不同葡萄品种制汁适宜性及综合评价分析

葡萄汁是全世界广受欢迎的果汁之一。近年来,葡萄汁在全球范围内的消费量一直保持着稳定增长的态势。葡萄汁因其独特的香气与清爽的口感而广受欢迎,且富含多酚类抗氧化物质,如原花青素、黄烷醇和酚酸等[1],其具有抗炎和心脏保护作用以及降低相关疾病风险的功效[2]。

当前,国内葡萄汁消费主要依赖进口。2023年,我国葡萄汁进口总量达47.6万t,进口额达8.3亿美元,分别占果蔬汁进口总量和总额的26%和28%[3]。制约我国葡萄汁产业发展的关键因素在于适宜制汁的葡萄品种匮乏[4]。葡萄汁的品质优劣与原料密切相关,随着消费者对高品质葡萄汁需求的增长,传统加工模式已难以满足市场需求,然而酿酒葡萄具有高多酚组分及独特风味物质的显著特点,在制作高品质果汁方面具有显著优势[5]。截至2023年,新疆酿酒葡萄种植面积占全国25%左右[6],但原料集中于葡萄酒酿造,导致产业链单一化。新疆酿酒葡萄种植面积的显著扩张带动了产量的大幅提升,致使原料供应过剩问题日益严峻。因此,挖掘酿酒葡萄的制汁加工潜力,是促进葡萄产业健康发展、延伸产业链、提升原料利用率的有效途径。目前,对酿酒葡萄品种的研究主要是果实品质分析,对适宜性制汁方面的研究较少。李亚茹等[7]对10种酿酒葡萄的18项理化指标进行主成分分析,完成了河西地区适栽品种筛选。宋晨龙等[8]对黑龙江大庆7个酿酒葡萄果实及葡萄酒进行了品质分析,为酿造工艺的改进提供了基础数据。赵雪[9]对不同白色酿酒葡萄品种制作的葡萄汁进行理化分析,基于原料品质、加工特性及产品风味的综合评估,霞多丽可作为葡萄汁加工的优势品种。

因此,为了系统评价新疆酿酒葡萄品种的制汁潜力,本研究以新疆地区主栽的‘烟73’、‘紫大夫’、‘马尔贝克’、‘赤霞珠’、‘小味尔多’、‘西拉’、‘丹菲特’、‘马瑟兰’这8个欧亚种葡萄为研究对象,对其理化指标、营养指标、功能性成分和抗氧化能力进行测定,并采用相关性分析、主成分分析、聚类分析,结合层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)确定权重进行综合评价,筛选出评价的关键指标,最终建立制汁适宜性的多级评价模型。为新疆酿酒葡萄的制汁加工适宜性潜力评价提供理论依据,对延伸葡萄加工产业链、提升原料附加值和推动新疆葡萄产业高质量发展具有重要实践意义。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

本研究样品‘烟73’、‘紫大夫’、‘马尔贝克’、‘赤霞珠’、‘小味尔多’、‘西拉’、‘丹菲特’、‘马瑟兰’这8个葡萄品种,均于2024年9月5日采摘自新疆维吾尔自治区玛纳斯葡萄种植基地,选取果梗嫩绿、成熟度一致(九成熟)、大小均匀、无机械损伤及病虫害的葡萄果实作为实验材料。

氢氧化钠、无水碳酸钠、氯化钾、蒽酮、无水乙酸钠,天津市光复科技发展有限公司;亚硝酸钠、硝酸铝,国药集团化学试剂有限公司;盐酸、浓硫酸、冰乙酸、无水乙醇(分析纯),天津市致远化学试剂有限公司;EX果胶酶(多聚半乳糖醛酸酶82%、果胶甲酯酶16%、果胶脂酶2%,体积分数),烟台曼森商贸有限公司;没食子酸、福林酚(优级纯),索莱宝科技(北京)有限公司;芦丁(>98%)、DPPH、2,4,6-三吡啶基三嗪、6-羟基-2,5,7,8-四甲基苯并二氢吡喃-2-羧酸(6-hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-carboxylic acid,Trolox)(分析纯),上海源叶生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

TGL-16G台式高速冷冻离心机,上海安亭科学仪器厂;KQ-400DE台式数控超声波清洗器,昆山超声仪器有限公司;TU-1810紫外-可见分光光度计,北京普析通用仪器有限责任公司;FE20型pH计、FA2104 N电子分析天平,梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;Wine ScanTMFlex79 063葡萄酒自动分析仪器,丹麦福斯分析仪器有限公司;3nh CR-10plus测色仪,深圳市三恩时科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 葡萄汁的制备

8个红色酿酒葡萄品种(‘烟73’、‘紫大夫’、‘马尔贝克’、‘赤霞珠’、‘小味尔多’、‘西拉’、‘丹菲特’、‘马瑟兰’)为材料,洗净、除梗后放入漏筛中晾至葡萄表面无明水,破碎加入果胶酶(0.01 g/kg)置于4 ℃冰箱酶解8 h、压榨、过滤、8 000 r/min离心20 min,取上清液,制得澄清葡萄汁。

1.3.2 出汁率的测定

采用1.3.1节的方法制葡萄汁,将过滤后的果汁全部收集,准确测定其质量,并记录测定值。按公式(1)计算出汁率:

式中:m,果汁质量,g;M,果实质量,g。

1.3.3 色差的测定

色差测定参考郭秋余等[10]的方法,数据用L*、a*、b*和ΔE*表示。计算如公式(2)所示:

式中:a*,b*,L*,为葡萄汁的色差测定值;

为蒸馏水的色差测定值。本实验以蒸馏水为标样。

1.3.4 理化指标的测定

可溶性固形物含量的测定采用阿贝折光仪进行测定;pH值的测定使用pH计在环境温度(25±2) ℃下测量每个样品的pH值;可滴定酸的测定采用氢氧化钠滴定法[11];可溶性糖含量的测定采用蒽酮比色法测定[12];维生素C含量的测定采用2,6-二氯酚靛酚滴定法测定[13];花色苷含量的测定采用pH示差法[14];多酚含量的测定参照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法(含第1号修改单)》,采用Folin-Ciocalteus法测定;总黄酮含量的测定参照夏文宽[15]的方法进行测定;糖组分和有机酸采用葡萄酒自动分析仪测定。

固酸比:可溶性固形物含量与可滴定酸含量比值。糖酸比:可溶性糖含量与可滴定酸含量比值。所有指标均重复3次,均表示湿基含量。

1.3.5 抗氧化能力的测定

1.3.5.1 DPPH自由基清除能力的测定

参照WANG等[16]的方法,稍作修改。吸取2 mL系列浓度Trolox标准溶液(0、20、40、60、80、100 μmol/L,用体积分数80%甲醇溶液配制),加入4 mL现配的0.1 mmol/L DPPH溶液,混匀后避光反应30 min,于517 nm处测定吸光度,以Trolox浓度(μmol/L)为横坐标,吸光度为纵坐标建立标准曲线。取1 mL待测液,用体积分数80%甲醇溶液稀释至2 mL,同法操作。曲线方程为y=-0.006 7x+0.677 7,R2=0.996 9,结果以Trolox当量(μmol Trolox/100 mL)表示样品的DPPH自由基清除能力。

1.3.5.2 ABTS阳离子自由基清除能力的测定

参照JEONG等[17]的方法,稍作修改。将7.0 mmol/L ABTS溶液与2.45 mmol/L过硫酸钾溶液等体积混合,室温避光静置12 h后,用体积分数80%甲醇溶液稀释该储备液,调节至734 nm波长处吸光度为0.70±0.02(1 cm光程),得到标准工作液。吸取0.4 mL系列浓度Trolox标准溶液(0、25、50、75、100、125、150 μmol/L,用体积分数80%甲醇溶液配制),加入3.6 mL标准工作液,混匀后避光反应1 min,于734 nm处测定吸光度,以Trolox浓度(μmol/L)为横坐标,吸光度为纵坐标建立标准曲线。取0.1 mL待测液,用体积分数80%甲醇溶液稀释至0.4 mL,同法操作。曲线方程为y=-0.003x+0.612 1,R2=0.998 3,结果以Trolox当量(μmol Trolox/100 mL)表示样品的ABTS阳离子自由基清除能力。

1.3.5.3 铁离子还原/抗氧化能力(ferric reducing antioxidant power,FRAP)的测定

参照TABART等[18]的方法,稍作修改。吸取0.2 mL系列浓度Trolox标准溶液(0、100、200、300、400、500、600、700、800 μmol/L,用体积分数80%甲醇溶液配制),加入6 mL FRAP工作液,混匀后37 ℃水浴30 min,立即冷却至室温,于593 nm处测定吸光度,以Trolox浓度(μmol/L)为横坐标,吸光度为纵坐标建立标准曲线。取1 mL待测液,用体积分数80%甲醇溶液稀释至0.2 mL,同法操作。曲线方程为y=0.000 1x-0.012 1,R2=0.996 4,结果以Trolox当量(μmol Trolox/100 mL)表示样品的FRAP。

评价小组由10名经感官分析培训师生组成,采用九点快感标度法进行感官评价,每项满分为9分,分别从色泽、甜味、酸味、涩味、苦味、气味强度、风味、综合评分8个方面进行感官评价[19]。感官评分范围从1(低强度)到9(高强度),色泽评分1～9分,淡红色到深红色;甜味评分1～9分,甜感弱到甜感适口;酸味评分1～9分,非常酸到适口酸;涩味评分1～9分,非常涩到涩感适口;苦味评分1～9分,非常苦到基本无苦感;气味强度评分1～9分,气味极其微弱到气味浓郁;风味评分1～9分,风味非常差到风味极佳;综合评分1～9分,不可接受到非常可接受。

1.3.7 果汁品质评价方法

参照高甜甜等[20]的制汁适宜性评价模型,综合采用相关性分析、主成分分析及聚类分析的方法,筛选葡萄汁品质评价的核心指标。基于“合理-满意度”多维价值理论构建葡萄汁品质综合评价模型。其中“合理-满意度”指人们对葡萄品种综合品质的主观满意程度。在模型中,正向指标(数值越大,品质越优)的满意度采用公式(3)计算;负向指标(数值越小,品质越优)的满意度则按公式(4)计算。根据各指标权重,通过公式(5)计算“合理-满意度”综合值,其分值越高,表明品种品质越优。最终,将模型评价结果与感官评价结果进行对比分析,以验证模型有效性。

式中:D,样品该指标满意度;F,样品测定值;MaxF,此指标最大测定值;MinF,此指标最小测定值。

式中:E,“合理-满意度”综合得分;W,指标权重;D,样品满意度。

1.4 数据处理

采用Excel 2019软件统计处理数据,使用SPSS R 26.0软件计算标准差进行显著性分析、相关性分析和主成分分析;绘图采用Origin Pro 2025软件进行。

2 结果与分析

2.1 不同品种葡萄汁品质指标分析

2.1.1 外观品质分析

颜色是影响消费者购买欲以及影响果汁品质的重要指标。表1显示,不同品种葡萄汁的颜色差异,L*、a*、b*和ΔE*值的变异系数分别为3.18%、35.53%、-22.30%、20.41%。L*值变异系数为3.18%,表明品种间差异较小。L*值为28.77～31.27,‘烟73’葡萄汁比‘赤霞珠’葡萄汁表现出更低的L*值,说明‘赤霞珠’葡萄汁亮度较高。一个相反的趋势ΔE*值为2.13～3.72,‘烟73’葡萄汁比‘赤霞珠’葡萄汁表现出更高的ΔE*值,表明其与参照物的色差最大,有独特的颜色特征,适用于深色果汁或调配。‘小味儿多’葡萄汁和‘西拉’葡萄汁的a*值最高,显著高于其他品种(P<0.05),说明2种果汁颜色最红。‘马瑟兰’葡萄汁的b*值最高,蓝色倾向最弱,与‘烟37’葡萄汁(-1.36)和‘紫大夫’葡萄汁(-1.38)形成对比。

2.1.2 不同品种葡萄汁理化指标

8种葡萄汁理化指标的测定结果如表2所示。首先,出汁率直接反映果实原料转化为果汁的效率,是反映其果汁加工适宜性的核心指标[21],8种葡萄果汁的出汁率在67.11%～71.82%,变异系数为2.06%,存在品种间差异(P<0.05),其中‘马尔贝克’的出汁率最高,达到71.82%,‘烟73’葡萄果粒小、种子大、果肉占比低,致其出汁率最低,仅为67.11%,与荀志丽等[22]研究结果(出汁率在68%～75%)相似。

果汁中的可溶性固形物主要由还原糖和非还原糖组成,这些糖以游离态或结合态形式存在,其含量的高低是影响果汁口感的因素之一[23],葡萄汁的可溶性固形物含量为18.99～25.46 °Brix,变异系数为10.40%,平均值为22.02 °Brix。‘马瑟兰’葡萄汁的可溶性固形物含量最高,达到25.46 °Brix,显著高于其他7个品种(P<0.05)。

果汁中可溶性糖含量是品质控制的重要指标,对口感、风味和营养价值的形成具有决定性影响。本试验所研究的葡萄品种的可溶性糖变化幅度较大,变异系数11.08%;‘马瑟兰’葡萄汁的可溶性糖含量最高,为250.7 g/L,其后依次为‘烟73’葡萄汁、‘赤霞珠’葡萄汁两者无显著差异(P>0.05)、‘西拉’、‘小味儿多’、‘紫大夫’、‘马尔贝克’,‘丹菲特’葡萄汁的可溶性糖含量最低,为190.56 g/L。

pH值对果汁的影响是多方面的,影响其风味、颜色稳定性、微生物安全、营养保留等。葡萄汁的pH值为4.14～4.86,变异系数为6.08%;与其他理化指标相比差异性小,表明pH是比较稳定的理化指标,在品种不同时仍然表现稳定,其中‘马尔贝克’与‘烟73’和‘西拉’葡萄汁两者无显著差异(P>0.05)。可滴定酸含量为3.17～4.83 g/L,变异系数为15.31%;‘小味儿多’葡萄汁的可滴定酸含量最高,为4.83 g/L,其次是‘马尔贝克’葡萄汁(4.77 g/L)和‘烟73’葡萄汁(4.08 g/L),‘丹菲特’葡萄汁最低为3.17 g/L。

糖与酸是果蔬汁的主要呈味物质,其固酸比和糖酸比对风味品质至关重要。固酸比和糖酸比越高,风味品质越好[24],且两者在表中呈相同趋势,‘马瑟兰’葡萄汁的固酸比和糖酸比均显著优于其他品种,说明‘马瑟兰’葡萄汁更易被儿童或喜甜人群接受。

不同品种葡萄汁维生素C含量为7.67～14.04 mg/100 mL,变异系数为22.37%,存在品种间差异(P<0.05)。含量最高的为‘西拉’葡萄汁,其次为‘马瑟兰’葡萄汁、‘丹菲特’葡萄汁,含量最低的为‘紫大夫’葡萄汁。

2.1.3 不同品种葡萄汁糖酸组分及含量

葡萄中糖酸组成及含量显著影响其品质,决定其口感和加工性能[4]。本研究测定了8个葡萄品种汁中的糖及有机酸含量,结果如表3所示。可溶性糖以葡萄糖和果糖为主,含量分别为90.27～124.53、93.20～120.53 g/L,与钟海霞等[25]研究结果一致。‘烟73’葡萄汁葡萄糖含量最高124.53 g/L,‘紫大夫’葡萄汁最低为90.27 g/L,同样‘马瑟兰’葡萄汁果糖含量最高123.30 g/L,‘丹菲特’葡萄汁含量最低93.2 g/L。不同品种葡萄汁的葡萄糖/果糖比值接近1.03,这与GRANATO等[21]研究结果一致,新鲜制备的葡萄汁其中葡萄糖和果糖通常以等量(1∶1的质量比)存在。

葡萄汁或葡萄酒中,酒石酸、苹果酸和柠檬酸为主要的有机酸,是呈酸味的主要原因[26]。不同品种葡萄汁的有机酸含量不同,从结果可以看出酒石酸含量最高。DEFILIPPI等[27]也发现酒石酸为葡萄汁的酸度贡献率比例最高。本文酒石酸含量为1.86～2.56 g/L,平均值为2.10 g/L,其中‘烟73’葡萄汁酒石酸含量显著高于其他品种,而‘小味儿多’葡萄汁含量最低,其它品种葡萄汁之间没有显著性差异。苹果酸次之,含量为1.37～2.77 g/L,平均值为1.77 g/L,‘马尔贝克’葡萄汁的含量显著高于其他品种。柠檬酸含量最低,含量为0.40～0.65 g/L,平均值为0.51 g/L。苹果酸与柠檬酸的变异系数24.91%,16.55%远高于酒石酸9.76%,表明品种对前两者积累影响更大。

2.1.4 不同品种葡萄汁功能成分含量及抗氧化活性

不同品种葡萄果汁的活性成分含量测定结果如表4所示。葡萄汁富含多酚其显著抗氧化活性可降低氧化应激相关疾病风险,并改善内皮功能与抑制血小板聚集;同时影响果蔬感官特性[28-29]。葡萄汁总酚含量在365.81～877.58 mg/L,变异系数为29.39%,‘烟73’葡萄汁总酚含量显著高于其他品种(P<0.05),达到877.58 mg/L。本文所研究的‘赤霞珠’葡萄汁中总酚含量493.04 mg/L远低于徐洪宇等[30]文献中的‘赤霞珠’总酚含量(3 690 mg/L),根据HELBIG等[31]的研究,相当一部分多酚物质主要存在于果皮和压榨的果渣中,而本研究以葡萄汁为分析对象,因此果汁中的总酚含量会低于提取之后的整个果实的总酚含量。总黄酮含量为47.73～118.54 mg/L,变异系数为36.62%,表明葡萄汁总黄酮含量呈现显著品种间差异。

葡萄花色苷主要分布于果皮,部分品种(如‘烟73’葡萄)果肉亦含该色素,其果皮与果肉均呈红色[32]。各品种间葡萄汁的花色苷含量差异显著,含量为70.05～266.18 mg/L,变异系数为46.25%,离散程度较大,其中‘烟73’葡萄汁含量最高,‘丹菲特’和‘紫大夫’葡萄汁含量较高,‘赤霞珠’和‘马尔贝克’葡萄汁含量较低。张娟等[33]对20种酿酒红葡萄中酚类物质的含量及其种类的多样性进行了分析发现,花色苷主要存在于果皮中,含量为10～340 mg/L,本研究所得到的花色苷含量与文献报道相近。

上述结果表明,葡萄汁中酚类物质含量呈显著的品种间差异。同时,其含量及抗氧化特性受到多重因素影响,内部因素主要,外部因素包括地域、气候、环境、栽培管理条件、采收成熟度等[34]。

本研究采用DPPH自由基清除能力、ABTS阳离子自由基清除能力和FRAP评估葡萄汁的抗氧化能力,8个品种葡萄汁DPPH自由基清除能力为17.37～28.37 μmol Trolox/100 mL,变异系数为19.45%;ABTS阳离子自由基清除能力为21.89～46.90 μmol Trolox/100 mL,变异系数为26.29%;FRAP为110.47～205.47 μmol Trolox/100 mL,变异系数为20.53%。3种方法一致表明‘烟73’葡萄汁的总抗氧化能力最高。DPPH自由基清除法与ABTS阳离子自由基清除法测得‘西拉’在8个品种中抗氧化能力较低,但FRAP值相对较高。FRAP法测得‘马瑟兰’葡萄汁的抗氧化能力显著低于‘西拉’(P<0.05),而DPPH自由基清除法结果相反,‘马瑟兰’葡萄汁显著高于‘西拉’葡萄汁(P<0.05)。这些差异可能源于检测原理差异及不同品种葡萄抗氧化物质组成与含量的显著不同。综合看来,‘烟73’、‘紫大夫’、‘丹菲特’葡萄汁的抗氧化能力相对较强,而‘马尔贝克’和‘赤霞珠’葡萄汁抗氧化能力则相对较弱。

评价果汁品质优劣时,需要结合客观的数学分析方法与主观的感官评价,以实现综合评价。本研究统计并分析了感官评价小组对8个葡萄汁的评分结果,由图2可知,感官评价综合得分排序结果‘马瑟兰’>‘赤霞珠’>‘紫大夫’>‘烟73’>‘小味儿多’>‘西拉’>‘丹菲特’>‘马尔贝克’。综合看来‘马瑟兰’葡萄汁成品外观中色泽分数适中,澄清度、气味强度得分较好,意味着其汁清明透亮,香气浓郁;口感类中甜味分数高、酸味分数适中,而涩味、苦味得分较低,口感酸甜可口;‘马尔贝克’葡萄汁呈现较高的涩味值;同时,8种葡萄汁酸味及风味值未呈现显著性差异(P>0.05),表明其各自具备良好的特征风味。综上所述,在感官评价中,‘马瑟兰’葡萄汁的综合评分相对较高,其整体风味以及口感更优,接受程度高;与之相反,‘马尔贝克’葡萄汁消费者可接受程度低。

2.2 不同品种葡萄汁品质指标相关性分析

对8种葡萄汁的22个品质指标进行相关性分析,结果如图3所示。图中红色代表正相关,蓝色代表负相关。不同品种葡萄汁的品质指标存在相关性。L*值与总酚、总黄酮、总花色苷含量等呈极显著负相关(P<0.01),表明果汁色泽较浅时,总酚、总黄酮、总花色苷含量也相对较低。可溶性固形物、可溶性糖与果糖和葡萄糖呈极显著正相关(P<0.01)。在酸度指标方面,可滴定酸与pH呈极显著负相关(P<0.01),而与总酚、总黄酮、总花色苷含量及DPPH法、ABTS法、FRAP法测得的抗氧化能力均呈显著负相关(P<0.05),这可能由于酚类物质在较低pH条件下稳定性较高所致。DPPH自由基清除能力、ABTS阳离子自由基清除能力和FRAP与总酚、总花色苷呈极显著正相关(P<0.01);同时DPPH自由基清除能力和ABTS阳离子自由基清除能力与总黄酮呈显著正相关(P<0.05),表明总酚、总黄酮及总花色苷含量越高,果汁抗氧化能力越强,此结果与余菲等[35]研究结果一致。

2.3 葡萄汁品质指标主成分分析

2.3.1 葡萄汁品质指标主成分提取

因高度相关性可能引发的多重共线性问题,以避免数据冗余导致的模型系统性误差和消除这种协变量干扰,通常需采用主成分分析对高维特征空间进行正交化降维处理,有效弱化因指标过多造成的信息交叉的问题,同时保留相互独立的关键指标,有助于提升评价结果的客观性和准确性[36]。本研究基于8个葡萄汁样品的22项品质指标数据,经标准化处理后,构建8×22原始数据矩阵,采用SPSS R 26.0软件对数据矩阵进行主成分分析。如图4所示,从22个特征值中提取到4个特征值大于1的主成分。

由表5可知,在主成分分析中,4个主要成分累计贡献率为92.246%>80%,贡献率分别为45.007%、26.983%、14.695%、5.562%基本反映了原始信息。

图5为三维立体空间形式的主成分载荷图,可直观看出总花色苷、酒石酸、可溶性糖、葡萄糖、固酸比、出汁率等指标对葡萄汁品质影响较大。

由表6可知,主成分1主要表征果实的功能品质,与主成分1呈正载荷的指标中ABTS阳离子自由基清除能力贡献率最大,其载荷值为0.900,其次为FRAP、总酚和DPPH自由基清除能力,其载荷值为0.894、0.887、0.876,而L*和a*色差值与主成分1呈负载荷,载荷值分别为-0.895、-0.718,因此ABTS阳离子自由基清除能力和总酚含量高而L*和a*值低的品种在主成分1中得分高;主成分2中的正载荷为可溶性固形物、可溶性糖、果糖、葡萄糖都呈正载荷,其中可溶性固形物载荷值最大为0.900;相反,柠檬酸与b*含量在主成分2中呈负载荷,载荷值分别为-0.743和-0.614,这表明可溶性固形物、可溶性糖、果糖、葡萄糖含量较高,而柠檬酸含量与b*值较低的品种在主成分2中得分更优。主成分3主导指标为可滴定酸,其载荷值为0.662,pH值与之呈负载荷,载荷值为-0.837,表明可滴定酸含量高而pH值低的葡萄汁在主成分3中得分较高。主成分4的方差贡献率为5.562%,a*、b*和维生素C含量,与主成分4呈载荷,其中贡献值最大的为a*,载荷值为0.520,其次为b*和维生素C含量,载荷值分别为0.509、0.313。

2.3.2 葡萄汁理化指标的聚类分析

基于主成分分析结果,采用欧氏距离(平方)对22项指标进行系统聚类,将指标聚为四类。如图6所示,即L*、出汁率、a*、可滴定酸、苹果酸、柠檬酸聚为第一类;b*、总酚、DPPH自由基清除能力、ABTS阳离子自由基清除能力、总花色苷、FRAP、总黄酮、酒石酸聚为第二类;可溶性固形物、可溶性糖、葡萄糖、果糖、聚为第三类;pH、固酸比、糖酸比和维生素C为第四类。同类指标高度相关,可选取关键代表指标,以简化22项理化指标。相关研究[4,37-38]均认为糖酸比、出汁率、可溶性糖和总酚含量对葡萄制汁品质较为重要。因此综合主成分分析与聚类分析结果及实际生产需求,本研究确定了评价葡萄制汁综合品质的核心指标为出汁率、糖酸比、可溶性糖、总花色苷、酒石酸和总酚含量。

2.3.3 基于层次分析法的各指标权重

依据筛选的6项核心指标,由专家采用1～9标度法构建葡萄汁综合品质评价的判断矩阵(表7)。计算得到矩阵的最大特征根λmax为6.415。为验证矩阵的一致性,计算一致性指标(consistency index,CI)CI=(λmax-n)/(n-1),其中当n=6,依照标准查得随机一致性指标(random index,RI)RI=1.260。因此计算一致性比率(consistency ratio, CR)CR=CI/RI=0.066,CR<0.1,表明该判断矩阵通过一致性检验。

计算得出各指标权重:总酚与可溶性糖权重最高,均为0.368 4,在制汁过程及其品质影响中处于关键地位。出汁率的权重为0.125 2。相比之下总花色苷和糖酸比的权重较低,分别为0.067 2和0.043。此外,酒石酸的权重最低,仅为0.027 8,该指标对葡萄汁综合品质的影响相对次要。

2.3.4 葡萄汁品质“合理-满意度”综合评价

对于葡萄汁品质,关键正向指标可溶性糖、出汁率、糖酸比、总酚、总花色苷含量在特定范围数值越高,品质越优,采用公式(3)计算其满意度,酒石酸越小越好,则采用公式(4)计算;将AHP确定的核心指标权重,代入公式(5),得到公式Y=0.368 4×W(总酚)+0.368 4×W(可溶性糖)+0.125 2×W(出汁率)+0.067 2×W(总花色苷)+0.043 0×W(糖酸比)+0.027 8×W(酒石酸),因此计算得出各葡萄汁的综合品质得分。由表8可知,综合评价得分排名依次为‘烟73’>‘马瑟兰’>‘赤霞珠’>‘紫大夫’>‘小味儿多’>‘西拉’>‘丹菲特’>‘马尔贝克’,‘烟73’得分最高,为0.822,“合理-满意度”评价得分最高;‘马瑟兰’得分排名第二;‘马尔贝克’得分最低,得分仅为0.199,其综合制汁适宜性相对较差。该综合品质评价结果与感官评价排序呈现高度正相关(相关系数R2=0.734 7),相比于感官评价,基于“合理-满意度”综合评价体系整合了多维理化指标,更能全面地反映葡萄汁品质特征,在葡萄制汁适宜性评价方面,能够提供更精准的评估。

3 讨论

AHP与“合理-满意度”多维价值理论为本研究构建综合制汁品质评价体系提供了理论基础。相关研究中,兰官却才郎等[39]结合主成分分析、聚类分析和层次分析建立了‘黑比诺’葡萄品质综合评价模型。然而,基于“合理-满意度”模型的酿酒葡萄制汁品质综合评价体系尚未见到相关研究。为此,本研究测定了葡萄汁的多项品质指标,并利用主成分分析、聚类分析、感官评价和层次分析对葡萄汁进行综合评价。采用主成分分析法对22项品质指标进行降维处理,提取特征值大于1的主成分4个,累计方差贡献率达92.246%在实现数据简化的同时有效保留了原始变量的核心信息。所提取的4个主成分主要包括了葡萄汁的糖、酸等信息,这与牛锐敏等[40]研究结果一致。

基于聚类分析结果,22项品质指标被划分为4个特征类群。对各类群代表特征与制汁适宜性关联性的系统评估,最终确定总酚、可溶性糖、出汁率、总花色苷、糖酸比和酒石酸含量作为的核心评价指标,其涵盖了葡萄汁的加工特性、内在口感、风味特征和营养特征,并对每个指标赋予权重,通过计算得到综合品质得分。将感官评价结果与“合理-满意度”评价得分结果进行相关性分析结果高度相关,通过综合分析发现‘马瑟兰’具有最优的糖酸比,色泽明亮均匀,在感官评价中评分最高且综合评分靠前可直接适配风味导向型产品的开发;‘烟73’的“合理-满意度”评价得分最高,核心优势为总酚、花色苷与可溶性糖,但出汁率为短板,相反马尔贝克有最高的出汁率在加工可以考虑两者调配;‘小味儿多’在制汁性状的均衡性上表现最为突出。此模型能清晰揭示不同葡萄品种的制汁适宜性特征差异,精准有效筛选综合制汁性状优良的品种。

本研究选取新疆地区主要栽培的8个葡萄品种为对象,但未分析气候条件与采摘时间对原料品质的影响。后续研究可扩大样本范围,增加葡萄品种数量,对葡萄汁相关指标进行连续性的测定,以获取更全面的数据,提升评价的准确性与时效性,并补充香气成分。此外,还可以融合其他科学方法与模型,构建更完善的葡萄制汁适宜性评价体系,通过对比分析,筛选出更优的评价方法,以提升葡萄汁品质评价的科学性和实用性,为葡萄汁加工产业提供理论支持。

4 结论

8个品种葡萄汁各品质指标存在较大的差异,变异系数为-22.30%～46.25%。主成分分析结合聚类分析、感官评价和层次分析从8个品种葡萄汁的22项品质指标中筛选出6个核心指标,即可溶性糖、出汁率、糖酸比、酒石酸、总酚、总花色苷,确定各评价指标权重值,本研究基于“合理-满意度”模型对不同品种葡萄进行系统综合评价。结果表明,‘烟73’、‘马瑟兰’、‘赤霞珠’排名靠前,展现出较高的营养成分含量与良好的感官特性,在生产中可以优先选择这些品种进行制汁。综上所述,本研究针对8个葡萄品种的制汁适宜性进行了分析,构建了葡萄汁品质的直观评价方法,为其综合加工利用提供了重要的理论支持,但各品种的具体应用性还是要根据实际情况比如产地、产量及品质等再做考量。

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