石榴(Punica granatum L.)系千屈菜科(Lythraceae)石榴属(Punica)植物,其果实营养丰富、药用价值高、保健功能强。石榴果实除用作鲜食外,还被加工成果汁、果酱和果酒等副产品[1-2]。而石榴酒是以石榴果实或石榴汁为原料,经过前处理、酒精发酵和陈酿而制得的低酒精度果酒,酒体多酚类物质含量丰富且抗氧化能力强,具备较高的食品营养功能[3]。荥阳市位于郑州市西部,作为我国传统石榴主产区,种植业一直是当地的经济支柱。然而,近年来随着产销失衡和竞品冲击等负面因素的影响,本地以鲜销为主的石榴产业遭遇较大冲击,转型升级迫在眉睫。通过水果深加工拉长产业链已经成为解决此类困境的共识,而石榴酒因附加值较高,已成为首选方向[4]。

以多酚为代表的风味物质,在破碎压榨和浸渍发酵过程中转移至酒液,对于酒体感官品质具有决定性作用,因其兼具较强的抗氧化活性,故而拥有丰富的食品营养功能[5]。但它们的来源却具有唯一性,即果实组织本身,因而果实原料品质对果酒质量的贡献较大[6]。种质资源作为在遗传物质层面决定原料品质的根本性因素,对于果酒品质的影响一直是研究热点,在猕猴桃酒[7]、桃子酒[8]和樱桃酒[9]等各类型果酒酿造原料中均有开展,在石榴方向,仅是通过检测主产区(新疆、云南、陕西和山东)主栽品种[2],或是特定区域(山东枣庄)资源圃石榴资源[10]果实品质指标(理化成分、酚类物质含量和抗氧化指标),以达到综合评价的研究目标,其中后者明确提出对于富含功能性物质的品种更适于进行后续深加工,但尚缺乏针对荥阳产区的石榴资源果实品质评价,以及与深加工产品质量指标检测直接关联的研究。

目前,全世界范围内有1 000多个石榴品种和野生型,种质资源极为丰富[11],而我国石榴资源保藏同样达到了350多种[12]。其中,中国农业科学院郑州果树研究所和枣庄市石榴国家林木种质资源库作为国内最大的2家石榴种质资源保藏机构,分别保存了国内外石榴品种300份和298份[13]。然而,资源圃中众多石榴种质的开发方向尚不明朗,亟待进行综合评价和发掘利用。基于此,本试验针对郑州果树所石榴资源圃36份石榴资源采收期果实品质指标,尤其侧重果实各部分(果皮、隔膜、种子和果汁)活性物质含量和抗氧化能力,开展检测分析,并通过遗传变异性、相关性、主成分和因子分析进行综合评价;次年,以筛选种质果实原料酿造石榴酒并检测酒样质量指标,旨在优选得到能够在当地推广种植的酒用石榴种质,为推广种植和石榴酒产品研发提供种质和原料保障。

1 材料与方法

1.1 材料

本实验于2022年6～10月,针对郑州果树研究所国家园艺种质资源库80余份深色果汁石榴种质的树体长势、抗病性和结实性等农艺性状开展综合调查,以表现优良的36份石榴种质作为供试材料详见电子版增强出版附图1(https://doi.org/10.13995/j.cnki.11-1802/ts.042307)。

1.2 试剂与仪器

福林酚、甲基纤维素、DPPH、ABTS、2,4,6-三(2-吡啶)-1,3,5-三嗪[2,4,6-tri(2-pyridyl)-s-triazine, TPTZ]、新亚铜试剂盐酸盐一水合物、Trolox,上海源叶生物科技有限公司;焦亚硫酸钾、Lalvin R-HST商业酵母,法国拉曼公司;芦丁、没食子酸、儿茶素分析标准品,国药集团。

K3 Touch+Wellwash酶标仪,美国ThermoFisher公司;FreeZone® 4.5L台式冻干机,美国LABCONCO公司;3-30KS高速冷冻离心机,美国Sigma公司;MS 3Basic涡旋振荡器,德国IKA公司;NGB1024氮吹仪,德国莱谱;AP224W万分之一天平,日本岛津公司;FE28型pH计,瑞士梅特勒托利多集团;数显游标卡尺,南京苏测计量仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 样品采集

本实验于2023年9月1日开始,每周检测各石榴种质果汁可溶性固形物和滴定酸含量,并绘制果实生长发育曲线图,从而确定36份供试石榴种质果实技术采收期(9月下旬～10月上旬)。在综合考虑果树长势和果实着生方位的前提下,每生物学重复采集果形端正且无病虫害的10个头茬果,每种质设置3个生物学重复。将采集的石榴果实置于冰盒中以防脱水,并在2 h内运至实验室进行预处理。

1.3.2 果实组织提取液制备

石榴果实运回实验室后,实验人员佩戴乳胶手套手动分离果皮、隔膜和石榴籽,对石榴籽榨汁得到果汁并分离种子,将上述果实组织样品于-20 ℃冻存待用。将各石榴种质果皮、隔膜和种子样品冻干48 h,将样品转移至研钵中,以液氮充分预冷后磨粉,参考陈黄曌等[14]的方法制备提取液,-20 ℃冻存,用于检测果实组织酚类物质含量和抗氧化活性指标。

1.3.3 小容器石榴酒酿造

2024年,以筛选石榴种质技术成熟期果实为试验材料,将石榴整果转入垂直压榨机框栏中,手动榨汁并导入10 L玻璃罐(装填量8 L),硫化处理(加入60 mg SO2/L)后,将300 mg/L商业干酵母充分溶解于10倍用量的100 g/L蔗糖水溶液,37 ℃水浴活化约20 min(液面发泡),接入石榴汁,混匀,密封发酵。酒精发酵温度控制在(22±1) ℃[3],监控比重变化,大约1周后,当发酵醪液比重变化趋于稳定且残糖含量降至4 g/L以内,4 ℃静置24 h,分离上清液,补硫(加入50 mg SO2/L)分装,密封后于-20 ℃冻存。以H2SO3作为小容器石榴酒酿造硫化制剂,每品种3罐重复酿造。

1.3.4 基础理化指标测定

果实物理指标包括横径、纵径、果形指数(纵径/横径)、单果质量、出籽率和出汁率。具体操作:使用数显游标卡尺测定果实横纵径并计算果形指数,以电子天平称量单果质量、石榴籽质量和果汁质量并计算出籽率和出汁率;果汁颜色指标(L*、a*、b*和C*)的测定参考文献[15]的检测方法;果汁化学指标(可溶性固形物、滴定酸含量和pH)和石榴酒基础指标(残糖、滴定酸、酒精度、挥发酸和pH)的测定参考文献[15,5]的检测方法。

1.3.5 酚类物质含量测定

对石榴果实的果皮、隔膜、果汁和种子以及石榴酒的总酚、总类黄酮、缩合单宁、黄烷醇和总花色苷的测定参考文献[10,16]的检测方法。物质含量均以各自等价物来衡量,结果以单位质量果实组织干重或单位体积石榴汁/石榴酒内的等价物质量表示。

1.3.6 抗氧化活性测定

对石榴果实的果皮、隔膜、果汁和种子以及石榴酒的DPPH、ABTS阳离子自由基清除力和铜离子、铁离子还原力的测定参照文献[15,17]的检测方法。清除力和还原力以mg Trolox/g干重或mmol/L石榴汁/石榴酒表示。

1.3.7 石榴酒感官评价

感官品评小组由12人组成,包含4男8女,年龄在20～50岁,包括4名国家级品酒师和酿酒师、4名葡萄酒学科专业教师以及4名法国CAFA侍酒师。评分表包含外观、香气和味道口感三类一级指标及配套2项、4项和4项共计10项二级指标,每项10分,满分100分,基础打分单位为0.5分[18]。组织实施如下:小组对5款石榴酒进行1轮盲评打分;在二级指标得分计算中,去掉1个最高分和1个最低分后取平均值;最后统计一级指标合计得分和总分并进行标准化处理[14]。

1.4 数据处理

各石榴种质果实和石榴酒品质指标使用Excel计算平均值、标准差和变异系数,使用Origin 2021和MetaboAnalyst 5.0进行遗传变异性、相关性、主成分和因子分析。

2 结果与讨论

2.1 石榴果实品质评价指标筛选

2.1.1 遗传变异性分析

由表1可知,36份石榴种质44个果实品质指标的变异系数分布在3.10%～267.40%之间,平均值为38.62%,具有较大的遗传差异性且变异范围较广,其中变异系数超过100%的指标仅有3个,分别是种子黄烷醇含量(109.52%)和缩合单宁含量(267.40%)以及果汁滴定酸含量(127.31%)。当指标变异系数>15%时,表示样本间差异较大,适于种质差异比较和筛选[19]。44个果实品质指标中,果实质量、出籽率、出汁率(物理指标),b*(颜色指标),滴定酸(化学指标),果汁、果皮、隔膜、种子总酚、总类黄酮(除种子)、缩合单宁、总黄烷醇(除果汁)和果汁总花色苷含量(酚类物质),果汁、果皮、隔膜和种子的ABTS阳离子自由基清除力、铁离子和铜离子还原力(抗氧化指标)等32个指标遗传变异系数高于15%,可以用于后续石榴种质筛选。

2.1.2 相关性分析

针对遗传变异系数>15%的32个果实品质指标进行相关性分析,分析结果见图1。根据图1可知,果实出籽率与出汁率呈现极显著正相关;果汁、果皮和隔膜总酚含量分别与其各部分总类黄酮含量呈现显著正相关,果皮和隔膜总酚含量呈现极显著正相关;果汁、种子和果皮缩合单宁含量分别与各组织总酚含量呈现极显著正相关和负相关,果汁和种子缩合单宁含量呈现显著正相关;隔膜总黄烷醇含量与总酚含量呈现显著正相关,果皮总黄烷醇含量与隔膜和种子总黄烷醇含量分别呈现极显著和显著正相关;除种子铁离子还原力外,果实各组织的铜离子、铁离子还原力和ABTS阳离子自由基清除力与其总酚含量均呈现极显著正相关。

为了获得具有强关联性和代表性的核心评价指标[20],剔除出籽率(物理指标),果汁和果皮以及隔膜总类黄酮含量,果汁和种子缩合单宁含量,隔膜和种子黄烷醇含量,果汁、果皮、隔膜和种子的ABTS阳离子自由基清除力、铜离子和铁离子还原力(除种子)等19个指标。以果实质量、出汁率(物理指标),b*(颜色指标),滴定酸含量(化学指标),果汁、果皮、隔膜和种子总酚含量,果皮和隔膜缩合单宁含量,果皮黄烷醇含量,果汁花色苷含量(酚类物质)和种子铁离子还原力(抗氧化指标)等13个果实品质指标用于后续种质优选。

2.2 石榴种质资源综合评价

2.2.1 主成分分析

主成分分析是通过降维的方式,将多个变量简化为少数几个综合变量,并可以直接反映原来变量的信息[19]。结合遗传变异性和相关性分析,将已筛选的经数据标准化后的13个石榴果汁品质指标进行主成分分析,结果见表2。

以初始特征值>1作为提取原则,共提取5个主成分,累计贡献率达到70.30%,可反映果实品质大部分信息[21-22],符合分析要求。第1、3主成分特征值分别为2.975、1.780,贡献率分别为18.727%、14.257%,代表性指标分别为果皮总酚含量(0.870)、缩合单宁含量(-0.846)和黄烷醇含量(0.869),主要反映果皮酚类物质含量;第2主成分特征值为2.043,贡献率为14.706%,代表性指标为隔膜总酚含量(0.705)和缩合单宁含量(-0.778),主要反映隔膜酚类物质含量;第4主成分特征值为1.232,贡献率为12.304%,代表性指标为果汁滴定酸含量(0.746)和果实质量(0.655),主要反映果实理化指标;第5主成分特征值为1.109,贡献率为10.306%,代表性指标为种子铁离子还原力(0.833),主要反映种子抗氧化活性指标。

2.2.2 因子分析排名

因子分析法是常用的果实品质评价方法,以各因子贡献率为权重计算各资源果实品质的综合得分,可以有效针对较多指标组成的数据集进行综合评价[20, 23]。本实验在主成分分析基础上,以前5个因子所对应的方差贡献率为权重,基于因子分析法对36份资源进行综合评价排名,分析结果见表3。

由表3可知,排名前7的石榴种质综合得分明显较高:峄城半口红皮酸综合排名第1,其5个因子得分排名均位于前10,分别是第6、5、4、10和7名;综合排名第2的是淮北硬籽青皮,排名前10的因子是因子3和因子2,分别排名第1和第9;综合排名第3～5的是红石榴、开封四季红和美国007,其因子1和因子2均排名前10,分别位列第3、第1,第5、第2和第8、第3,其余因子排名均在10名以外;综合排名第6的是7号临选,其因子2、因子4和因子5分别排名第8、第1和第8,因子1和因子3在15名以外;综合排名第7的是峄城抗病青皮甜,因子4和因子5分别排名第9和第10,其余因子均排名10名以外。综上所述,峄城半口红皮酸、淮北硬籽青皮、红石榴、开封四季红、美国007、7号临选和峄城抗病青皮甜为优良石榴资源,可以作为进一步开发利用的备选种质。

2.3 石榴酒质量分析评价

上述7个石榴种质在理论上具备酿造高品质石榴酒的潜能,为了进一步验证确认,2024年相继开展小容器石榴酒酿造实验,并检测分析酒体品质指标和感官质量。果实中的有机酸作为初级代谢产物,其含量是仅次于还原糖的风味物质,对果酒感官品质起到直接作用,但含量过高会对酒体造成一系列不良影响,降酸工艺也被迫应用在诸多酸度过高的水果原料中[24]。本实验参考前人石榴酒酿造原料总酸含量区间(<10 g/L)[3, 25],剔除果汁滴定酸含量过高的(>30 g/L)的峄城半口红皮酸和7号临选,以淮北硬籽青皮、红石榴、开封四季红、美国007和峄城抗病青皮甜果实酿造石榴酒。赵东兴等[19]在针对青皮红心柚优异种质筛选中采用相同策略,即直接参考国标品质分级标准和市场青睐等直观因素。

2.3.1 品质指标

表4展示了5个优选石榴种质石榴酒的酒体质量指标,包含基础成分、颜色指标、活性物质含量和抗氧化能力。根据表4结果可知,供试石榴酒的残糖和挥发酸含量分别在4 g/L和1.1 g/L以内,根据GB 15037—2006《葡萄酒》对于酒体理化指标的界定,供试石榴酒属于干型果酒且酒体健康。所有酒样的酒精度处于同一水平,均在11%vol左右。但酒样间的滴定酸含量和pH差异较大,峄城抗病青皮甜分别处最高和最低水平,达到7.05 g/L和3.63,其余4个品种石榴酒上述指标分布在0.55～1.93 g/L和3.74～3.92,说明不同种质石榴原料对于酒体滴定酸含量影响较大,这和前人研究是一致的:MENA等[26]以西班牙阿里坎特地区的2个石榴品种果实为原料酿制石榴酒并分析酒体有机酸组分,结果表明不同品种石榴酒酒体柠檬酸、苹果酸和酒石酸含量均存在显著差异;吕真真等[3]和李涛等[25]分别采用荥阳突尼斯软籽石榴和新疆策勒甜石榴以不同工艺酿制石榴酒,酒体滴定酸含量分别在3.11～3.77 g/L和7.76～8.19 g/L。

果酒颜色是酒体最为直观的感官质量指标,直接影响成品酒的商品价值[5]。其中,L*和C*值反映的是酒体亮度和色彩饱和度,数值越高证明酒体颜色颜色越亮、越鲜艳,反之亦然;a*、b*的正向值和负向值分别代表的是红、蓝色调和黄、绿色调。峄城抗病青皮甜酒体L*、b*值和a*、C*值分别处于最低和最高水平,分别为11.88、23.76和81.94、83.96,表明酒体颜色偏红色调且黄色调较轻,酒体色彩饱和度更高且亮度较低。红石榴酒体4个颜色指标表征正相反,分别为35.33、101.54和53.87、56.02。其他3个品种石榴酒的L*、a*和C*值均处于同一水平,分布在13～14、78～80和80～82之间,而美国007石榴酒的b*值显著高于剩余2个品种石榴酒,达到57.20。

果酒中的酚类物质作为贡献最大的风味成分和功能性最强的抗氧化活性物质,其组成和含量直接决定酒体的感官品质和营养价值[6]。峄城抗病青皮甜和美国007酒体总酚、总类黄酮含量以及铜离子还原力均处于最高水平,分别达到4 064.53、686.43、5.01 mg/L 和4 154.81、619.05、4.93 mg/L;峄城抗病青皮甜酒体总花色苷和缩合单宁含量显著高于其他品种,分别达到23.26、918.55 mg/L;淮北硬籽青皮酒体总黄烷醇含量最高,达到311.97 mg/L。

2.3.2 感官评价

图2展示了5款石榴酒的外观、香气、味道口感和总分4类感官评价指标得分。在酒体外观指标得分比较分析中,在未下胶过滤前提下,5款酒样澄清度表现良好,得分均在7分以上,红石榴酒样得分最高(8.3分),这可能和其颜色最浅有关;在酒体颜色方面,峄城抗病青皮甜酒体颜色最深,得分最高(8.4分),为深石榴红色;美国007、淮北硬籽青皮和开封四季红次之,分别为7.5、7.3、7.1分,均呈现石榴红色;红石榴酒体颜色清淡,“水”感较重,得分最低,仅为5.9分,这和酒样颜色指标分析结果是吻合的。在酒体香气指标得分比较分析中,峄城抗病青皮甜和淮北硬籽青皮前3个二级指标(发展变化、复杂性除外)得分均在7分以上且排名前两位,其中峄城抗病青皮甜酒体香气的浓郁度和持续性得分最高(8.5分);美国007、红石榴和开封四季红酒体各香气二级得分分别在6～6.5分和5分以内。在酒样味道口感指标得分比较分析中,峄城抗病青皮甜、淮北硬籽青皮和美国007酒体味道口感4个二级指标得分分布在6～7.5分,在平衡度、协调性和口香品质及余味两方面差异不大,得分均在6分左右,但在质感、结构感和延续性、层次感方面,峄城抗病青皮甜明显高于其他两个品种,分别达到7.4分和7.6分,这和酒体中丰富的酚类物质含量密切相关[5];红石榴和开封四季红各香气二级指标得分基本在5分以下。在各种质酒样总分比较分析中,峄城抗病青皮甜酒样总分最高(7.23分);淮北硬籽青皮和美国007酒样总分次之,分别为6.68分和6.55分;红石榴和开封四季红酒体总分均不足5分。

3 结论

本实验于2023年针对36份石榴种质的44个果实品质指标经过遗传变异性和相关性分析,筛选得到兼具特征性和代表性的13个果实核心品质评价指标。其次,以13个核心评价指标对36份石榴种质进行主成分和因子分析,筛选出7个适于深加工石榴种质:峄城半口红皮酸、淮北硬籽青皮、红石榴、开封四季红、美国007、7号临选和峄城抗病青皮甜。2024年,结合果酒酿造原料理化指标特征范围,确定以淮北硬籽青皮、红石榴、开封四季红、美国007和峄城抗病青皮甜的技术成熟期果实开展小容器石榴酒酿造,对酒体15个质量指标和感官质量进行检测分析,结果表明峄城抗病青皮甜酒体偏红色色调,整体呈现深石榴红色,风味物质含量高且抗氧化活性强,香气浓郁且持续性强,口感层次感强,感官评价综合得分最高,可以作为酒用石榴种质在荥阳地区予以推广种植。

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Analysis of fruit quality of 36 pomegranate resources and screening of winemaking germplasm

CHEN Huangzhao, CHEN Ziyi, LI Yangyang, BIAN Yitong, YIN Shuangyan, GUAN Lijuan, LYU Yan, CHEN Wenjing, PAN Chunmei*

(College of Food and Biological Engineering, Henan University of Animal Husbandry and Economy, Zhengzhou 450046, China)

ABSTRACT To select pomegranate germplasm resources for winemaking in the Xingyang region and support the transformation and upgrading of the local traditional pomegranate industry, the test material was 36 pomegranate germplasm samples in this experiment, forty-four fruit quality indicators were analyzed, employing genetic variability, correlation analysis, principal component analysis, and factor analysis to comprehensively evaluate winemaking germplasm.The results showed that genetic variability and correlation analysis identified 13 representative quality indicators.Principal component analysis on the 36 germplasm samples using the representative evaluation indicators extracted five principal components, accounting for a cumulative contribution rate of 70.30%.Through factor analysis ranking, seven superior germplasms were identified.In 2024, five pomegranate varieties, Huaibei Hard Seed Green Skin, Red Pomegranate, Kaifeng Four-Season Red, American 007, and Yicheng Disease-Resistant Green Skin Sweet, were used as raw materials for pomegranate wine production, considering the fundamental characteristics of fruit for winemaking.The resulting wines were analyzed for 15 quality indicators and sensory attributes.The findings indicated that the wine made from Yicheng Disease-Resistant Green Skin Sweet had high color saturation, a rich content of bioactive compounds, strong antioxidant capacity, and excellent sensory quality.In conclusion, Yicheng Disease-Resistant Green Skin Sweet is recommended as a suitable winemaking pomegranate germplasm for promotion and cultivation in the Xingyang region.

Key words pomegranate;winemaking germplasm;fruit quality;wine quality;factor analysis

DOI：10.13995/j.cnki.11-1802/ts.042307

引用格式：陈黄曌,陈紫怡,李洋洋,等.36份石榴资源果实品质分析与酒用种质优选[J].食品与发酵工业,2026,52(3):339-346.CHEN Huangzhao, CHEN Ziyi, LI Yangyang, et al.Analysis of fruit quality of 36 pomegranate resources and screening of winemaking germplasm[J].Food and Fermentation Industries,2026,52(3):339-346.

第一作者：博士,讲师(潘春梅教授为通信作者,E-mail:pancm7570@163.com)

基金项目：河南牧业经济学院博士科研启动基金项目(M4050010)

收稿日期：2025-02-06,改回日期:2025-06-04