不同产地黑果腺肋花楸品质分析

孙 怡， 李建颖， 蒋冬阳， 孙嘉辰， 邢丽颖， 韩 东

（天津商业大学 生物技术与食品科学学院，天津 300134）

黑 果 腺 肋 花 楸 （Aronia melanocarpa（Michx.）Elliott），俗称野樱莓、不老莓等，属蔷薇科植物，果实外观呈紫黑色，果肉呈紫红色，富含多酚、黄酮、多糖以及碳水化合物等营养物质[1]，抗氧化活性比蓝莓、越橘和蔓越莓高出几倍，还具有缓解酒精性脂肪肝、降血糖、抗氧化、抗菌消炎等功效[2]，兼具了丰富的营养价值及药用价值， 所以在2018 年9 月被国家卫生健康委员会列入新型食品原料[3]。 我国最早开始引种的地区为辽宁省， 且发展势头较迅速，其他地区也陆续有种植，但不同产地的黑果腺肋花楸果实质量参差不齐，加工贮藏期较短，导致综合利用率低， 农户和加工企业的效益均无法保证。 近年来，黑果腺肋花楸产业在我国发展的势头正猛，除了果实可利用价值高外，还与国家推动的精准扶贫项目和政策有关[4]，果实的综合品质主要受外观、内在营养成分和质地影响，目前国内外有关黑果腺肋花楸的研究主要集中在一个或多个指标的研究上，忽略了各个品质指标之间的相关性分析以及不同产地黑果腺肋花楸的品质特性。 所以对不同产地黑果腺肋花楸的品质特性进行综合评价，筛选出适宜深加工或者鲜食的果实种植产地，能够引导农户们选择更加优质的生长环境， 有针对性对果实进行加工或售卖，提高质量品质，促进黑果腺肋花楸产业的蓬勃发展。

因此， 针对3 个产区的15 份不同产地的黑果腺肋花楸品质指标进行数据采集，运用主成分分析和聚类分析， 对果实品质的优劣进行了综合评价，并探究不同产地之间的相似性，旨在使黑果腺肋花楸的质量评价标准合理化，为黑果腺肋花楸良种选育、深加工产品的开发提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料 供试材料来自各黑果腺肋花楸种植基地，采摘时期为8—9 月份，产地及生长环境见表1。

表1 黑果腺肋花楸的产地以及生长环境Table 1 Origin and growth environment of Aronia melanocarpa

1.1.2 仪器与设备 游标卡尺：成都成量工具有限公司产品；PAL-1 数显糖度计：ATAGO 爱宕拓公司产品；CM-5 色差仪： 柯尼卡美能达控股公司产品；UV-分光光度计：岛津企业管理（中国）有限公司产品；DZ-2AII 真空干燥机：天津泰斯特仪器有限公司产品；TA-XT2i 型质构分析仪： 英国STABLE MICROSYSTEMS 公司产品；电热鼓风干燥箱：中仪国科（北京）科技有限公司产品；多功能粉碎机：永康市速锋工贸有限公司产品；酸度计：赛多利斯科学仪器（北京）有限公司产品；电热恒温水浴锅：上海博讯实业有限公司医疗设备厂产品； 湘仪离心机：长沙高新技术产业开发区湘仪离心机仪器有限公司产品；电子天平：奥豪斯仪器（常州）有限公司产品。

1.2 实验方法

1.2.1 黑果腺肋花楸理化品质测定

1）果形指数 每个产地的黑果腺肋花楸选取大小均一、外观无腐烂变质的果实30 个，用游标卡尺测定每个果实赤道部位的横径、纵径，果形指数为果实纵径与果实横径比值，其中0.6～0.8 为扁圆形，0.8～0.9 为圆形或近圆形，0.9～1.0 为椭圆形或圆锥形，1.0 以上的为长圆形[5]。

2）水分 参照《食品安全国家标准 食品中水分的测定》（GB 5009.3—2016）中直接干燥法测定。

3）可溶性固形物 使用糖度计对黑果腺肋花楸的可溶性固形物进行测定，使用前注意调零，将过滤后的黑果腺肋花楸原汁， 直接滴入测定槽内，按start 键，待数据平稳后读数。

4）颜色 将黑果腺肋花楸切开放置在色差仪的测定容器中，测定果肉颜色L*值，重复3 次。L*代表亮度，数值越大，代表果肉的亮度就越高[6]。

1.2.2 黑果腺肋花楸活性物质测定 对原料进行前处理， 将不同产地的黑果腺肋花楸果实放到45℃的鼓风干燥箱内， 烘至近干， 用粉碎机粉碎成粉末， 过80 目筛备用。 精密称取黑果腺肋花楸粉末1.0 g，加入30 mL 体积分数60%乙醇-盐酸溶液，功率设为250 W，温度设为45 ℃，超声提取40 min 后拿出，放冷，5000 r/min 离心20 min，取上清液，得到待测样品提取液。

1）多酚质量分数的测定 参考文献[7]中的方法进行测定，并略微修改。

配制150 μg/mL 的没食子酸标准液作为对照品溶液，低温保存备用。

多酚标准曲线的制备：取没食子酸母液分别配制100、75、50、25、12.5、0 μg/mL 的没食子酸标准液， 各取0.5 mL 加入2.5 mL 0.2 mol/L 的福林酚试剂和2.0 mL 质量分数7.5%的Na2CO3溶液，充分混合，在室温下避光反应2 h，最终在760 nm 处测不同质量浓度标准液的吸光度（A），最后以多酚的质量浓度（μg/mL）为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线，得到回归方程。

多酚质量分数的测定：精密吸取0.5 mL 的不同产地黑果腺肋花楸的样品提取液，按上述方法测定760 nm 处吸光度，根据回归方程求出提取液中多酚的质量浓度（μg/mL），并换算成多酚质量分数。

2）黄酮质量分数的测定 参考文献[8]中的方法测定，略微修改。

配制200 μg/mL 的芦丁标准液作为对照品溶液，低温保存备用。

黄酮标准曲线的制备：取200 μg/mL 的芦丁标准 液 分 别 配 制120、100、80、60、40、20、0 μg/mL 的芦丁标准液， 各取1 mL 加入2.0 mL 0.1mol/L 的AlCl3和3.0 mL pH 5.2 的 缓 冲 溶 液 （0.2 mol/L CH3COONa·3H2O 和CH3COOH 的混合溶液）， 充分混合，40 ℃水浴显色30 min，最终在420 nm 处测不同质量浓度标准液的吸光度，最后以芦丁的质量浓度（μg/mL）为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线，得到回归方程。

黄酮质量分数的测定： 精密吸取1 mL 的不同产地黑果腺肋花楸的样品提取液，按上述方法测定420 nm 处吸光度，根据回归方程求出提取液中黄酮的质量浓度（μg/mL），并换算成黄酮质量分数。

3）花色苷质量分数的测定 采用pH 示差法[9]对黑果腺肋花楸中花色苷的质量分数进行测定。

配制pH 1.0 的缓冲液：精密称取1.85 g KCl 加入980 mL 的蒸馏水，用磁力搅拌器充分混合，使用浓盐酸对pH 进行微调，调至混合溶液pH 为1.0，转移至1 L 的容量瓶中，定容。

配制pH 4.5 的缓冲液： 精密称取54.43 g CH3COONa 加入960 mL 的蒸馏水， 用磁力搅拌器充分混合，使用浓盐酸对pH 进行微调，调至pH 为4.5，转移至1 L 容量瓶中，定容。

花色苷质量分数的测定：将不同产地黑果腺肋花楸提取液分别用pH 1.0 和pH 4.5 缓冲液稀释30 倍，30 ℃水浴下避光平衡40 min，分别在520 nm和700 nm 下测定吸光度。

式中：A1为pH 1.0 缓冲液稀释待测样品提取液在波长520 nm 处的吸光度；A2为pH 1.0 缓冲液稀释待测样品提取液在波长700 nm 处的吸光度；A3为pH 4.5 缓冲液稀释待测样品提取液在波长520 nm处的吸光度；A4为pH 4.5 缓冲液稀释待测样品提取液在波长700 nm 处的吸光度；ω 为花色苷质量分数，mg/g；V 为待测样品提取液体积，mL；DF 为待测液稀释倍数；MW为矢车菊-3-O-葡萄糖苷的摩尔质 量，484.838 g/mol；ε为摩尔消光系数，26900 L/（mol·cm）；m 为样品质量，g；l 为光程，cm。

4）原花青素质量分数的测定 采用香草醛法[10]对黑果腺肋花楸中原花青素质量分数进行测定

对照品溶液的制备：精密称取1 mg 儿茶素标准品，加入1 mL 体积分数60%的乙醇，即可制成1 mg/mL 的儿茶素标准液，低温保存备用。

儿茶素标准曲线的制备：取1 mg/mL 的儿茶素标准液分别配制100、80、60、40、20、0 μg/mL 的儿茶素标准液，各取1 mL 加入2.5 mL 质量分数1%的香草醛-乙醇溶液和2.5 mL 质量分数8%的盐酸-乙醇溶液，充分混合，30 ℃水浴显色20 min，最终在500 nm 处测不同质量浓度对照品的吸光度，最后以儿茶素的质量浓度（μg/mL）为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线，得到回归方程。

原花青素质量分数的测定：精密吸取1 mL 的不同产地黑果腺肋花楸的样品提取液，按上述方法测定500 nm 处吸光度，根据回归方程求出提取液中原花青素的质量浓度（μg/mL），并换算成原花青素质量分数。

1.2.3 黑果腺肋花楸质构特性测定 将不同产地的黑果腺肋花楸放置在质构分析仪下测定，参考文献[11]中的方法，采用TA-XT2i 型质构分析仪，TPA模式下用圆柱形的P/5 探头，测前速率为5 mm/s，测试速率为1 mm/s，测后上行速率为1 mm/s，果实受压变形为5 mm，两次停顿时间为5 s，触发力为5 g。

1.2.4 黑果腺肋花楸果实感官评价 由10 名经验丰富的感官评定人员组成感官评定小组，分别对黑果腺肋花楸的酸味、甜味、口感、肉质以及果味进行打分，如表2 所示。 评定过程中感官员独立打分，不交流不讨论。

表2 黑果腺肋花楸的感官评价标准Table 2 Standard of sensory evaluation on Aronia melanocarpa

1.3 数据统计

每组实验重复3 次， 利用Excel 2016 与SPSS statistics 18.0 软件处理数据结果， 进行差异显著性分析（Duncan 法）、相关性分析、主成分分析、系统聚类分析。

2 结果与分析

2.1 黑果腺肋花楸理化品质分析

结果如表3 所示，果形指数最能直观反映果实外观品质， 黑果腺肋花楸果形指数平均值为1.00，变异系数4.37%，大多都在0.92～1.09，各产地之间的差异不明显，都为近圆形或长圆形；水分质量分数是影响水果口感和保鲜的重要指标，黑果腺肋花楸的水分质量分数平均值为81.50%， 变异系数为3.21%， 表明不同产地之间果实的水分质量分数差异不显著，是比较稳定的指标，都含有较高的水分，其中水分质量分数最高的是LN-FC-5， 最低的是CS-JC-14； 果肉颜色L*值是反映果实色泽的重要标准[12]，L*值越大表示果实颜色越明亮，平均值为21.60，变异系数为19.98%，其中最亮的HB-BD-12，最暗的为LN-TL-6，表明各个产地之间的颜色差异较大，同时也反映了花楸中营养物质含量的差异，是后续实验开展的基础；可溶性固形物能够反映果实的甜度值，数值越大表明果实鲜食的口感越佳[13]，其变化范围在8.80%～21.00%，变异系数为19.64%，平均值为14.59%，质量分数最高的是GSJC-14， 属我国的西北产区， 其次是NMG-CF-10、TJ-JH-13，最低的是HLJ-JMS-7。

表3 不同产地黑果腺肋花楸基础理化性质品质Table 3 Basic physical and chemical properties and quality of Aronia melanocarpa from different origins

2.2 黑果腺肋花楸营养品质分析

黑果腺肋花楸富含多酚类物质，多酚可分为单体多酚和聚合多酚[14]，单体多酚主要包括花青素和各种糖苷类化合物、酚酸、类黄酮和甙类；聚合多酚为原花青素，也称为前花青素。 由于人体无法合成，所以日常饮食中的摄入是非常重要的。 多酚、黄酮、花色苷、原花青素被证明具有抗氧化、抗炎、抑菌等作用[15-17]，含量越高说明具有越高的营养价值。 如表4 所示， 不同产地之间4 个营养成分质量分数的变异系数均大于15%，表明营养成分的质量分数差异显著。 其中HLJ-MDJ-8 含有的多酚、黄酮、花色苷质量分数最高，其次是LN-TL-6 和JL-BS-9；原花青素质量分数最高的产地是LN-TL-6，其次是LNSY-1，而HB-BD-12 产地的4 个营养物质质量分数均为最低的，由此可见我国东北产区的果实营养价值丰富，更适合作为深加工的材料。

表4 不同产地黑果腺肋花楸营养品质Table 4 Nutrient quality of Aronia melanocarpa from different producing areas

2.3 黑果腺肋花楸质构特性分析

质构仪能客观、详细地反映成熟果实的质地状态。 硬度是表示果实在外力作用下发生形变所需要的屈服力的大小， 其大小可以反映果实的货架期；咀嚼性是将食物咀嚼到可吞咽状态时需做功的大小；凝聚性是一种抗拉伸强度，凝聚性越强，检测探头越干净；胶着性反映果实的内部结合力，数值越小，组织结构越疏松[18]。 由表5 可知，4 个质构指标中除凝聚性外， 均存在较大的变异系数 （26.37%～54.20%），显著性分析结果显示GS-JC-14 产地的凝聚性、咀嚼性、胶着性均高于其他产地，硬度仅次于SX-WN-15、HB-BD-12，说明我国西北产区的果实口感较好，更加适合鲜食，而东北产区的果实口感方面均表现不佳。

表5 不同产地黑果腺肋花楸质构品质Table 5 Texture and quality of Aronia melanocarpa from different origins

2.4 相关性分析

首先对于不同产地的各个指标采用二项正态分布置信检测， 确认其符合正态分布后， 再采用person 相关系数分析对各个品质参数之间的相关性进行分析，表6 可以看出不同产地黑果腺肋花楸各个品质指标之间的相关性。其中果形指数和L*值呈极显著负相关（P＜0.01），与黄酮、花色苷都呈正相关（P＜0.05），与原花青素呈极显著正相关（P＜0.01），说明果形指数的改变影响着果皮颜色的深浅同时也影响着黑果腺肋花楸营养物质的含量（质量分数）；水分和可溶性固形物、咀嚼型、胶着性都呈显著负相关（P＜0.05），表明其水分质量分数越大黑果腺肋花楸的口感越差；L*值和花色苷（P＜0.01）、原花青素（P＜0.05）都呈负相关，表明花色苷和原花青素的质量分数越高，其果实表面的亮度越低；胶着性和硬度、咀嚼性均呈极显著正相关（P＜0.01），表明其果实内部的结合力越大，其硬度和咀嚼性越大；多酚、黄酮、花色苷以及原花青素的质量分数两两之间均呈极显著正相关（P＜0.01），由此可见，黑果腺肋花楸中几个营养物质指标联系紧密，可以进一步使用主成分分析[19]。

表6 黑果腺肋花楸各指标相关系数矩阵Table 6 Correlation coefficient matrix of each index of Aronia melanocarpa

2.5 主成分分析

将不同产地的黑果腺肋花楸的12 个品质指标进行主成分分析，Kmo（Kmo=0.602）＞0.500，显著性为0.000，可以做主成分分析。如表7 得到3 个主成分，特征值均大于1，第一主成分方差贡献率最大，达到了43.11%，3 个主成分累积方差贡献率为77.42%， 能够作为多个变量中起主导作用的因素，综合反映15 个产地黑果腺肋花楸果实的品质特征。

表7 主成分分析的特征值和贡献率Table 7 Eigenvalues and contribution rate of principal component analysis

为了更好地解释各品质指标和主成分因子之间的关系， 将所提取的主成分因子进行旋转处理，生成载荷得分图，比较载荷值的大小就能反映出各个品质指标在主成分中的重要程度[20]。如图1 所示，第一主成分主要综合了花色苷、原花青素、黄酮、多酚，主要反映了黑果腺肋花楸的抗氧化能力，由于这4 个品质指标两两之间都存在极显著相关性，所以将花色苷、 原花青素作为第一主成分的代表指标，定义为抗氧化因子。 第二主成分主要包括咀嚼性、胶着性、可溶性固形物、果形指数，在表5 中咀嚼性和胶着性呈极显著相关，所以将咀嚼性作为第二主成分的代表指标，定义为咀嚼性因子。 第三主成分主要综合了硬度、多酚、黄酮、胶着性和L*值，但硬度的特征值系数最大，所以定义为硬度因子。

图1 黑果腺肋花楸12 个品质指标的3D 载荷得分图Fig. 13D loading plots derived from 15 quality indexes of Aronia melanocarpa

用新的3 个综合指标来代替原来的12 个品质指标对不同产地黑果腺肋花楸的品质进行评价，得到黑果腺肋花楸中前3 个主成分的得分函数表达式为：

各得分值与相应主成分的方差贡献率的乘积累加得出不同产地黑果腺肋花楸的综合评价指数F，以此来评价不同产地黑果腺肋花楸的综合品质

通过计算得分对15 个产地的黑果腺肋花楸的品质进行了综合排名（见表8），排名前五位的依次是HLJ-MDJ-8、LN-SY-1、LN-TL-6、LN-HLD-2、LN-AS-3，得分最低的3 个产地依次是HB-BD-12、HB-QHD-11、SX-WN-15， 所以适宜黑果腺肋花楸果实种植的地区集中在我国的东北产区，华北产区以及西北产区种植的品质不高。

表8 不同产地黑果腺肋花楸品质评价结果Table 8 Quality evaluation results of Aronia melanocarpa from different producing areas

2.6 聚类分析

采用SPSS statistics 18.0 软件对我国3 个产区15 个不同产地的黑果腺肋花楸进行系统聚类分析，得到使用平均联接（组间）的谱系图和重新标度的距离聚类组合，以此来分析不同产地黑果腺肋花楸样品之间的关系。 如图2 所示，当距离为15 时，15个产地的黑果腺肋花楸就被聚为了3 类，其中第一大类聚集了黑龙江、吉林、辽宁、天津、河北、内蒙古地区，第二类聚集了陕西渭南、河北保定地区，第三类只有甘肃金昌地区的黑果腺肋花楸，聚类分析的结果和主成分分析的综合排名结果基本类似，其中第一大类在距离为10 时又可以细化分为3 个小类，第3 小类中聚集了主成分分析中综合排名的前3 位，产地分布在辽宁、黑龙江地区，说明在我国的东北产区种植黑果腺肋花楸可以得到较高品质的果实； 第二类别中的HB-BD-12 和SX-WN-15 这两个产地在品质指标上的结果都较为接近且普遍偏低； 第三类的GS-JC-14 该果实的凝聚性、 咀嚼性、胶着性均高于其他产地，硬度仅次于SX-WN-15、HB-BD-12，说明西北产区的果实口感较好，适合鲜食。

图2 不同产地黑果腺肋花楸聚类分析图Fig. 2 Cluster analysis map of Aronia melanocarpa from different origins

2.7 黑果腺肋花楸感官评价分析

黑果腺肋花楸的食用品质， 其口感不容忽视，一般可以通过果实的酸味、甜味、口感、肉质以及果味来进行评定。 其结果由表9 可知，不同产地的黑果腺肋花楸感官评定结果存在较大差异，其中排名前3 位的地区为HLJ-MDJ-8、LN-SY-1、GS-JC-14，其口感和风味明显优于其他地区。

表9 不同产地黑果腺肋花楸感官评价结果Table 9 Sensory evaluation results of Aronia melanocarpa from different producing areas

3 结语

对于我国3 个产区15 个不同产地黑果腺肋花楸果实的理化品质、营养品质、质构特性以及感官评价进行了对比分析，由于气候条件、年降水量、平均温度、种植土壤的不同，导致不同产地的果实存在着明显的差异[21]。 从显著性分析的结果中可以看出，测量的12 个品质指标中，色差L*值、可溶性固形物、多酚、黄酮、花色苷、原花青素、硬度、咀嚼性、胶着性的变异系数均大于15%，最大的是咀嚼性可以达到54.20%。 利用相关性分析和主成分分析，将12 个品质指标降维成3 个综合指标， 分别为花色苷、原花青素、咀嚼性和硬度4 个品质指标，累积方差贡献率为77.42%，可以作为黑果腺肋花楸品质分析的主要品质指标。 聚类分析的结果将15 个不同产地的果实分为3 类， 其中我国东北产区的HLJMDJ-8、LN-SY-1、LN-TL-6 由于所含营养物质质量分数高所以更适合作为深加工产品的原料，西北产区的GS-JC-14，甜度高，口感风味较好，所以更加适合鲜食。 聚类分析和主成分分析的实验结果较为一致，说明两种方法都可以用来分析花楸的质量优劣。 作者对不同产地的黑果腺肋花楸进行了综合评价，为农户以及深加工企业有针对性地选择种植区域提供理论帮助，为果实选育栽培及推广奠定了基础。