真空冷凍干燥不同品種水蜜桃片品質評價

馮 穎，劉佳新，，王海鷗，李大婧，張鐘元，江 寧，劉春泉，劉春菊，*

(1.沈陽農業大學食品學院，遼寧沈陽110161;2.江蘇省農業科學院農產品加工研究所，江蘇南京210014，3.南京曉莊學院食品科學學院，江蘇南京211171)

桃(Prunus persica L.Batsch)屬于薔薇科李屬，主要分布于溫帶和亞熱帶地區。桃品種眾多，肉質鮮美，氣味芳香，營養豐富，被認為是零鈉、零脂肪、零膽固醇的夏季水果［1］，中醫認為，桃肉甘酸性溫，有生津活血、解煩止渴、去暑祛熱的功效，因此，深受人們的喜愛。據不完全統計，我國選育的桃品種有1000余種［2］，品質差異主要來自于植株的遺傳學、生態環境等諸多因素，引起加工產品品質的差異，篩選出適宜加工的品種尤為重要［3］。由于桃成熟期集中且處于炎夏之季，采后2～3 d果肉迅速軟化褐變，失去食用價值。而干制是一種常見的果蔬保存方式，可以很好的延長水果的保質期，防止果蔬在貯藏中腐爛變質。果蔬干燥方法主要包括熱風干燥、真空冷凍干燥、油炸等，其中真空冷凍干燥能更好地保留果蔬的色澤、香氣、結構和營養，明顯優于其他干燥方式，成為高品質果蔬干燥產品的最佳干燥方式。

目前，我國在適宜加工品種的篩選及產品品質評價體系的研究還處于初級階段，嚴重阻礙了水果加工產業的發展。作為水果生產大國，制定明確的加工品質指標并篩選出適宜的加工品種顯得尤為重要，這不僅可以指導果農對于水果品種的選育，還會推動水果加工業快速發展。品質評價方法主要包括主成分分析、層次分析和聚類分析等統計分析方法。主成分分析是利用降維思想，通過研究指標體系的內在結構關系，把多指標轉化成少數幾個相互獨立且包含原有指標大部分信息的綜合指標。權數是指標間的內在結構關系，是基于數據分析得到的，不受主觀因素影響，主成分間彼此獨立，信息交叉減少，分析評價結果更具客觀性和準確性［4］。姜曉青等［5］采用主成分分析法將10項指標用4個主成分表示，并根據載荷分析得到影響速凍菜用大豆品質的核心指標及各品種的綜合得分，篩選出最適宜速凍加工的菜用大豆籽粒為新大粒1號，其次是通豆6號、徐豆17號、通豆5號;李曉麗等［6］用主成分分析方法降低維數，將不同品種新鮮水蜜桃的8項指標用兩個主成分表示，并根據主成分二維散點得分圖確定各主成分的得分值，分析得到主成分對試驗的3種桃有一定的聚類作用，能定性區別不同品種的水蜜桃。目前一些學者在壓差膨化干燥桃片品質評價方面做了一定的研究工作［7－10］，但在冷凍干燥水蜜桃片品質評價及品種篩選方面的研究還未見報道。

因此，本文以11個水蜜桃品種為研究對象，測定凍干桃片的營養、感官和加工指標，采用顯著性、相關性和主成分分析的方法，研究不同品種桃片的品質差異，建立凍干桃片的品質評價模型，篩選出適宜凍干加工的桃品種，旨在為水蜜桃育種和加工產業發展提供基礎數據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

水蜜桃 品種為:農林89、霞暉7號、大珍寶赤月、陽山桃、白麗、松森、中川島白桃、奉化玉露、紫桃、遲玉露、大紅花，采自江蘇省農業科學院國家果樹種質資源圃，選取果實飽滿、成熟度為八成熟的水蜜桃，采摘后及時運回實驗室4℃冷藏備用;抗壞血酸、碳酸氫鈉、2，6－二氯靛酚、草酸、酚酞、氫氧化鈉、苯酚、濃硫酸、牛血清蛋白、考馬斯亮藍G－250、碳酸鈉、乙醇、乙二胺四乙酸、四硼酸鈉、十二烷基硫酸鈉、乙二醇乙醚、磷酸氫二鈉、丙酮、咔唑乙醇、蔗糖、果糖 均為分析純，購于國藥集團化學試劑有限公司;葡萄糖、沒食子酸、半乳糖醛酸 標品，購于國藥集團化學試劑有限公司。

CT3 25K質構儀 英國CNS Farmell公司;TU－1810型紫外可見分光光度儀 北京普析通用儀器制造有限公司;真空冷凍干燥機 江蘇博萊客冷凍科技發展有限公司;1200高效液相儀 美國Agilent科技有限公司;CR－400全自動色差計 日本柯尼卡美能達公司;H－2050R臺式高速冷凍離心機 長沙湘儀離心機儀器有限公司;BS－224－S萬分之一分析天平 賽多利斯科學儀器(北京)有限公司;DHG－907385－III電熱恒溫鼓風干燥箱 上海新苗醫療器械制造有限公司;RE－52A真空旋轉蒸發儀 上海亞榮生化儀器廠;HH－8恒溫水浴鍋 金壇市環保儀器廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 凍干水蜜桃片制備 將采摘下來的新鮮水蜜桃清洗去皮，切成10 mm厚的均勻桃片，立即進行整齊地擺盤，放入真空冷凍干燥設備中，首先將桃片預凍到中心溫度為－30℃，然后打開水閥，開啟真空泵，真空度達到30 Pa時啟動隔板加熱程序。當桃片溫度40℃與隔板油溫趨于一致，真空冷凍干燥加工結束，獲得凍干水蜜桃片［11］，充氮包裝－18℃冷藏儲存備用，部分桃片用粉碎機打成粉，過60目篩用于水蜜桃片營養指標測定。1.2.2 測定方法

1.2.2.1 可溶性糖測定 可溶性糖提取［12］:稱0.5 g樣品，加入5 mL 80%乙醇，45℃超聲60 min，12000 r/min離心15 min，上清液旋轉蒸發后定容至 10 mL，0.45μm過濾器過濾，采用HPLC方法測定。HPLC色譜條件［13］:采用Agilent Zorbax Carbohydrate 色譜柱(150 mm×4.6 mm，5 μm)，1260示差折光檢測器(RID)，流動相為乙腈/水 =75/25(V/V)，流速1.00 mL/min，檢測器和柱溫均為30℃，進樣量為20 μL。

1.2.2.2 可溶性果膠和總果膠測定 參照許小茜等［14］方法稍作修改。稱取0.1 g樣品加入20 mL 75℃的無水乙醇，在 85℃水浴中加熱 10 min，冷卻后，4000 r/min離心15 min，棄去上清液。殘渣用40 mL蒸餾水洗入三角瓶中，50℃水浴1 h，過濾，并用少量蒸餾水洗滌殘渣和濾紙，濾液一并轉入50 mL容量瓶中，定容后用于測定水溶性果膠。

殘渣用80 mL 0.5 mol/L硫酸全部洗入原三角瓶中，混勻，置于85℃水浴中加熱60 min，冷卻后移入100 mL容量瓶中，用0.5 mol/L硫酸定容，過濾，濾液用于測定原果膠。水溶性果膠與原果膠之和即是總果膠(TP)含量。

果膠測定［15］:吸取1 mL濾液加入0.25 mL咔唑乙醇溶液，產生白色絮狀沉淀，不斷搖動試管，再快速加入5 mL硫酸，搖勻。立刻將試管放入85℃水浴振蕩器內水浴20 min，取出后放入冷水中迅速冷卻。分別吸取 0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL 的半乳糖醛酸標準儲備液于50 mL容量瓶定容，溶液質量濃度分別為 0.0、20.0、40.0、60.0、80.0、100.0 mg/L。用分光光度計在波長525 nm處測定其吸光度，以半乳糖醛酸濃度為橫坐標，吸光度值為縱坐標，繪制標準曲線y=0.0091x+0.0013(R2=0.9992)，曲線線性范圍為1～100 mg/L，根據標準曲線計算出果膠含量。按上述方法同時做空白試驗，平行測定3次。

1.2.2.3 纖維素和半纖維素測定 參照董濤［16］方法稍作修改。準確稱取0.1 g桃粉經3%十二烷基硫酸鈉5 mL 100℃水解1 h后，于3500 r/min，－4℃下離心15 min，用蒸餾水和丙酮洗滌殘渣3次，將殘渣與25 mL，2 mol/L HCl于100 ℃水浴50 min，12000 r/min，－4℃下離心15 min，水洗殘渣p H為7，濾液定容至50 mL。100 mg葡萄糖溶于蒸餾水并稀釋至1000 mL，吸取該溶液0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mL，依次加入蒸餾水 1.0、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5 mL，混勻置于冰水浴中5 min后，加入蒽酮試劑4 mL，搖勻后于沸水浴中10 min，冷卻。室溫靜置10 min，在620 nm處比色，以葡萄糖濃度為橫坐標，吸光度值為縱坐標繪制標準曲線y=7.35x+0.009(R2=0.9991)，曲線線性范圍為1～100 mg/L，將標準溶液稀釋20倍，用苯酚－硫酸法測定半纖維素含量。按上述方法同時做空白試驗，平行測定3次。將洗滌后的殘渣先用5 mL 2%硫酸水解1 h，然后加入25 mL蒸餾水100℃水浴1 h，過濾后取濾液，用苯酚－硫酸法測定纖維素含量［17］。按上述方法同時做空白試驗，平行測定3次。

1.2.2.4 總酚測定 參照弓志青等［18］方法:稱取0.1 g樣品，加30 mL 60%乙醇溶液，50℃超聲30 min，11000 r/min離心15 min，收集上清液，剩余殘渣按照相同方式和條件提取兩次，合并上清液定容。取提取液1 mL，依次加入4 mL蒸餾水，0.5 mL福林－酚試液，1.5 mL 20%碳酸鈉溶液，用水定容至7 mL，30℃反應2 h，在760 nm下測定吸光度。以100、200、300、400和500 mg/L的沒食子酸質量濃度作標準曲線，單位為 mg GAE/100 gFW，所得標準曲線 y=0.0802x－0.032(R2=0.9995)，曲線線性范圍為 1～100 mg/L。計算水蜜桃片的總酚含量。

1.2.2.5 維生素C、可滴定酸和可溶性蛋白測定 維生素C參照 GB/T 6195－1986 2，6－二氯靛酚滴定法［19］;可滴定酸參照 GB/T 12293－1990 水果、蔬菜制品可滴定酸度的測定［20］;可溶性蛋白采用考馬斯亮藍 G－250 比色法［21］。

1.2.2.6 復水比測定 取桃片，記下復水前的桃片質量，放置在平皿中，室溫下加入5 mL的蒸餾水，浸泡30 min后，瀝干10 min后稱復水后桃片質量，復水前與復水后質量的百分比即為復水比。

1.2.2.7 產出率測定 水蜜桃切片后未凍干前稱取其質量，冷凍干燥后稱取凍干桃片質量，凍干后與凍干前質量的百分比即為產出率。

1.2.2.8 硬度和脆度測定 用質構儀測定硬度和脆度，測試條件如下:探頭型號為圓柱型探頭，測試類型為壓縮，測試速度為0.5 mm/s，測后返回速度為0.50 mm/s，測試距離為7 mm。樣品的硬度以坐標圖中出現的最大壓力峰值表示，單位為g;脆度以出現在下壓探頭第一次沖向樣品過程中坐標圖上的第一個明顯壓力峰值處，單位為g。每種樣品重復5次，取其平均值。

1.2.2.9 總色差測定 用全自動色差計測量，從色差儀直接讀取記錄下ΔL(表示明暗變化)、Δa(表示色澤紅綠變化)、Δb(表示色澤黃藍變化)，總色差用以指明整體色澤的變化程度。總色差 ΔE=每個品種測5片，取其平均值。

1.3 數據分析

采用統計軟件Excel 2003對數據進行整理計算，統計分析極差、極小值、極大值、均值、標準差和變異系數。采用SPSS 19.0對數據進行相關性分析，數據標準化和主成分分析。

2 結果與分析

2.1 凍干桃片品質指標統計分析

對11個品種的水蜜桃品質指標進行統計分析，得到桃片16項品質評價指標的變化范圍、均值、標準差和變異系數如表1所示。

表1 水蜜桃凍干桃片品質性狀及分布Table 1 Quality traits and distribution of freeze－dring peach slices

硬度、脆度與ΔE是體現桃片感官指標的重要參數。變異系數可衡量數據的變化程度，從變異系數來看，其變異系數分別為 34.78%、32.89%和17.43%。其中ΔE變異系數最小，可能是由于選取的桃子成熟度相同，處理方法相同，其褐變度浮動較小。硬度與脆度的變化范圍較大，標準差較大，說明不同品種水蜜桃感官品質差異較大。

維生素C、可滴定酸、可溶性蛋白、纖維素、半纖維素、果膠、總酚和糖類屬于理化和營養指標，其中可滴定酸和糖類對桃片的酸甜度起著重要作用，從表1可以看出，可滴定酸、果糖、葡萄糖和蔗糖的變化范圍都較小，標準差較小，說明這4個指標的離散性較小。維生素C和總酚的變異系數較大，分別為57.67%和56.82%，都高于50%，說明維生素C和總酚含量在各品種桃片中離散程度最大，這可能與選擇的水蜜桃品種有關，也可能由于水蜜桃加工過程中氧化，導致這兩個指標變化較大。

2.2 凍干桃片品質指標間相關性分析

凍干桃片品質指標從感官品質、營養品質及加工品質3個方面考慮，凍干桃片品質指標的相關性分析從表2可以看出，產出率、脆度、硬度、復水比相互間呈顯著正相關(p＜0.05)，尤其是脆度和硬度呈極顯著正相關(p＜0.01)，說明了脆度、硬度越大，復水性越好的品種，產出率越高，能獲得更多的產品。脆度與果糖呈顯著正相關(p＜0.05)，ΔE與總酚呈顯著正相關(p＜0.05)，酚類物質的存在使水果具有較強的抗氧化性［22］，總酚含量越多，抗氧化能力越好，桃越不容易褐變;營養品質指標間呈現不同程度的相關性，維生素C與可滴定酸呈顯著正相關(p＜0.05)，維生素C易溶于水且呈酸性，維生素C含量越高，可滴定酸含量越高。綜上所述，桃脆片的16項品質指標間均表現出不同程度的相關性，說明這16項指標間存在著信息重疊現象，所以，有必要對所有指標進行分類和簡化，以此來提高品質評價的效率和準確性。

表2 水蜜桃凍干桃片指標相關性分析Table 2 Correlation analysis of freeze－dring peach slices

2.3 主成分分析

凍干桃片評價指標具有不同的量綱及數量級，為了避免其對結果的影響，在數據分析前必須對原始數據進行標準化處理，即將其轉化為無量綱數據［4］。利用SPSS 19.0軟件完成數據標準化處理。

采用SPSS 19.0分析軟件，通過主成分分析得到方差貢獻分析表(表3)和成分矩陣表(表4)。每個主成分的方差即特征值，表示對應成分能夠描述原有信息的多少。由表3可知，前5個主成分的特征值大于1，其中第1主成分貢獻率為31.38%，第2主成分貢獻率為20.81%，第3主成分貢獻率為16.06%，第4主成分貢獻率為10.34%，第5主成分貢獻率為7.94%，累計貢獻率為86.53%，基本反映了原指標的信息，所以可以由初始的16個指標降為5個主成分來評價凍干桃片的品質，達到降維的目的。

表3 方差貢獻分析表Table 3 Variance contribution analysis

從表4可以看出，第1主成分主要表現為脆度、硬度、果糖、產出率和復水比這5個指標，5個指標的變異系數分別為32.89%、34.78%、43.75%、14.31%和19.29%，從表2看出，硬度和產出率、復水比呈顯著性正相關(p＜0.05)，脆度與產出率、復水比、果糖呈顯著性正相關(p＜0.05)，硬度和脆度呈極顯著正相關(p＜0.01)，因此初步選擇硬度代表第1主成分。

表4 成分矩陣Table 4 Component matrix

第2主成分為可滴定酸、維生素C和可溶性蛋白，這三者的變異系數分別為23.44%、57.67%和14.29%，維生素C分別與可滴定酸、可溶性蛋白顯著性正相關(p＜0.05)，從表1品質性狀分析表中可以看出維生素C的標準差最大，離散程度最大，所以初步選擇維生素C代表第2主成分。

第3主成分為蔗糖、總果膠和水溶性果膠，這三者的變異系數分別為14.86%、22.39%和28.91%，總果膠和水溶性果膠呈極顯著正相關(p＜0.01)，所以可以用總果膠代替水溶性果膠，蔗糖相對獨立，初步選擇總果膠和蔗糖為第3主成分。

第4主成分為纖維素和葡萄糖，變異系數為20.69%和31.58%，兩者在相關性上較為獨立，由于葡萄糖和蔗糖都屬于甜味因子，因此綜合考慮纖維素作為第4主成分。

第5主成分為ΔE，變異系數為17.43%，可表示感官因子。

綜合分析，最終本試驗選擇6項核心指標，即硬度、維生素C、總果膠、蔗糖、纖維素和ΔE。

2.4 桃片的數據模型建立及綜合得分

通過表4所示的成分矩陣，得到每個載荷量來表示主成分與對應量的相關關系，通過計算得到主成分表達式:

Z1=0.94A1+0.90A2+0.81A3+0.79A4+0.79A5－0.17A6+0.07A7－0.21A8+0.07A9－0.21A10－0.35A11+0.43A12－0.65A13+0.32A14+0.70A15+0.48A16

Z2=－0.14A1－0.29A2+0.43A3+0.10A4－0.01A5+0.91A6+0.80A7+0.79A8+0.08A9+0.33A10+0.45A11+0.33A12+0.56A13－0.07A14+0.57A15+0.62A16

Z3=0.05A1+0.13A2+0.11A3+0.35A4－0.10A5－0.03A6－0.37A7－0.32A8+0.86A9+0.81A10+0.70A11－0.12A12－0.04A13－0.20A14－0.04A15－0.06A16

Z4=0.11A1+0.09A2－0.17A3－0.02A4+0.38A5－0.05A6+0.02A7－0.06A8－0.27A9+0.29A10－0.05A11+0.61A1+0.18A13－0.64A14－0.25A15－0.10A16

Z5=－0.02A1+0.13A2+0A3+0.17A4+0.01A5+0.09A6+0.31A7－0.36A8－0.29A9+0.20A10+0.20A11+0.18A1+0.29A13+0.61A14－0.12A15－0.43A16

根據表3特征向量進行標準化處理，與所對應的5個主成分的方差貢獻率做內積，得到綜合Z=0.3138Z1+ 0.2081Z2+ 0.1606Z3+ 0.1034Z4+0.0794Z5，計算出11種桃片品質的主成分得分，即桃片品質的綜合得分(表5)。

根據綜合得分和主成分得分的排序，可以得出不同品種桃片的品質優劣。由表5可以看出，綜合得分第一的是紫桃，綜合品質最好，根據表4可以看出硬度、脆度和可滴定酸、維生素C兩兩分別是影響第1主成分和第2主成分的主要因子，所以紫桃中含有較高的硬度、脆度、可滴定酸和維生素C。紫桃各主成分值得分都很高，尤其是Z1、Z3、Z4排名都是第1，所以紫桃的綜合得分達到821.90，排名第一，所以在11個品種的桃中，紫桃最適宜冷凍干燥制成桃脆片。此外大紅花、遲玉露和中川島白桃綜合得分分別為709.94、634.6、587.89，排名分別第 2、3、4，所以這3種品種的桃均比較適合用于冷凍干燥桃片的加工。其他品種桃的綜合得分較低，尤其是百麗和松森，綜合得分分別為350.10和343.66，松森為最低值，兩個品種均明顯低于其他品種，說明這兩個品種的桃不太適合冷凍干燥加工成桃片。

表5 桃脆片品質評價主成分得分及綜合得分Table 5 Quality evaluation of principal component scores and comprehensive scores of peach crisp

3 結論

選取江蘇省農業科學院國家果樹種質資源圃的11個品種水蜜桃，測定凍干桃片的感官、營養物質及加工品質指標，研究不同品種的水蜜桃凍干桃片品質差異。品質指標統計分析表明各品種桃片的維生素C、總酚的變異系數較大，離散程度較大;產出率，可溶性蛋白，半纖維素的變異系數較小，差異性較小;相關性分析發現各品質指標存在不同程度的相關性，其中硬度和脆度呈現極顯著相關;采用主成分分析篩選出6個核心指標:硬度、維生素C、總果膠、蔗糖、纖維素和ΔE;建立數據模型得到綜合得分，分析發現紫桃為凍干桃片最適品種，百麗和松森為最不適品種。