新梨7 号-南果梨混合梨汁的配比优化

李明初，陈志周，刘文慧，季佳琪，李冬霞，谭雅宁，王颉，牟建楼*

（1.河北农业大学食品科技学院,河北保定 071000；2.河北农业大学机电工程学院,河北保定 071000；3.北京汇源食品饮料有限公司,北京 100000）

新梨7 号是以库尔勒香梨为母本,早酥梨为父本,杂交培育而成的新品种[1],拥有亲本果实的优良性状,具有果皮极薄、肉质酥脆、汁液较多、成熟期早、贮藏期长等优点[2],深受消费者喜爱,在河北、山东等地均有种植,但新梨7 号也存在香气不突出、果汁易褐变等问题[3]。南果梨产自辽宁省鞍山市,有“梨中之王”的美称,也叫做香水梨,其果肉呈乳白色、肉质绵软、香气浓郁、含有大量微量元素,有抗氧化、防治心血管疾病等重要功效[4]。目前,大多数梨果都以鲜食为主,保质期短,且容易造成浪费[5],随着消费者需求的增加,梨果加工逐渐向多元化和高端产品推进[6]。

市面上梨果的加工产品主要包括梨汁、梨酒、梨膏等[7-9],而梨汁因老少皆宜、食用便利、口感较好、具有广阔市场前景。近年来关于混合梨汁的研究越来越多,段腊梅等[10]以南果梨和黄秋葵为主要原料研究了南果梨黄秋葵非浓缩还原汁,得出南果梨汁与黄秋葵的适宜质量比为15∶1；路彦霞等[11]以雪梨和龙井茶为主要原料,对雪梨龙井复合茶饮料的加工工艺进行研究,确定龙井茶汤与雪梨汁的最优体积比为6∶4；Liu等[12]根据感官评价确定了混合非浓缩还原（not from concentrate,NFC）梨汁的最佳质量比例为梨汁∶苹果汁∶西柚汁=8∶1∶1。当前对混合梨汁的研究主要集中在梨汁与其他品种果蔬汁添加比例的优化上,而以两种不同梨果为原料的混合梨汁鲜有报道。

因此本研究以产量大、成熟期早且耐贮藏的新梨7 号为主,以香气浓郁且功能性成分含量高的南果梨为辅制作混合梨汁,分析不同比例混合梨汁的基本理化指标、功能成分、抗氧化性及挥发性成分,并采用模糊感官评价对不同比例混合梨汁进行品评[13],确定适宜的原料配比,为混合梨汁产品的研发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新梨7 号、南果梨:市售；抗坏血酸（食品级）:河南万邦化工科技有限公司；碳酸钠、乙酸乙酯、无水乙醇、亚硝酸钠、硝酸铝、氢氧化钠:国药集团化学试剂有限公司；没食子酸、蒽酮、芦丁、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazyl radical,DPPH）、2,2′-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸[2,2′-azinobis-（3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate）,ABTS]:上海源叶生物科技有限公司；福林酚:上海索莱宝生物科技有限公司；蔗糖、酚酞:天津福晨科技有限公司；硫酸:天津永大化学试剂开发中心；过硫酸钾:上海阿拉丁生物科技有限公司。以上试剂均为分析纯。

1.2 仪器和设备

Z8-V82 原汁机:山东九阳股份有限公司；Flavour-Spec8100 气相色谱-离子迁移谱:德国GAS 公司；Neofuge 15R 台式高速冷冻离心机:上海力申科学仪器有限公司；T6 新世纪紫外可见分光光度计:北京普析通用仪器有限责任公司；PAL-ɑ 数显糖度计:ATAGO（爱拓）中国分公司。

1.3 试验方法

1.3.1 混合梨汁的制备

在进行护色操作时,需要将梨块在0.6%抗坏血酸溶液中浸泡10 min；灌装后,在95 ℃下杀菌5 min。

1.3.2 试验设计

新梨7 号梨汁与南果梨汁分别以5∶5、6∶4、7∶3,8∶2、9∶1、10∶0 的体积比混匀,按1.3.1 的工艺流程制作混合梨汁,测定不同体积比混合梨汁理化指标及挥发性物质含量,结合感官评定,确定混合梨汁适宜的原料配比。

1.3.3 理化指标测定

1.3.3.1 基本指标测定

可溶性糖含量:参考文献[14]的方法,采用蒽酮比色法进行测定。

总酸含量:参照GB 12456—2021《食品安全国家标准食品中总酸的测定》中酸碱指示剂滴定法进行测定。

总可溶性固形物（total soluble solid,TSS）含量:采用糖度计测定[15]。

糖酸比:可溶性糖含量与总酸含量的比值。

固酸比:TSS 含量与总酸含量的比值。

1.3.3.2 总酚、总黄酮含量测定

总酚含量:采用Folin-Ciocalteus 法[16]进行测定。

总黄酮含量:参照David 等[17]的方法测定。

1.3.3.3 抗氧化能力测定

DPPH 自由基清除能力参照李凤凤[18]的方法测定；ABTS+自由基清除能力参照于泳渤[19]的方法测定。

1.3.4 顶空-气相色谱-离子迁移谱（headspace-gas chromatography-ion migration spectroscopy,HS-GC-IMS）测定

采用顶空-气相色谱-离子迁移谱测定混合梨汁挥发性成分,HS-GC-IMS 仪器条件参照田真等[20]的方法。

自动进样条件:采用顶空进样方式,取2 mL 混合梨汁于顶空瓶中密封。孵育温度40 ℃,孵育时间20 min,进样量700µL,进样针温度85 ℃,加热方式摇动加热,培养速度500 r/min。

GC 条件:色谱柱（MXT-5 柱）,柱温60 ℃,运行时间30 min,载气为超纯氮气（纯度≥99.999%）,流速程序为初始流速2 mL/min,保持2 min；2～10 min,线性升至2～10 mL/min；10～20 min,线性升至10～100 mL/min；20～30 min,线性升至100 mL/min。

IMS 条件:漂移管温度45 ℃,管内电压5 kV,漂移气体为超纯氮气（纯度≥99.999%）,漂移气流速150 mL/min。电离模式为正离子。

1.3.5 感官评价方法

参照李雨浩[21]的方法,略作修改。参加评定的人员为10 名食品专业人员,且身体健康、无任何感官方面的缺陷；在检测前1 h 内不吃不喝任何东西,不使用任何带有强烈气味的化妆品；在明亮自然光、室温下测评。参评人员按照表1 对混合梨汁的4 项指标进行评分。

表1 混合果汁感官评价标准Table 1 Sensory evaluation standard of mixed juice

1.3.6 模糊数学感官评价方法建立

参照苏菲烟[22]和姚昕等[23]的方法,略作修改。

评价因素集确定:以混合梨汁色泽（U1）、滋味（U2）、气味（U3）、组织状态（U4）作为评价指标,从而得出其因素集U={U1,U2,U3,U4}。

评语集确定:由评价小组评价得出的混合梨汁的4 个评价等级为优（V1）、良（V2）、中（V3）、差（V4）,从而得出其评语集V={V1,V2,V3,V4}。试验中优、良、中、差4 个等级分别对应其中间值约为9、7、4、1,因此评价等级集K={K1,K2,K3,K4}={9,7,4,1}。

权重集确定:权重集对混合梨汁的最终感官评价结果有决定性作用。选取10 名食品专业人员,根据0～4 评分法,确定各因素的权重。

1.4 数据处理

所有试验重复测定3 次,结果经Excel 2021 处理后,采用SPSS 26.0 进行显著性分析与方差分析,以平均值±标准差表示；图形采用Origin 2021 软件进行绘制。

2 结果与分析

2.1 理化指标测定结果

2.1.1 原料基本理化指标及抗氧化性分析

新梨7 号、南果梨两种原料的基本理化指标及抗氧化性测定结果如表2 所示。

表2 新梨7 号、南果梨基本理化指标及抗氧化性Table 2 Basic physical and chemical indicators and antioxidant activity of Xinli 7 and Nanguo pear

由表2 可知,南果梨的可溶性糖含量、总酸含量、TSS 含量、总酚含量、总黄酮含量、DPPH 自由基清除率、ABTS+自由基清除率均显著高于新梨7 号（P<0.05）,而pH 值显著低于新梨7 号（P<0.05）。这表明南果梨的功能性成分含量较高,但口感偏酸,而新梨7 号的口感较好,因此,本研究以两种梨果为原料,制备混合梨汁。

2.1.2 基本指标分析

混合梨汁基本指标测定结果如表3 所示。

表3 混合梨汁基本指标Table 3 Basic indicators of mixed pear juice

由表3 可知,随着南果梨汁添加量的减少,混合梨汁可溶性糖含量、总酸含量、TSS 含量都呈现逐渐降低的趋势,而糖酸比和固酸比则逐渐升高。可溶性糖含量从新梨7 号梨汁与南果梨汁体积比5∶5 时的61.95 g/L 降到了体积比10∶0 时的51.39 g/L,降低了17.05%,差异显著（P<0.05）,表明南果梨汁的可溶性糖含量较高,Gan 等[24]研究比较了南果梨汁、新梨7 号梨汁、皇冠梨汁等16 种梨汁的理化品质,得出南果梨汁的可溶性糖含量最高,这与本研究的结果一致。总酸含量从体积比5∶5 时的2.77 g/L 降到了体积比10∶0时的1.33 g/L,降低了51.99%,差异显著（P<0.05）,表明南果梨汁总酸含量较高。TSS 含量也随着南果梨汁添加量的减少而逐渐降低,从11.88°Brix 降低至11.16°Brix,差异显著（P<0.05）。分析原因可能是南果梨汁的可溶性糖含量较高,随着南果梨汁添加量的减少,可溶性糖含量降低,导致TSS 含量也随之降低,这与王鑫等[25]的研究结果一致,其通过研究得出在南果梨、新梨7 号、京白梨等20 个梨品种中,南果梨与其他梨品种相比TSS 含量最高,新梨7 号TSS 含量相对较低,且可溶性糖含量与TSS 含量表现出相似的规律,可溶性糖含量越高,TSS 含量也越高；果汁的糖酸比和固酸比是平衡口感的重要指标,本研究中糖酸比和固酸比随着南果梨汁添加量的减少呈现逐渐增加的趋势,其中,各样品间固酸比差异显著（P<0.05）。糖酸比和固酸比越高,样品甜度越高,研究表明,梨汁适宜的糖酸比为20～60[26]。综上,得出新梨7 号梨汁与南果梨汁体积比5∶5 时的糖酸含量较高,而糖酸比和固酸比较低,口感偏酸。

2.1.3 总酚、总黄酮含量分析

梨汁中的抗氧化活性物质有益于人体健康[27],对混合梨汁总酚、总黄酮含量测定结果见图1。

图1 混合梨汁总酚、总黄酮含量Fig.1 Contents of total phenols and total flavonoids in mixed pear juice

由图1 可知,随着南果梨汁添加量的减少,混合梨汁总酚和总黄酮的含量均呈显著下降趋势（P<0.05）,其中总黄酮含量的降幅较大,各样品间均有显著性差异（P<0.05）,从新梨7 号梨汁与南果梨汁体积比5∶5时的59.14 mg/100 mL,降到了体积比10∶0 时的19.94 mg/100 mL,降低了66.28%,表明南果梨汁中的总黄酮含量显著高于新梨7 号梨汁；而总酚含量的降幅较缓,体积比8∶2、9∶1、10∶0 间的总酚含量差异不显著。查阅文献可知,梨汁中酚类物质的适宜含量为30～80 mg/100 mL[28],这一结论与本研究结果相符。综上,得出新梨7 号梨汁与南果梨汁体积比5∶5 时的抗氧化活性物质含量较高。

2.1.4 混合梨汁抗氧化能力分析

混合梨汁DPPH 自由基和ABTS+自由基清除率见图2。

图2 混合梨汁DPPH 和ABTS+自由基清除率Fig.2 DPPH and ABTS+free radical scavenging rates of mixed pear juice

由图2 可知,混合梨汁中的DPPH 自由基清除率和ABTS+自由基清除率均随南果梨汁添加量的减少而显著降低（P<0.05）。DPPH 自由基和ABTS+自由基清除率从新梨7 号梨汁与南果梨汁体积比5∶5 到10∶0分别降低了51.40%、43.03%,体积比5∶5 的DPPH 自由基清除率和ABTS+自由基清除率均显著高于其他样品（P<0.05）,表明南果梨汁的抗氧化性高于新梨7 号梨汁,这一结果与总酚、总黄酮含量变化结果一致。Da Silva 等[29]提出酚类及黄酮类物质是果汁中提供抗氧化能力的重要活性成分,因此随着总酚、总黄酮含量的降低,混合梨汁的抗氧化能力也逐渐降低。

2.1.5 理化指标相关性分析

混合梨汁理化指标相关性分析见图3。

图3 理化指标相关性分析Fig.3 Correlation analysis of physical and chemical indicators

由图3 可知,糖酸比和固酸比与可溶性糖含量、总酸含量、TSS 含量、总酚含量、总黄酮含量、DPPH 自由基清除率、ABTS+自由基清除率均呈负相关；其他各理化指标之间均呈正相关,这与2.1.2、2.1.3、2.1.4 的变化趋势结果一致。由此得出,混合梨汁可溶性糖含量、总酸含量、TSS 含量、糖酸比、固酸比、总酚含量、总黄酮含量、DPPH 自由基清除率、ABTS+自由基清除率之间相关性较大。

2.2 HS-GC-IMS 结果分析

2.2.1 HS-GC-IMS 分析

经HS-GC-IMS 分析,混合梨汁中共检测出77 种物质,其中酯类16 种、醛类18 种、醇类16 种、酮类10 种、有机酸类5 种、烯烃类3 种、芳香烃类3 种、醚类2 种、呋喃类2 种、噻吩类1 种、烷烃类1 种。醇类物质是混合梨汁中检测出的强度最高的挥发性化合物,主要表现出新鲜的水果香气并伴有草香味,2-己醇、2-甲基-1-丁醇是混合梨汁中强度较高的醇类物质,具有果香和甜香味；醛类物质是第二大物质,其中,戊醛、反式-2-戊烯醛的强度较高,表现为发酵、柠檬香及青香；酯类物质是第三大物质,主要提供甜味及愉快的水果香味,有研究表明,较高的挥发酯含量与果实软化、TSS 含量及较高的糖酸比具有相关性[20]。

混合梨汁挥发性物质的二维图谱见图4。

图4 混合梨汁挥发性物质二维图谱Fig.4 Two-dimensional spectra of volatile compounds in mixed pear juice

由图4 可知,不同比例混合梨汁的二维图谱直观地比较了各样品间挥发性物质的差异,图中的每个点都代表一种挥发性物质（颜色越深,浓度越高）。通过对比可以看出,从左到右随着南果梨汁添加量的减少,混合梨汁挥发性物质的含量以及种类也在减少。

为了更直观对比不同比例混合梨汁挥发性物质的相对丰度,构建了不同比例混合梨汁的指纹图谱,结果见图5。图中每一行代表一个样品的指纹图谱,每一列代表检测定性出的一种挥发性物质,其中,颜色越深,挥发性物质的含量越高。通过指纹图谱可以看出,不同比例的混合梨汁挥发性物质存在较大差异。

图5 混合梨汁挥发性物质指纹图谱Fig.5 Fingerprint of volatile compounds in mixed pear juice

由图5 可知,新梨7 号梨汁与南果梨汁体积比10∶0 与体积比5∶5、6∶4、7∶3、8∶2、9∶1 间挥发性物质的种类及含量差异明显。随着南果梨汁添加量的减少,混合梨汁中乙酸乙酯、反式-2-戊烯醛、反式-3-己烯-1-醇、乙酸丁酯、2,3-丁二酮、3-羟基-2-丁酮、2-甲基丁醛、丙烯酸乙酯、异戊醇、异丁酸、2-乙基呋喃、丁酸甲酯等物质的含量逐渐降低；而正丁醇、反式-2-己烯醛、甲酸、苯、甲苯、异戊醛等物质的含量逐渐升高,由此看出,南果梨汁赋予了混合梨汁更加丰富的风味,这与Zhang 等[30]的研究结果一致,其在南果梨中共检测出79 种挥发性物质,包括酯类、醛类、醇类、酮类等,但挥发性酯类是南果梨的主要成分。综上,在新梨7 号梨汁中添加不同比例的南果梨汁,其挥发性物质的种类和含量都有所增加,而单一的新梨7 号梨汁即新梨7 号梨汁与南果梨汁体积比10∶0 挥发性物质的种类和含量较少。

2.2.2 混合梨汁挥发性物质的主成分分析

主成分分析（principal component analysis,PCA）可以更直观对不同比例的混合梨汁进行区分。不同比例混合梨汁挥发性物质PCA 分析见图6。

图6 不同比例混合梨汁挥发性物质PCA 分析Fig.6 PCA analysis of volatile components in mixed pear juice in different ratios

由图6 可知,第一主成分和第二主成分的方差贡献率分别为65.9%和13.8%,累计方差贡献达79.7%,大于可信值60%以上,因此第一主成分和第二主成分足以反映不同比例混合梨汁之间的差异。体积比5∶5、6∶4、7∶3 距离较近,差异不明显,但第一主成分能够反映出体积比5∶5、6∶4、7∶3 与8∶2、9∶1、10∶0 间的差异明显,因此,在新梨7 号梨汁中添加不同比例的南果梨汁,随着南果梨汁添加量的减少,其挥发性物质含量及种类的差异越来越明显。

2.3 感官评定结果

选取10 名食品专业的人员,按照0～4 评分法对各因素打分,权重打分表统计结果见表4。

表4 权重打分结果Table 4 Result of weighted scoring

由表4 计算得出各因素权重分别为色泽（0.20）、滋味（0.32）、气味（0.28）、组织状态（0.20）。

评价小组依次对不同样品的色泽、滋味、气味及组织状态进行评分,依据评价等级标准对各等级的票数进行统计,统计结果如表5 所示。

表5 不同比例的混合果汁感官评定结果Table 5 Sensory evaluation table of mixed juice in different ratios

以体积比5∶5 为例,可建立色泽、滋味、气味及组织状态4 个单因素的模糊评价矩阵,即U1色泽=（0.0,0.7,0.3,0.0）,U2滋味=（0.1,0.3,0.6,0.0）,U3气味=（0.1,0.4,0.5,0.0）,U4组织状态=（0.0,0.3,0.6,0.1）,得到模糊评价矩阵如下。

同理,可得到体积比6∶4、7∶3、8∶2、9∶1、10∶0 的模糊评价矩阵。

已知权重集为W={0.20,0.32,0.28,0.20},按照Y=W×R得到体积比5∶5 的模糊综合评价矩阵如下。

同理可得Y2、Y3、Y4、Y5、Y6的模糊综合评价矩阵。

由评价等级为K={ 9,7,4,1},模糊综合评价总分T=Y×K,得到体积比5∶5 的模糊综合评价总分为T1=Y1×K=（0.06,0.41,0.51,0.02）×（9,7,4,1）=0.06×9+0.41×7+0.51×4+0.02×1=5.47。同理可得,T2、T3、T4、T5、T6的模糊综合评价总分,结果见表6。

表6 不同比例混合梨汁模糊综合评价结果Table 6 Fuzzy comprehensive evaluation results of mixed juice in different ratios

由表6 可知,6 个样品的模糊综合评价总分结果为T3>T4>T5>T6>T2>T1。

综上,由模糊感官评定可得,体积比7∶3 的综合评分最优。得出这一结果的原因可能是南果梨较酸,而新梨7 号较甜,随着南果梨添加量由多到少,口感由偏酸、酸甜可口,再转为偏甜,因此,当新梨7 号梨汁∶南果梨汁=7∶3（体积比）时,感官评定结果最好。

3 结论

本文以新梨7 号梨汁为主,添加不同比例的南果梨汁制作混合梨汁。综合考虑理化指标、挥发性成分及感官评定结果,确定混合梨汁的适宜比例为新梨7号梨汁∶南果梨汁=7∶3（体积比）。由此制得的混合梨汁可溶性糖含量（55.55±1.50）g/L、总酸含量（2.04±0.01）g/L、TSS 含量（11.53±0.00）°Brix、糖酸比27.27±0.67、固酸比56.61±0.13、总酚含量（55.23±1.42）mg/100 mL、总黄酮含量（43.85±1.22）mg/100 mL、DPPH 自由基清除率（65.50±1.35）%,ABTS+自由基清除率（43.82±0.81）%,其颜色呈浅黄色,品质稳定,酸甜可口,入口爽滑,且具有梨汁特有的香气,为混合梨汁的实际生产提供参考。