苹果非浓缩还原汁加工适性评价及适宜品种筛选

徐梦，郭江山，杨天资，祝军，张玉刚

(1.青岛农业大学园艺学院/青岛市园艺植物遗传改良与育种重点实验室,山东青岛 266109；2.青岛市农业技术推广中心，山东青岛 266071；3．青岛市黄岛区自然资源局，山东青岛 266555)

苹果(MalusdomesticaBorkh.)属于蔷薇科、苹果亚科、苹果属植物，属于仁果类果实，是世界四大水果之一[1]，也是我国第一大果品[4-6]。我国苹果种植面积位于世界前列[2-3]，随着人们生活水平的提高，苹果产业向多元化发展，尤其是果汁产业[7]。苹果汁又分为非浓缩还原汁(NFC)和浓缩还原汁(FC)[8-9]，非浓缩还原汁即不用浓缩汁兑水还原而成，而是水果经过压榨后直接灌装杀菌进行包装销售[10]，NFC果汁的口感和营养价值方面均高于FC果汁[11-12]。近年来，随着人们消费观念的改变，对饮料类的消费逐渐从口感追求转变为营养价值追求，据市场调查，近几年碳酸饮料、勾兑饮料等市场需求减少，NFC果汁正异军突起，越来越受消费者关注。NFC果汁加工需要酸度高、糖度适宜、榨汁后褐变较轻、贮藏稳定性好的专用品种[4]，但是目前我国苹果市场上基本都是以‘红富士’为主的鲜食品种，加工品种极少，缺乏制汁专用型品种。制汁原材料基本上是一些鲜食品种的等外果、残次果等，果实品质差，导致加工产品质量的不稳定，很多都达不到国际标准，这就直接降低了我国的苹果加工产业在国际市场上的竞争力[14-16]。因此，筛选NFC苹果汁加工专用品种，对于提高NFC苹果汁的产品质量、助力NFC苹果汁产业健康可持续发展具有重要意义。

本研究主要对200个品种(品系)进行NFC榨汁试验，通过对苹果汁口感品尝评鉴、感官品质的评价、营养品质指标的检测、加工品质指标的检测、生理指标的对比分析，结合相关性分析、主成分分析，建立判别函数，赋值不同指标权重，计算综合得分，根据得分情况，筛选出适合于制汁的品种(品系)，并确定评价筛选标准。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为200个苹果品种(品系)，来自青岛农业大学胶州现代农业科技示范园。果实达到成熟期采收后，当天置于青岛农业大学冷库(4 ℃)进行预冷，第二天统一榨汁。用来榨汁的果实均为没有病虫害、外观无机械损伤、成熟度相同的果实。

1.2 主要仪器和试剂

食品级Vc、氢氧化钠、酚酞试剂、无水乙醇、碳酸钠、邻苯二甲酸氢钾、福林酚、没食子酸、钨酸钠、钼酸钠、磷酸、盐酸、硫酸锂、溴水、蒸馏水、Sartorius电子天平，硬度计GY-4、OAKLON-pH手持计、PAL-1手持阿贝折光仪；菲仕乐榨汁机、色差计、紫外分光光度计(Nano)。

1.3 苹果NFC果汁的制备

从冷库中取出苹果果实，放入不锈钢盆中清洗干净后，切大小约3 cm×3 cm×3 cm的小块(不可过大，以免卡住榨汁机)，用菲仕乐榨汁机进行果汁压榨，待洗净的苹果全部榨完，称取果汁重量(计算出汁率)，立刻进行灌装(防止其褐变)，灌装后80 ℃热水杀菌20 min，室温冷却后，放入4 ℃冰箱保存备用。

1.4 苹果NFC果汁品质特性测定

(1)单果重

每个品种(品系)挑选15个无病害果实，放置到天平上称重，求平均值。

(2)果实硬度

沿着每个苹果的赤道的3个位置去除部分果皮后，用硬度计(GY-4)测量果食硬度。

(3)果实、果汁pH

使用手持pH计(OAKLON pH手持计)测定pH值。

(4)固酸比(按照如下公式计算)

RTT=TSS/TA

RTT为固酸比；

TSS为可溶性固形物含量(%)；

TA为可滴定酸含量(%)。

(5)可滴定酸

通过酸碱滴定检测果汁中的可滴定酸，根据公式计算果汁样品中的可滴定酸的含量，计算公式如下：

其中：C为NaOH溶液的浓度(mol·L-1)；

V为滴定样品的量(mL)；

V1为滴定样品消耗的NaOH溶液量(mL)；

V0为滴定蒸馏水消耗的NaOH溶液量(mL)；

K为酸的转化系数(苹果酸：K=0.067)；

F为果汁的稀释倍数。

(6)可溶性固形物

采用手持阿贝折光仪测定。

(7)出汁率(按照如下公式计算)

JR为出汁率(%)；

JW为果汁重量(g)；

FW为果实重量(g)。

(8)色值

采用色差计测定L*(lightness值)、a*(redness值)、b*(yellowness值)。果汁颜色根据CIE标准色阶确定[17]。

(9)总酚

采用Folin比色法测定NFC苹果汁中的总酚含量[18]。

(10)单宁

用钨酸钠-钼酸钠混合溶液测定[19]。

样品的测定：吸取1 mL样品于试管中，加入5 mL蒸馏水，再加入1 mL的钨酸钠-钼酸钠混合溶液,最后加入3 mL的碳酸钠溶液，摇晃混合均匀后显色，静置2 h，在765 nm处检测吸光度。

1.5 数据分析

采用Excel 2013统计数据，单因素方差分析使用Graphpad prism 8.0分析。使用SPSS 2.0软件进行相关性分析、主成分分析。使用DPS数据处理系统进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 初选的制汁品种(品系)果实果汁的性状测定与品质评价

以‘嘎拉’‘富士’‘金冠’3个生产中主栽的鲜食品种和加工品种‘澳洲青苹’为对照品种，对青岛农业大学胶州现代农业科技示范园200个品种(品系)果实、果汁的16个性状进行了测定与评价，通过观察其果实的剖开面的褐变情况、果汁的褐变情况以及果汁的品尝评价、赋值得分等综合情况，初筛出了48个苹果品种(品系)。上述48个苹果品种(品系)16个性状指标的详细情况如表1所示。

初选的48个制汁苹果品种(品系)的品质指标水平如表2所示。

表2 初选的制汁苹果品种(品系)的品质指标水平Table 2 The quality index levels of preliminary selected apple varieties (strains)for processing juice

初选的48个制汁苹果品种(品系)的果汁的品质指标水平：pH在3.5～5.2之间，平均值为4.27，可滴定酸在0.211%和0.346%之间，平均值为0.274%，符合国际果汁标准。说明果汁酸甜适中，符合人们的喜好程度。出汁率在59.72%～69.76%范围内，平均出汁率为65.41%，整体偏低，这与天气干旱及土壤灌水不足有关。果汁总酚含量平均为2 282.49 mg/L，色值L值代表明暗指数，作为判别褐变程度的指标，一般L值越低，表示果汁色泽越暗，果汁褐变程度越深。L值越高，说明果汁色泽越亮，果汁的褐变程度越浅。初选品种的果汁L值平均为35.85，最小值是33.86，果汁总体较亮；a值为-0.92，但a值的绝对值小于1，说明果汁的总体颜色偏绿，是因为选出的品种(品系)苹果中有少量的绿皮白肉的果实，b值平均为4.07，说明果汁整体颜色偏黄。

用‘嘎拉’‘富士’‘金冠’‘澳洲青苹’作为对照品种，这四个品种是公认的优良鲜食品种，果实风味比较好，用来做果实对照。‘嘎拉’是早熟品种的代表，由表1可以看出，‘嘎拉’果实的平均pH为4.10，平均可溶性固形物为11.32 °Brix，果实口感酸甜偏甜，果汁的平均pH为3.80，平均可滴定酸为0.436%，可溶性固形物为11.90 °Brix，较果实偏酸，口感也是酸甜，说明早熟品种(品系)的酸甜度在这个范围内是适中的，酸甜可口风味较好。

‘富士’是晚熟品种(品系)的代表，‘富士’苹果果实的平均pH为4.26，可滴定酸为0.148%，可溶性固形物为12.70 °Brix，口感较‘嘎拉’偏甜，但整体口感也是酸甜适中，果汁的平均pH为3.9，可滴定酸为0.377%，可溶性固形物为11.40 °Brix，较果实偏酸，口感酸甜适中，风味比较足，说明晚熟品种(品系)的酸甜度在这个范围内是酸甜适中，风味较好。

市面上已有的NFC果汁的原材料是‘金冠’，因此‘金冠’也被作为对照品种。可以得知，‘金冠’苹果果实的平均pH为4.45，可滴定酸为0.315%，可溶性固形物在13.92 °Brix，与‘富士’苹果果实的可溶性固形物相近。果汁的平均pH为3.70，可滴定酸为0.495%，可溶性固形物为10.80 °Brix，较果实都偏低一些。

‘澳洲青苹’是高酸品种(品系)的代表，‘澳洲青苹’苹果果实的平均pH为3.45，可滴定酸为0.847%，可溶性固形物为11.41 °Brix，口感较酸，果汁的平均pH为3.33，可溶性固形物为10.00 °Brix，较果实的数值更低，口感也更酸，可滴定酸为0.712%，可滴定酸偏高，但果汁整体口感不涩，高酸品种(品系)的pH、可滴定酸、可溶性固形物在这个范围内适宜制汁。

由这4种对照品种可以看出，榨汁后的pH和可溶性固形物较果实都偏低，可滴定酸偏高，但这并不影响果汁的口感。苹果榨汁后容易发生褐变，影响苹果汁的风味，因此，除了要求一些基础生理指标，还对色值有一定要求，表1中‘澳洲青苹’的L值比较大，亮度较大，这与‘澳洲青苹’的果肉颜色有关，‘澳洲青苹’的果肉颜色为白色，果皮为绿色，榨出的果汁颜色偏白不发褐，亮度比较大。

在果汁颜色方面(图1)，初选品种(品系)果汁的颜色各不相同，但都同属于黄色系(根据标准色阶确定颜色，下同)。其中颜色最亮的是金黄色，金黄色果汁的有‘2010-W17-S3Z-S6’‘2010-W7-14Z-N2’‘LYZX’这三个品种(品系)；明黄色果汁品种(品系)的有‘2006-14-S54’‘2010-W9-8Z-N8’‘2010-南区-E5-N30’‘2010-南区-E6-N67’‘黄金蜜2号’；米黄色果汁的占比是最多的，大多数果汁都属于米黄色；青黄色果汁的品种(品系)有‘2010-W12-8Z-N4’‘澳洲青苹’，这两个品种(品系)均属于绿皮白肉；土黄色果汁颜色是最暗的，这除了跟苹果的果皮果肉的颜色有关外，还跟果汁的褐变程度和褐变速度有关，土黄色果汁的品种(品系)有‘珊夏’‘鲁加9号’‘莱阳3号’‘2008-W7-N20’‘2009-E11-S5’‘2010-W33-14Z-N9’‘2010-W12-12Z-N3’‘2010-W12-11Z-N7’。

图1中数字代表苹果品种(品系)，1―48分别是2009-E29-N3、新福早红、春阳、华硕、珊夏、2014-W2-12Z-N3、2014-W3-7Z-N3、2009-E17-S12、2010-W7-8Z-N8、赛金、2010-W12-8Z-N4、2008-W5-N9、2006-16-S18、黄金脆、2010-W17-10Z-N5、鲁加9号、2010-W17-S3Z-S6、莱阳3号、2008-W7-N20、2010-W7-14Z-N2、2009-E11-S5、LYZX、2010-W18-5Z-N8、2006-14-S54、2010-W14-12Z-N3、福嘎拉、2010-W11-11Z-N10、2010-南区-E3-N51、2010-W9-8Z-N8、2010-南区-E5-N30、2010-南区-E6-N67、2010-W33-14Z-N9、黄金蜜2号、澳洲青苹、2010-W12-12Z-N3、2010-W10-3Z-N2、2010-W15-4Z-N2、福星、2010-W17-1Z-N9、2010-W7-8Z-N5、2010-W11-1Z-N8、2010-W12-11Z-N7、2008-W18-N16、2008-W5-N2、2010-W14-11Z-N9、2010-W14-3Z-N3、福星2号、福星7号。图1 不同苹果品种(品系)果实、果汁外观Fig.1 Appearance of fruits and juices of different apple varieties (strains)

在果汁的香气方面，大多数果汁的香气是较明显的，其中有特殊性香味的是‘2010-W17-S3Z-S6’，具有特殊的山楂香味，可以作为特异性品种(品系)。‘2010-W9-8Z-N8’‘黄金蜜2号’‘福星2号’‘2010-W7-8Z-N5’‘福星’‘2010-W10-3Z-N2’这六个品种(品系)的香气最浓郁，值得关注。多数果汁的香气明显，是适宜制汁的。可以看出酸甜度极酸的果汁，它的香气较淡。其中，‘新福早红’‘华硕’‘珊夏’‘黄金脆’‘鲁加9号’‘澳洲青苹’六个品种(品系)的香气较淡。

在果汁的酸甜度方面，苹果中的碳水化合物主要成份是糖，分别是：蔗糖、葡萄糖和果糖，合计占全部可溶性固体苹果汁的约80%[20]。果汁口感多数都是酸甜适中的，也有偏甜或者偏酸的。‘澳洲青苹’‘2008-W18-N16’‘2010-W14-3Z-N3’这3个品种(品系)是极酸的，不适合鲜食，但榨汁要求高酸的果实，其果汁褐变的较慢，因此适宜制汁，可以作为复合果汁的原料。

果汁的丰厚度方面，适宜制汁的品种丰厚度均一，初选的品种中有95.83 %的丰厚度是适中的，只有4.16%的品种丰厚度是清淡的。

果汁的涩度方面，初选的品种中微涩只占14.58%，涩度柔和的占85.42%，整体是适宜制汁的。

果汁的后味方面，果汁的后味明显的占70.84%，大多数果汁的后味丰富充足，适宜制汁。

果汁的口感方面，果汁口感丰满、润滑的占有83.33%，大多数果汁的口感适宜制汁。

2.2 初选制汁苹果品种(品系)性状指标相关性及主成分分析

主成分分析是采用少量综合指标来代替原来多个指标的一种降维分析方法，剔除不重要的部分，保留重要信息[21]。主成分分析用于多指标综合评价的优点在于可消除评价指标间的相关影响，有助于客观地描述样品的相对地位，保证客观性[22]。

对初选的48个制汁苹果品种(品系)的性状指标进行了相关性分析及主成分分析(表3)，明确了各性状之间的相互关系，确定了与苹果制汁相关的主要成分。

由表3得知，果实的单果重与果汁的单宁含量呈现极显著正相关，相关系数为0.441。果实硬度与总酚含量和单宁含量分别呈极显著正相关，相关系数分别是0.459、0.472。果实的pH分别与果实的可滴定酸、果汁的可滴定酸呈极显著负相关，相关系数分别是-0.912、-0.444。而果实的pH分别与果汁的pH、固酸比、L值、a值、b值呈极显著正相关，相关系数分别是0.621、0.443、0.397、0.401。果实的可滴定酸与果汁的pH和固酸比呈极显著负相关，相关系数分别是-0.577、-0.412。果实的可滴定酸与果汁的可滴定酸含量是极显著正相关，相关系数是0.478。果实的可溶性糖含量与果汁的出汁率呈现极显著负相关，相关系数是-0.413。

果汁的pH与果汁的可滴定酸含量呈极显著负相关，相关系数为-0.478；与可溶性固形物、固酸比、L值、a值、b值、Vc都呈极显著正相关，相关系数分别为0.470、0.584、0.413、0.499、0.430；果汁的可滴定酸分别与果汁的可溶性固形物、固酸比、出汁率、b值都呈极显著正相关，相关系数分别为0.439、0.434；果汁的总酚含量与果汁的单宁含量呈极显著正相关，相关系数是0.642；果汁的单宁含量与果汁的Vc含量也呈极显著正相关，相关系数是0.379。

通过主成分分析，确定了5个主因子(表3)。本试验考察特征值λ>1并综合考虑方差贡献率确定最优的主成分数[17]。

通过主成分分析，确定了5个主成分(表4)。设置特征值大于1的为主因子[23]，最后解释总方差有5个主成分值大于1，方差贡献率累积为71.73%。第1主因子的代表性指标(因子权重较大的指标)为果实、果汁的可溶性固形物、固酸比，与糖有关，定义为糖因子。第2主因子代表性指标为单宁含量、总酚含量，与酚类物质有关，定义为酚类因子。第3主因子代表性指标为L值、a值、b值，与色值有关，定义为色值因子。第4主因子代表性指标为果实、果汁的可滴定酸含量、果实、果汁的pH，与酸有关，定义为酸因子。第5主因子代表性指标为出汁率、单果重，与加工有关，定义为加工因子。

表4 5个主权因子的权重Table 4 Weights of the 5 sovereign factors

由分析出的5个主成分(表4)，进行判别函数的建立，得出占比不同的单个生理指标的总和。

y1=0.08x1+0.1x2+0.36x3+0.32x4+0.06x5+0.38x6+0.35x7+0.28x8+0.38x9+0.03x10+0.11x11+0.30x12+0.03x13+0.32x14+0.09x15+0.21x16

y2=0.35x1+0.44x2+0.03x3+x4+0.35x5+0.03x6+0.05x7+0.15x8+0.01x9+x10+0.47x11+(-0.02)x12+0.05x13+0.04x14+0.54x15+0.15x16

y3=0.21x1+(-0.25)x2+x3+0.08x4+0.04x5+0.08x6+0.41x7+(-0.16)x8+(-0.22)x9+(-0.43)x10+(-0.07)x11+0.23x12+(-0.45)x13+0.27x14+0.10x15+0.34x16

y4=0.12x1+0.11x2+0.51x3+0.57x4+0.14x5+0.10x6+0.13x7+0.38x8+0.19x9+0.17x10+(-0.07)x11+0.18x12+(-0.04)x13+0.23x14+0.13x15+0.17x16

y5=(-0.32)x1+0.25x2+(-0.04)x3+0.10x4+0.48x5+0.06x6+0.09x7+0.22x8+0.05x9+(-0.34)x10+0.12x11+ (-0.2)x12+0.12x13+(-0.36)x14+0.17x15+0.43x16

各个主成分的综合值：y=0.44y1+0.17y2+0.15y3+0.08y4+0.07y5

式中，x1～x16分别代表单果重、硬度、果实pH、果实可滴定酸、果实可溶性固形物、果汁pH、果汁可滴定酸、果汁可溶性固形物、固酸比、出汁率、总酚、L值、a值、b值、单宁、Vc。

y1～y5分别代表每个主成分总值。y代表5个主成分的综合值。

根据综合指标的分值，复选出前20名制汁品种(品系)(表5)，包括：‘2010-W7-8Z-N8’‘2010-W7-8Z-N5’‘2008-W5-N2’‘2010-W33-14Z-N9’‘2010-W12-12Z-N3’‘2010-W18-5Z-N8’‘澳洲青苹’‘2014-W3-7Z-N3’‘2006-16-S18’‘珊夏’‘莱阳3号’‘2008-W7-N20’‘2010-W12-8Z-N4’‘新福早红’‘2006-14-S54’‘福嘎拉’‘2010-南区-E3-N51’‘2010-W14-12Z-N3’‘华硕’‘2010-W11-1Z-N8’。这些制汁品种(品系)的特征值范围是：固酸比为53.25～95.25、单宁含量为183.93～291.63 mg/L、硬度为8.25～10.51 kg·cm-2，肉质脆，汁液丰，果汁pH为3.73～4.17，可溶性固形物为11.83～13.00 °Brix，果汁黄或淡黄，果汁色值 L值为31.29～35.40、果汁亮。单果重为126.58～171.07 g，果实大小均匀，出汁率为58.26%～64.43%，果汁口感好，酸甜可口，香气丰富。

表5 通过主成分分析后果汁总值的排名Table 5 The ranking of the total value of juice after the principal component analysis

2.3 复选的制汁品种(品系)果实果汁的品质指标水平

通过相关性分析、主成分分析，得出5个主成分，复选出综合得分前20名制汁苹果品种(品系)的品质指标水平如表6所示。

由表6可知，复选的制汁品种(品系)果实的品质指标水平：单果重在126.58～171.07 g之间，平均单果重148.83 g，果实大小适中。平均硬度9.38 kg/cm2，标准差是2.41，说明果实的硬度相近，果实质地较脆，硬度适中。果实的平均pH为4.19，整体的pH范围在3.99～4.39，酸度适中。果实的平均可滴定酸为0.260%，在正常的果实可滴定酸范围之内，果汁的平均可滴定酸为0.250%，比果实偏高，整体相近，差别不大。可溶性固形物平均值是13.17 °Brix，整体的可溶性固形物不低于12.43 °Brix，不高于13.90 °Brix，酸甜适中，果实口感酸甜适口。

表6 复选的制汁品种(品系)果实果汁的品质指标水平Table 6 The quality index levels of apple varieties (strains)further selected suitable for processing juice

复选的制汁品种(品系)的果汁的品质指标水平：pH最低不超过3.73，最高不超过4.17，平均值为3.95，可滴定酸最低不超过0.160%，最高不超过0.330%，平均值为0.250%，是符合国际果汁标准范围的。说明果汁的酸甜程度是适口的，符合人们的喜好程度。果汁的pH最高值低于4.17，可滴定酸低于0.330%，说明选出的果汁的口感偏酸，且适宜制汁的品种偏酸，可以防止果汁快速褐变。果汁的平均可溶性固形物是12.42 °Brix，果汁整体口感甜酸偏酸。较适宜制汁品种(品系)的总酚含量平均为2 398.38 mg/L，亮度为33.34，且最小值是31.29，说明果汁总体较亮；a值为-1.62，说明果汁的总体颜色偏绿，b值平均在4.61，说明果汁整体颜色偏黄，属于高亮果汁。

3 小结

对供试200个早、中、晚熟苹果品种(品系)的果汁进行口感品尝评鉴；对其固酸比、pH、可滴定酸、单果重、出汁率、硬度、可溶性固形物、总酚、单体酚(表儿茶素、原花青素、绿原酸、槲皮素)、单宁、Vc含量、色值等16个品质指标进行测定；筛选出适宜制汁品种(品系)48个；又经过相关性分析、主成分分析，建立判别函数，确定5个主成分，赋值不同指标权重，计算品种(品系)综合得分，筛选适宜制汁品种(品系)20个，这些制汁品种(品系)的特征值范围是：固酸比为53.25～95.25、单宁含量为183.93～291.63 mg/L、硬度为8.25～10.51 kg·cm-2，肉质脆，汁液丰，果汁pH为3.73～4.17，可溶性固形物为11.83～13.00 °Brix，果汁黄或淡黄，果汁色值 L值为31.29～35.40、果汁亮。单果重为126.58～171.07 g，果实大小均匀，果汁口感好，酸甜可口，香气丰富。