a-含水率;b-可溶性固形物;c-可食率;d-总酸;e-总糖
图1 不同采摘期余甘子果实食用品质比较
Fig.1 Comparison of edible quality of P. emblica fruits harvested at different time
注:大写字母不同表示同一品种不同采摘期之间差异极显著(P<0.01)(下同)。
余甘子(Phyllanthus emblica L.),又名滇橄榄、油甘子、奎扎(藏)等,是叶下珠科(Phyllanthoideae)叶下珠属(Phyllanthus)植物[1-2]。余甘子的果实有抗病毒、抗炎、抗肿瘤、抗氧化、护肝等多种功效[3-4],对高血压、糖尿病亦有预防和治疗作用[5-6],是重要的食品、保健品和药品开发原料,被世界卫生组织指定为待推广种植的保健植物之一[7]。通常情况下,余甘子每年3—4月开花,5月下旬—8月中旬果实膨大,9—11月果实成熟,成熟后的余甘子果实可在树上留存至次年2月中旬;如遇春夏干旱,余甘子仍然能够开花结果,但果实成熟期延迟[1]。
果实的营养成分、生物活性物质以及口感风味因采收期不同而有所差异[8]。过早采收,余甘子果实的营养成分积累不足,口感青涩、发苦;过晚采收,则易错过生物活性物质富集的高峰期[9]。充分了解不同发育阶段果实品质的变化规律,有助于提高余甘子果实品质,从而保障农户与相关企业的收益。果实品质包括色泽、果形等外观品质,糖、有机酸等食用品质,以及生物活性物质、芳香物质等外延品质[8]。目前学者们已对茶枝柑(Citrus reticulata ‘chachi’)[10]、黄金蜜桃[8]、油橄榄(Olea europaea)[11]、枇杷(Eriobotrya japonica)[12]等多种经济林木开展不同发育阶段果实品质研究;对于余甘子而言,仅‘玉盈’、‘翠珠’两个品种有过相关报道[9],而对于云南主栽品种‘高黎贡山’[13]和‘保山2号’[14]尚缺乏系统研究。本文以‘高黎贡山’和‘保山2号’两个品种为研究对象,依据其果实发育过程分4个时期采收果实,分析其食用和外延品质指标的变化规律,并基于品质指标之间的相关性分析,应用主成分分析确定最佳采收期,为余甘子果实的采收、贮藏保鲜和深加工提供科学依据。
1.1.1 材料
‘高黎贡山’和‘保山2号’余甘子果实均采摘自云南省保山市隆阳区蒲缥镇余甘子种植基地[北纬99.058°,东经24.967°,海拔(1 434.59±18.96) m]。选择长势一致且处于盛果期的‘高黎贡山’和‘保山2号’两个品种余甘子各3株(树龄为8 a),在每个植株东、南、西、北4个方向随机采摘成熟度相对均匀且无虫害的果实[15]。采摘期为2022年7月16日(第一次膨大期,同一结果枝上的余甘子果径大小不一)、9月1日(第二次膨大期,此时两个品种余甘子果实的表皮光滑具蜡质层)、10月15日(‘高黎贡山’余甘子成熟期,果实表皮逐渐产生褐色斑点)、11月30日(‘保山2号’余甘子成熟期,果实表皮逐渐变粗糙),果实采摘后编号带回实验室即进行测定,当天未完成测定的果实置于4 ℃冰箱内保鲜。
1.1.2 试剂
乙醇、酚酞、NaOH、偏磷酸、草酸、NaHCO3、白陶土、浓硫酸,重庆川东化工(集团)有限公司;蒽酮、钨酸钠、钼酸钠、磷钼酸、无水碳酸钠、磷酸、乙酸乙酯,津市风船化学试剂科技有限公司;2,6-二氯靛酚,美国BOSF公司;单宁酸、儿茶素、没食子酸,上海金穗生物科技有限公司;Folin-Ciocaltens试剂,合肥博美生物科技有限公司;石油醚、葡萄糖标准品、Na2CO3,北京化工厂;L(+)-抗坏血酸,国药集团化学试剂有限公司;以上试剂均为分析纯。实验用水为超纯水。
1.2.1 果实品质指标的测定
采用GB/T 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》中的直接干燥法测定水分含量,NY/T 2637—2014《水果和蔬菜可溶性固形物含量的测定 折射仪法》测定可溶性固形物含量;可食率的具体测定方法为,将余甘子果实洗净、擦干,随机取20颗果实称重(精确到0.000 1 g),去核后称量果肉质量,计算果肉占比即为可食率;分别采用GB/T 12456—2021《食品安全国家标准 食品中总酸的测定》中的酸碱指示剂滴定法和GB/T 5009.86—2016《食品安全国家标准 食品中抗坏血酸的测定》中的2,6-二氯酚靛酚滴定法测定总酸和抗坏血酸含量,蒽酮比色法[16]、钨酸钠-磷钼酸+碳酸钠比色法[17]、福林-酚比色法[18]以及酒石酸亚铁比色法[19]测定总糖、单宁酸、多酚、没食子酸含量。
1.2.2 数据处理
所有数据均以平均值±标准差表示;采用SPSS 13.0统计学软件进行方差分析、多重比较、相关性分析和主成分分析。
2.1.1 不同采摘期余甘子食用品质比较
由图1可知,同一品种不同采摘期余甘子果实的含水率、可溶性固形物含量、可食率、总酸含量和总糖含量等食用品质指标差异极显著(P<0.01)。随着果实逐渐成熟,‘保山2号’余甘子果实的含水率呈现逐渐降低的趋势,含水率的变化范围为80.96%～84.67%;‘高黎贡山’余甘子果实的含水率则呈现先增加后减少再增加的趋势,9月1日—10月15日之间果实含水率差异不显著,含水率的变化范围为85.24%～86.69%。
a-含水率;b-可溶性固形物;c-可食率;d-总酸;e-总糖
图1 不同采摘期余甘子果实食用品质比较
Fig.1 Comparison of edible quality of P. emblica fruits harvested at different time
注:大写字母不同表示同一品种不同采摘期之间差异极显著(P<0.01)(下同)。
在每个采摘期,‘保山2号’余甘子的可溶性固形物含量均高于‘高黎贡山’余甘子,但两个品种的可溶性固形物含量的变化趋势不同:‘保山2号’余甘子的可溶性固形物含量呈先降低后增高的趋势,在9月1日降至最低,在11月30日最高,为19.67%;‘高黎贡山’余甘子可溶性固形物含量则呈先降低后升高再降低的趋势,在10月15日达到最大值,为11.33%。在前3个采摘期内,‘高黎贡山’余甘子果实的果核和种子持续发育,可食率逐渐降低,在10月15日达到最低,11月30日‘高黎贡山’‘保山2号’余甘子的果实可食率达到最高,为87.72%、87.64%。
‘保山2号’和‘高黎贡山’余甘子的总酸含量均在10月15日达到最高,显著高于该品种的其余采摘期,分别为6.94%和9.71%;此后显著降低。总体来看,各采摘期内‘高黎贡山’余甘子的总糖含量均高于‘保山2号’余甘子,两个品种余甘子的总糖含量均呈先上升后下降的趋势,且均在10月15日最高,此时‘保山2号’和‘高黎贡山’余甘子的总糖含量分别为102.48、110.92 mg/g。
2.1.2 不同采摘期余甘子外延品质比较
由图2可知,同一品种不同采摘期余甘子果实的维生素C、单宁酸、多酚和没食子酸含量等外延品质指标呈极显著差异。随着果实逐渐成熟,‘保山2号’和‘高黎贡山’两个品种余甘子的维生素C含量均呈现先增加后减少的变化趋势,且均在10月15日最高,分别为732.48、789.60 mg/100 g。在前3个采摘期,‘保山2号’余甘子果实单宁酸含量持续上升,‘高黎贡山’余甘子则先下降后升高,两个品种的果实单宁酸含量均在10月15日达到最高,分别为(5.66±0.6)、(5.31±0.16) mg/kg;之后两个品种的果实单宁酸含量均下降,但下降幅度未达显著水平。‘高黎贡山’余甘子的多酚含量均高于‘保山2号’余甘子,‘高黎贡山’余甘子的多酚含量在9月1日最高,达到187.14 g/g;‘保山2号’余甘子多酚含量在10月15日最高,为149.11 mg/g。‘高黎贡山’余甘子的没食子酸含量呈先降低后增加的趋势,在7月15日最高,为3.89 mg/g,但与11月30日差异不显著;‘保山2号’余甘子则呈先增加后减少的趋势,在10月15日最高,为4.37 mg/g,11月30日略有下降。
a-维生素;b-单宁酸;c-多酚;d-没食子酸
图2 不同采摘期余甘子果实外延品质比较
Fig.2 Comparison of epitaxial quality of P.emblica fruits harvested at different time
2.2.1 余甘子果实品质指标的相关性分析
如表1所示,‘高黎贡山’余甘子的可食率、总酸和多酚含量与其余指标相关性最强;其中可食率与没食子酸含量显著相关,与总酸、总糖、维生素C和多酚含量极显著负相关;总酸含量与可溶性固形物、总糖、维生素C、单宁酸和多酚含量呈极显著正相关;多酚含量与可食率、总酸、总糖、维生素C含量极显著相关,与没食子酸含量显著相关。可食率与维生素C含量呈极显著负相关,说明‘高黎贡山’余甘子果实的可食部分占比越大,维生素C含量越小;总糖含量与多酚、维生素C和总酸含量呈极显著正相关,与可食率呈极显著负相关。
表1 ‘高黎贡山’余甘子品质指标相关性分析
Table 1 Correlation analysis of quality indexes of ‘GaoLigong Mountain’ P. emblica
指标水分/%可溶性固形物/°Bx可食率/%总酸/%总糖/(mg/g)维生素C/(mg/100 g)单宁酸/(mg/kg)多酚/(mg/g)没食子酸/(mg/g)水分/%1.000可溶性固形物/°Bx-0.525∗∗可食率/%-0.1860.005总酸/%-0.1330.590∗∗-0.640∗∗总糖/(mg/g)0.1890.072-0.563∗∗ 0.526∗∗维生素C/(mg/100 g)0.331∗0.009-0.796∗∗0.639∗∗ 0.683∗∗单宁酸/(mg/kg)-0.336∗0.496∗∗0.0010.450∗∗0.124 0.084多酚/(mg/g)0.2250.047-0.498∗∗0.489∗∗0.936∗∗0.628∗∗0.177没食子酸/(mg/g)-0.508∗∗0.2430.378∗-0.141-0.291-0.522∗∗0.321∗-0.330∗1.000
注:**表示P<0.01;*表示0.01<P<0.05(下同)。
由表2可知,对于‘保山2号’余甘子而言,果实总酸和没食子酸含量与其余指标相关性最强,总酸含量与其余6个指标呈极显著相关关系;没食子酸含量与可溶性固形物、总酸、维生素C和单宁酸含量呈极显著正相关,与总糖和多酚含量呈显著正相关。‘保山2号’余甘子果实的总糖含量与多酚含量相关关系最显著,相关系数达到0.915。
表2 ‘保山2号’余甘子品质指标相关性分析
Table 2 Correlation analysis of quality indexes of ‘Baoshan No.2’ P.emblica
指标水分/%可溶性固形物/°Bx可食率/%总酸/%总糖/(mg/g)维生素C/(mg/100 g)单宁酸/(mg/kg)多酚/(mg/g)没食子酸/(mg/g)水分/%1.000可溶性固形物/°Bx0.141可食率/%0.446∗∗0.532∗∗总酸/%0.0970.414∗∗0.085总糖/(mg/g)0.0290.205-0.0650.790∗∗维生素C/(mg/100 g)0.2960.335∗0.1400.800∗∗0.772∗∗单宁酸/(mg/kg)0.2720.426∗∗0.1940.567∗∗0.394∗0.461∗∗多酚/(mg/g)0.0400.106-0.1310.585∗∗0.915∗∗0.658∗∗0.344∗没食子酸/(mg/g)0.2590.434∗∗0.0530.655∗∗0.406∗0.625∗∗0.439∗∗0.361∗1.000
对比表1和表2可以看出,‘高黎贡山’余甘子的没食子酸与单宁酸呈显著正相关,与多酚呈显著负相关;而‘保山2号’余甘子的没食子酸与单宁酸呈极显著正相关,与多酚呈显著正相关。余甘子各品质指标间关系密切,但不同品种余甘子品质指标间相关性不同。同一品质指标与其余指标的相关性也因品种不同而有所差异,这可能是余甘子还富含其他多酚类物质,也可能是不同品种的遗传差异导致。
2.2.2 余甘子果实品质指标的主成分分析
余甘子果实品质涉及品质指标多,且各果实品质指标间存在较为复杂的相关性,仅以某个品质指标不足以衡量其适宜采收期,因此引入主成分分析和综合指数选择法科学评价不同品种、不同采摘期的果实品质[20]。表3显示了两个品种余甘子品质指标的贡献率和累积贡献率。‘高黎贡山’余甘子第一主成分特征值为5.276,解释果实品质特征值总和的58.625%,第二主成分特征值为2.697,解释了果实品质特征值总和的29.962%,前两个主成分累计贡献率为88.587%;‘保山2号’余甘子第一主成分特征值为6.412,解释果实品质特征值总和的71.240%,第二主成分特征值为2.007,解释了果实品质特征值总和的22.298%,前两个主成分累计贡献率为93.537%。两个品种的前两个主成分累计贡献率均大于85.000%[21],不需要再添加主成分。
表3 两个品种余甘子各品质指标主成分的特征根和贡献率
Table 3 Characteristic roots and contribution rate of the main components of each quality index in two varieties of P. emblica
主成分高黎贡山保山2号特征值方差贡献率/%特征值方差贡献率/%15.27658.6256.41271.24022.69729.9622.00722.29831.02711.4130.5826.463
如表4所示,‘高黎贡山’余甘子的第一主成分中总酸、维生素C、总糖和多酚含量有较为重要的正载荷,可食率和没食子酸含量有较为重要的负载荷;第二主成分中可溶性固形物、总酸和单宁酸含量有较为重要的正载荷。‘保山2号’余甘子的第一主成分中可溶性固形物、总酸、维生素C、总糖、单宁酸、多酚和没食子酸含量有较为重要的正载荷,水分含量有较为重要的负载荷;第二主成分中的可溶性固形物含量和可食率有较为重要的负载荷。根据综合指数选择法构建‘高黎贡山’余甘子的品质指标表达式为:y1=0.168x1+0.053x2-0.414x3+0.320x4 +0.431x5+0.434x6+0.006x7+0.435x8-0.362x9,y2=-0.138x1+0.571x2-0.03x3+0.412x4-0.019x5-0.03x6+0.607x7-0.027x8 +0.337x9;‘保山2号’余甘子的品质指标表达式为:y1=-0.327x1+0.266x2+0.160x3+0.364x4+0.389x5+0.332x6 +0.391x7+0.313x8+0.390x9,y2=0.388x1-0.460x2-0.514x3+0.239x4+0.104x5+0.379x6-0.069x7+0.395x8-0.047x9,再将标准化的各品质指标测定值代入表达式进行打分,得到不同品种、不同采摘时间点的第一主成分、第二主成分和综合评价得分(表5)。
表4 主成分载荷矩阵
Table 4 Principal component load matrix
指标高黎贡山保山2号主成分1主成分2主成分1主成分2水分含量/% 0.387-0.227-0.828 0.550可溶性固形物含量/°Bx0.1210.9380.673-0.651可食率/%-0.951-0.0500.406-0.727总酸含量/%0.7360.6770.9210.338维生素C含量/(mg/100 g)0.990-0.0310.9840.148总糖含量/(mg/g)0.998-0.0490.8420.537单宁酸含量/(mg/kg)0.0140.9960.991-0.098多酚含量/(mg/g)0.999-0.0450.7910.559没食子酸含量/(mg/g)-0.8320.5540.987-0.066
表5 因子得分及排序
Table 5 Factor scores and ordering
采摘期高黎贡山保山2号第一主成分第二主成分综合评价第一主成分第二主成分综合评价得分名次得分名次得分名次得分名次得分名次得分名次7月15日-3.0164 0.1253-2.2674-2.1454 0.2303-1.34249月1日-1.02130.5462-0.64731.1162-2.3264-0.049210月15日2.71011.32012.37912.68811.51012.289111月30日1.3272-1.99240.5362-1.65830.5862-0.8993
2.2.3 适宜采摘期的综合选择
将‘高黎贡山’余甘子不同采摘期的品质按综合得分高低进行排序为:10月15日>11月30日>9月1日>7月15日。‘保山2号’余甘子的综合得分排序为:10月15日>9月1日>11月30日>7月15日。在综合指数选择法中综合评分越高说明该品种的各品质指标在这个采摘时间点综合表现较好。‘高黎贡山’余甘子和‘保山2号’余甘子均在10月15日表现较好,此时‘高黎贡山’余甘子果实表皮呈黄绿色,果实表皮逐渐产生褐色斑点;‘保山2号’余甘子果实表皮呈浅绿色,果实表皮较光滑(图3)。
a-高黎贡山余甘子;b-保山2号余甘子
图3 适宜采摘期两种余甘子果实表型
Fig.3 The phenotype of two varieties during best time to harvest
不同采摘期的‘高黎贡山’和‘保山2号’两个品种余甘子果实的品质指标差异极显著,与福建的‘蓝田粉甘’和‘六月白’两个品种余甘子[22],以及云南大理的‘翠珠’、‘盈玉’和野生余甘子[9]的研究结果一致,说明采摘期对余甘子品质影响显著。适时采收是保证果实优质的前提,大部分水果依据其外观特性确定采收时机,但该方法并不能真正反映果实营养成分[22]。本研究于最佳采收期(10月15日)所测‘高黎贡山’和‘保山2号’两个品种余甘子的总酸、总糖、维生素C和没食子酸均显著高于李碧琳等[3]的测量结果,可能是后者根据外观形态判断果实采收时间,而未在最佳采摘期进行收获和测定的缘故。
‘高黎贡山’余甘子和‘保山2号’余甘子的最佳采摘时间均为10月15日左右,此时两个品种的综合品质较好,实际生产中仍需针对不同的产品需求进行具体分析:‘保山2号’余甘子果实在生长成熟阶段水分逐渐降低,果实内部的物质积累逐渐增加,比‘高黎贡山’余甘子更适合加工制作成果干、果脯类产品。‘高黎贡山’余甘子和‘保山2号’余甘子果实的总糖在采摘时间内缓慢上升,可食率在采摘后期持续升高,从鲜食和榨取余甘子果汁的角度出发,在果实成熟的后期进行采摘为宜,此时果实内的总酸也随着果实的膨大和呼吸消耗而降低,风味更佳;同时,余甘子中的单宁会增加果汁浑浊程度,从而影响感官品质,综合认为制作果汁则11月30日左右采摘更为恰当。作为食品,余甘子的维生素C、单宁酸、多酚等生物活性物质为重要的评价指标,两个品种余甘子果实的上述生物活性成分在10月15日含量最高,更适合采摘后用于保健食品开发。作为药品,没食子酸是《药典》中规定的余甘子药用成分,该成分因品种不同而变化趋势各异,‘保山2号’10月15日含量最高,‘高黎贡山’11月30日含量最高,因此药用余甘子则需根据不同品种的没食子酸含量高峰分别采摘。余甘子果实成熟后不落果,可以继续留树保鲜延长保鲜期[1],在今后的研究中可增加更多品种,缩短采样间隔,并对成熟后树上留存余甘子果实品质变化规律进行研究,为确定余甘子适宜采摘期提供可靠数据。
对‘高黎贡山’和‘保山2号’两个余甘子品种不同发育阶段果实的9个品质指标进行比较分析,结果表明,同一个品种的余甘子,其果实含水率、可溶性固形物含量、可食率以及总酸、总糖、维生素C、单宁酸、多酚和没食子酸含量在不同发育阶段差异均极显著(P<0.01),但各品质指标的变化趋势不同,总酸、总糖、维生素C和多酚含量随着果实不断发育呈先升高后降低的趋势,可溶性固形物含量则先降低后升高。不同品种余甘子果实的含水率、可食率和没食子酸含量变化趋势不同,‘高黎贡山’余甘子的没食子酸含量呈先降低后升高的趋势,而‘保山2号’余甘子的没食子酸含量则呈先升高后降低的趋势。两个余甘子品种品质指标的相关性分析结果表明,余甘子的品质指标密切相关,‘高黎贡山’余甘子和‘保山2号’余甘子均在10月15日综合表现较好,此时采摘的‘高黎贡山’余甘子可溶性固形物、总酸、维生素C、总糖、单宁酸和多酚含量均最高,‘保山2号’余甘子总酸、维生素C、总糖、单宁酸、多酚和没食子酸含量均最高。
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