湖南主栽柑橘類品種制汁適宜性評(píng)價(jià)

高甜甜，史婷，李高陽，何雙，尚雪波，戴潤平，張菊華*，劉偉*

1(湖南大學(xué) 研究生院隆平分院，湖南 長沙，410125)2(湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，湖南 長沙，410125) 3(新寧縣潤杰農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司，湖南 新寧，422700)

我國柑橘類水果種植面積和產(chǎn)量均居世界第一，包括柑、橘、橙、柚四大類[1]，湖南是柑橘類水果主產(chǎn)區(qū)，2019年種植面積3.99×105hm2、產(chǎn)量560.5萬t，均居全國第二[2]。在全球范圍內(nèi)，大約2/3的果汁市場被柑橘類果汁占據(jù)，但我國柑橘類果汁發(fā)展相對(duì)滯后，80%以上橙汁依賴進(jìn)口，濃縮橙汁年均進(jìn)口8萬t左右，占果汁進(jìn)口總量的70%以上[3]。

柑橘汁的品質(zhì)優(yōu)劣與原料密切相關(guān)。目前柑橘產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在鮮食品種過剩、加工品種不足的問題。開展不同柑橘類水果品種制汁適宜性評(píng)價(jià)研究有利于促進(jìn)柑橘汁產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。目前，對(duì)柑橘品種的研究主要是柑橘果實(shí)的營養(yǎng)品質(zhì)分析[4-6]，在制汁適宜性方面，則多采用主成分分析(principal component analysis，PCA)對(duì)品種進(jìn)行評(píng)價(jià)。舒楠等[7]用PCA法將柑橘制汁品質(zhì)分為大小、功能、加工、營養(yǎng)、顏色5個(gè)因子，利用各因子得分篩選適宜品種。王靚鈺等[8]根據(jù)指標(biāo)對(duì)每個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率計(jì)算柑橘汁品質(zhì)綜合得分，對(duì)品種進(jìn)行篩選。果汁加工過程中檸檬苦素等苦味物質(zhì)的產(chǎn)生，也是阻礙柑橘汁發(fā)展的要因之一[9]，但在前人柑橘制汁評(píng)價(jià)中并未涵蓋此項(xiàng)指標(biāo)。此外，風(fēng)味是重要的品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)，但在前人研究中僅有成傳香等[10]，將風(fēng)味與其他制汁品質(zhì)共同分析，且僅研究了3種柑橘的品質(zhì)差異，并未建立起適用于柑橘制汁品質(zhì)的評(píng)價(jià)模型。

本研究對(duì)夏橙、血橙、崀豐臍橙、冰糖橙、沃柑、椪柑、溫州蜜橘7個(gè)柑橘類品種的常規(guī)理化指標(biāo)、檸檬苦素類似物含量進(jìn)行了測定，同時(shí)采用頂空固相微萃取-氣相色譜質(zhì)譜(head space-solid phase microextraction-gas chromatography - mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS)聯(lián)用法對(duì)其香氣成分進(jìn)行分析，并采用PCA、層次分析法、“合理-滿意度”多維價(jià)值理論分析進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，篩選出評(píng)價(jià)的關(guān)鍵指標(biāo)，建立制汁適宜性評(píng)價(jià)模型，旨在為地方柑橘主栽品種的制汁加工適宜性提供理論依據(jù)，提升湖南柑橘果汁加工產(chǎn)業(yè)競爭力。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

原料均在最佳食用成熟期進(jìn)行采集，避免采有病、過小或未成熟的果實(shí)，并且在柑橘樹的各部位采樣。取樣后立即進(jìn)行預(yù)冷，并在4 ℃左右貯藏運(yùn)輸，當(dāng)日進(jìn)行鮮榨。具體產(chǎn)地及采摘時(shí)間為：夏橙，產(chǎn)自永州市江永縣(5月中旬)；血橙，產(chǎn)自懷化市麻陽縣(12月下旬)；崀豐臍橙，產(chǎn)自邵陽市新寧縣(11月下旬)；冰糖橙，產(chǎn)自懷化市麻陽縣(12月上旬)；沃柑，產(chǎn)自永州市零陵區(qū)(2月下旬)；椪柑，產(chǎn)自湘西自治州瀘溪縣(11月下旬)；溫州蜜橘，產(chǎn)自邵陽市洞口縣(11月中旬)。

福林-酚試劑，美國Sigma公司；橙皮苷、柚皮苷、甜橙黃酮、新橙皮苷、香風(fēng)草苷、柚皮素、橙皮素，美國Chroma Dex公司；檸檬苦素、諾米林，成都德思特生物技術(shù)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

手動(dòng)錐形榨汁機(jī)，余姚市菲兒浦電器有限公司；ColorQuestXE型全自動(dòng)色度分析儀，美國HunterLab公司；Acquity超高效液相色譜儀，美國Waters公司；7890A-5975C型GC-MS聯(lián)用儀，美國Agilent公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 榨汁及檢測操作要點(diǎn)

選擇成熟度良好的柑橘原料，清洗后用手動(dòng)錐形榨汁機(jī)切半壓汁，離心后將柑橘汁進(jìn)行分裝，在-30 ℃ 的冰箱內(nèi)保存，用于指標(biāo)的測定。

1.3.2 理化指標(biāo)測定

1.3.2.1 出汁率

隨機(jī)選擇30～40個(gè)柑橘鮮果，稱重記錄鮮果質(zhì)量。榨汁后，收集榨出的全部果汁，稱重并記錄果汁質(zhì)量。按公式(1)計(jì)算出汁率：

(1)

式中：m1為果汁質(zhì)量，g；m2為鮮果質(zhì)量，g。

1.3.2.2 基本理化指標(biāo)

可溶性固形物含量用手持式糖度儀測定；色度采用色差儀測定；可滴定酸含量采用GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定 電位滴定法》測定；總糖：將非還原糖水解為還原糖后，使用3，5-二硝基水楊酸比色法測定，以葡萄糖計(jì)[11]；總黃酮含量參照李綺麗等[12]的方法測定，以蘆丁當(dāng)量表示(mg/L)；總酚含量采用福林-肖卡法[13]測定，以沒食子酸當(dāng)量表示(mg/L)。固酸比為可溶性固形物與對(duì)應(yīng)的柑橘汁可滴定酸的比值。

1.3.2.3 黃酮類化合物含量

采用超高效液相色譜(ultra performance liquid chromatography，UPLC)法[14]測定。準(zhǔn)確吸取5 mL樣品參考文獻(xiàn)[12]的方法進(jìn)行預(yù)處理。

UPLC條件：色譜柱：ACQUITY UPLC BEH C18分析柱(2.1 mm×100 mm，1.7 μm)；流動(dòng)相：0.2%(體積分?jǐn)?shù))乙酸水溶液(A)和甲醇(B)；流速0.3 mL/min；柱溫35 ℃，進(jìn)樣量3.0 μL，檢測波長：甜橙黃酮、川皮苷、橘皮素為330 nm，其余為283 nm。梯度洗脫條件：0～8 min，40%流動(dòng)相A；8～25 min，70%流動(dòng)相A；25～27 min，70%～40%流動(dòng)相A；27～32 min，40%流動(dòng)相A。根據(jù)保留時(shí)間和紫外可見光譜定性，外標(biāo)法定量。

1.3.2.4 檸檬苦素和諾米林含量

采用UPLC法測定[15]。樣品預(yù)處理：準(zhǔn)確吸取5 mL果汁于10 mL的容量瓶中，加乙腈定容混勻，超聲提取30 min，取上清液，過0.22 μm濾膜待測。

UPLC條件：色譜柱：Waters Acquity UPLC BEH C18鍵合柱(150 mm×2.1 mm，1.7 μm)；流動(dòng)相：V(乙腈)∶V(水)=45∶55；流速0.2 mL/min；進(jìn)樣量2 μL；柱溫35 ℃；檢測波長215 nm；等度洗脫。檸檬苦素、諾米林標(biāo)準(zhǔn)品質(zhì)量濃度梯度為5、10、25、50、100、200 mg/L，每個(gè)濃度重復(fù)3次。檸檬苦素、諾米林標(biāo)準(zhǔn)曲線方程分別為：y=5 895.1x-2 834.7，R2=0.999；y=4 246.4x+9 687.9，R2=0.997。

1.3.3 香氣物質(zhì)測定

1.3.3.1 樣品處理和萃取條件

參照胡小琴等[16]的方法。

1.3.3.2 色譜和質(zhì)譜條件

色譜條件：色譜柱：DB-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；載氣(He)流速1.0 mL/min；進(jìn)樣口溫度250 ℃，進(jìn)樣量1 μL，不分流進(jìn)樣。升溫程序：40 ℃保持3 min，以2 ℃/min升至160 ℃，以5 ℃/min升至190 ℃，再以20 ℃/min升至260 ℃，保持2 min；質(zhì)譜條件：離子源EI；能量70 eV；離子源溫度230 ℃；四極桿溫度150 ℃；接口溫度250 ℃；質(zhì)譜掃描范圍40～500 amu。

1.3.3.3 定性和定量分析

參考文獻(xiàn)[17]采用GC-MS分析定性，以2-辛醇內(nèi)標(biāo)法定量。

1.3.4 感官評(píng)價(jià)

參考T/CBIA 006—2019《非濃縮還原果汁 橙汁》中的感官要求，以外觀與色澤、香氣、滋味為感官檢測指標(biāo)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1，邀請(qǐng)20名專業(yè)人員組成感官評(píng)定小組對(duì)不同柑橘汁進(jìn)行感官評(píng)定。

表1 柑橘汁感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 The sensory evaluation criteria for citrus juice

1.3.5 果汁品質(zhì)評(píng)價(jià)方法

應(yīng)用PCA，依據(jù)累計(jì)貢獻(xiàn)率確定品質(zhì)評(píng)價(jià)因素的個(gè)數(shù)，采用聚類分析法確定相應(yīng)個(gè)數(shù)的核心指標(biāo)。運(yùn)用層次分析法構(gòu)建判斷矩陣確定指標(biāo)權(quán)重，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)[18]。采用“合理-滿意度”多維價(jià)值理論進(jìn)行柑橘汁品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)，并與感官評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證評(píng)價(jià)模型。“合理-滿意度”即人們對(duì)品種表現(xiàn)出來的綜合品質(zhì)滿意的程度，對(duì)于測定值越大則該項(xiàng)品質(zhì)越好的指標(biāo)，滿意度得分按公式(2)計(jì)算，對(duì)于測定值越小則該項(xiàng)品質(zhì)越好的指標(biāo)，滿意度得分按公式(3)計(jì)算。各品種的綜合“合理-滿意度”按公式(4)計(jì)算，得分越高，說明該品種品質(zhì)越好。

(2)

(3)

式中：M(bi)，樣品該指標(biāo)滿意度；bi，樣品測定值；max(bi)，此指標(biāo)最大測定值；min(bi)，此指標(biāo)最小測定值。

V=∑Wi×Mi

(4)

式中：V，“合理-滿意度”綜合得分；Wi，指標(biāo)權(quán)重；Mi，樣品滿意度。

1.3.6 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析

采用SPSS 26.0對(duì)樣品(n=3)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，PCA得分圖、熱圖由Origin 2018軟件分析繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 柑橘汁理化指標(biāo)

由表2可知，不同品種柑橘汁理化指標(biāo)存在較大差異。出汁率是反映品種制汁適宜性的重要指標(biāo)，不同品種出汁率變化范圍為37.48%～52.46%，夏橙的出汁率最高為52.46%，冰糖橙最低為37.48%。色度是評(píng)價(jià)果汁質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。不同品種柑橘汁b*均為正值，表示果汁色澤均趨于黃色，其中，冰糖橙的b*值最大，即冰糖橙黃色較其他品種更顯著。a*值最大的為血橙，與其他品種差異顯著(P<0.05)，因其果肉色澤呈現(xiàn)棕紅色。L*值的變異系數(shù)10.20%，明顯小于a*值和b*值的變異系數(shù)120.57%、102.50%，不同品種的呈色差異性主要取決于a*、b*值。總糖、可溶性固形物、總酸、固酸比等指標(biāo)反映果汁的酸甜度。由表2可知，可溶性固形物含量差異小，為10.30～14.33 °Brix；不同品種間可滴定酸含量差異較大，溫州蜜橘最高達(dá)到11.05 g/L，椪柑最低為1.70 g/L；總糖為5.11%～14.67%，夏橙含糖量較低，血橙含糖量最高。椪柑和冰糖橙的固酸比較高，分別為61.02、53.86，溫州蜜橘的固酸比最低，為11.62。總黃酮、總酚是柑橘中重要的功能活性成分，具有抗氧化、抗癌、抗炎、抗癌和抗過敏等作用，是評(píng)價(jià)柑橘營養(yǎng)保健功能的重要指標(biāo)[19]。不同品種間的總酚含量差異較小，椪柑含量最高為473.19 mg/L；血橙、冰糖橙、崀豐臍橙中總黃酮含量較高，分別為511.41、293.96、272.16 mg/L。

表2 不同柑橘品種的理化指標(biāo)Table 2 Physical and chemical quality of different citrus varieties

不同品種柑橘汁中黃酮類化合物組成及含量如表3所示，蕓香柚皮苷、橙皮苷、新橙皮苷和香風(fēng)草苷是柑橘汁中主要的類黃酮，占類黃酮的90%以上，其中蕓香柚皮苷含量最高，均值達(dá)到120.07 mg/L，冰糖橙和崀豐臍橙的含量顯著高于其他品種；其次是橙皮苷含量較高，均值為97.63 mg/L左右，在血橙、崀豐臍橙、沃柑中含量較高；新橙皮苷含量均值為21.43 mg/L，溫州蜜橘的含量最高；香風(fēng)草苷含量均值為18.46 mg/L，崀豐臍橙含量最高，這幾類物質(zhì)在椪柑中含量均較少。柚皮素、甜橙黃酮、川陳皮素、桔皮素這4種類黃酮化合物的含量相對(duì)較少，其中柚皮素、桔皮素變異系數(shù)較大，分別為249.65%、251.37%。此外，僅在崀豐臍橙和冰糖橙中檢測出柚皮素，僅在椪柑中檢測到桔皮素，而7個(gè)品種均未檢出柚皮苷、橙皮素。

表3 柑橘汁的類黃酮含量Table 3 Contents of flavonoids in citrus juice

檸檬苦素和諾米林是引起橙汁“后苦味”的主要物質(zhì)，柑橘果汁中含量超過閾值(6 mg/L)，則苦味明顯，不宜作為飲料加工原料[9]。因此，柑橘制汁品質(zhì)評(píng)價(jià)中檸檬苦素、諾米林含量尤為重要。由圖1可知，檸檬苦素含量在不同品種間差異顯著，血橙中含量最高，為18.44 mg/L，沃柑最低，含量為0.97 mg/L，除血橙外，均低于閾值。諾米林含量變化幅度為0.00～4.68 mg/L，在血橙中含量最高，崀豐臍橙中未檢出。

圖1 柑橘果汁中檸檬苦素和諾米林的含量Fig.1 The content of limonin and nomilin in citrus juice注：不同小寫字母表示檸檬苦素含量差異性顯著(P<0.05)， 不同大寫字母表示諾米林含量差異性顯著(P<0.05)

2.2 不同品種柑橘汁揮發(fā)性香氣成分

2.2.1 不同品種柑橘汁香氣成分分析

通過對(duì)7種果汁的揮發(fā)性香氣成分分析，共檢測出60種揮發(fā)性成分，包括15種烯烴類、13種酯類、9種醛類、8種酮類、7種芳香族化合物、6種醇類、1種酸類還有1種醚類，夏橙、椪柑、崀豐臍橙、血橙、夏橙、冰糖橙中有酯類、醛類、酮類、烯烴類、醇類和芳香族化合物，僅在血橙汁和冰糖橙汁中檢測到了酸類，溫州蜜橘中酮類未檢出，7種柑橘汁中各類香氣物質(zhì)的總含量差異如圖2所示。

圖2 柑橘果汁各類香氣物質(zhì)含量Fig.2 Various aroma components and relative contents of citrus juice

所有揮發(fā)性化合物的聚類熱圖能夠更直觀地顯示不同柑橘品種的揮發(fā)性物質(zhì)含量差異。如圖3所示，椪柑中多種揮發(fā)性成分含量高于其他品種，如酮類化合物(β-紫羅酮、反式二氫香芹酮、4′-甲基苯乙酮)，醛類化合物(苯甲醛、3,4-二甲基苯甲醛)，烯烴類化合物(α-蒎烯、D-檸檬烯、γ-松油烯)、麝香草酚甲醚等。溫州蜜橘中4-萜品醇、香芹酚、杜松烯、羅勒烯、異丁香烯含量較高。崀豐臍橙中酯類(辛酸己酯、辛酸正丁酯、己酸己酯)、醇類[環(huán)丁醇、(9E,12Z)-9,12-十四碳二烯-1-醇]、烴類[(+)-喇叭烯、α-律草烯]、α-紫羅酮等含量較高。冰糖橙的優(yōu)葛縷酮、2,4-癸二烯醛、1-甲基-4-(1-甲基乙烯基)苯、β-丁香烯、葉醛等風(fēng)味物質(zhì)含量較高。沃柑中含量較高的揮發(fā)性物質(zhì)有(-)-Α-蓽澄茄油烯、醋酸辛酯、乙酸香葉酯、2,4-二甲基苯乙烯。血橙中香芹酮、3-苯丙酸乙酯、4-仲丁基苯酚含量較高，夏橙中香柏酮、正己酸乙酯、香樹烯、巴倫西亞橘烯、3-羥基己酸乙酯含量較高。4-萜品醇、芳樟醇、β-月桂烯、D-檸檬烯是在多個(gè)品種中含量均較高的揮發(fā)性成分，僅崀豐臍橙中未檢測到4-萜品醇，冰糖橙中未檢測到芳樟醇，其余成分為共有成分。4-萜品醇、芳樟醇在溫州蜜桔、冰糖橙、夏橙中含量較高，β-月桂烯、D-檸檬烯在椪柑、沃柑、崀豐臍橙中含量較高。

每個(gè)品種的果汁樣品中都含有多種其獨(dú)有的揮發(fā)性香氣成分。夏橙有4種獨(dú)特的香氣物質(zhì)，分別為香樹烯、正己酸乙酯、3-羥基己酸乙酯、香柏酮。血橙有3種獨(dú)特的香氣物質(zhì)，分別為3-苯丙酸乙酯、香芹酮、4-仲丁基苯酚。崀豐臍橙特有的香氣物質(zhì)最多，達(dá)9種，分別為環(huán)丁醇、(9E,12Z)-9,12-十四碳二烯-1-醇、α-紫羅酮、(+)-喇叭烯、α-律草烯、辛酸己酯、乙酸橙花酯、己酸己酯、辛酸正丁酯，表明其香氣最為特別。沃柑有(-)-Α-蓽澄茄油烯、醋酸辛酯、乙酸香葉酯、醋酸辛酯、乙酸香葉酯共計(jì)5獨(dú)特的香氣物質(zhì)。椪柑有6種獨(dú)特的香氣物質(zhì)，分別為紫蘇醇、二氫香芹酮、反式4′-甲基苯乙酮、3,4-二甲基苯甲醛、麝香草酚甲醚、麝香草酚。冰糖橙有5種獨(dú)特的香氣物質(zhì)，分別為2,6,6-三甲基-2,4-環(huán)庚二烯-1-酮、優(yōu)葛縷酮、β-環(huán)檸檬醛、2,4-癸二烯醛、β-丁香烯。溫州蜜橘有香芹酚、羅勒烯、異丁香烯共3種特有的香氣物質(zhì)。

圖3 揮發(fā)性化合物含量的聚類熱圖Fig.3 Cluster heat map of volatile compound content

2.2.2 揮發(fā)性香氣物質(zhì)的香氣活力值(odour activity value，OAV)分析

通常認(rèn)為，樣品中的主體香氣僅由一部分OAV>1的香氣物質(zhì)組成，且OAV越高，其對(duì)樣品香氣的整體貢獻(xiàn)也就越大，而OAV<1的物質(zhì)只起協(xié)香作用[20]。為確定不同柑橘品種中的主體香氣物質(zhì)，根據(jù)香氣物質(zhì)的定量結(jié)果及查詢文獻(xiàn)[21-22]得到的香氣閾值，計(jì)算出7種柑橘汁的主體香氣及其OAV(表4)。OAV>1的香氣成分共有20種，主要是酮類、醛類、烯烴類。其中，具有花香、甜橙香、青草香的D-檸檬烯在7個(gè)不同品種中都有較高的OAV，均>200，椪柑中OAV>1 000。此外，各品種間的特征香氣存在差異，夏橙中OAV較高的是4-萜品醇、芳樟醇、傘花烴、辛酸乙酯、正乙酸乙酯，可以呈現(xiàn)出花香、菠蘿香、甜橙香，血橙中辛酸乙酯、4-萜品醇OAV較高，賦予品種花香及菠蘿香、梨香等果香。崀豐臍橙中OAV較高的物質(zhì)有D-檸檬烯、辛酸乙酯、α-紫羅酮，使該品種具有蘋果香、梨香，且α-紫羅酮為其獨(dú)有的特征香氣。冰糖橙中OAV較高的物質(zhì)4-萜品醇、辛酸乙酯、葉醛。沃柑中4-萜品醇、辛酸乙酯OAV較高。椪柑氣味活性值大于1的香氣成分較多，主要是α-紫羅酮、4′-甲基苯乙酮、傘花烴、4-萜品醇、芳樟醇，其中4′-甲基苯乙酮OAV>1 000，對(duì)樣品香氣會(huì)產(chǎn)生極顯著的影響。溫州蜜橘中4-萜品醇、芳樟醇、壬醛、傘花烴OAV較高。由此可知，7個(gè)柑橘品種不僅含有柑橘的主體香氣成分，而且有各自特有的香氣成分。

表4 柑橘果汁中揮發(fā)性物質(zhì)的OAVTable 4 OAV of volatile substance in citrus juice

2.3 柑橘汁綜合評(píng)價(jià)

2.3.1 主成分分析

如表5所示，前6個(gè)主成分的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到93.48%，說明前6個(gè)主成分可反映原始變量的絕大部分信息。由PCA得分(圖4)可知：每個(gè)樣品的(3個(gè))獨(dú)立重復(fù)結(jié)果相對(duì)接近，表明樣品之間的可重復(fù)性。由表5、表6可知，第1主成分包含了原來信息量的31.919%，與α-蒎烯、桔皮素、4′-甲基苯乙酮、β-紫羅蘭酮、D-檸檬烯、傘花烴含量有明顯的正相關(guān)性，與橙皮苷高度負(fù)相關(guān)，載荷值絕對(duì)值均大于0.8。第2主成分包含了原信息量的22.934%，與總酸、新橙皮苷、紫蘇醛、4-萜品醇、α-松油醇有明顯的正相關(guān)性，與總糖、甜橙黃酮、諾米林含量有明顯的負(fù)相關(guān)性。第3主成分包含了原信息量的15.291%，與蕓香柚皮苷、葉醛、β-環(huán)檸檬醛含量有明顯的正相關(guān)性，與出汁率、香柏酮、正己酸乙酯有高度的負(fù)相關(guān)性，第4主成分包含了原信息量的11.051%，與諾米林、總糖、總黃酮、檸檬苦素明顯正相關(guān)，與出汁率、總酚、香風(fēng)草苷、柚皮素、α-紫羅酮明顯負(fù)相關(guān)。第5、6主成分各包含了原信息量的8.269%、4.016%，表明了剩余指標(biāo)信息。

表5 主成分的特征值和貢獻(xiàn)率Table 5 Characteristic value and contribution rate of principal components

圖4 不同柑橘果汁的PCA得分圖Fig.4 PCA score plot of different citrus juice

表6 柑橘汁品質(zhì)指標(biāo)的主成分載荷矩陣Table 6 Principal component load matrix of citrus juice quality indexes

2.3.2 柑橘汁理化指標(biāo)的聚類分析

采用歐式平方距離法對(duì)38項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)聚類，如圖5所示。依據(jù)PCA結(jié)果，聚類時(shí)將指標(biāo)聚為六類。即桔皮素、4-甲基苯乙酮、β-紫羅蘭酮、D-檸檬烯、α-蒎烯、γ-松油烯、傘花烴、總酚、固酸比、川陳皮素、癸醛、甜橙黃酮聚為第一類；總酸、新橙皮苷、4-萜品醇、松油醇、芳樟醇、壬醛、紫蘇醛聚為第二類；葉醛、β-環(huán)檸檬醛、正己醛、香風(fēng)草苷、柚皮素、α-紫羅酮、蕓香柚皮苷、橙皮苷聚為第三類；總糖、總黃酮、檸檬苦素、諾米林聚為第四類；可溶性固形物、辛酸乙酯聚為第五類；出汁率、DE*值、香柏酮、正己酸乙酯、2,4-二叔丁基苯酚聚為第六類。聚為一類的指標(biāo)具有較高的相關(guān)性，可以選擇更重要的一個(gè)指標(biāo)作為代表，以此將38項(xiàng)理化指標(biāo)進(jìn)行簡化。在前人研究中[7-8]，均認(rèn)為固酸比、可溶性固形物、出汁率對(duì)柑橘制汁品質(zhì)較為重要。因此綜合主成分分析與聚類分析，同時(shí)考慮到生產(chǎn)實(shí)際中的指導(dǎo)意義，將柑橘制汁的品質(zhì)指標(biāo)簡化為固酸比、新橙皮苷、可溶性固形物、出汁率、香風(fēng)草苷、檸檬苦素，以此反映柑橘制汁綜合品質(zhì)。

圖5 柑橘汁品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的聚類譜系圖Fig.5 Cluster spectrum of quality evaluation factors of citrus juice

2.3.3 柑橘制汁核心指標(biāo)的權(quán)重確定

采用篩選出的6個(gè)核心指標(biāo)對(duì)柑橘汁進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。邀請(qǐng)專家根據(jù)各指標(biāo)對(duì)果汁品質(zhì)的影響程度，依據(jù)1～9標(biāo)度法構(gòu)造判斷矩陣(表7)。計(jì)算判斷矩陣的最大特征根λmax為6.156 5，對(duì)該矩陣?yán)靡恢滦灾笜?biāo)CI=(λmax-n)/(n-1)，一致性比率CR=CI/RI進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，該矩陣階數(shù)n=6時(shí)，其對(duì)應(yīng)的隨機(jī)一致性標(biāo)準(zhǔn)值RI=1.24，經(jīng)計(jì)算CR=0.025 2，CR<0.1，表明該判斷矩陣一致性較好。計(jì)算各指標(biāo)相對(duì)于柑橘汁綜合品質(zhì)的權(quán)重，固酸比和出汁率權(quán)重均為0.395，其對(duì)制汁影響最為重要。可溶性固形物權(quán)重為0.123，檸檬苦素權(quán)重最小為0.012，表明其對(duì)制汁品質(zhì)的影響相對(duì)較小。

表7 柑橘汁品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)判斷矩陣Table 7 Judgment matrix of quality evaluation index of citrus juice

2.3.4 柑橘汁品質(zhì)合理滿意度綜合評(píng)價(jià)

對(duì)柑橘汁品質(zhì)而言，在一定范圍內(nèi)固酸比、出汁率、可溶性固形物、香風(fēng)草苷、新橙皮苷含量的數(shù)值越大越好，因此采用公式(2)計(jì)算其滿意度，檸檬苦素越小越好，則采用公式(3)計(jì)算；將利用層次分析法計(jì)算出的核心指標(biāo)的不同權(quán)重，代入公式(4)，得到綜合得分計(jì)算公式“Y=0.395×M(固酸比)+0.395×M(出汁率)+0.123×M(可溶性固形物)+0.037×M(香風(fēng)草苷)+0.037×M(新橙皮苷)+0.012×M(檸檬苦素) ”，由此算出柑橘果汁的綜合品質(zhì)得分及其排名。由表8可知，綜合排序?yàn)闂崭?夏橙>崀豐臍橙>沃柑>血橙>冰糖橙>溫州蜜橘，此結(jié)果與感官評(píng)價(jià)排序結(jié)果高度正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)R2=0.929 8)，且本法評(píng)價(jià)相對(duì)于感官評(píng)價(jià)指標(biāo)更加豐富，在柑橘制汁適宜性評(píng)價(jià)上更具準(zhǔn)確性。

表8 柑橘果汁品質(zhì)的合理滿意度評(píng)價(jià)得分及排名Table 8 Reasonable satisfaction evaluation score and ranking of citrus juice quality

3 討論

層次分析法、“合理-滿意度”理論的發(fā)展是本文進(jìn)行綜合制汁品質(zhì)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。層次分析法可以根據(jù)專家意見，通過判斷矩陣的構(gòu)建，將主觀感覺數(shù)量化，得到評(píng)價(jià)因子的相對(duì)權(quán)重，比其他權(quán)重賦予方法更為合理[18]。“合理-滿意度”評(píng)價(jià)不需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)化，只需根據(jù)權(quán)重，計(jì)算出綜合滿意度，即完成分析評(píng)價(jià)過程。品種得分越高，說明其越符合生產(chǎn)要求，簡單明了。此方法在梨、桃、酸棗品質(zhì)評(píng)價(jià)、羅望子[25]種質(zhì)篩選中都有應(yīng)用，但在柑橘制汁評(píng)價(jià)中還未見到相關(guān)研究。本研究將層次分析和合理滿意度分析相結(jié)合，得分結(jié)果表明，椪柑具有最優(yōu)的固酸比，且綜合評(píng)分最高，夏橙出汁率、可溶性固形物含量最高，沃柑檸檬苦素含量最少，崀豐臍橙各指標(biāo)得分中等偏佳，各方面品質(zhì)較為均衡。表明“合理-滿意度”能清晰直觀地反映不同柑橘品種制汁的特異性，也能有效篩選出綜合制汁優(yōu)勢明顯的品種。

本研究所采用的是湖南地區(qū)主栽培的7個(gè)品種，且未考慮氣候?qū)υ系挠绊懀诮窈蟮难芯恐校梢栽黾悠贩N數(shù)量，并連續(xù)3年測定柑橘制汁的相關(guān)指標(biāo)，使評(píng)價(jià)結(jié)果更加準(zhǔn)確。此外，本研究采用的層次分析與“合理-滿意度”結(jié)合的品質(zhì)評(píng)價(jià)方法，在國內(nèi)外柑橘制汁方面研究較少，今后可采用其他方法建立柑橘制汁適宜性評(píng)價(jià)體系，對(duì)比出更好、更科學(xué)的評(píng)價(jià)方法。

4 結(jié)論

本研究對(duì)7個(gè)柑橘品種的理化指標(biāo)、代表性苦味物質(zhì)含量以及揮發(fā)性香氣成分進(jìn)行分析，旨在篩選出關(guān)鍵評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立柑橘制汁適宜性評(píng)價(jià)體系，為柑橘制汁品種的選擇提供理論依據(jù)。結(jié)果表明，不同品種柑橘汁理化指標(biāo)存在顯著性差異，其中桔皮素、柚皮素、新橙皮苷含量差異較大，變異系數(shù)分別是251.37%、249.65%、122.93%，而出汁率、可溶性固形物、總糖含量差異較小，變異系數(shù)分別為9.81%、9.68%、4.85%。

7個(gè)品種中共檢測出60種揮發(fā)性香氣成分，其中15種烯烴類、13種酯類、9種醛類、8種酮類、7種芳香族化合物、6種醇類、1種酸類物質(zhì)，1種醚類，僅在血橙汁和冰糖橙汁中檢測到了酸類，溫州蜜橘中未檢測到酮類，4-萜品醇、芳樟醇、β-月桂烯、D-檸檬烯是柑橘汁的主體香氣成分，椪柑、溫州蜜橘和崀豐臍橙中γ-松油烯、D-檸檬烯、α-蒎烯、傘花烴等烯烴類物質(zhì)含量較高，風(fēng)味更佳。

PCA能較為準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)樣品的綜合品質(zhì)，通過PCA，提取了6個(gè)主成分，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)93.48%，能夠代表柑橘品質(zhì)的綜合信息，結(jié)合聚類分析，將品質(zhì)指標(biāo)簡化為6個(gè)代表性指標(biāo)：固酸比、出汁率、可溶性固形物、香風(fēng)草苷、新橙皮苷、檸檬苦素；最后通過“合理-滿意度”多維價(jià)值理論分析進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，得到柑橘汁品質(zhì)評(píng)價(jià)模型：Y=0.395×M(固酸比)+0.395×M(出汁率)+0.123×M(可溶性固形物)+0.037×M(香風(fēng)草苷)+0.037×M(新橙皮苷)+0.012×M(檸檬苦素)。結(jié)果表明，制汁適宜性排序?yàn)闂崭?夏橙>崀豐臍橙>沃柑>血橙>冰糖橙>溫州蜜橘，這一結(jié)論與感官評(píng)價(jià)結(jié)果具有高度正相關(guān)性。兼顧成本及品質(zhì)需求，也可將多種柑橘果汁進(jìn)行復(fù)配提升品質(zhì)。綜上，本研究分析了7種柑橘的制汁適應(yīng)性，并提供了直觀的柑橘品質(zhì)評(píng)價(jià)，可為柑橘汁加工企業(yè)選擇適宜的原料提供理論依據(jù)。