 g，其中黄蜜的β-胡萝卜素含量最高，美早的β-胡萝卜素含量最低，不同品种β-胡萝卜素含量由高到低排序为黄蜜＞萨米脱＞拉宾斯＞布鲁克斯＞美国一号＞钻石之光＞红灯＞雷尼＞先锋＞美早。

2.3 不同品种甜樱桃抗氧化能力分析

相关研究表明甜樱桃中富含的各类活性成分赋予了其较高的抗氧化能力[18]。不同甜樱桃品种抗氧化能力如图1所示。

图1 10种甜樱桃抗氧化能力比较Fig.1 Comparison of antioxidant capacity of 10 sweet cherries

由图1可知，不同品种甜樱桃皆显示出较强的DPPH自由基清除能力及FRAP，不同品种甜樱桃DPPH自由基清除率范围为66.8%～88.6%，美早的DPPH自由基清除率最强，黄蜜的DPPH自由基清除能力最弱。不同品种DPPH自由基清除能力排序为美早＞拉宾斯＞萨米脱＞红灯＞钻石之光＞雷尼＞布鲁克斯＞先锋＞美国一号＞黄蜜。不同品种甜樱桃铁离子还原力差异较为显著，其范围为266.8 mg AAE/100 g～388.6 mg AAE/100 g之间，这也与Picariello等[19]针对不同品种樱桃铁离子还原能力的相关研究结果类似。与DPPH自由基清除能力类似，美早的铁离子还原能力最强，黄蜜的铁离子还原能力最弱。不同品种甜樱桃铁离子还原能力由高到低排序为美早＞红灯＞萨米脱＞拉宾斯＞钻石之光＞雷尼＞先锋＞布鲁克斯＞美国一号＞黄蜜。

2.4 不同品种甜樱桃营养品质综合评价

应用多准则决策排序问题的TOPSIS方法对不同甜樱桃品种的营养进行综合评价，所选方案与正理想解的几何距离最短，与负理想解的几何距离最长视为最佳[20]。结果如表3所示。

表3 TOPSIS法综合评价不同品种甜樱桃营养品质Table 3 Comprehensive evaluation of nutritional quality of different sweet cherries by TOPSIS

由表3可知，按照TOPSIS法得分高低对不同品种进行品质排序由高到低为美早＞拉宾斯＞红灯＞布鲁克斯＞萨米脱＞钻石之光＞雷尼＞先锋＞美国一号＞黄蜜。结果表明TOPSIS法是一种有效的排序方法，可以有效地用于不同品种甜樱桃的营养价值评价。

3 结论

通过对10种不同品种甜樱桃的理化性质及营养成分及抗氧化活性进行比较分析可得：不同品种甜樱桃的理化性质及营养品质存在较大差异，其中红灯具有最高的可食率、总糖及总酸含量，美早的单果重、可溶性固形物含量最高，拉宾斯水分含量最高，萨米脱的果实硬度最高。营养品质分析可得美早的总酚、总黄酮、总花青素及维生素C含量最高，而黄蜜则具有最高的β-胡萝卜素含量。此外，针对不同品种进行抗氧化能力分析可得美早的DPPH自由基清除能力及铁离子还原力最强（DPPH自由基清除率为88.6%，铁离子还原力为388.6 mg AAE/100 g）。对不同品种甜樱桃的综合营养品质评价由高到低排序为美早＞拉宾斯＞红灯＞布鲁克斯＞萨米脱＞钻石之光＞雷尼＞先锋＞美国一号＞黄蜜。综上，美早的综合营养价值最高，抗氧化能力最强，是极富营养价值的优良品种，此研究以期为高营养甜樱桃果品的筛选及后续加工提供理论依据。