梨汤是一种传统的梨加工制品,在我国北方地区,将鲜梨与银耳、冰糖、话梅、枸杞等食材共煮熬制梨汤,对于秋冬季节的咳嗽、哮喘等疾病具有较好保健作用。在东南沿海的广东、福建等地,也有以梨干或鲜梨熬煮凉茶和养生汤的习俗。近两年,市场涌现出了各种梨汤类产品,如小吊梨汤、梨汤饮品、袋泡茶等。作者在产业调研和技术服务工作中发现,企业开发梨汤类产品往往依托行业通用的生产技术和设备,以常规的感官品质为评判依据,亟需有关梨汤营养和功能性及加工技术、工艺参数、品种等对产品品质影响的理论支持。杨壮等[1]比较了炖制和烤制2种热加工方式对雪花梨汤品质的影响,发现烤制梨汤的感官品质、抗氧化功能和活性成分含量均较优。YUAN等[2]比较了不同工作压力下气爆法制备雪花梨汤中营养成分、风味成分、酚酸类及抗氧化和抗炎活性的差异。但尚未见有关不同品种鲜梨制得梨汤风味、营养成分、活性成分等的文献报道。
以果蔬为原料的汤汁类加工产品品质评价,常以感官品质及可溶性固形物、酸度、浊度等理化参数为指标,这些指标能较好的反映产品的色泽、性状、风味等外在的感官特点,但不能体现产品内在的营养性和功能性。近年来,随着消费者对食品营养价值和功能性的关注增加,有关汤汁类食品化学成分的研究报道日益增多。可溶性糖和有机酸是梨果风味和营养的重要组成部分。梨果中的可溶性糖类主要为果糖、葡萄糖、山梨醇和蔗糖[3-4],有机酸包括柠檬酸、苹果酸、奎宁酸、莽草酸、草酸、酒石酸、富马酸、琥珀酸、乳酸等[5]。与香气品质密切相关的挥发性成分(volatile organic components,VOCs)也是当前研究的热点,梨中的挥发性成分包括醛类、酯类、醇类、烷烃、萜烯、酮类等[6-7]。张莹等[8-9]以6种有机酸、4种可溶性糖、10种矿质元素及总酚和总黄酮含量为主要指标,对25个地方品种梨制得的梨膏和梨干的营养价值进行综合分析,结果表明不同品种梨制得梨膏和梨干的主要营养成分存在较大差异,莽草酸、奎宁酸、蔗糖、Fe、总黄酮及总酚含量的变异系数较大。WANG等[10]研究发现,不同栽培品种梨制得梨膏的挥发性成分组成有明显差异,丁酸甲酯、乙酸乙酯、2-甲基-己酸甲酯为梨膏共有的香气活性成分。此外,梨果及其制品中含有绿原酸、没食子酸、咖啡酸、香豆酸、儿茶素、儿茶酚、芦丁、槲皮苷等酚类和黄酮类成分[4,11-12],总酚、总黄酮含量与其抗氧化等活性相关[1-2,13]。
感官品质评价方面,由于传统的人工感官评价易受评价人员主观因素影响[14],基于传感器和智能算法的电子仿生分析技术是近年来应用和发展较快的一种智能感官评价方法,此类技术模仿人类感官对气味、滋味进行检测,与传统感官品质分析相比操作简单、灵敏度高、更加客观,广泛用于食品种类鉴别、产地溯源、加工技术改进等领域[15-17]。
本文以梨汤加工常用的传统品种雪花梨、鸭梨、安梨和苹果梨为原料,采用烤制方式制备梨汤,对其感官品质进行评价,利用电子舌和电子鼻技术检测其滋味和气味特征,测定常规理化指标、抗氧化活性和功能成分含量,分析其可溶性糖、有机酸、挥发性成分组成,并通过统计学方法比较4种梨汤的差异性,筛选差异性风味特征和成分,以期为梨汤类产品研发、工艺优化、加工适宜性评价、品质评价模型构建等提供研究基础。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
雪花梨,于2022年10月8日采自河北省赵县;鸭梨,于2022年9月25日采自河北省魏县;安梨和苹果梨,于2022年10月13日采自河北省承德市。所有果实采摘当天运回实验室,室温放置散去田间热,次日放入0 ℃冷库保存,冷藏1个月内使用。用前4 h取出,使其恢复至常温。
氢氧化钠、亚硝酸钠、硝酸铝、碳酸钠、氯化钠、硫酸亚铁、水杨酸、乙醇、双氧水(均为分析纯),磷酸二氢铵、磷酸(均为色谱纯),国药集团化学试剂有限公司;福林酚(分析纯),北京博奥拓达科技有限公司;DPPH(分析纯),美国阿法埃莎化学有限公司;果糖、D-无水葡萄糖、蔗糖、山梨醇、草酸、奎宁酸、莽草酸和琥珀酸标准品,索莱宝生物科技有限公司;芦丁、没食子酸、苹果酸、柠檬酸、酒石酸、乳酸和富马酸标准品,中国食品药品检定研究院;乙腈(色谱纯),德国默克股份有限公司;3-壬酮,内标物质,东京化成工业株式会社。所有用水均为高纯水。
1.2 仪器与设备
X1-00烤炉,广东飞天鼠机械设备有限公司;PAL-1数显糖度仪,日本ATAGO公司;OHAUS Starter 3100型pH计,梅特勒托利多科技(中国)有限公司;CR-400色差仪,日本 KONICA MINOLTA;UV-2600紫外-可见分光光度计,日本岛津公司;1260 Infinity Ⅱ高效液相色谱仪(配二极管阵列检测器和示差检测器),美国安捷伦公司;SA402B电子舌味觉分析系统,日本Insent公司;PEN3便携型电子鼻,德国AIRSENSE公司;TQ8040气相色谱-质谱联用仪,日本岛津公司;RS2200QUV超纯水系统,上海乐枫生物科技有限公司。
1.3 实验方法
1.3.1 梨汤样品制备
将梨洗净去核,切分成约1 cm×1 cm×1 cm的果块。取果块100 g、水300 g于容器中,加盖密封后置于烤炉中,200 ℃下加热处理1 h[1]。趁热捞出果块,液体于5 000 r/min离心10 min,取上清液作为待测样品。
1.3.2 感官品质评价
由15位经过培训的人员组成感官品质评价小组,分别从色泽、香气、口感、澄清度4个方面对梨汤的感官品质进行评价,评分标准见表1[1]。
表1 梨汤的感官品质评价评分标准
Table 1 Sensory quality evaluation criteria for pear decoction
指标评分标准分值/分颜色呈黄白色,色泽均匀1.6～2.0色泽颜色呈黄白色,色泽较均匀1.1～1.5(2分)颜色呈淡黄色,色泽均匀或不均匀0.5～1.0颜色呈褐色或偏深,色泽不均匀0.0～0.4具有浓郁梨汤特殊甜香气味,无异香1.6～2.0香气具有正常梨汤特殊甜香气味,无异香1.1～1.5(2分)具有清淡梨汤特殊甜香气味,有轻微异香0.5～1.0无梨汤特殊香甜气味,有异香0.0～0.4酸甜可口,口感清新,无异味2.1～3.0口感酸甜适中,口感较为清新,无异味1.1～2.0(3分)酸甜适中,口感略微清新,稍有异味0.5～1.0酸甜失调,无清新感,有异味0.0～0.4澄清透明,无沉淀2.1～3.0澄清度微浑浊,略有沉淀1.1～2.0(3分)较浑浊,有少量沉淀0.5～1.0严重浑浊,沉淀较多0.0～0.4
1.3.3 常规指标测定
pH值:pH计法;可溶性固形物含量(soluable solid content,SSC):糖度计法;可滴定酸含量:酸碱滴定法,以苹果酸计;色度:色差仪法测定L*、a*、b*值;褐变度:根据李靖等[18]的方法略作调整,取待测样品和纯水各8 mL,混匀,测定420 nm下的吸光度;浊度:参考赵光远等[19]的方法,取待测样品于660 nm下测定。
1.3.4 可溶性糖含量测定
采用高效液相色谱法[20]。色谱柱:CAPCELL PAK UG80(4.6 mm×250 mm,5 μm),柱温:35 ℃;流动相:85%乙腈-水 (体积分数),等度洗脱;流速:1.0 mL/min;进样量:20 μL;示差检测器,检测温度35 ℃。取果糖、山梨醇、葡萄糖和蔗糖标准品,用流动相配制系列标准溶液,外标法定量。标准曲线方程:果糖 y=384 384x-373 607(R2=0.999 8,线性范围0.082 5～4.125 μg/mL),山梨醇 y=392 576x-104 819(R2=0.999 6,线性范围0.109～2.00 μg/mL),葡萄糖 y=330 623x+24 580(R2=0.998 8,线性范围0.0544～2.18 μg/mL),蔗糖 y=218 851x+203 344(R2=0.999 5,线性范围0.021～0.210 μg/mL)。
按照公式(1)计算梨汤的甜度值:
甜度值=ΣCi×Ai
(1)
式中:Ci为梨汤中某可溶性糖的含量,mg/mL;Ai为该糖的比甜度,蔗糖、果糖、葡萄糖和山梨醇分别以每1.0 mg/mL时1.00、1.75、0.70和0.40计[21]。
1.3.5 有机酸含量测定
采用高效液相色谱法[20]。色谱柱:CAPCELL PAK ADME(4.6 mm×250 mm,5 μm),柱温:30 ℃;流动相:20 mmol/L 磷酸二氢铵(磷酸调至 pH 2.0),等度洗脱;流速:0.8 mL/min;进样量:10 μL;紫外检测器,波长:210 nm。取标准品,用纯水配制系列标准溶液,采用外标法定量。标准曲线方程:草酸 y=15 565x-1 097.9(R2=0.998 6,线性范围1.001～16.00 μg/mL),酒石酸 y=840.78x+2 036.8(R2=0.999 9,线性范围6.700～134.0 μg/mL),奎宁酸 y=447.49x+1 520.5(R2=0.998 1,线性范围12.10～242.0 μg/mL),苹果酸 y=565.36x-3 073.1(R2=0.998 4,线性范围5.19～207.6 μg/mL),莽草酸y=27 286x+3 890.3(R2=0.999 9,线性范围1.530～24.48 μg/mL),乳酸y=218.6x+2 141.2(R2=0.998 1,线性范围1.020～10.20 μg/mL),柠檬酸 y=555.27x+4 520.9(R2=0.998 2,线性范围12.50～250.0 μg/mL),琥珀酸y=77 707x+10 781(R2=0.999 6,线性范围1.01～16.16 μg/mL),富马酸 y=233 728x-79 074(R2=0.998 5,线性范围0.103～1.03 μg/mL)。
1.3.6 总黄酮含量测定
参照LI等[22]的方法略作调整:取待测样品0.3 mL于比色管中,依次加入50 g/L的NaNO2溶液0.3 mL、100 g/L的Al(NO3)3溶液0.3 mL、1 mol/L NaOH溶液4 mL,摇匀,静置10 min,以70%(体积分数)的乙醇为空白样,测量510 nm处的吸光度。取芦丁标准品,用70%乙醇配制系列标准溶液,外标法计算总黄酮含量(以芦丁计),标准曲线方程:y=0.801 6x-0.008 9(R2=0.996 8,线性范围0.040～0.405 μg/mL)。
1.3.7 总酚含量测定
参照LI等[22]的方法略作调整:吸取待测样品0.5 mL于25 mL比色管中,依次加入1 mol/L福林酚试剂0.5 mL、70 g/L的Na2CO3溶液1 mL,去离子水定容至25 mL,摇匀,避光反应1 h,以去离子水为空白样,测量765 nm处的吸光度。取没食子酸标准品配制系列标准溶液,外标法计算总酚含量(以没食子酸计),标准曲线方程:y=1.409 3x+0.041 5(R2=0.997 6,线性范围0.041～0.413 μg/mL)。
1.3.8 抗氧化能力测定
1.3.8.1 对DPPH自由基的清除能力
参照YOKOZAWA等[23]的方法略作调整:吸取0.02 mg/mL DPPH-乙醇溶液和梨汤样品各2 mL于比色管中,快速摇匀,于暗处反应30 min,以无水乙醇为参比,测定517 nm处的吸光度。
1.3.8.2 羟自由基清除能力
参考马晓华等[24]的方法略作调整:向比色管中依次加入8.8 mmol/L 的H2O2 1 mL、梨汤样品2 mL、9 mmol/L的水杨酸-乙醇溶液1 mL、9 mmol/L的FeSO4 溶液1 mL,摇匀,于避光条件下反应30 min。以去离子水为参比,测定510 nm处的吸光度。
自由基清除率(R)按照公式(2)进行计算。上述反应体系中,没食子酸清除DPPH自由基的IC50值为26.04 μg/mL,清除羟自由基的IC50值为52.49 μg/mL。
(2)
式中:Ax为样品吸光度;A0为样品空白吸光度。
1.3.9 电子鼻检测
参照岳盈肖等[25]的方法略作调整:取待测样品溶液8 mL于15 mL顶空瓶中,加入氯化钠3 g,40 ℃下热孵育30 min,抽取上部气体进行分析。电子鼻分析条件:清洗流量400 mL/min,清洗时间120 s,进样流量400 mL/min,测试时间100 s,选择90～92 s的稳定响应值进行数据分析。
1.3.10 电子舌检测
按照王明雪等[26]的方法:取待测样品30 mL于样品杯中,用SA-4028型电子舌测定酸味、甜味、苦味、涩味、咸味、丰富度、鲜味、涩味回味和苦味回味。
1.3.11 挥发性成分组成
采用HS-SPME-GC-MS法,参照岳盈肖等[27]的方法修改如下:取待测样品溶液8 mL置于15 mL顶空瓶中,依次加入氯化钠3.0 g、1 μg/mL 3-壬酮(内标)200 μL为待测样品。HS条件:SPME 针于230 ℃预活化7 min,35 ℃孵育30 min后吸附30 min。GC条件:进样口温度250 ℃,色谱柱SH Rxi-5Sil-MS(0.25 mm×30 m,0.25 μm),升温程序为初始温度40 ℃(保持1 min)、以2 ℃/min升至100 ℃、以4 ℃/min升至190 ℃(保持2 min)、以10 ℃/min升至230 ℃(保持5 min),以He为载气,流速1 mL/min,不分流进样,解吸时间3 min。MS条件:接口温度250 ℃,EI离子源,源温200 ℃,电子轰击能为70 eV,扫描范围为质荷比45～500。通过NIST 17.0/17.1/17.2/17.3标准库检索定性;内标法定量,测得含量按照公式(3)进行计算:
(3)
式中:Ci为某成分的测得含量,μg/mL;Ai为该成分的峰面积;A0为3-壬酮的峰面积;0.025为待测样品溶液中3-壬酮的含量,μg/mL。
1.4 数据处理
采用Excel 2010软件对数据结果进行计算,每个样品平行测定3次,结果以“平均值±标准差”表示;IBM SPSS 26软件进行差异显著性分析,P<0.05表示差异具有统计学意义;SIMCA 14.1软件进行主成分和偏最小二乘判别分析(partial least squares discriminant analysis,PLS-DA),计算预测变量重要性投影(variable importance in projection,VIP),并以P<0.05、VIP≥1为条件筛选差异指标。
2 结果与分析
2.1 感官品质评价
雪花梨汤色泽黄白、均匀,果香明显,酸甜可口,口感清新,汤体澄清,综合评分8.8分;鸭梨汤呈黄白色,色泽均匀,气味清香,口感较清新,滋味甘甜,汤体略浑浊,综合评分8.5分;安梨汤呈黄褐色,色泽均匀,香气较淡,酸味突出,汤体较浑浊,综合评分8.1分;苹果梨汤色泽黄白,气味甜香,口感较清新,酸甜均衡,汤体澄清,综合评分8.7分。
2.2 常规指标
由表2可知,4个品种梨汤的理化指标差异明显。其中,鸭梨汤的SSC显著高于其他品种(P<0.05),固酸比值较大,安梨汤的可滴定酸含量显著高于其他品种(P<0.05),pH值最低(P<0.05)。4种梨汤的L*、a*、b*均为正值,呈色应为黄至褐色,与感官分析结果一致;安梨汤的L*值和b*值最低、a*值最高,说明色泽最深,与褐变度最高一致。安梨汤的浊度值最大,与感官品质评价中汤体浑浊相对应。
表2 梨汤的理化指标
Table 2 Physicochemical indexes of pear decoction
指标雪花梨鸭梨安梨苹果梨SSC/Brix°2.90±0.01c3.20±0.03a2.90±0.01c3.00±0.01b可滴定酸/%0.20±0.01c0.22±0.01c1.52±0.01a0.52±0.01bpH5.28±0.01a5.19±0.01b3.79±0.01d4.30±0.01c固酸比14.26±0.43a14.57±0.21a1.90±0.01c5.82±0.07b褐变度0.23±0.01d0.53±0.01b0.63±0.01a0.338±0.01cL∗50.46±0.02a49.63±0.04c49.38±0.07d50.15±0.020ba∗0.24±0.01d0.37±0.01b0.39±0.01a0.35±0.01cb∗0.50±0.02a0.41±0.02b0.29±0.010c0.29±0.03c浊度0.08±0.01d0.27±0.01b0.33±0.01a0.17±0.01c
注:同行右肩不同的小写字母表示具有显著差异(P<0.05)(下同)。
2.3 风味特征分析
分别采用电子舌和电子鼻技术对梨汤的滋味和气味进行测定,并通过主成分分析(principal component analysis,PCA)进行组间差异性分析。由图1-a可知,安梨汤在酸味、涩味和咸味传感器响应值最大而甜味、鲜味、苦味值明显小于其他品种,鸭梨汤的甜味值最大,雪花梨汤的鲜味值最大;酸味响应值为安梨>苹果梨>鸭梨>雪花梨,甜味响应值为鸭梨>雪花梨>苹果梨>安梨。PCA结果显示,第一和第二主成分的总贡献率为94.32%,其中第一主成分的贡献率为78.07%,已涵盖主要原始信息(图1-b);4种梨汤分别落在PCA得分图的不同区域,不同品种间能够完全分离,同一品种间具有较好聚集性,说明4种梨汤的滋味具有明显差异(图1-b)。在第一主成分上,雪花梨和鸭梨梨汤的特征值均在Y轴左侧且相近,苹果梨汤的特征值在Y轴右侧、靠近原点,安梨汤的特征值在Y轴右侧、远离原点,这与感官评价口感结果一致。
a-雷达图;b-PCA得分图
图1 梨汤的电子舌特征分析
Fig.1 Analysis on tastes of pear decoction determined by electronic tongue
a-雷达图;b-PCA得分图
图2 梨汤的电子鼻特征分析
Fig.2 Analysis on VOCs of pear decoction determined by electronic nose
4个品种梨汤在W5S(对氮氧化合物敏感)、W1C(对芳香族化合物敏感)、W3S(对烷烃敏感)、W2W(对有机硫化物和芳香族化合物敏感)、W1S(对甲烷敏感)和W5C(对烷烃和芳香族化合物敏感)传感器的响应值高于1.0(图2-a),提示梨汤中的挥发性成分可能以含有氧原子的物质(如醛类、醇类和酯类等)及烷烃类为主。其中,雪花梨汤在W1S和W3S传感器上的响应值高于其他品种,提示其挥发性气体中烷烃类含量可能较高;苹果梨汤在W5S上的响应明显强于其他品种,提示其含氧挥发性成分总量较高。PCA 得分图上,第一和第二主成分的贡献率分别为52.24%和32.07%,总贡献率为84.31%(图2-b),包含了大多数原始信息;不同品种梨汤能够完全分离,同一品种间具有较好聚集性,说明4种梨汤的气味具有明显差异。在第一主成分上,雪花梨汤的特征值在Y轴左侧、远离原点,鸭梨和安梨在Y轴右侧、靠近原点,苹果梨在Y轴右侧、离原点较远,这与感官评价中香气结果相近。
2.4 总酚、总黄酮含量和自由基清除能力
由图3可知,安梨汤中总酚含量(0.245 mg/mL)和总黄酮含量(0.345 mg/mL)均明显高于其他品种(P<0.05),其后依次为雪花梨汤、苹果梨汤和鸭梨汤(图3-a);4种梨汤对DPPH自由基有较强的清除能力,清除率均高于80%,对羟自由基的清除作用较弱(图3-b);清除率与总酚和总黄酮含量变化规律相似。
a-总酚和总黄酮含量;b-自由基清除能力
图3 梨汤中总酚、总黄酮含量及自由基清除能力
Fig.3 Contents of total phenolics and total flavonoids and the radicals scavenging effect of pear decoction
注:不同的小写字母表示具有显著差异(P<0.05)(下同)。
2.5 可溶性糖含量
梨果中的可溶性糖主要为果糖、山梨醇、葡萄糖和蔗糖[3-4]。由表3可知,4个品种梨汤中可溶性糖类含量基本遵循果糖>山梨醇>葡萄糖>蔗糖,果糖占可溶性糖总量的50%左右,蔗糖不足总量的3%。4个品种梨汤的可溶性糖组成有一定差异,苹果梨汤中果糖和蔗糖含量均明显高于其他3种(P<0.05),鸭梨汤中山梨醇和葡萄糖含量明显高于其他品种(P<0.05),安梨汤中各种糖含量均较低,雪花梨汤中果糖、山梨醇和葡萄糖含量与苹果梨汤相近,但蔗糖含量稍低。可溶性糖总量为鸭梨>苹果梨>雪花梨>安梨,甜度值为苹果梨>鸭梨>雪花梨>安梨。
表3 梨汤中可溶性糖含量
Table 3 Contents of soluble sugars in pear decoction
名称雪花梨鸭梨安梨苹果梨果糖/(mg/mL)13.38±0.28b12.72±0.16c12.84±0.25c14.44±0.30a山梨醇/(mg/mL)7.90±0.24b10.93±0.15a4.78±0.08c7.65±0.18b葡萄糖/(mg/mL)4.33±0.11c5.61±0.01a4.87±0.10b4.53±0.12c蔗糖/(mg/mL)0.40±0.08bc0.65±0.13ab0.22±0.02c0.89±0.13a总量/(mg/mL)26.01±1.19b29.91±0.74a22.71±0.71c27.50±1.12b甜度值30.01±1.27bc31.49±0.79ab28.25±0.91c32.60±1.26a
2.6 有机酸含量
对梨汤中草酸、酒石酸、奎宁酸、苹果酸、莽草酸、柠檬酸、琥珀酸、富马酸和乳酸的含量进行了测定,结果见表4。梨汤中有机酸含量丰富,苹果酸、柠檬酸、奎宁酸和酒石酸为梨汤的主要有机酸。雪花梨汤和鸭梨汤中含量最高的有机酸均为奎宁酸,分别为625.98 μg/mL和323.35 μg/mL,占总酸的45.73%和32.41%;苹果梨汤中含量最高的为柠檬酸,含量314.01 μg/mL,占比35.66%;安梨汤中奎宁酸和柠檬酸含量相当,分别为763.61 μg/mL和734.07 μg/mL,占总量的33.00%和31.72%。酒石酸和莽草酸在雪花梨汤中含量最高(P<0.05),富马酸在鸭梨汤中含量最高(P<0.05),其他有机酸均为安梨汤中含量最高(P<0.05),仅苹果梨汤中未检出乳酸。有机酸总量为安梨>雪花梨>鸭梨>苹果梨,与可滴定酸和pH值结果的变化规律有一定差异。
表4 梨汤中有机酸含量 单位:mg/mL
Table 4 Contents of organic acids in pear decoction
名称雪花梨鸭梨安梨苹果梨草酸 41.38±1.00b18.94±0.21c48.00±2.25a10.19±0.14c酒石酸197.01±2.78a188.05±11.99b151.38±5.33c186.94±4.67b奎宁酸625.98±13.17b323.35±17.19c763.61±9.28a99.95±1.08d苹果酸278.85±14.73b210.31±13.17c502.62±21.50a205.68±4.69c莽草酸56.53±2.04a13.26±0.18d45.31±2.03b38.65±0.62c乳酸 16.30±0.95b11.76±0.53b32.52±3.16a—柠檬酸135.22±4.19d215.73±8.25c734.07±13.09a314.01±10.58b琥珀酸16.86±0.41c15.64±1.28c36.06±1.03a24.38±2.12b富马酸0.68±0.01a0.75±0.05a0.55±0.04 c0.65±0.01 b总量 1 368.82±53.60b997.79±32.96b2 314.12±65.15a880.45±35.25c
注:—表示未检出。
2.7 挥发性成分组成
由图4 可知,4个品种梨汤中共检出VOCs 64种,包括酯类11种、醛类16种、醇类13种、烷烃类15种、酮类3种、萜烯2种及其他成分6种。其中,癸烷、壬醛、α-法尼烯、癸醛、壬烷、2,4-癸二烯醛、2-甲基丁酸甲酯、2-乙基己醇、2-羰基辛酸、丁酸甲酯在4种梨汤中含量均较高。4个品种梨汤的挥发性成分组成有一定差异,雪花梨汤中检出挥发性成分32种,以醛类和烷烃类为主,癸醛、癸烷、壬醛、壬烷的含量较高,3-甲基癸烷、十六酸乙酯和棕榈酸甲酯为独有成分;鸭梨汤中检出挥发性成分33种,主要为烷烃类,癸烷、壬烷和α-法尼烯的含量较高,反式-α-香柠檬烯、2-甲基癸烷、5-甲基癸烷、正辛醇和DL-薄荷醇为独有成分;安梨汤中检出挥发性成分40种,壬醛含量最高,癸醛、2-甲基丁酸甲酯、乙酸己酯、癸烷和MHO次之,丁酸乙酯、甲酸辛酯、4-松油醇、2,4-二甲基苯甲醛、乙酸苯乙酯、苯甲酸乙酯、苯乙酸乙酯、十八炔为独有成分;苹果梨汤中检出挥发性成分42种,以醛类为主,2,4-癸二烯醛、壬醛、2-辛烯醛、己醛、(E)-2-庚烯醛和癸烷含量较高,己醛、(E)-2-庚烯醛、1-辛烯-3-醇、3-乙基-2-甲基-1,3-己二烯、2-十一烯醛、3,7-二甲基辛醇、3,7-二甲基-3-辛醇和(E)-2-十二烯醛为独有成分。VOCs总含量分别为雪花梨57.20 μg/mL、鸭梨57.81 μg/mL、安梨28.65 μg/mL和苹果梨74.36 μg/mL。雪花梨汤和鸭梨汤的VOCs组成相近,安梨汤和苹果梨汤挥发性成分组成相近;2-甲基壬烷、4-甲基壬烷、4-甲基癸烷和3,6-二甲基辛烷4种成分仅存在于雪花梨汤和鸭梨汤中,α-松油醇、2-辛烯醛、芳樟醇、大马士酮、苯乙醛、辛醛、E-2-壬烯醛和异桉叶油醇8种成分仅存在于安梨汤和苹果梨汤中。
a-各类挥发性成分总含量;b-挥发性成分含量的聚类热图
图4 梨汤的VOCs组成分析
Fig.4 Analysis on VOCs composition in pear decoction
各种挥发性成分能被嗅觉感知的浓度阈值不同,通常认为香气活性值(odor activity value,OAV) 大于1的成分才能够赋予香气特征[28],称为香气活性成分。OAV小于1时该组分对整体香气的贡献较小,OAV大于10时对整体香气的贡献极大[29-30]。根据文献资料,对梨汤中有报道阈值的24种挥发性成分的OAV进行计算,结果见表5。OAV大于1的成分有21种,其中丁酸甲酯(香蕉和菠萝香气)、2-甲基丁酸甲酯(果香、青苹果样香气)、乙酸己酯(梨和苹果香气)、壬醛(玫瑰、柑橘、油脂味)、癸醛(柑橘、花香)、(E)-2-癸烯醛(甜橙、油脂、花香及青香)和α-法尼烯在4种梨汤中的OAV均大于10。苹果梨汤中(E)-2-癸烯醛、己醛(油脂味、青草味)、2-甲基丁酸甲酯和(E)-2-庚烯醛(蔬菜味、烘烤味)的OAV远高于其他成分,为主要的香气活性成分;安梨汤中OAV最高的成分为2-甲基丁酸甲酯,其次为乙酸己酯和(E)-2-癸烯醛;鸭梨汤中OAV最高的成分为2-甲基丁酸甲酯和(E)-2-癸烯醛,其次为α-法尼烯;雪花梨汤中OAV最高的成分为2-甲基丁酸甲酯,其次为壬醛和癸醛。
表5 梨汤中挥发性成分的香气活性值
Table 5 The odor activity value of aroma components in pear decoction
序号香气成分阈值/(μg/mL)OAV雪花梨鸭梨安梨苹果梨香气描述1丁酸甲酯0.05915.54218.83618.06320.610香蕉和菠萝香气22-甲基丁酸甲酯0.004 4449.705447.955451.818453.864果香、青苹果样香气3乙酸己酯0.0143.13055.830197.47056.550梨和苹果香气4棕榈酸甲酯20.600———油脂味5壬醛0.1173.12325.34047.370106.880玫瑰、柑橘、油脂味6癸醛0.03131.33385.96769.23364.017柑橘、花香7十一醛0.043.5935.8003.7253.963玫瑰、花香、甜橙8十五醛0.044.5000.0681.933—清新9(E)-2-癸烯醛0.000 6939.855436.232185.5072439.388甜橙、油脂、花香及青香10苯乙醛0.25——3.0163.896蜜香气、玫瑰味11(E)-2-壬烯醛0.090 0——0.99721.522青香、肥皂、脂味12己醛0.005———1 176.100油脂味、青草味13(E)-2-庚烯醛0.013———353.077蔬菜味、烘烤味142-乙基己醇0.19811.08910.8487.520—15正辛醇0.042—4.238——果香、花香16α-松油醇0.08——13.213—伴有紫丁香香气17壬烷100.3590.3380.1110.174青香、花香、柑橘18癸烷101.5781.9160.1930.494柑橘香19十一烷100.0570.111—0.017油脂味、芸香、桃子20十四烷1——0.3171.00121十七烷0.371.3400.8390.6511.50022二十烷0.120.413—0.1171.52523香叶基丙酮0.0611.8005.4952.0951.817木兰香气24α-法呢烯0.08711.851175.40213.26812.454青香、花香
注:—表示未检出;空白表示无相关描述。
2.8 偏最小二乘判别分析
偏最小二乘判别分析是一种具有监督模式识别的多元统计分析方法,可以弱化各自变量与分类信息无关的变化,将分类信息更好的体现在一个主成分上,提高模型的聚类效果和有效性[31]。为进一步确定不同品种鲜梨制得梨汤在风味特征及主要风味成分方面的差异性,采用PLS-DA法对相关结果进行深入分析。
以样品的滋味特征和糖酸类成分为自变量,进行PLS-DA分析,结果见图5。得分图中(图5-a),4个品种梨汤被分成了四类,PC1和PC2的方差解释率分别为62.9%和20.3%,总贡献率83.2%,Hotelling’s T2(95%),结果可信。所得模型的R2X=0.947、R2Y=0.990、Q2=0.976,表明该模型的解释能力和预测能力均良好[32]。经过200次置换检验后R2=0.153、Q2=-0.465(图5-b),说明该模型的稳定性较好,未出现过拟合现象[31]。交叉验证分析显示,在第一主成分上有8个指标的VIP值大于1.0,对模型的贡献大、对判别具有重要作用[33-34]。结果表明,苦味回味和涩味为4个品种梨汤的主要差异性滋味特征,葡萄糖、莽草酸、果糖、奎宁酸、草酸和乳酸为主要差异性滋味成分(图5-c)。
a-得分散点图;b-置换验证图;c-VIP得分图
图5 梨汤滋味指标的PLS-DA结果
Fig.5 PLS-DA results on taste indexes of pear decoction
a-得分散点图;b-置换验证图;c-VIP得分图
图6 梨汤气味指标的PLS-DA结果
Fig.6 PLS-DA results on odor indexes of pear decoction
以样品的气味特征和挥发性成分为自变量,进行PLS-DA分析。得分图中(图6-a),4个品种梨汤被分成了三类,第一类是雪花梨和鸭梨,位于Y轴的右侧X轴下方;第二类是安梨,位于Y轴左侧X轴上方;第三类是苹果梨,位于Y轴左侧X轴下方;此结果与图4-b的聚类结果一致。模型中,PC1和PC2的方差解释率分别为41.1%和29.1%,总贡献率70.3%,Hotelling’s T2(95%)(图6-a),说明结果可信;模型的R2X=0.905、R2Y=0.983、Q2=0.962,解释能力和预测能力均良好;经过200次置换检验后R2=0.170、Q2=-0.556(图6-b),模型稳定、未出现过拟合现象;在第一主成分上VIP值大于1.0的指标有30个,包括W1C、W1W、W3C和W2W为主要差异性电子鼻传感器,壬醛、α-法呢烯、正辛醇、(E)-α-香柠檬烯、2-甲基癸烷、5-甲基癸烷、3-甲基-3-壬醇、丁香酚、3-甲基癸烷、棕榈酸甲酯、十六酸乙酯、十七烷、甲酸辛酯、4-松油醇、苯甲酸乙酯、苯乙酸乙酯、乙酸己酯、MHO、丁酸乙酯、十八炔、4-甲基癸烷、十一烷、DL-薄荷醇和Z-α-佛手柑醇为主要差异性气味成分。
3 结论
本研究对4个栽培品种鲜梨制得梨汤的风味、理化指标、化学成分等进行了分析。发现梨汤为黄白至黄褐色、色泽均匀,滋味酸甜、口感清新,有鲜梨原料特有的香气和甜香味;4种梨汤的感官品质、理化指标、抗氧化性能以及可溶性糖类、有机酸类和挥发性成分组成均有一定差异;电子鼻和电子舌分析能够快速对4种梨汤的气味和滋味进行区分和判别。
安梨汤的酸味明显、香气较淡,其可滴定酸量和有机酸总量均显著高于其他品种,可溶性糖含量最低,固酸比值显著低于其他品种;电子鼻各传感器的响应值偏低、挥发性成分含量较少,2-甲基丁酸甲酯、乙酸己酯和(E)-2-癸烯醛为主要的香气活性成分;总酚和总黄酮含量高,自由基清除能力最强。苹果梨汤口感清新、酸甜均衡、气味香甜,可溶性糖总量最高、有机酸总量最低,挥发性成分种类和总含量均多于其他品种,(E)-2-癸烯醛、己醛、2-甲基丁酸甲酯和(E)-2-庚烯醛为主要香气活性成分。雪花梨汤的感官评分最高,汤体色泽鲜亮、酸甜适宜、清雅果香,糖、酸和VOCs含量均处中等水平,可溶性糖以果糖为主,有机酸以奎宁酸为主,壬醛、癸醛和香叶基丙酮的香气活性值显著高于其他品种。鸭梨汤滋味甘甜、口感清新、香气清淡,SSC和甜味传感器响应值最大,山梨醇含量显著高于其他品种,2-甲基丁酸甲酯和(E)-2-庚烯醛为最主要的香气活性成分,α-法尼烯的香气活性值远高于其他品种。采用PLS-DA模型对4个品种梨汤进行有效区分和预测,主要差异性滋味特征为苦味回味和涩味,主要差异性电子鼻传感器为W1C、W1W、W3C和W2W,主要差异性成分包括葡萄糖、莽草酸、果糖、奎宁酸、草酸、乳酸、壬醛、α-法呢烯、正辛醇等32种物质。
综上所述,本文初步分析了不同栽培品种鲜梨制得梨汤的风味特征、成分和抗氧化活性,可以为梨汤类产品的营养价值和功能性提供科学依据,为不同品种梨果的梨汤加工适宜性研究提供参考,为梨汤类产品的品质评价模型构建提供研究基础。但梨汤的功能性、活性成分、热加工过程中各种成分的变化规律以及梨汤风味特征的形成机制等有待进一步研究。
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