梨果实因其口味清甜、口感脆爽、营养价值丰富而深受消费者喜爱。尽管鲜食是梨果的主要消费方式,但是近年来梨加工产品日益增多,在加工过程中会产生大量的梨渣废弃物。梨渣中主要包括梨皮、梨肉、梨核、果柄等,约占原鲜果重量的25%~40%[1]。梨渣中含有大量石细胞,导致其粗加工后适口性不佳,往往被工厂企业直接丢弃,造成资源浪费和环境污染。而梨渣中残留了部分的糖、有机酸、多酚、膳食纤维和矿物质元素等营养成分,这些成分具有重要的营养价值[2]。
膳食纤维是果渣中的关键成分,是一种可食用的非淀粉多糖,不能被人体小肠消化或吸收[3]。不可溶膳食纤维可以通过调节肠道菌群的结构来预防高脂饮食导致的肥胖症[4],同时在减少体重和减少心血管疾病的危险因素方面发挥着重要作用[5]。酚类物质是一种重要的对健康有益的生物活性物质,具有抗氧化和抗炎特性[6]。果实的可溶性糖和有机酸含量是衡量果实风味的重要指标,梨果实中主要可溶性糖的组分有蔗糖、果糖、葡萄糖、山梨醇,主要有机酸的组分有苹果酸、柠檬酸、莽草酸、奎宁酸[7],这些可溶性糖和有机酸的含量和比例对梨渣的风味及其利用有重要影响。
目前已有一些对果渣利用的研究,包括提取膳食纤维、提取活性物质、发酵制备饲料和梨醋等。马凤等[8]采用纤维素酶酶解制备金顶谢花酥梨渣可溶性膳食纤维(soluble dietary fiber,SDF),得到的SDF具有良好的抗氧化活性和胆固醇吸附能力。李梁等[9]优化出了纤维素酶辅助提取苹果梨渣SDF的最佳工艺,SDF的得率为15.31%。张乐乐等[10]通过超声波辅助法提取黄冠梨渣中熊果苷,结果表明梨皮中熊果苷含量高于梨肉和梨核。YOU等[11]研究了梨渣水提取物对肝脂质过氧化的保护作用,表明梨渣水提取物通过增强肝脏抗氧化酶的活性,抑制肝脏脂质过氧化保护肝脏免受损伤。在梨渣发酵方面,邹君等[12]以砀山梨为原料,采用液态发酵法制备了砀山梨醋。刘子瑜[13]利用固态发酵制备饲料,发现黄梨经发酵后粗蛋白、粗灰分等主要成分含量显著提高,营养价值增加。总之,目前的研究都是对于单一品种梨渣的加工利用,而不同梨果品种的梨渣营养成分含量差异较大,缺乏有针对性的开发利用。
因此,本研究以6个品种梨渣为原料,对梨渣中的脂肪、蛋白质、膳食纤维、有机酸、可溶性糖、总酚、总黄酮、矿质元素等营养成分含量进行了分析比较,分析了不同品种梨果渣抗氧化活性,采用主成分分析法进行综合评价。以期充分了解梨渣中营养成分,为梨渣资源开发利用提供理论基础。
供试梨果(黄冠、鸭梨、玉露香、秋月、雪花、安梨)于2023年8~10月采摘自河北省赵县、深州、承德大型果园。将梨果洗净、去核、切块后通过原汁机挤压分离果渣与果汁,收集果渣。梨渣均匀平铺在托盘上,置于鼓风干燥箱中,经60 ℃烘干至恒重,粉碎机粉碎后过80目筛,密封保存备用。
果糖、D-无水葡萄糖、蔗糖和山梨醇标准品,北京索莱宝科技有限公司;福林酚,北京博奥拓达科技有限公司;1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH),美国阿法埃莎化学有限公司;没食子酸,上海BBI生命科学有限公司;芦丁,生物工程上海股份有限公司;无水乙醇,成都市科隆化学品有限公司;Na2CO3、NaNO2、Al(NO3)3、NH4H2PO4,天津市大茂化学试剂厂;NaOH,天津市大陆化学试剂厂;交联聚乙烯吡咯烷酮(polyvinlypolypy rrolidone,PVPP),上海生工生物有限公司。以上试剂均为分析纯。
UV-2600紫外可见分光光度计,日本岛津公司;Agilent 1260 Infinity Ⅱ型液相色谱仪(带示差检测器),安捷伦科技(中国)有限公司;L-2000高效液相色谱仪、L-8900自动氨基酸分析仪,日本日立公司;原汁机,佛山雪耀电器实业有限公司;粉碎机,浙江省永康市金穗机械制造厂。
1.2.1 理化指标
脂肪含量测定参考GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》第二法;蛋白质的测定参考GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》;膳食纤维含量测定参考GB 5009.88—2023《食品安全国家标准 食品中膳食纤维的测定》;氨基酸含量测定参考GB 5009.124—2016《食品安全国家标准 食品中氨基酸的测定》;矿质元素的测定参考GB 5009.268—2016《食品安全国家标准 食品中多元素的测定》第二法。
1.2.2 可溶性糖组分及其含量测定
参照杨志国等[14]的方法测定可溶性糖含量。准确称取样品1.0 g于50 mL离心管中,加入蒸馏水15.0 mL,沸水浴灭酶10 min,加入0.5 g PVPP,涡旋混匀,于4 ℃冰箱中静置4 h后10 000×g离心10 min。取1.0 mL上清液加入4.0 mL乙腈摇匀,过0.45 μm滤膜备用。采用Agilent-1260液相色谱进行测定,并根据标准曲线进行计算,得到可溶性糖含量。色谱条件:色谱柱:CAPCELLPAK NH2 UG80(4.6 mm×250 mm,5 μm);流动相:体积分数85%乙腈水溶液;流速1.0 mL/min等度洗脱;柱温35 ℃;进样量20.0 μL。
1.2.3 有机酸组分及其含量测定
参照许九红等[15]的方法测定梨渣提取物中的有机酸含量。准确称取样品1.0 g于50.0 mL离心管中,加入蒸馏水9.0 mL,40 ℃超声波30 min,10 000×g离心10 min,过0.45 μm滤膜后采用HITACHIL-2200高效液相色谱仪进行有机酸含量的测定。色谱条件:色谱柱:ADME HR C18(250 mm×4.6 mm,5 μm);流动相:20 mmol/L NH4H2PO4溶液(pH值2.50);流速0.8 mL/min;检测波长210 nm;进样量10.0 μL。
1.2.4 总酚含量测定
采用福林酚法测定总酚含量[16]。准确称取1.0 g样品于50 mL离心管中,加入70%(体积分数,下同)乙醇15 mL,充分摇匀,于40 ℃水浴中超声波提取1 h,10 000×g离心15 min。取上清液1.0 mL,加入1 mol/L福林酚2.0 mL,摇匀,静置5 min,依次加入7.5%(质量分数)Na2CO3溶液2 mL、蒸馏水5.0 mL,摇匀,40 ℃水浴20 min,冷却至室温,于765 nm测定吸光度。配制不同浓度没食子酸标准品溶液,按照上述方法测定建立标准曲线,通过标准曲线计算样品总酚含量。
1.2.5 总黄酮含量测定
参照WANG等[17]的方法测定总黄酮含量。准确称取1.0 g样品于50 mL离心管中,加入70%乙醇(体积分数,下同)15.0 mL,充分摇匀,于40 ℃水浴中超声波提取1 h,10 000×g离心15 min。取上清液1.0 mL,加入蒸馏水5.0 mL,摇匀后加入5%(质量分数)NaNO2溶液0.3 mL,摇匀,加入10%(质量分数)Al(NO3)3溶液0.3 mL,摇匀后静置5 min,加入1 mo1/L NaOH溶液2 mL,摇匀,用蒸馏水定容至10 mL,于510 nm下测定吸光度。配制不同浓度芦丁标准品溶液,按照上述方法测定建立标准曲线,通过标准曲线计算样品总黄酮含量。
1.2.6 抗氧化活性分析
1.2.6.1 DPPH自由基清除率
准确称取1.0 g样品于50 mL离心管中,加入70%乙醇15.0 mL,充分摇匀,于40 ℃水浴中超声波提取1 h,10 000×g离心15 min。吸取提取液0.5 mL,再加入2.0 mL 0.1 mol/mL DPPH工作液,振荡均匀后,室温避光静止反应30 min,以80%(体积分数)乙醇调零,517 nm波长下测定吸光度值A1。取蒸馏水0.5 mL,加入2.0 mL 0.1 mol/mL DPPH工作液,作为空白组测定吸光度值A0;提取液0.5 mL,加入2 mL无水乙醇,作为对照组测定吸光度值A2。按公式(1)计算样品对DPPH自由基的清除率[18]:
DPPH自由基清除率
(1)
式中:A1,试验组吸光度值;A2,对照组吸光度值;A0,空白组吸光度值。
1.2.6.2 羟自由基清除率
准确称取1.0 g样品于50 mL离心管中,加入70%乙醇15 mL,充分摇匀,于40 ℃水浴中超声波提取1 h,10 000×g离心15 min。吸取上清液0.5 mL,加入2 mL 6 mmol/L FeSO4溶液,0.2 mL 0.3%(体积分数)H2O2溶液,混合均匀后于37 ℃反应30 min。加入0.5 mL 6 mmol/L水杨酸显色,加水定容至10 mL,3 000×g离心5 min去除沉淀。以蒸馏水调零,510 nm波长下测定吸光度值A3。以蒸馏水替代样品上清液进行上述反应作为空白组,测定吸光值A;以蒸馏水代替上述反应中水杨酸溶液作为对照组,测定吸光值A4。按公式(2)计算样品对羟自由基的清除率[19]:
羟自由基清除率
(2)
式中:A3,试验组吸光度值;A4,对照组吸光度值;A,空白组吸光度值。
所有试验测定3次平行,数值结果表示为“平均值±标准差”形式。采用Excel 2021进行数据处理;SPSS 27.0.1.0进行数据统计分析和主成分分析;OriginPro 2021 9.8.0作图。
6个品种梨渣的脂肪、蛋白质、膳食纤维含量结果见表1。梨渣脂肪含量在0.36~1.44 g/100 g,平均含量为0.91 g/100 g,变异系数为43.06%。鸭梨、黄冠梨渣脂肪含量较高,分别为1.44、1.24 g/100 g。脂肪含量最低的是秋月梨渣为0.36 g/100 g。本研究测定的脂肪平均含量低于FERNANDES等[20]测定的梨渣中脂肪含量(1.1 g/100 g)。各品种梨渣的平均蛋白质含量为3.16 g/100 g,变异系数为30.13%。其中,秋月梨渣蛋白质含量最高为4.22 g/100 g,其次是玉露香和黄冠梨渣,两者蛋白质含量分别为3.77、3.76 g/100 g且差异不显著(P>0.05)。本实验测定蛋白质含量与储兆琳等[21]测定的梨渣中蛋白质含量(3.32 g/100 g)相似,高于FERNANDES等[20]测定的梨渣中蛋白质含量(1.8 g/100 g)。
表1 不同品种梨渣脂肪、蛋白质、膳食纤维含量 单位:g/100 g
Table 1 Fat, protein, and dietary fiber content in pear pomaces of different cultivars
样品脂肪蛋白质总膳食纤维不可溶膳食纤维可溶膳食纤维安梨0.90±0.00c1.67±0.07e68.20±0.87a53.70±0.56a14.50±0.36c黄冠1.24±0.04b3.76±0.07b53.07±0.45e45.03±0.31c8.03±0.15f秋月0.36±0.01f4.22±0.11a50.97±0.45f34.80±0.30e16.17±0.15b雪花0.65±0.02e2.50±0.40d63.27±0.32b42.57±0.45d20.67±0.15a鸭梨1.44±0.01a3.04±0.10c56.23±0.31d44.97±0.21c11.27±0.25e玉露香0.85±0.01d3.77±0.04b61.50±0.20c49.43±0.15b12.07±0.21d平均值0.913.1658.8745.0813.78CV/%43.0630.1311.1714.2131.78
注:表中同列小写字母不同表示差异显著(P<0.05);CV,变异系数(下同)。
梨渣中膳食纤维含量丰富,各品种中总膳食纤维(total dietary fiber,TDF)含量均高于50%,平均值为58.87 g/100 g。TDF含量最高的是安梨渣(68.20 g/100 g),其余由高到低依次为雪花梨渣(63.27 g/100 g)、玉露香梨渣(61.50 g/100 g)、鸭梨渣(56.23 g/100 g)、黄冠梨渣(53.07 g/100 g)、秋月梨渣(50.97 g/100 g)。黄冠梨渣中不可溶膳食纤维(insoluble dietary fiber,IDF)占TDF比例最高为84.85%,雪花梨渣中的SDF占TDF比例最高为32.67%。本实验结果与储兆琳等[21]报道梨渣中TDF含量(69.25 g/100 g)、IDF含量(61.16 g/100 g)、SDF含量(8.09 g/100 g)结果相似。与其他水果果渣相比,本实验中梨渣的TDF含量与苹果渣(54.80 g/100 g)[22]和刺梨渣(60.4 g/100 g)[23]的TDF含量相差不大。梨渣高膳食纤维、低脂肪的特点意味着可以考虑将梨渣开发为高膳食纤维、低脂肪的健康产品。
氨基酸是蛋白质的基本组成单位,是生物体内不可缺少的营养成分。本研究采用氨基酸分析仪测定了不同品种梨渣中水解氨基酸种类和含量。如表2所示,共检出15种氨基酸,其中包含6种必需氨基酸(essential amino acid,EAA)和9种非必需氨基酸(non-essential amino acids,NEAA),蛋氨酸在各个梨渣中均未检出。6个品种梨渣中总氨基酸含量(total amino acids,TAA)范围为1.32~2.05 g/100 g,平均值为1.64 g/100 g,低于刺梨果渣[23]中TAA含量(5.71 g/100 g)。检测出的15种氨基酸中,均值含量最高的是天冬氨酸为0.40 g/100 g,变异系数为24.77%。
表2 不同品种梨渣氨基酸含量 单位:g/100 g
Table 2 Amino acid content in pear pomaces of different cultivars
氨基酸类别安梨黄冠秋月雪花鸭梨玉露香平均值CV/%必需氨基酸苯丙氨酸★0.06±0.00c0.08±0.00a0.08±0.00a0.06±0.00d0.07±0.00b0.07±0.00b0.0714.48蛋氨酸▼————————赖氨酸◆0.09±0.00b0.11±0.01a0.11±0.00a0.07±0.00c0.09±0.00b0.09±0.00b0.1315.01亮氨酸▼0.12±0.00b0.15±0.01a0.15±0.00a0.11±0.00c0.12±0.00b0.12±0.00b0.0817.17苏氨酸●0.07±0.00e0.10±0.00b0.11±0.00a0.07±0.00e0.08±0.00d0.09±0.00c0.1018.95缬氨酸▼0.08±0.00e0.12±0.01b0.13±0.00a0.09±0.00e0.09±0.00d0.11±0.00c0.0718.82异亮氨酸▼0.06±0.00d0.09±0.00a0.09±0.00a0.06±0.00d0.07±0.00c0.07±0.00b0.0714.48EAA0.480.650.670.450.510.550.5515.94非必需氨基酸丙氨酸●0.09±0.00e0.13±0.01b0.16±0.00a0.08±0.00e0.10±0.00d0.12±0.00c0.1124.45甘氨酸●0.08±0.00d0.12±0.01a0.10±0.00b0.07±0.00e0.09±0.00c0.08±0.00c0.0918.43谷氨酸◆0.15±0.00c0.16±0.00b0.16±0.00a0.09±0.00f0.12±0.00d0.11±0.00e0.1322.69精氨酸▼0.06±0.00b0.07±0.00a0.07±0.00a0.05±0.00c0.06±0.00b0.06±0.00b0.0612.02酪氨酸★0.04±0.00c0.06±0.00a0.05±0.00a0.04±0.00c0.04±0.00b0.04±0.00c0.0418.46脯氨酸●0.07±0.00d0.09±0.01b0.11±0.01a0.07±0.00cd0.08±0.00c0.10±0.00b0.0919.03丝氨酸●0.07±0.00f0.12±0.01a0.11±0.00b0.08±0.00e0.08±0.00d0.09±0.00c0.0921.45天冬氨酸◆0.25±0.00e0.44±0.02b0.54±0.01a0.35±0.00d0.38±0.01c0.44±0.00b0.4024.77组氨酸●0.05±0.00d0.09±0.01a0.08±0.00b0.06±0.00c0.06±0.01c0.08±0.00a0.0719.01NEAA0.841.271.380.911.021.131.0919.30TAA1.321.922.051.361.531.671.6418.06EAA/NEAA/%57.0550.8948.3050.1550.5248.7050.8950.52EAA/TAA/%36.3233.7332.5733.4033.5732.7533.7333.57SAA/TAA/%31.7633.1232.1032.4232.2433.5733.1232.24DAA/TAA/%36.6537.0439.6438.0438.1938.1537.0438.19BAA/TAA/%24.0322.6221.7022.4822.3221.9522.6222.32AAA/TAA/%7.557.236.577.077.266.337.237.26
注:—表示未检出,下同;EAA,必需氨基酸;NEAA,非必需氨基酸;TAA,总氨基酸;●和SAA,甜味氨基酸;◆和DAA,鲜味氨基酸;▼和BAA,苦味氨基酸;★和AAA,芳香族氨基酸。
EAA是指人体自身无法合成却又是维持生命活动必需的氨基酸,可通过食物摄入,具有重要的生理功能[24]。表2显示,6个品种梨渣中EAA含量范围为0.45~0.67 g/100 g,其中秋月梨渣EAA含量最高,占TAA的32.76%。NEAA含量范围为0.84~1.38 g/100 g,占TAA含量的63.68%~67.43%。FERREIRA等[25]发现‘Rocha’梨渣NEAA含量占TAA含量的76.53%,略高于本文中测定结果。6个品种梨渣中EAA/TAA和EAA/NEAA的比值范围分别为32.6%~36.3%和48.3%~57.1%,接近FAO/WHO提出的标准值(40%和60%),安梨渣的EAA/TAA和EAA/NEAA的比值在6种梨渣中均为最高,分别为36.32%和57.05%。本实验梨渣的EAA/TAA和EAA/NEAA低于刺梨渣[23]中EAA/TAA(39.58%)和EAA/NEAA(65.51%)。
氨基酸除了具有营养价值外,还对食物风味的呈现起着重要作用。根据人体对氨基酸感知程度的不同具体可分为甜味氨基酸(sweet amino acid,SAA)、鲜味氨基酸(delicious amino acid,DAA)、苦味氨基酸(bitter amino acid,BAA)和芳香族氨基酸(aromatic amino acid,AAA)[24]。根据检测结果对6个品种梨渣的呈味氨基酸进行了分析。由表2可知,6个品种梨渣中SAA含量范围占TAA比例的31.76%~33.57%,其中玉露香梨渣中SAA含量最高,其次是黄冠梨渣。DAA含量在0.48~0.81 g/100 g,DAA/TAA比例在36.65%~39.64%,SAA和DAA约占TAA的68.41%~73.21%。BAA和AAA的含量范围分别为0.31~0.44 g/100 g和0.10~0.14 g/100 g,占氨基酸总量的21.70%~24.03%和6.33%~7.55%。苹果渣的SAA/TAA比例为7.22%,DAA/TAA比例为25.94%,BAA/TAA比例为14.45%,本研究中梨渣的甜味、鲜味和苦味氨基酸比例均低于苹果渣[26]。
本文测定梨渣中了10种矿质元素的含量,其中常量元素有K、P、Mg、Ca、Na,微量元素有Fe、Zn、Cu、Mn。如表3所示,在6种梨渣中,矿质元素平均值含量从高到低依次为K>Ca>Mg>P>Na>Fe>Mn>Zn>Cu。其中常量元素Na的平均含量为24.46 mg/kg,含量范围为6.34~44.70 mg/kg;K的平均含量为7 466.72 mg/kg,含量范围为4 741.00~10 509.33 mg/kg,K的含量约是Na含量的193.8~235.11倍。P的平均含量为660.61 mg/kg,含量范围为498.00~773.67 mg/kg。Mg的平均含量为808.56 mg/kg,含量范围为442.67~1 042.67 mg/kg。Ca的平均含量为912.71 mg/kg,含量范围为650.07~1 619.67 mg/kg。在微量元素中,Fe和Mn的含量相对较高,平均含量分别为9.31、8.23 mg/kg。Zn和Cu元素含量较低,平均含量分别为4.56、4.34 mg/kg。Na、K、Mg、Mn元素含量最高的为黄冠梨渣;P和Zn元素含量最高的是秋月梨渣;Ca元素含量最高的是鸭梨渣;Fe元素含量最高的是安梨渣;Cu元素含量最高的是雪花梨渣;而玉露香梨渣的各项矿物质元素含量都比较低。与其他果渣相比,本文中梨渣K含量高于蓝莓果渣[27]中K含量(3 661.61 mg/kg),Zn、Mn、Fe、Cu含量均低于葡萄果渣中对应矿质元素含量[28]。梨渣有低钠高钾的特点,且富含P、Ca、Fe、Zn,是一种优秀的加工原料。
表3 不同品种梨渣矿质元素含量 单位:mg/kg
Table 3 Mineral element content in pear pomaces of different cultivars
品种ZnPNaMnMgKFeCuCa安梨2.73±0.04f498.00±4.36e6.34±0.08f3.96±0.02d442.67±3.51f4 741±36.06f12.1±0.50a3.51±0.02e873.87±5.83c黄冠6.21±0.08b671.67±14.57c44.70±0.36a11.10±0.00a1 042.67±8.39a10 509.33±178.26a10.53±0.68b5.18±0.03b967.07±2.37b秋月6.70±0.04a773.67±5.77a22.70±0.10d8.16±0.02b911.33±4.04b8 617.67±26.86b10.98±0.90b5.05±0.03c712.13±1.20d雪花4.18±0.04d722.67±4.04b25.63±0.15c7.66±0.02c854.67±1.53c6 929.33±8.08d5.36±0.36d5.26±0.03a650.07±4.51e鸭梨2.91±0.08e648.33±6.66d33.83±0.51b10.87±0.06a789.33±1.15e6 660.00±24.58e6.50±0.37c3.62±0.05d1 619.67±21.64a玉露香4.61±0.04c649.33±3.06d13.53±0.74e7.64±0.55c810.67±7.37d7 343.00±26.51c10.37±0.47b3.42±0.02f653.43±6.48e平均值4.56660.6124.468.23808.567 466.729.314.34912.71CV/%36.0614.1256.3531.7224.8426.0829.1120.8740.43
6个梨渣品种中果糖、山梨醇、葡萄糖、蔗糖及可溶性总糖含量如表4所示。由表4可知,果糖含量最高的是玉露香梨渣,达到了130.87 mg/g,其次是黄冠梨渣(126.72 mg/g)。安梨渣果糖含量最低为71.76 mg/g。鸭梨渣的山梨醇含量显著高于其他5种梨渣(P<0.05),其次是玉露香梨渣,安梨渣的山梨醇含量最低为24.85 mg/g。葡萄糖含量较高的是雪花梨渣(88.32 mg/g)和秋月梨渣(80.65 mg/g),其次是黄冠、玉露香和鸭梨渣,分别为60.97、60.33、58.79 mg/g。蔗糖含量秋月梨渣的显著高于其他品种梨渣为107.50 mg/g,其余5种梨渣蔗糖含量从高到低为:黄冠>鸭梨>雪花>玉露香>安梨,含量范围为1.26~12.06 mg/g。本研究中可溶性总糖平均含量为276.03 mg/g,大于刺梨果渣中可溶性总糖含量[23],达刺梨果渣的2.44倍。
表4 不同品种梨渣中果糖、山梨醇、葡萄糖和蔗糖的含量 单位:mg/g
Table 4 Fructose, sorbitol, glucose, and sucrose content in pear pomaces of different cultivars
品种果糖山梨醇葡萄糖蔗糖可溶性总糖安梨71.76±1.01f24.85±1.08e33.14±0.65d1.26±0.13d131.01±0.70d黄冠126.72±0.93b84.22±8.06c60.97±1.69c12.06±0.36b288.97±14.01bc秋月104.01±0.48d59.80±0.66d80.65±0.95b107.50±0.13a351.96±0.32a雪花118.71±0.21c85.22±0.35c88.32±1.77a7.37±0.07c299.62±1.56b鸭梨92.72±0.68e118.42±0.87a58.79±1.83c11.77±2.29b281.70±5.67c玉露香130.87±1.90a106.22±0.13b60.33±0.46c5.49±0.19c302.90±2.43b平均值108.3079.7963.7024.24276.03CV/%21.7042.1630.36169.0927.24
通过HPLC法对梨渣中的柠檬酸、草酸、苹果酸、酒石酸、琥珀酸等9种有机酸进行分析。从表5可知,苹果酸和柠檬酸是梨渣中含量最高的2种有机酸,苹果酸含量范围在0.65~2.58 mg/g,柠檬酸含量范围在1.29~2.63 mg/g,本结果与研究报道中苹果酸和柠檬酸在梨汁中含量最高的结果相一致[29]。乳酸和富马酸在梨渣中含量较低,乳酸在秋月梨和安梨渣中均未检出。总有机酸含量排序由高到低为:黄冠>安梨>鸭梨>秋月>雪花>玉露香。
表5 不同品种梨渣有机酸含量 单位:mg/g
Table 5 Organic acid content in pear pomaces of different cultivars
品种草酸酒石酸奎宁酸苹果酸莽草酸乳酸柠檬酸琥珀酸富马酸总有机酸安梨0.08±0.00f0.29±0.08b0.09±0.00e2.55±0.00a0.10±0.00e—2.63±0.01a0.20±0.03b0.003 8±0.000 1b5.93±0.05b黄冠0.27±0.01b0.02±0.00e0.79±0.02a2.58±0.01a0.26±0.01b0.14±0.02a2.33±0.00b0.14±0.00c0.007 4±0.000 1b6.54±0.04a秋月0.37±0.00a—0.39±0.02c2.16±0.08b0.35±0.00a—1.67±0.01d0.22±0.01b0.006 0±0.000 1b5.15±0.05d雪花0.17±0.00e0.11±0.01d0.69±0.00b1.86±0.04c0.35±0.01a0.11±0.01b1.30±0.01e0.15±0.02c0.004 8±0.000 3b4.75±0.06e鸭梨0.22±0.00d0.70±0.01a0.09±0.00e1.81±0.00c0.15±0.00d0.11±0.01b2.30±0.02c0.14±0.00c0.004 0±0.000 0b5.52±0.00c玉露香0.25±0.01c0.21±0.02c0.22±0.01d0.65±0.01d0.18±0.00c0.11±0.00b1.29±0.00e0.82±0.01a0.019 8±0.005 7a3.74±0.03f均值0.230.260.381.930.230.121.920.280.007 65.27CV/%43.0499.1180.8836.7346.0312.7529.9896.2179.7118.50
安梨、黄冠梨渣中苹果酸含量较高。玉露香和雪花梨渣中柠檬酸含量较低;安梨渣中柠檬酸含量最高(2.63 mg/g)。奎宁酸含量范围为0.09~0.79 mg/g,鸭梨和安梨渣中奎宁酸含量较低,为0.09 mg/g;秋月梨渣草酸含量最高,为0.37 mg/g。梨渣中酒石酸含量在0.02~0.70 mg/g,黄冠梨渣含量最低。秋月梨渣未检出酒石酸和乳酸,安梨渣未检出乳酸,这可能与品种特性和不同的生长环境有关。与其他果渣相比,本文测定的梨渣中苹果酸、柠檬酸含量均高于蓝莓果渣[27]中苹果酸(3.84 mg/g)、柠檬酸(121.34 mg/g)含量,本文梨渣中莽草酸含量范围为0.1~0.35 mg/g,而莽草酸在蓝莓渣中未检出。
由图1可知,6个品种梨渣的总酚含量在0.98~1.76 mg/g,平均含量为1.32 mg/g,低于Konferencja梨果渣[30]中总酚的含量(2.58 mg/g)。酚类化合物是重要次生代谢物,其含量受多种因素影响,其中品种差异是主要影响因素[31]。总酚含量最高的是安梨渣为1.76 mg/g,含量最低的是秋月梨渣为0.98 mg/g。不同品种梨渣总黄酮含量范围为0.19~0.45 mg/g,含量最低的是秋月梨渣为0.19 mg/g,安梨渣总黄酮含量高于其他品种为0.45 mg/g。
图1 不同品种梨渣总酚和总黄酮含量
Fig.1 Total phenolic and flavonoid content in pear pomaces of different cultivars
注:不同小写字母代表组间存在显著差异(P<0.05)(下同)。
由图2可知,不同品种梨渣DPPH自由基清除率在77.80%~89.61%,清除率最高的是安梨为89.61%,秋月清除率最低为77.80%,DPPH自由基清除率平均值为82.67%。不同品种梨果渣羟自由基清除率在58.43%~76.34%,清除率最高的是安梨为76.34%,黄冠梨渣清除率最低为58.43%,羟自由基清除率平均值为68.06%。2种抗氧化能力的实验结果表明安梨渣抗氧化能力最强,这与安梨渣中总酚含量最高结果一致。
图2 不同品种梨渣DPPH自由基和羟自由基清除率
Fig.2 DPPH free radical and hydroxyl free radical scavenging rate in pear pomaces of different cultivars
2.8.1 主成分分析结果
采用主成分分析法,从样本相关矩阵出发,对原始数据进行标准化处理后,计算各性状的特征值和方差贡献率,确定主成分的个数。再根据各性状的特征向量,列出主成分的函数表达式,然后计算其主成分值,对测得的6个品种梨渣的各营养成分进行综合评价。由表6可知,前4个主成分的累计贡献率为92.52%,这说明前4个成分已经代表了全部性状92.52%的综合信息。因此,选取前4个主成分作为梨渣营养品质的重要主成分。
表6 主成分特征值、贡献率及累计贡献率
Table 6 Principal component characteristic value, contribution rate, and cumulative contribution rate
主成分特征值贡献率/%积累贡献率/%第1主成分22.3748.6348.63第2主成分7.8317.0265.65第3主成分6.6014.3480.00第4主成分5.7612.5292.52第5主成分3.447.48100.00
2.8.2 基于主成分分析建立营养品质评价模型
用各指标变量的主成分载荷(表7)除以主成分相对应的特征值开平方根,便得到5个主成分中每个指标所对应的系数即特征向量(表7),以特征向量为权重构建4个主成分的表达函数式,其中X1~X46为46种营养成分指标标准化后的值,F1、F2、F3、F4表示4个主成分的综合得分,综合得分越大表明该品种梨渣营养品质越好。
表7 四个主成分的特征向量和载荷矩阵
Table 7 Eigenvectors and loading matrices of four principal components
指标第1主成分第2主成分第3主成分第4主成分载荷特征向量载荷特征向量载荷特征向量载荷特征向量脂肪-0.20-0.040.240.080.930.360.200.08蛋白质0.910.19-0.02-0.01-0.05-0.020.340.14TDF-0.93-0.20-0.07-0.02-0.24-0.090.110.05IDF-0.77-0.160.360.130.160.060.410.17SDF-0.26-0.06-0.62-0.22-0.59-0.23-0.44-0.18苯丙氨酸0.860.180.510.180.100.040.010.00丙氨酸0.880.190.290.10-0.26-0.100.020.01甘氨酸0.820.170.450.160.310.120.000.00谷氨酸0.460.100.830.30-0.15-0.06-0.27-0.11精氨酸0.850.180.520.180.050.02-0.03-0.01赖氨酸0.780.160.600.210.020.01-0.17-0.07酪氨酸0.920.190.260.090.180.07-0.25-0.1亮氨酸0.870.180.490.17-0.04-0.02-0.09-0.04脯氨酸0.880.190.090.03-0.26-0.100.260.11丝氨酸0.950.200.190.070.080.030.20.08苏氨酸0.920.190.270.10-0.22-0.090.170.07天冬氨酸0.930.20-0.09-0.03-0.16-0.060.180.08缬氨酸0.930.200.210.08-0.19-0.070.230.10异亮氨酸0.940.200.340.12-0.010.000.050.02组氨酸0.800.17-0.06-0.020.070.030.570.24Zn0.940.200.030.01-0.27-0.100.010.01P0.790.17-0.57-0.20-0.12-0.05-0.12-0.05Na0.610.13-0.16-0.060.740.29-0.16-0.07Mn0.650.14-0.20-0.070.720.280.090.04Mg0.880.19-0.34-0.120.260.100.110.05K0.930.200.000.000.220.080.110.05Fe0.130.030.860.31-0.44-0.170.170.07Cu0.640.14-0.37-0.13-0.06-0.02-0.49-0.21Ca-0.13-0.030.190.070.830.32-0.16-0.07果糖0.560.12-0.46-0.170.050.020.590.24山梨醇0.280.06-0.49-0.170.600.240.500.21葡萄糖0.540.11-0.80-0.29-0.18-0.07-0.19-0.08蔗糖0.670.140.090.03-0.48-0.18-0.37-0.16草酸0.950.20-0.04-0.01-0.09-0.040.080.03富马酸0.140.03-0.06-0.02-0.26-0.100.950.40琥珀酸-0.05-0.01-0.04-0.01-0.38-0.150.920.38酒石酸-0.54-0.110.040.010.570.220.050.02奎宁酸0.550.12-0.37-0.130.100.04-0.17-0.07莽草酸0.660.14-0.57-0.20-0.29-0.11-0.32-0.13柠檬酸-0.25-0.050.760.270.470.18-0.37-0.15苹果酸0.070.020.440.160.170.07-0.81-0.34乳酸0.170.04-0.45-0.160.700.270.450.19
续表7
指标第1主成分第2主成分第3主成分第4主成分载荷特征向量载荷特征向量载荷特征向量载荷特征向量总酚-0.50-0.110.470.17-0.24-0.090.530.22总黄酮-0.65-0.140.600.210.390.150.270.11DPPH自由基清除率-0.65-0.140.400.14-0.24-0.090.300.12羟自由基清除率-0.48-0.100.340.12-0.68-0.270.200.08
F1=-0.04X1+0.19X2-0.20X3-0.16X4-0.06X5+…+0.04X42-0.11X43-0.14X44-0.14X45-0.10X46
F2=0.08X1-0.01X2-0.02X3+0.13X4-0.22X5+…-0.16X42+0.17X43+0.21X44+0.14X45+0.12X46
F3=0.36X1-0.02X2-0.09X3+0.06X4-0.23X5+…+0.27X42-0.09X43+0.15X44-0.09X45-0.27X46
F4=0.08X1+0.14X2+0.05X3+0.17X4-0.18X5+…+0.19X42+0.22X43+0.11X44+0.12X45+0.08X46
以各个主成分对应的方差贡献率作为权重,由主成分得分和对应的权重线性加权求和得到综合评价函数。函数公式(3)如下:
F综合=0.224F1+0.078F2+0.066F3+0.058F4
(3)
6个梨渣品种的综合得分结果由表8所示,排序为:黄冠>秋月>玉露香>鸭梨>雪花>安梨渣。
表8 标准化后主成分得分及排序
Table 8 Standardized score and ranking of principal components
品种F1F2F3F4F排序安梨-6.823.33-1.34-1.23-1.426黄冠4.871.75-0.560.231.201秋月5.930.67-2.40-1.801.122雪花-1.93-4.92-0.29-1.42-0.925鸭梨-1.56-0.353.21-0.43-0.194玉露香-0.49-0.48-1.374.660.033
通过对6个品种梨渣中蛋白质、脂肪、膳食纤维、可溶性糖、氨基酸、矿物质元素和抗氧化活性等46个营养指标进行检测分析,发现梨渣中TDF含量均在50%以上,安梨渣IDF含量最高,雪花梨SDF含量最高;鸭梨和黄冠梨渣脂肪含量较高,秋月和黄冠梨渣蛋白质含量较高。6个品种的梨渣中检出了15种氨基酸,EAA/TAA和EAA/NEAA的比值接近FAO/WHO模式蛋白。梨渣中含丰富的矿质元素,且有低钠高钾的特点,也含有对人体有益的Fe、Zn微量元素。黄冠梨渣的总有机酸含量最高。安梨、玉露香、黄冠梨渣的总酚和总黄酮含量较高,且抗氧化性能较好。主成分分析结果排序为黄冠>秋月>玉露香>鸭梨>雪花>安梨渣。黄冠梨渣各营养指标的含量均处于较高水平,综合评价排名最优。
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