猪血桃,又名红脆桃,是我国湖南省衡山县的地方特色品种,因果肉血红、香气浓郁、汁多味美,深受消费者喜爱[1]。猪血桃营养丰富,富含花青素、酚类及矿物质等成分,花青素含量与蓝莓相当,高达1.901 mg/g[2-3]。然而,猪血桃属于呼吸跃变型果实,成熟期相对集中且货架期较短,不同采收期猪血桃的品质及风味存在明显差异。研究表明,采收成熟度对果实的品质、贮藏及加工利用有很大影响,过早采收的果实可溶性固形物(total soluble solid,TSS)含量低,可滴定酸(titratable acid,TA)含量高,风味淡[4];过晚采收的果实硬度下降,不利于贮藏、运输和销售[5]。因此,选择合适的采收时间对猪血桃商品流通和加工意义重大。
目前,桃适宜采收期的研究主要通过果实外观品质及营养品质的差异进行判断。酆炳森等[6]通过测定黄金蜜桃的好果率、感官品质和理化指标,发现开花后145 d和开花后151 d的果实品质更佳。李杜等[7]对4种不同成熟度的‘金湘玉’早熟黄桃进行感官、物理指标及营养成分分析,发现‘金湘玉’早熟黄桃在八成熟阶段品质较好。Jayasooriya等[8]通过测定‘蜜红’桃的果实大小、TSS含量、TA含量、硬度、果皮颜色和乙烯释放量等指标,确定‘蜜红’桃在盛花后74 d为最佳采收时间。然而,将不同采收期桃果实原料特性与其果汁产品品质进行系统性关联,并建立综合品质评价模型的研究较少。基于此,本研究以猪血桃为研究对象,对3个采收期果实的感官品质、营养品质以及果汁加工品质等26项指标进行测定,并通过相关性分析研究猪血桃原料特性与果汁品质指标间的关联性,最后利用主成分分析(principal component analysis,PCA),通过降维的方式把猪血桃果实与果汁的多个指标转化为少数综合指标[9],通过数学模型构建兼顾果实原料特性与果汁品质的综合评价体系,从而对不同采收期猪血桃的品质进行全面系统评价,旨在为猪血桃适时采收和深加工产业高质量发展提供理论依据和实践指导。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
试验材料为猪血桃,分别于6月4日(采收期S1)、6月7日(采收期S2)、6月12日(采收期S3)采摘,每个时段采集10 kg,采后及时预冷,并于当日冷链运输到湖南省农产品加工与质量安全研究所实验室,4 ℃贮藏。
果糖、葡萄糖、蔗糖、苹果酸、柠檬酸、抗坏血酸标准品(均为色谱纯),上海麦克林生化科技有限公司;甲醇、盐酸、NaOH、酚酞、HPO3(均为分析纯),国药集团化学试剂有限公司。
1.2 仪器与设备
JYL-Y3破壁料理机,九阳股份有限公司;PAL-1糖酸度计,日本ATAGO公司;CT3质构分析仪,美国Brookfield有限公司;CR-400色差仪,柯尼卡美能达公司;UV-1800紫外-可见分光光度计,日本岛津公司;Acquity超高效液相色谱仪,美国Waters公司;PHS-25型pH计,上海仪电科学仪器股份有限公司。
1.3 实验方法
1.3.1 样品处理
猪血桃运回实验室后,部分果实立即进行色泽、硬度测定及制汁处理,其余果实经液氮速冻后和制得的猪血桃果汁一起储存于-80 ℃冰箱备用。
1.3.2 果皮及果肉色泽测定
参照刘萍等[10]的方法,使用色差仪测定猪血桃果皮和果肉的L*、a*和b*值,在果实赤道部位选取6个点测定,取平均值。
1.3.3 硬度测定
参照刘雪平等[11]的方法并稍作修改,选取5个猪血桃,去皮后对每个样品的赤道处进行3次不同位置的测定,结果取平均值。质构仪在TPA模式下,采用TA39探头进行压缩实验,具体设置参数如下:测前速度2 mm/s,测试速度1 mm/s,测后速度1 mm/s,距离5.00 mm,触发力5.00 g。
1.3.4 TSS、TA及固酸比测定
参照Hafiz等[12]的方法,TSS含量采用糖酸度计进行测定,结果用°Brix表示;TA含量采用0.1 mol/L NaOH标准溶液滴定法测定,滴定终点pH值为(8.2±0.1);固酸比为TSS与TA的比值。
1.3.5 水分测定
采用直接干燥法,参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》进行测定。
1.3.6 果糖、葡萄糖、蔗糖测定
采用高效液相色谱法,参照GB 5009.8—2023《食品安全国家标准 食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖的测定》进行测定。
1.3.7 苹果酸、柠檬酸测定
参照GB 5009.157—2016《食品安全国家标准 食品中有机酸的测定》进行测定。
1.3.8 抗坏血酸测定
采用高效液相色谱法,参照GB 5009.86—2016《食品安全国家标准 食品中抗坏血酸的测定》进行测定。
1.3.9 总酚、类黄酮及花青素测定
参考张维等[13]的方法,称取2 g猪血桃冻样,研磨成粉末,加入5 mL预冷的质量分数为1% HCl-甲醇溶液,混匀后浸提30 min,于4 ℃下10 000 r/min离心15 min,收集上清液备用。以质量分数为1% HCl-甲醇溶液作空白参比调零,在280、325、600、530 nm波长处分别测定上清液的吸光值。以每克鲜重果蔬组织在波长280 nm处的吸光值表示总酚含量;在波长325 nm处的吸光值表示类黄酮含量;在波长530 nm和600 nm处的吸光值之差表示花青素含量。
1.3.10 制汁特性测定
1.3.10.1 猪血桃汁制备工艺流程
猪血桃→清洗、沥干→去核→切片→100 ℃热烫60 s→冷却→打浆→0.01%(质量分数)果胶酶酶解1 h→1层纱布过滤→200目纱布过滤→猪血桃果汁
1.3.10.2 出汁率
猪血桃洗净沥干后去核,切成薄片后称重,记录果肉质量,按照1.3.10.1节制汁后称取果汁质量。出汁率计算如公式(1)所示:
出汁率
(1)
式中:m1,果汁质量,g;m2,果肉质量,g。
1.3.10.3 果汁色泽
参考崔燕等[14]的方法,取5 mL果汁于比色皿中,用色差仪对果汁的L*、a*和b*值进行测定。
1.3.10.4 浊度
参考Wang等[15]的方法,取10 mL果汁,4 200×g离心15 min,于660 nm处测定上清液的吸光值。浊度计算如公式(2)所示:
浊度=100-100×10-Abs
(2)
式中:Abs,样品在660 nm处的吸光值。
1.3.10.5 透光率
吸取混合均匀的果汁样品,以蒸馏水为参比,在波长650 nm处测定其透光率[16]。
1.3.10.6 褐变指数
通过紫外分光光度法测定[17],向5 mL果汁中加入5 mL乙醇,4 ℃ 10 000×g离心10 min,然后在420 nm处测定上清液的吸光值。褐变指数用吸光值来描述,吸光值越大,褐变指数越大。
1.4 数据处理
所有试验重复3次,取平均值,结果以“平均值±标准差”表示,使用Excel软件处理数据,使用SPSS 26.0软件进行显著性分析、相关性分析和PCA,使用Origin 2021软件和Graphpad Prism 9.3.1软件绘制图表。
2 结果与分析
2.1 不同采收期猪血桃感官品质变化
2.1.1 不同采收期猪血桃果皮及果肉色泽变化
桃果实的外观色泽是评价其商品价值的重要指标之一,也是消费者判断果实品质的直观依据。如表1所示,3个采收期猪血桃果皮的L*值逐渐降低,a*值逐渐上升,b*值变化不大,说明猪血桃果皮色泽逐渐变暗,红度增加,果皮逐渐呈现紫红色。果肉的L*值先升高后降低,a*值逐渐上升,b*值无显著性变化,表明猪血桃果肉色泽在采收期S2时最亮,随后变暗,颜色逐渐变深。图1为具体外观变化。
图1 不同采收期猪血桃外观及剖面图
Fig.1 Appearance and cross-sectional views of Zhuxue peaches at different harvest periods
表1 不同采收期猪血桃果皮及果肉色泽变化
Table 1 Color changes of the peel and pulp of Zhuxue peaches at different harvest periods.
注:相同指标肩标小写字母不同表示差异显著(P<0.05)(下同)。
不同部位色度值采收期S1S2S3果皮L∗59.47±1.59a57.28±2.78a48.46±2.06ba∗19.88±0.95c24.99±1.11b32.02±2.89ab∗25.69±1.87a22.81±1.73a23.23±1.45a果肉L∗49.62±1.76b53.90±0.90a48.51±2.08ba∗26.33±4.01b29.17±2.74ab35.21±1.73ab∗16.85±1.38a19.50±1.67a19.75±1.42a
2.1.2 不同采收期猪血桃硬度变化
硬度是判断果实成熟度的重要指标之一。如图2所示,猪血桃在采收期S1～S3的硬度呈下降趋势,采收期S1与采收期S2的硬度没有显著差异(P>0.05),但在采收期S3时硬度显著下降(P<0.05),表明果实质地不断变软,这是由于随着果实的成熟,细胞壁降解以及淀粉转化为糖导致[18]。
图2 不同采收期猪血桃硬度变化
Fig.2 Change in hardness of Zhuxue peaches at different harvest periods
注:小写字母不同表示差异显著(P<0.05)(下同)。
2.2 不同采收期猪血桃营养品质变化
2.2.1 不同采收期猪血桃TSS含量、TA含量及固酸比变化
TSS是评价果实品质的关键指标,主要包括可溶性糖、有机酸、维生素、矿物质等[19]。如图3-a所示,随着采收期的延长,TSS含量呈现先上升后下降的趋势,在采收期S2时猪血桃TSS含量达到最高值(12.90 °Brix),显著高于其他采收期(P<0.05),这是由于随着成熟度的提高,淀粉逐渐转化为可溶性糖,而后逐渐减低,可能与果实呼吸作用消耗体内有机物有关[20]。
a-TSS含量;b-TA含量;c-固酸比
图3 不同采收期猪血桃TSS含量、TA含量及固酸比变化
Fig.3 Changes in TSS content, TA content, and solid-acid ratio of Zhuxue peaches at different harvest stages
TA是评价猪血桃成熟度及风味的重要指标,由图3-b可知,不同采收期猪血桃TA含量为0.16%～0.28%,TA含量呈现先增加后降低的趋势,采收期S1与采收期S2的TA含量差异不显著(P>0.05),采收期S3的TA含量显著下降至0.16%。随着采收期的推迟,猪血桃的成熟度增加,由于果实呼吸作用消耗有机酸,TA含量下降,这与不同采收成熟度黄金蜜桃的TA含量变化趋势一致[6]。
固酸比对果实风味有显著影响,猪血桃在采收期S1和采收期S2时固酸比无显著变化,在采收期S3时由于TA含量的下降,固酸比显著增加,达到69.40(图3-c)。
2.2.2 不同采收期猪血桃可溶性糖含量变化
可溶性糖是决定果实甜度和风味品质的关键物质,猪血桃中的可溶性糖主要是果糖、葡萄糖和蔗糖。如图4所示,不同采收期猪血桃的果糖、葡萄糖和蔗糖含量存在显著差异(P<0.05)。果糖含量在采收期S1和采收期S2无显著差异(P>0.05),分别为47.83、45.53 mg/g,但在采收期S3显著下降至31.00 mg/g(图4-a)。葡萄糖含量在不同采收期呈显著下降趋势(P<0.05)(图4-b)。蔗糖含量的变化趋势与果糖和葡萄糖相反,随着采收期的推迟呈现上升趋势(图4-c),这可能是猪血桃的可溶性糖组成在成熟过程中发生动态转化,果糖和葡萄糖转化成蔗糖[21]。
a-果糖含量;b-葡萄糖含量;c-蔗糖含量
图4 不同采收期猪血桃可溶性糖含量变化
Fig.4 Changes in soluble sugar content of Zhuxue peaches at different harvest periods
2.2.3 不同采收期猪血桃有机酸及抗坏血酸含量变化
有机酸含量影响果实的营养与风味,猪血桃中的有机酸主要是苹果酸和柠檬酸。如图5所示,猪血桃中苹果酸含量高于柠檬酸,随着采收期的推迟,苹果酸含量先降低后升高,在采收期S2时最低,为2.34 mg/g。柠檬酸含量在不同采收期呈显著下降趋势(P<0.05),从采收期S1的1.56 mg/g降至采收期S3的0.50 mg/g,这与李慧敏等[22]的研究结果一致。
a-苹果酸含量;b-柠檬酸含量;c-抗坏血酸含量
图5 不同采收期猪血桃有机酸及抗坏血酸含量变化
Fig.5 Changes in organic acid and ascorbic acid content of Zhuxue peaches at different harvest periods
抗坏血酸又称维生素C,既是果蔬中对人类营养最重要的维生素,又是植物体内的非酶抗氧化剂,能维持活性氧代谢平衡并延缓果实后熟软化[6]。由图5可知,在猪血桃采收期间,抗坏血酸含量呈显著下降趋势(P<0.05),与采收期S1相比,采收期S2的猪血桃抗坏血酸含量下降了14.34%,采收期S3的猪血桃抗坏血酸含量下降了50.91%,此时含量最低,为3.49 mg/100 g。随着采收期的延长,抗坏血酸含量下降,这是因为在抗坏血酸氧化酶的作用下,抗坏血酸逐渐转化为脱氢抗坏血酸[23]。
2.2.4 不同采收期猪血桃总酚、类黄酮及花青素含量变化
酚类物质是桃果实重要的次生代谢产物之一[24],具有抗氧化、抗炎、抗癌和抗衰老等多种功效[25-26]。猪血桃中含有丰富的酚类物质,主要为类黄酮和酚酸。花青素是猪血桃中存在的一种水溶性天然色素,赋予猪血桃果肉鲜红的色泽,并具有抗衰老、抗癌和免疫保护的作用[27]。由图6可知,不同采收期猪血桃的总酚和类黄酮含量差异不显著(P>0.05),测得总酚含量为1.806～1.875 OD280nm/g,类黄酮含量为1.717～1.826 OD325nm/g,采收期S1的总酚和类黄酮含量最高,随着采收期的延长,总酚和类黄酮含量略有下降。花青素含量随采收期延长呈下降趋势,采收期S1的花青素含量最高,为1.296(OD530nm-OD600nm)/g,与采收期S2无显著差异(P>0.05),采收期S3的花青素含量显著低于采收期S1和S2(P<0.05)。
a-总酚含量;b-类黄酮含量;c-花青素含量
图6 不同采收期猪血桃总酚、类黄酮及花青素含量变化
Fig.6 Changes in total phenols, flavonoids, and anthocyanins content of Zhuxue peaches at different harvest periods
2.3 不同采收期猪血桃果汁加工品质比较
通过比较不同采收期猪血桃果汁的加工品质指标发现,采收时间对果汁多项加工品质指标具有显著影响。由表2可知,采收期S2的猪血桃出汁率最高,显著高于采收期S1和S3,采收期S1和S3的猪血桃出汁率无显著差异。在果汁色泽方面,L*值随采收时间推迟显著降低,表明果汁亮度下降、颜色加深;a*值逐渐升高,表明果汁红度值增加,这与猪血桃果皮和果肉a*值的变化趋势一致;b*值则呈显著下降趋势,表明黄度值逐渐降低。在采收期S3时浊度显著上升至45.51,远高于前两个时期,同时透光率逐渐下降,表明果汁浑浊程度随采收时间推迟而增加,这可能是与果肉软化、可溶性果胶含量增加有关[28]。褐变指数在采收期S2时最低,与采收期S1和S3存在显著差异,说明此时猪血桃果汁的褐变程度最低。
表2 不同采收期猪血桃果汁加工品质指标
Table 2 Processing quality indicators of Zhuxue peach juice at different harvest periods
指标不同采收期S1S2S3出汁率/%62.43±1.54b67.28±0.97a60.50±1.73b果汁L∗39.18±0.25a35.68±0.05b31.34±0.07c果汁a∗11.09±0.74b12.25±0.17a13.15±0.10a果汁b∗3.31±0.16a3.06±0.04b1.98±0.02c浊度19.46±0.19c21.24±0.11b45.51±0.44a透光率/%0.269±0.001a0.200±0.001b0.165±0.001c褐变指数0.263±0.003a0.234±0.001b0.260±0.001a
2.4 不同采收期猪血桃果实及果汁品质相关性分析
采用Pearson相关系数对3个采收期猪血桃果实及果汁的26项品质指标进行相关性分析,结果如图7所示。果皮L*值与果皮a*值、果肉a*值呈极显著负相关(P<0.01);果肉a*值与果皮a*值呈显著正相关(P<0.05),与果皮b*值呈显著负相关(P<0.05);TSS含量与果糖含量、柠檬酸含量、花青素含量、果汁b*值呈显著正相关(P<0.05),与TA含量、出汁率呈极显著正相关(P<0.01),与褐变指数呈极显著负相关(P<0.01);果糖含量、葡萄糖含量、柠檬酸含量、抗坏血酸含量、花青素含量、果汁L*值、果汁b*值均与果皮L*值、TA含量呈极显著正相关(P<0.01),与果皮a*值、果肉a*值呈极显著负相关(P<0.01);果糖含量、葡萄糖含量均与柠檬酸含量、抗坏血酸含量、花青素含量、果汁L*值、果汁b*值、透光率呈极显著正相关(P<0.01),与蔗糖含量、浊度呈极显著负相关(P<0.01);柠檬酸含量、抗坏血酸含量、花青素含量均与果汁L*值、果汁b*值、透光率呈极显著正相关(P<0.01),与浊度呈极显著负相关(P<0.01);出汁率与TSS含量呈极显著正相关(P<0.01),与褐变指数呈极显著负相关(P<0.01);果汁L*值与果皮L*值、果汁b*值、透光率呈极显著正相关(P<0.01),与果汁a*值、浊度呈极显著负相关(P<0.01);透光率与果汁b*值呈极显著正相关(P<0.01),与果汁a*值和浊度呈极显著负相关(P<0.01)。综上所述,猪血桃果实及果汁的各项品质指标间均存在不同程度的相关性,果糖含量、柠檬酸含量、花青素含量、透光率和其他指标相关性较高,因此可作为猪血桃果实品质评价的代表性指标。
图7 不同采收期猪血桃果实及果汁品质指标相关性分析
Fig.7 Correlation analysis of fruit and juice quality indicators of Zhuxue peaches at different harvest periods
2.5 不同采收期猪血桃果实与果汁指标的PCA
2.5.1 不同采收期猪血桃品质差异分析
为了准确且直观的判断不同采收期猪血桃品质的差异,运用Origin插件程序绘制主成分(principal component,PC)得分图。由图8可知,PC1贡献率为65.8%,PC2贡献率为17.9%,降维后二者累计贡献率达83.7%,因此,可将这2个PC作为评价果实品质的综合变量。从图8可以看出,不同采收期猪血桃可被较好地区分,在采收期S1和S2时差异较小,但采收期S3与采收期S1和S2差异较明显。
图8 PC得分图
Fig.8 Principal component score chart
2.5.2 不同采收期猪血桃品质综合评价
利用SPSS 26.0软件对不同采收期猪血桃的相关数据进行PCA,根据特征值>1的原则,共提取4个PC,结果如表3所示,前4个PC的累计方差贡献率达93.346%,可以反映原始数据的大部分信息。PC载荷矩阵能够反映各PC中不同指标的载荷情况,由表4可知,PC1的方差贡献率为65.836%,具有较高载荷的指标有果皮L*、果皮a*、果肉a*、TSS含量、TA含量、固酸比、抗坏血酸含量、果糖含量、葡萄糖含量、蔗糖含量、苹果酸含量、柠檬酸含量、花青素含量、果汁L*、果汁a*、果汁b*、浊度、透光率,主要反映果实的外观、营养和加工品质;PC2的方差贡献率为17.935%,具有较高载荷的指标有果皮b*、果肉L*、果肉b*、硬度、TSS含量、出汁率、褐变指数,主要反映果实的外观和加工品质;PC3的方差贡献率为4.916%,具有较高载荷的指标有总酚和类黄酮含量,PC4的方差贡献率为4.659%,具有较高载荷的指标为总酚含量,PC3和PC4主要反映果实的功能品质。
F=0.705F1+0.192F2+0.053F3+0.050F4
(3)
表3 PC特征值及方差贡献率
Table 3 Principal component eigenvalues and variance contribution rate
PC特征值方差贡献率/%累积方差贡献率/%117.11765.83665.83624.66317.93583.77231.2784.91688.68741.2114.65993.346
表4 PC载荷矩阵
Table 4 Principal component loading matrix
品质指标PC1PC2PC3PC4果皮L∗ 0.958 -0.012 -0.033 -0.137 果皮a∗-0.928 0.258 0.111 -0.101 果皮b∗0.405 -0.644 -0.274 0.418 果肉L∗0.444 0.811 0.063 -0.163 果肉a∗-0.862 0.169 0.158 -0.145 果肉b∗-0.566 0.599 -0.181 -0.139 硬度0.596 -0.599 -0.294 -0.310 TSS0.684 0.703 0.047 0.046 TA0.949 0.280 -0.044 -0.010 固酸比-0.961 -0.144 0.090 -0.155 抗坏血酸0.992 -0.092 0.016 0.024 果糖0.993 0.052 -0.005 -0.090 葡萄糖0.984 -0.135 0.013 -0.111 蔗糖-0.993 -0.072 0.027 0.047 苹果酸-0.698 -0.414 -0.049 0.358 柠檬酸0.984 0.135 -0.037 0.004 总酚0.399 -0.180 0.594 0.605 类黄酮0.345 -0.252 0.815 -0.354 花青素0.988 0.109 -0.019 0.036 出汁率0.546 0.734 0.001 0.385 果汁L∗0.953 -0.261 0.016 -0.039 果汁a∗-0.816 0.307 -0.057 0.017 果汁b∗0.992 -0.001 -0.016 -0.045 浊度-0.988 -0.121 0.036 0.010 透光率0.863 -0.479 0.023 -0.083 褐变指数0.243 0.954 -0.019 0.125
根据各PC载荷向量除以各自PC特征值的算术平方根,即得到4个PC中各品质指标所对应的系数,从而计算各PC得分,结果如表5所示。以4个PC对应的方差贡献率与累计方差贡献率的比值作为权重进行加权求和,得到不同采收期猪血桃品质的综合得分(F),见公式(3)。
表5 不同采收期猪血桃综合得分及排名
Table 5 Comprehensive scores and rankings of Zhuxue peaches at different harvest periods
采收期F1F2F3F4F排名S13.54-2.140.08-0.132.081S21.862.66-0.150.111.822S3-5.40-0.520.060.02-3.903
式中:F1、F2、F3、F4,不同采收期猪血桃前4个PC的得分;F,综合得分。
综合得分越高果实品质越好,由表5可知,不同采收期猪血桃果实品质排名依次为:S1>S2>S3。
3 结论
本研究以猪血桃为实验材料,研究了3个采收期对猪血桃果实感官品质、营养品质及果汁品质的影响。结果表明,随着采收期推迟,猪血桃果皮的L*值逐渐下降,果肉的L*值先升高后降低,果皮及果肉的a*值均呈上升趋势,b*值无显著变化。果实TSS、TA含量先升高后降低,苹果酸含量先降低后升高,硬度、果糖、葡萄糖、柠檬酸、抗坏血酸、总酚、类黄酮、花青素含量呈下降趋势,蔗糖含量呈上升趋势。果汁出汁率先升高后降低,L*值、b*值显著下降,a*值逐渐增大,浊度显著上升,透光率显著下降,褐变指数先降低后升高。综合分析各项指标发现,在采收期S1,猪血桃色泽、质地及营养成分较优,品质较好。进一步对猪血桃果实及果汁的品质指标进行相关性分析,发现各项品质指标间均存在不同程度的相关性,其中果糖含量、柠檬酸含量、花青素含量、透光率和其他指标相关性较高,可作为猪血桃果实品质评价的代表性指标。PCA结果表明,4个PC代表了26项品质指标93.346%的信息,能综合反映不同采收期对猪血桃品质的影响。根据数学模型的综合得分判定,猪血桃在采收期S1时品质最佳,采收期S2品质次之,采收期S3品质较差。本研究可为猪血桃品质综合评价和科学采收提供参考借鉴。
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