湖北地區不同品種藍莓果汁加工品質特征及抗氧化活性評價

成柯，閆俊，嚴曉雪，袁方,2*

1(華中農業大學 食品科學技術學院，湖北 武漢，430070) 2(環境食品學教育部重點實驗室(華中農業大學)，湖北 武漢，430070)

藍莓為杜鵑花科越橘屬，屬于漿果類水果，富含花青素、類黃酮、多酚、熊果酸、白藜蘆醇、綠原酸等營養成分，具有抗氧化等作用[1]，被譽為“漿果之王”。藍莓色澤美麗，呈深藍紫色，外有一層白色果粉，果實的各個部位均可鮮食，果肉細膩，酸甜可口，有芳香氣味，同時也可以制成各種加工食品，具有非常高的經濟價值和發展前景[2]。

目前，我國栽培的藍莓品種主要有樹體矮小、極抗寒耐凍的矮叢藍莓；喜歡濕潤、溫暖氣候的南高叢藍莓；適宜涼爽、濕潤氣候的北高叢藍莓以及由矮叢和高從藍莓雜交而得到的半高叢藍莓；還有樹體高大、壽命長、抗濕熱耐寒、但是抗寒能力較差的兔眼藍莓[3]。湖北省地處藍莓適宜栽培區域的南北交界地帶，屬于亞熱帶季風氣候，區位優勢突出、光照充足、降水豐富、氣候濕潤、溫度適宜且土壤條件呈酸性，優勢明顯，是國內最適宜藍莓栽培生產的區域之一[4]。

藍莓品質主要體現在單果質量、果實硬度、總酚含量、可溶性固形物、顏色、花色苷等品質指標。不同品質指標之間存在著相對獨立性或密切相關性，這些品質對藍莓果汁加工和鮮食均有一定影響[5]。不同地區由于土壤條件，氣候水平不同，產出的藍莓品質特性也有較大差異[6-8]。韓斯等[9]對山東省14個主栽培品種藍莓的品質特性進行了聚類分析，分出了適合果汁果酒加工、耐儲藏、適合鮮食和適合果醬加工的4類品種。劉丙花等[10]對山東省引種的22 個藍莓品種的果實品質進行了比較與綜合分析，綜合評價了不同藍莓品種果實的鮮食或加工品質的優劣。劉軍波等[11]對浙江省4種栽培藍莓‘粉藍’、‘杰兔’、‘奧尼爾’、‘夏普蘭’進行了相關的品質特性評價。張曉玉等[12]對天津8個藍莓品種的生長特性、果實形態特征、營養成分及風味品質進行了測定。歐曉華等[13]對安徽省安慶市9個主栽藍莓品種的感官品質、營養成分和加工品質進行了評價。目前，還沒有關于湖北省所種植藍莓品種的品質特性分析。并且上述研究少有涉及藍莓果實的抗氧化物質和抗氧化活性。藍莓富含的抗氧化物質是其區別于其他水果的重要指標，也是吸引消費者的重要品質之一。本研究通過對湖北省主栽的7個品種藍莓的果汁加工品質特征和抗氧化活性進行測定和綜合評價，為湖北省藍莓品種選育、采后儲運、加工及銷售提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

‘布里吉塔’、‘薄霧’、‘奧尼爾’、‘萊格西’、‘北陸’、‘杰兔’和‘藍雨’藍莓鮮果均采摘自湖北黃陂牧童藍莓有限公司。

沒食子酸、蘆丁、DPPH、異亮氨酸、半乳糖醛酸、N-乙酰-L-半胱氨酸、福林酚試劑，均為國產分析純，上海源葉生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

UV-1800型分光光度計,日本島津公司；PAL-1型手持式折光儀,日本愛宕公司；Avanti-J-E型高速冷凍離心機,德國貝克曼公司；PHS-25型pH計,上海精密科學儀器有限公司；DGF30-IA型干燥箱,南京試驗儀器廠。

1.3 實驗方法

1.3.1 原材料處理

選擇成熟度一致(表現為果實全部呈藍紫色)，無病蟲害和機械損傷，色澤均勻的果實采摘存放于保鮮盒，當天運回，測量加工品質指標。剩余果實置于-20 ℃冰箱中，用于測量抗氧化性指標。

1.3.2 藍莓果實加工品質測定

果實質量及密度：每個品種隨機稱取35 g左右的藍莓，測量藍莓的質量及密度。

果型指數：每個品種隨機選取10粒藍莓果實，用游標卡尺測量其橫徑、縱徑，計算果型指數。果型指數=縱徑/橫徑。

水分含量：將藍莓置于烘箱中80 ℃烘干24 h，稱量烘干后干果的質量，計算不同品種藍莓的水分含量。

出汁率：分別取7個品種的藍莓約200 g，勻漿，然后4 ℃下離心(10 000 r/min)30 min，稱量上清液的質量，計算出汁率。

可溶性固形物和pH測定：用折光儀和pH計直接測量。

果膠含量測定：取各個品種藍莓樣品，將果皮和果肉分開，取果皮1.0 g左右，果肉3.0 g左右，按照NY/T 2016—2011《水果及其制品中果膠含量的測定-分光光度計法》測定。各指標均重復測定3次。

1.3.3 藍莓果實抗氧化活性物質測定

分別取0.5 g勻漿后的樣品于10 mL的離心管內。每管各加入9 mL的乙醇(含體積分數0.1% HCl)，超聲提取1 h，然后4 ℃下10 000 r/min，離心30 min，取上清液。重復3次。

花色苷的測定：參考宋德群等[14]用pH示差法對各品種藍莓進行花色苷的測定，結果以mg/L 矢車菊色素-3-葡萄糖苷計。

總酚含量的測定：參考李穎暢等[15]用福林酚法測定藍莓中總酚的含量，以沒食子酸作標準曲線來測定總酚的含量。

總黃酮含量的測定：參考馬陶陶等[16]采用AlCl3比色法來測量不同品種藍莓中總黃酮的含量，以蘆丁為標準對照品。

1.3.4 藍莓果實抗氧化活性測定

DPPH法測定藍莓果實的抗氧化活性。取0.5 mL去離子水和1 mL DPPH自由基溶液(質量濃度2 g/L)于比色皿中充分反應，517 nm波長下測定其吸光值A0。取0.05 mL不同品種藍莓超聲提取液于比色皿，加入0.45 mL水稀釋，混勻后于517 nm波長測吸光度A′，再加入1 mL DPPH自由基溶液(質量濃度2 g/L)，充分混勻后靜置5、10、20、30、60、120 min，分別于517 nm波長下測吸光值A。按公式(1)計算DPPH自由基清除率。

(1)

ABTS法測定藍莓果實的抗氧化活性：將7 mmol/L的ABTS溶液與2.5 mmol/L的過硫酸鉀溶液按體積比1∶1混合，使用前用乙醇對其進行稀釋，使其吸光值達到(0.7±0.02)。取0.1 mL不同品種藍莓樣品與3.9 mL稀釋后的ABTS溶液進行混合，暗反應20 min，于734 nm波長下測定其吸光值A1；將0.1 mL不同品種藍莓樣品與3.9 mL乙醇充分混合，相同條件下測得吸光值A2；將0.1 mL乙醇和3.9 mL稀釋后的ABTS溶液進行混合，相同條件下測得吸光值A0。按公式(2)計算ABTS自由基清除率。

(2)

1.4 數據處理

數據處理采用SPSS 22.0統計軟件處理， 利用Tukey HSD法進行顯著性分析，用Pearson Correlation進行關聯性分析。

2 結果與分析

選取湖北地區種植表現較好的7個藍莓品種。

其中‘杰兔’為兔眼藍莓，‘萊格西’和‘布里吉塔’為北高叢藍莓，‘密斯蒂’、‘奧尼爾’和‘藍雨’為南高叢藍莓，‘北陸’為半高叢藍莓。如表1所示，各品種藍莓果實在成熟期、形狀等方面都有很大差異。‘杰兔’、‘奧尼爾’和‘藍雨’為早熟品種，‘北陸’為早中熟品種，‘密斯蒂’為中熟品種，‘萊格西’為中晚熟品種，而‘布里吉塔’為晚熟品種。大部分藍莓品種的果實為圓形，‘布里吉塔’和‘北陸’為扁圓形，而‘藍雨’為橢圓形。

表1 不同品種藍莓果實品種分類、成熟期和外觀Table 1 Berry weight, density, water content and shapeof different blueberry cultivars

注：通常果形指數是0.8～0.9為圓形，0.6～0.8為扁圓形，0.9～1.0為橢圓形或圓錐形，1.0以上為長圓形；同一列肩標不同字母表示差異顯著(P<0.05)(下同)

2.1 不同品種藍莓果實果汁加工品質的比較

藍莓果實的密度是重要的加工品質指標。由表2可知，不同品種藍莓果實的單果質量差異極大，變異系數達到37%。其中，‘布里吉塔’單果質量最大，為2.14 g。‘北陸’和‘藍雨’單果個頭較小，重量較輕(分別為0.78和0.68 g)。除單果質量外，其他加工指標的變異系數均在10%以下。不同品種藍莓的密度均在1.0 g/cm3左右，其中密度最大的是‘奧尼爾’為1.03 g/cm3，而‘密斯蒂’和‘布里吉塔’密度最小，為0.990 g/cm3。除‘杰兔’水分含量明顯較低以外(82.7%，P<0.05)，其他藍莓品種的水分含量均在85%以上。

表2 不同品種藍莓果實加工品質指標Table 2 Processing quality parameters of different blueberry cultivars

不同品種藍莓出汁率在45.1%～58.3%之間，最低的為‘藍雨’，最高的為‘布里吉塔’。酸度是決定藍莓口感的重要指標，與果實的pH密切相關。不同品種藍莓pH在2.76～3.33之間，最低的為‘布里吉塔’，可見其酸味最濃，其次是‘北陸’，pH在3.0以下，而‘奧尼爾’的pH最高。可溶性固形物以可溶性糖為主，是影響藍莓感官評價和消費者選購的重要指標。大部分藍莓品種的可溶性固形物含量在11.0%～11.6%之間，而‘北陸’僅為9.9%，‘杰兔’則高達12.8%。

在果汁加工中，果膠的含量對出汁率有較大影響。果實中的原果膠主要存在于細胞壁中，對果實起支撐作用，同時也影響果實的質地和口感的軟硬程度[17]。近期有研究指出，藍莓果膠還可以通過與花色苷的非共價結合改善花色苷在胃中的穩定性[18-19]。不同品種藍莓果膠含量在2.97～4.06 g/kg之間，最高的是‘藍雨’，最低的是‘奧尼爾’。

綜合以上結果，可以看出 ‘杰兔’的果實較大，可溶性固形物含量高，但是水分含量較低，出汁率不高，更適合鮮食。‘密斯蒂’、‘奧尼爾’和‘萊格西’果實大小中等，酸甜比例適中，適合鮮食。‘布里吉塔’果實非常大，水分含量較高，出汁率也高，但缺點是pH非常低，口感較酸，調節pH后適合用作果汁加工。‘北陸’果實較小，果肉緊實多汁，略酸，而‘藍雨’的果實最小，果膠含量較高，可溶性固形物含量低，以上2個品種更適合于果醬或者果脯的加工。通過與文獻對比發現，相同藍莓品種在不同產地的品質差異極大，湖北地區種植的‘布里吉塔’和‘北陸’在單果質量和可溶性固形物方面都明顯低于其他地區的同品種藍莓[10,20]，可見這些品種對湖北氣候土壤的適應性較差，造成果實品質下降。

2.2 不同品種藍莓果實抗氧化活性物質的比較

花色苷，酚類物質和黃酮類物質都是藍莓中非常重要的活性物質，在一定程度上可決定藍莓的抗氧化活性，賦予了藍莓豐富的營養成分與功能特性。由圖1看出，不同品種藍莓總花色苷含量差異非常大，在296～1 091 mg/kg之間，其中兔眼藍莓‘杰兔’花色苷含量顯著高于其他品種(P<0.05)，‘萊格西’、‘北陸’和‘藍雨’的總花色苷含量次之；‘奧尼爾’和‘密斯蒂’含量相對較低，‘布里吉塔’最低，僅有296 mg/kg，顯著低于其他品種(P<0.05)。LOHACHOOMPOL等[21]發現兔眼藍莓的花色苷含量明顯高于其他品種的藍莓，與本實驗結果相似。不同品種藍莓之間總酚含量差異也非常大，在1 521～3 590 mg/kg之間。‘杰兔’總酚含量顯著高于其他各品種(P<0.05)，而 ‘布里吉塔’總酚含量顯著低于其他各品種(P<0.05)。總黃酮較花色苷和總酚來說品種間變化范圍較小，為385～667 mg/kg。‘藍雨’和‘萊格西’總黃酮含量在625 mg/kg以上，顯著高于‘布里吉塔’、‘密斯蒂’、‘奧尼爾’和‘北陸’(P<0.05)，‘布里吉塔’的總黃酮含量最低，僅有385 mg/kg。

綜合以上結果，可以看出不同品種的藍莓在抗氧化活性物質的含量上具有很大差異。‘杰兔’的抗氧化活性物質含量明顯高于其他藍莓品種，而‘布里吉塔’抗氧化活性物質的含量最低。不同品種藍莓果實抗氧化活性物質含量的差異可能與基因、地理氣候、栽培條件等因素有關[22]。

圖1 不同品種藍莓果實抗氧化物質含量Fig.1 Berry antioxidant contents of different blueberry cultivars注：不同小寫字母表示具有顯著性差異(P<0.05)(下同)

2.3 不同品種藍莓果實抗氧化活性

藍莓含有較高的抗氧化活性物質，在水果中具有較強的抗氧化能力[23]。本研究采用了DPPH自由基法和ABTS自由基法來比較不同品種藍莓的抗氧化活性。由圖2可以看出，在反應開始后5 min，‘奧尼爾’DPPH自由基清除率最高為33.7%，‘藍雨’次之為19.5%，‘萊格西’最低為16.3%，其他4個品種自由基清除率在23%～26%,無明顯差異。隨著反應的進行，各個品種藍莓的自由基清除率趨勢維持上述情況，穩定升高，無太大差異，反應進行到60 min時，‘布里吉塔’和‘密斯蒂’的DPPH自由基清除率大幅度升高，僅次于‘奧尼爾’，其他品種自由基清除率趨勢沒有太大變化；反應進行到120 min時，‘布里吉塔’和‘密斯蒂’的DPPH自由基清除率超越‘奧尼爾’(67.0%)，分別達到73.4%和69.0%，‘北陸’、‘杰兔’、‘奧尼爾’無太大差異，均在67%左右，‘藍雨’的DPPH自由基清除率為61.4%，‘萊格西’的DPPH自由基清除率最低，為51.2%。產生這一現象的原因可能是藍莓中具有抗氧化活性的物質較多，不同種類的抗氧化物質與DPPH反應時具有不同的動力學行為(例如Vc和DPPH的反應速度非常快，而酚類物質則需要較長時間進行反應)，所以隨著時間變化，不同樣品DPPH自由基清除力的高低順序也有所不同。MISHRA等[24]也在綜述中指出使用DPPH法時，固定反應時間有時候會使結果產生偏差。LI等[1]也發現DPPH法不適合對藍莓中類黃酮物質抗氧化性的評價。所以使用ABTS法對藍莓的抗氧化活性進一步評價。

在使用ABTS法測定自由基清除率預實驗的過程中發現反應時間超過20 min后，樣品ABTS自由基清除率的變化基本趨于穩定，并且品種之間ABST自由基清除率的大小順序一致保持不變(圖3)，說明ABST法在評價藍莓抗氧化活性時受時間因素的影響較小。選擇20 min時的ABTS自由基清除率進行比較，由圖4可以看出，‘杰兔’的ABTS自由基清除率明顯高于其他品種，為59.36%，‘北陸’、‘密斯蒂’、‘藍雨’和‘萊格西’之間沒有差異，在45%左右，‘奧尼爾’的ABTS清除率較低，為21.96%，‘布里吉塔’最低，為4.74%。ABTS法測得的藍莓抗氧化能力顯著高于DPPH法。關聯分析結果表明，ABTS自由基清除率的結果和藍莓中測得的抗氧化物質的含量具有顯著的正相關關系(圖5)(P<0.01)，其中與ABTS自由基清除率關聯性最強的是總酚含量(R2=0.907 8,P<0.001)。本實驗也嘗試了使用不同時間點的DPPH自由基清除率的結果和藍莓中抗氧化物質的含量進行關聯，發現均無顯著性關系。有報道指出，ABTS法比DPPH法更能反映色素和親水性抗氧化劑的抗氧化活性[25]。可見在藍莓果實的抗氧化性評價中，ABTS自由基法可能比DPPH自由基法更為合適。

圖2 不同品種藍莓果實DPPH自由基清除率的變化Fig.2 Berry DPPH radical-scavenging activity of different blueberry cultivars changed with time

圖3 不同品種藍莓果實ABTS自由基清除率的變化Fig.3 Berry ABTS radical-scavenging activity of different blueberry cultivars changed with time

圖4 不同品種藍莓果實的ABTS自由基清除率比較Fig.4 Comparison of ABTS radical-scavenging activity of different blueberry cultivars

圖5 藍莓中抗氧化物質含量與ABTS自由基清除率的關聯分析Fig.5 Correlation between blueberry antioxidants and ABTS radical-scavenging activity

3 結論

本實驗通過對湖北省引進的7種藍莓進行了加工性質和抗氧化活性的評價。‘布里吉塔’水分含量多，出汁率高，可溶性固形物含量豐富，適當調節pH后可用于果汁果酒的加工；‘藍雨’和‘北陸’果實較小，但果膠含量豐富，適合藍莓果醬果脯的加工生產。‘杰兔’、‘密斯蒂’、‘奧尼爾’和‘萊格西’果實大小中等，酸甜比例適中，適合鮮食。藍莓花色苷和總酚含量與品種有很大關系。兔眼藍莓品種‘杰兔’的花色苷和總酚含量明顯高于其他品種。花青素、多酚和類黃酮含量與藍莓抗氧化能力呈顯著正相關。DPPH自由基分析法在評估藍莓抗氧化能力時受反應時間的影響較大。在藍莓果實的抗氧化性評價中，ABTS自由基法可能比DPPH自由基法更為合適。