不同品种枇杷制汁适宜性分析

张相钊，邓鑫峰，马靖雯，郑伟，谢恩，鲁周民*

（1.西北农林科技大学，陕西杨凌 712100；2.汉滨区林业局，陕西安康 725000）

枇杷（EriobotryajaponicaLindl.）为蔷薇科枇杷属植物，主要分布在四川、福建、浙江、云南及陕西安康等秦岭以南地区，种质资源十分丰富。枇杷果实外观诱人，风味清爽，营养价值较高[1]，枇杷因富含矿物质、糖类、酚酸类和维生素等能促进健康的生物活性化合物[2-4]，具有提神养气、止咳化痰、抗氧化等作用[5]，是珍贵的食药兼用型水果[6]。枇杷果实的成熟期一般集中在每年的4～5月，目前主要以鲜果销售。此外，枇杷作为非呼吸跃变型果实，皮薄肉软，采后室温下放置容易发生腐烂和变质[7]，而随着枇杷种植面积越来越大，产量迅速增加，导致枇杷销售压力逐渐增大，并且在一些地区出现果实成熟时因未能及时销售而造成的腐烂现象，从而给果农的经济收益带来影响。因此，开展枇杷采后加工研究是促进枇杷产业健康发展、增加农民收入的有效途径。

加工果汁是果品加工的一条重要途径，果汁是受到众多消费者欢迎的消费品。果汁的品质性状差异也在很大程度上受到品种及原料的影响。高甜甜等[8]对湖南7 个主栽柑橘品种进行了制汁适宜性评价，采用主成分分析、层次分析法建立制汁适宜性评价模型，得到制汁适应性的综合排名。梁锦等[9]对不同地区12 个品种猕猴桃的理化品质、营养成分、加工性能指标进行了测定和分析，选出适宜加工的猕猴桃品种。枇杷果汁是一种的重要枇杷加工产品，早在20世纪90年代就有学者开始对枇杷果汁进行研究[10]。目前关于枇杷果汁的研究主要集中在加工工艺流程的优化、新型饮料开发、不同杀菌方式等方面[11-13]，鲜有关于不同品种对枇杷果实制汁影响的研究，但已有研究表明不同品种的枇杷果实化学成分存在明显差异[14]，因而在生产中选用不同枇杷品种可能会影响其果汁的营养和功能成分。

本研究通过测定9 个品种枇杷果汁的营养成分、功能成分及有机酸等多项指标，并结合主成分分析和聚类分析对枇杷果汁进行综合评价，筛选出适宜制汁的枇杷品种，为枇杷产业深加工提供一定的科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

本试验所用枇杷均采摘于西北农林科技大学安康北亚热带经济林果树试验示范站，试验品种为‘西农枇杷二号’、‘大五星’、‘麦后黄’、‘白茂木’、‘ADVANCE’、‘福原早生’、‘森本’、‘长崎早生’、‘长生早生’，其中‘白茂木’为白肉品种，剩余8 个品种均为黄肉品种。果实均在2022年5月29日采集，选取无病虫害、大小基本一致的果实运回实验室，当天放入4 ℃冰箱中冷藏，第二天全部制成枇杷果汁备用。

浓硫酸、没食子酸、盐酸、冰醋酸、芦丁（均为分析纯）：天津市光复精细化工研究所；氢氧化钠、无水乙醇、维生素C、蒽酮、葡萄糖、磷酸二氢铵、亚硝酸钠、四水合钼酸铵（均为分析纯）：广东光华科技股份有限公司；2，2′-联氮-双-（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）二铵[2，2′-azinobis-（3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonate），ABTS]、三吡啶基三嗪（tripyridyltriazine，TPTZ）（均为分析纯）：上海蓝季生物科技有限公司；福林酚（分析纯）：北京索莱宝科技有限公司；三氯化铁、过硫酸钾、偏磷酸（均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司；甲醇、磷酸（均为色谱纯）：天津市科密欧化学试剂有限公司；酒石酸标准品、奎宁酸标准品、苹果酸标准品、乳酸标准品、绿原酸标准品、新绿原酸标准品（纯度均≥98%）、水溶性维生素E（trolox）（色谱纯）：上海源叶生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

MJ-BL12X11 搅拌机：广东美的生活电器制造有限公司；350-8519 型万分之一分析天平：瑞士普利赛斯公司；PHS-3C pH 计：上海仪电科学仪器股份有限公司；H1850 高速离心机：湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；UHH-S4 型恒温水浴锅：北京科伟永兴仪器有限公司；WYT-4 型手持折光计：上海精密仪器仪表有限公司；MULTISKAN GO 型全波长酶标仪：芬兰THERMO FISH 公司；KH-500DE 型数控超声清洗器：昆山禾创超声仪器有限公司；1260 Infinity 高效液相色谱仪：美国安捷伦科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 枇杷果汁的制备

从各个枇杷品种中随机抽取20～30 个果实，去皮去核后立即放入浓度为0.8%的抗坏血酸溶液中浸泡1 min 护色，放入打浆机打浆15 s 后分装在离心管中，以10 000 r/min 离心10 min，取上清液放入80 ℃水浴锅中杀菌15 min 后分装在灭菌离心管中，置于-80 ℃冰箱备用。

1.3.2 营养成分测定

总糖含量采用蒽酮硫酸法测定[15]；可滴定酸含量采用酸碱滴定法测定[16]；pH 值采用pH 计测定；可溶性固形物含量采用手持折光计测定；固酸比为可溶性固形物含量与可滴定酸含量之比；维生素C 含量采用钼蓝比色法测定[17]。

1.3.3 功能成分测定

总酚含量采用福林酚比色法测定[18]；总黄酮含量采用硝酸铝-氢氧化钠显色法测定[19]。

1.3.4 抗氧化活性测定

抗氧化活性指标ABTS+自由基清除率和铁离子还原/抗氧化能力（ferric ion reducing antioxidant power，FRAP）值的测定参考文献[20-21]中的方法。

1.3.5 有机酸组分测定

参考Pande 等[22]的方法并作适当修改。样品溶液的制备：准确量取2 mL 枇杷果汁，用超纯水稀释至10 mL，经0.22 μm 滤膜过滤后置于高效液相色谱仪分析，重复3 次。色谱柱：C18（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流动相：0.2% 磷酸二氢铵溶液（pH 值调节至2.2～2.3）；检测波长：214 nm；洗脱流速：0.4 mL/min；柱温：40 ℃；进样量：20 μL。

1.3.6 酚类组分测定

参考Zhang 等[23]的方法并作适当修改。样品溶液制备：准确量取1.5 mL 枇杷果汁，加入3 mL 80% 甲醇，在室温下100 W 超声15 min，之后用8 000 r/min离心10 min，上清液收集经0.22 μm 过滤器过滤后置于高效液相色谱仪分析。色谱柱：ZORBAX SB-18（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流动相：超纯水（A）、100%甲醇（B）和5% 冰醋酸（C）组成；洗脱流速：0.4 mL/min；进样量：5 μL；检测波长：320 nm；柱温：30 ℃。流动相梯度洗脱条件：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 数据处理

所有指标测定均设定3 次重复，结果用平均值±标准差表示，采用Excel 2016 与SPSS 26.0 软件对数据进行统计分析，并采用相关性分析、主成分分析、聚类分析的方法进行枇杷果汁综合品质评价。

2 结果与分析

2.1 不同品种枇杷果汁的营养成分分析

对9 个品种枇杷果汁的营养成分含量的测定结果见表1。

表1 不同品种枇杷果汁营养成分含量Table 1 Nutrients in juice by different loquat varieties

由表1 可知，各个品种枇杷汁的总糖、可滴定酸、维生素C、可溶性固形物的含量以及pH 值、固酸比均存在一定差异。‘长崎早生’和‘长生早生’果汁中的总糖含量显著高于其他品种（P＜0.05），分别为114.57、111.49 mg/mL，‘西农枇杷二号’含量最低，为62.33 mg/mL。‘西农枇杷二号’可滴定酸含量为0.61%，在9 个品种中含量最高，‘白茂木’果汁中可滴定酸含量最少，为0.24%。各品种果汁维生素C 含量为160.08～207.18 mg/L，其中‘大五星’含量最高，显著高于其他品种。不同品种枇杷果汁的可溶性固形物含量为7.33%～12.00%，其中‘长崎早生’含量最高，‘大五星’与‘西农枇杷二号’含量较低。不同品种枇杷果汁中的固酸比差异较大，比值分布在12.25～42.57 之间，这种差异也在很大程度上影响果汁的口感。枇杷果汁pH 值最高的为‘长崎早生’，达到4.19，其次为‘ADVANCE’、‘白茂木’。

2.2 不同品种枇杷果汁的功能成分含量及抗氧化活性分析

对9 个品种枇杷果汁的功能成分含量及抗氧化活性的测定结果见表2。

表2 不同品种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’中总黄酮含量显著高于其他品种（P＜0.05），达到2.08 mg/mL，‘西农枇杷二号’与‘大五星’果汁中总黄酮含量较低。总酚含量与总黄酮含量表现出较强的相关性，‘ADVANCE’中总酚含量也最高，为14.62 mg/mL，其余品种均在10 mg/mL 以上。ABTS+自由基清除率和FRAP 值与抗氧化能力成正比，‘ADVANCE’、‘长崎早生’、‘森本’的FRAP 值排在前三位，分别为5.78、5.67 mmol/L 和5.47 mmol/L。而ABTS+自由基清除率与FRAP 值在不同品种间表现出相似的结果，ABTS+自由基清除率最高的为‘森本’，其次为‘ADVANCE’，最小的为‘西农枇杷二号’。

2.3 不同品种枇杷果汁的有机酸及酚类物质含量分析

对9 个品种枇杷果汁有机酸及酚类物质含量的测定结果如表3所示。

表3 不同品种枇杷果汁有机酸及酚类物质含量Table 3 Organic acids and phenolic substances in juice by different loquat varieties

由表3 可知，不同品种枇杷果汁有机酸及酚类物质均存在较大差异。从有机酸含量结果中可以明显看出苹果酸为各个品种枇杷果汁中主要的有机酸，其含量为0.76～1.76 mg/mL，其中‘西农枇杷二号’与‘福原早生’苹果酸含量显著高于其他品种，而‘白茂木’含量最小，为0.76 mg/mL。9 个品种枇杷果汁之间酒石酸含量变化幅度较大，其中‘西农枇杷二号’酒石酸含量最高，‘白茂木’次之。同时‘西农枇杷二号’的奎宁酸与乳酸含量均为最高，显著高于其他品种，而‘白茂木’的奎宁酸与乳酸含量最少，分别为0.09、0.07 mg/mL。不同品种枇杷果汁的酚类物质总体含量较低，绿原酸含量整体大于新绿原酸，其中绿原酸含量最高的为‘长崎早生’，达到432.80 μg/mL，含量最低的为‘麦后黄’，两者相差2.5 倍左右。新绿原酸含量整体分布在50.75～119.72 μg/mL，‘白茂木’的含量显著高于其他品种（P＜0.05）。

2.4 相关性分析

对9 个品种枇杷的16 项制汁指标进行相关项分析，结果见表4。

表4 各项指标相关性分析Table 4 Correlation analysis for each indicator

由表4 可知，在营养成分指标中，pH 值与固酸比、可溶性固形物呈极显著正相关，相关性系数分别为0.949、0.878，与可滴定酸呈极显著负相关。固酸比与可溶性固形物呈极显著正相关，与可滴定酸呈极显著负相关，与总糖呈显著正相关。可溶性固形物与总糖呈极显著正相关，与可滴定酸呈显著负相关。在功能成分指标中，ABTS+自由基清除率与FRAP 值呈极显著正相关。FRAP 值与总酚、可溶性固形物呈极显著正相关，与总黄酮呈显著正相关。总酚与总黄酮呈极显著正相关。在有机酸单体中，乳酸与苹果酸、奎宁酸呈显著正相关，相关性系数分别为0.747、0.692。苹果酸与奎宁酸呈极显著正相关。从上述相关性分析结果可以看出各个指标间均表现出不同程度的相关性，说明16 个指标间存在数据重叠现象，因此需要采用主成分分析对指标进行分类简化，更好地评价不同品种枇杷果汁的优劣。

2.5 主成分分析

对9 个品种枇杷果汁的营养、功能、有机酸和酚类单体进行主成分分析，结果见表5、表6。

表5 枇杷果汁品质指标主成分特征值及方差贡献率Table 5 Eigenvalues and variance contribution of principal components of loquat juice quality indicators

表6 枇杷果汁各品质指标的主成分载荷矩阵Table 6 Principal component loading matrix for loquat juice quality indicators

由表5 方差贡献率可知，前3 个主成分特征值大于1，累计方差贡献率达到87.054%，综合了枇杷果汁指标的大部分信息，因此可以用这3 个主成分对不同品种枇杷果汁进行评价。

由表5、表6 可以看出，第一主成分方差贡献率达到55.328%，主要综合了可溶性固形物、pH 值、固酸比、苹果酸、奎宁酸、总黄酮、绿原酸、总糖、ABTS+自由基清除率、FRAP 值的信息；第二主成分主要综合了总酚、新绿原酸、乳酸指标的信息；第三主成分主要综合了维生素C、酒石酸指标的信息。

根据主成分的特征向量和标准化后的数据可得到3 个主成分的得分函数表达式（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分别对应表6 的总黄酮、总酚、总糖、FRAP 值、ABTS+自由基清除率、维生素C、pH 值、可溶性固形物、酒石酸、奎宁酸、苹果酸、乳酸、新绿原酸、绿原酸、固酸比15 个指标。

根据这3 个因子得分函数自动计算各样本的3 个因子得分见表7。

表7 不同品种枇杷果汁品质预测评价结果Table 7 Predicted evaluation results of the quality of juice by different loquat varieties

由表7 可以看出，9 个品种枇杷果汁中PC1 得分前三名为‘长崎早生’、‘ADVANCE’、‘白茂木’；因子PC2 得分前三名为‘森本’、‘福原早生’、‘长生早生’；而因子PC3 得分前三名分别为‘西农枇杷二号’、‘福原早生’、‘麦后黄’。

PC1、PC2、PC3 按各自的方差贡献率加权相加为主成分综合方程，F综=0.553 28F1+0.212 26F2+0.105F3。根据主成分综合方程计算不同品种枇杷果汁的综合得分。综合排名从1 至9 分别为‘长崎早生’、‘ADVANCE’、‘长生早生’、‘森本’、‘白茂木’、‘福原早生’、‘麦后黄’、‘大五星’、‘西农枇杷二号’。

2.6 聚类分析

以枇杷果汁样品的16 项指标为依据，采用欧式平方距离法对9 个品种枇杷果汁样品进行聚类分析。结果如图1所示。

图1 不同品种枇杷果汁聚类分析树状图Fig.1 Cluster analysis of juice by different loquat varieties

由图1 可知，在欧氏距离6 处，将9 个品种枇杷果汁聚为3 类。其中第一类包括‘森本’、‘长生早生’、‘福原早生’，这3 个品种的综合品质处于中等水平，总酚、黄酮、可溶性糖含量较高，可滴定酸、酸类单体及酚类单体含量较低，在生产中比较适宜用这一类做成果汁。‘ADVANCE’、‘长崎早生’为第二类，综合排名靠前，营养成分、总酚和黄酮含量最高，抗氧化能力强，易被大众接受，最适宜作为加工果汁的品种。第三类主要包括‘西农枇杷二号’、‘麦后黄’、‘大五星’、‘白茂木’4 个品种。这一类可滴定酸及酸类单体含量最高，可溶性糖、可溶性固形物、功能成分含量低，抗氧化能力较弱，可以考虑与含糖量较高的品种进行复配以丰富口感。聚类分析得到的结果与主成分分析结果较为一致。

3 讨论

总糖、可滴定酸、维生素C、可溶性固形物、pH 值、总黄酮、总酚及有机酸和酚类单体等成分的含量是影响果汁口感、营养的重要指标。果汁中这些成分的含量在很大程度上取决于原料果实中的含量，在果实以及果汁中，其含量变化在各指标之间存在一定的相关性及变化规律。研究表明，不同品种枇杷果汁成分含量存在显著差异，FRAP 值与总酚、可溶性固形物含量呈极显著正相关，与总黄酮含量显著正相关，这与张伟清等[24]在研究柑橘果实品质综合评价的研究结果一致，说明枇杷果汁中的抗氧化活性可能主要受到总黄酮和总酚含量的影响。一般认为，可溶性固形物的主要组成成分有可溶性糖、可滴定酸及矿物质等[25]，研究发现，可溶性固形物和总黄酮、总糖呈极显著正相关，和总酚含量显著相关，和可滴定酸显著负相关，说明在枇杷果汁中总黄酮、总糖、总酚等成分可能是组成可溶性固形物的重要成分。付勋等[26]在研究猕猴桃品质差异时发现，总酚、pH 值、总糖和可溶性固形物指标之间相关性较强，与本研究结果基本一致。

主成分分析是一种重要的多元统计分析方法，在不同品种果汁指标的综合评价中得到了广泛应用。舒楠等[27]对湖南省不同地区20 个脐橙样品的果实外观品质、果汁理化和营养品质进行测定，并利用主成分分析得到了4 个适于加工制汁的脐橙品种。李绮丽等[28]对全国7 个地区30 个不同品种柑橘的理化、营养、加工等18 项指标进行测定，并采用主成分分析法筛选出适宜全果制汁的品种。采用主成分分析可以对品质指标进行降维处理，将多个指标进行归一化处理，使其只保留重要的信息，从而以更简洁的方式综合多项指标，计算出综合评价值，以此来准确地反映出被研究对象的品质状况。本研究利用主成分分析法与聚类分析法相结合的品质评价方法，得分结果表明，‘长崎早生’、‘ADVANCE’、‘长生早生’排名靠前，营养成分、功能成分含量最高，固酸比最优，口感良好，在生产中可以优先选择这些枇杷品种进行制汁。

本试验主要测定了不同品种枇杷果汁的营养、功能成分，并未对果汁进行感官评价，在今后的研究中可以考虑将理化指标与感官评价相结合的方法对果汁进行综合评价。此外，试验中主要采用的是陕西安康地区栽植的9 个枇杷品种，在后续研究中可以适当增加品种，进一步丰富枇杷果汁的评价结果。

4 结论

通过对9 个品种枇杷果汁的营养品质、功能品质、有机酸和酚类单体指标进行测定和分析，发现不同品种枇杷果汁存在明显差异，对其中16 项指标进行相关性分析、主成分分析和聚类分析，得出不同品种枇杷果汁的综合评分值排列顺序，依次为‘长崎早生’、‘ADVANCE’、‘长生早生’、‘森本’、‘白茂木’、‘福原早生’、‘麦后黄’、‘大五星’、‘西农枇杷二号’。其中‘长崎早生’、‘ADVANCE’、‘长生早生’营养成分、功能成分含量较高，可优先选择这些品种进行制汁，而排名靠后的‘大五星’、‘西农枇杷二号’可滴定酸、维生素C含量较高，口感偏酸，可以考虑与排名较靠前的品种进行复配，丰富果汁的口感。研究结果为企业选择枇杷制汁原料品种提供了一定的理论依据。