基于原料與果汁品質的藍莓果實加工性能評價

張素敏，楊 巍，魏 鑫，劉 成

（遼寧省果樹科學研究所，遼寧營口 115009）

藍莓又名越橘，杜鵑花科（Ericaceae）越橘屬（Vacciniumspp.）多年生落葉小灌木，果肉細膩、酸甜適度、營養豐富，為鮮食水果佳品[1]，有較好的抗氧化[2-3]、抗病保健[4-8]功效，被列為人類5大健康食品之一[9]，有“漿果之王”的美譽[10]，廣泛分布在長白山、大興安嶺、環渤海、長江流域和華南及西南等地的27個省區[11]，近年栽培面積和產量連年增加，截至2020年底，全國藍莓栽培面積6.64萬公頃，產量34.72萬噸。

為進一步延長產業鏈條、提升整體效益，廣大科技工作者開展了果汁、果酒[12-14]等多種加工嘗試，結果發現，加工原料質量決定產品質量[15-16]，藍莓果實質量與加工性能評價至關重要，當前相關研究僅限于果汁有機酸組分[17]及果實與果汁少數質量指標關系的初步探討[18-20]，未見針對多個品種、指標、方法從原料到產品的全面系統評價。

本研究選取遼寧省果樹科學研究所露地種植的12個藍莓品種果實為試材，利用相關性、聚類和主成分分析多種方法對果實外觀性狀、糖酸組分、礦質營養、果膠酶添加處理前后果汁品質、產率特征及其相互關系進行科學總結歸納，進一步完善藍莓果實品質評價體系，為鮮食、加工育種親本選配、栽培品種選擇以及加工原料選優提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

‘藍金’等12個藍莓品種果實 遼寧省果樹科學研究所，4 ℃冷藏備用；偏磷酸、硫酸、硝酸、硫酸銅、氫氧化鈉、酒石酸鉀鈉、亞甲基藍、酚酞 國藥集團化學試劑沈陽公司；果糖、葡萄糖、草酸、奎尼酸、蘋果酸、莽草酸、檸檬酸標準品 西格瑪奧德里奇貿易有限公司；鉀、鈣、鎂、鐵、鋅、錳、銅標準物國家有色金屬及電子材料分析測試中心；果膠酶（活性為4400 PGNU/g） 法國Laffort公司。

ME204E萬分之一電子天平 瑞士梅特勒公司；DHG-9146A鼓風干燥箱 上海精宏實驗設備有限公司；Milli-Q超純水系統 美國密理博公司；RI-101型示差折光檢測器 昭和電工科學儀器（上海）有限公司；Hi-Plex Ca、ZOBAX C18色譜柱 安捷倫科技有限公司；Thermo ICE3300原子吸收光譜儀、戴安U-3000液相色譜儀 美國賽默飛世爾科技公司；LWY84B消煮爐 四平市電子設備實驗廠；MB-1001多功能食品加工機 慈溪市豪邁電器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品處理 供試材料定植于遼寧省果樹科學研究所試驗園，露地栽培，樹齡5 a，土壤、肥水等立地條件及管理方式一致。2020年于各品種果實成熟期采集無機械和病蟲傷害的大小相近、著色均勻、位置相似的藍莓果實，采后立即帶回實驗室，用保鮮盒包裝置于冰箱4 ℃條件下貯藏，對果實外觀、營養品質和加工性能等指標進行觀測、分析。

1.2.2 果實形狀 利用游標卡尺測量果實縱徑和橫徑，果形指數=果實縱徑/果實橫徑，按果形指數大小將果實形狀分成3類：近球形，果形指數≥0.9；扁球形，0.7＜果形指數＜0.9；餅形，果形指數≤0.7。

1.2.3 果實重量 利用天平稱量果實質量，按平均單果質量將果實大小分成5類：小，單果質量＜1.0 g；中小，1.0 g≤單果質量＜1.5 g；中，1.5 g≤單果質量＜2.0 g；中大，2.0 g≤單果質量≤2.5 g；大，單果質量＞2.5 g。

1.2.4 果實顏色、果粉 采用目測法，其中，果粉量劃分為多、較多、中多、少和無5個等級。

1.2.5 果實含水量 采用烘干法，各處理果實稱重后置于干燥箱內，120 ℃殺青，80 ℃烘干至恒重，稱重，含水量（%）=（鮮果質量-干果質量）/鮮果質量×100，根據其水平高低劃分為5個等級：低，含水量＜82%；中低，82%≤含水量＜83%；中，含水量83%≤含水量＜84%；中高，84%≤含水量≤85%；高，含水量＞85%。

1.2.6 果實糖、酸組分 采用液相色譜法，稱取藍莓果實10.00 g，加入超純水（可溶性糖提取）或0.2%偏磷酸（有機酸提?。┖髾C械勻漿，轉移至200 mL容量瓶中，定容，超聲浸提15 min，10000 r/min離心10 min，上清液經0.22 μm濾頭過慮。采用液相色譜儀檢測，柱溫85 ℃，純水流動相，流速為0.6 mL·min-1。有機酸檢測，柱溫20 ℃，流動相為0.2%的偏磷酸，流速為1.0 mL/min，檢測波長分別為214 nm。利用戴安變色龍軟件進行儀器操作程序控制與數據處理。占比為單糖在可溶性總糖及單酸在總有機酸中所占的比例。

1.2.7 果實礦物質元素含量 取烘干樣品0.50 g，加入7.5:1.5（體積比）比例的60%高氯酸和濃硝酸混合液9 mL浸泡過夜，300 ℃硝煮至均勻清亮，定容，利用原子吸收光譜儀進行鉀、鈣、鎂、鐵、鋅、錳、銅的定量分析。

1.2.8 出汁率 取果實30～50 g，勻漿，移取果漿至10 mL離心管中，稱重，加入0.002%活性為4400 PGNU/g的果膠酶繼續勻漿，再移取果漿至10 mL離心管中，稱重，10000 r/min離心3次，收集果汁，稱重，出汁率（%）=果汁質量/果漿質量×100。本研究設添加果膠酶和不添加果膠酶2個處理，分別進行榨汁實驗。

1.2.9 果汁可溶性總糖含量 采用啡啉滴定法[21]。1.2.10 果汁可滴定總酸含量 采用酸堿滴定法[22]。

1.3 數據處理

實驗指標的觀察、測定重復三次，采用Excel 2003進行基礎數據整理和繪圖，利用DPS 7.05軟件進行數據差異顯著性、相關性、聚類和主成分統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同藍莓果實外觀性狀觀測

供試 12個品種，果形指數變幅為 0.6872～0.9287，均值為0.7673，呈不同程度扁球形，變異系數9.01%，說明不同藍莓品種間果形指數差異不大，‘N4’果形指數最大，‘日出’最小，4 個品種果形指數超過均值，占33.33%，8個品種在均值以下，占66.67%，‘N4’果形指數大于 0.9，近球形，占 8.33%，‘達柔’和‘日出’低于0.7，呈餅形，占16.67%，其它9個品種果形指數在0.7～0.9之間，呈扁球形，占75%。

單果質量 0.9452～2.6263 g，均值為 1.7372 g，變異系數達30.80%，說明不同藍莓品種間果實大小差異較大，‘達柔’單果質量最高，‘粉紅佳人’最低，高低相差 1.78 倍，‘達柔’為大型果，占 8.33%，‘早藍’、‘布里吉塔’和‘萊格西’為中大型果，占 25%，‘藍金’、‘日出’、‘夏普藍’和‘瑞卡’為中型果，占 33.33%，‘北衛’和‘N5’為中小型果，占 16.67%，‘N4’和‘粉紅佳人’為小型果，占16.67%。

藍莓果實以藍色為主，占91.67%，也有極少數特色品種，‘粉紅佳人’果實呈紅色，占8.33%。果實表面均附著果粉，‘粉紅佳人’果粉很少，占8.33%，‘瑞卡’、‘N5’、‘北衛’、‘早藍’、‘日出’和‘夏普藍’果粉中多，占 50%，‘N4’果粉較多，占 8.33%，‘藍金’、‘達柔’、‘布里吉塔’和‘萊格西’果實表面附著大量果粉，占33.33%（表1）。

表1 藍莓果實主要外觀經濟性狀Table 1 Main appearance economic characters of blueberry fruit

2.2 不同藍莓果實營養品質分析

2.2.1 不同藍莓果實水含量和可溶性糖組成 果實含水量均在80%以上，變化范圍為80.40%～86.47%，平均為84.00%，變異系數為2.28%，表明不同品種間果實含水量差異很小，‘瑞卡’含水量最高，‘N4’最低，高低僅相差 7.53%，‘瑞卡’、‘布里吉塔’、‘早藍’、‘北衛’和‘達柔’含水量相對較高，占41.67%，在供試品種中最為普遍。

果糖含量變化幅度為 34.6681～62.3215 mg·g-1，均值為44.9443 mg·g-1，變異系數為16.20%，表明不同品種間果糖含量差異較小，‘日出’果糖含量最高，‘布里吉塔’最低，高低相差79.77%，含量在均值上下均為6個品種，各占50%。

葡萄糖含量變幅為 41.0370～69.8650 mg·g-1，均值為 49.5594 mg·g-1，變異系數為 16.49%，‘日出’葡萄糖含量最高，‘布里吉塔’最低，高低相差70.25%，4個品種含量超過均值，占33.33%，8個品種含量在均值以下，占66.67%。

果糖占比變幅為45.79%～48.96%，葡萄糖占比變幅為51.04%～54.21%，高低相差均為3.17%；‘夏普藍’果糖占比最高，葡萄糖占比最低，高低相差僅2.08%；‘布里吉塔’葡萄糖占比最高，果糖占比最低，高低相差8.42%，12個處理中兩種糖占比差值為2.08%～8.42%；果糖平均占比為47.56%，葡萄糖平均占比為52.44%，高低相差4.88%。藍莓果實僅含有果糖與葡萄糖兩種可溶性糖，且含量相當，為已糖積累型果品。

可溶性總糖含量變化幅度為75.7051～132.1865 mg·g-1，均值為 94.5037 mg·g-1，變異系數為 16.28%，‘日出’總糖含量最高，‘布里吉塔’最低，‘日出’、‘N5’、‘瑞卡’、‘藍金’4 個品種含量超過均值，占 33.33%，是糖含量較高的品種（表2）。

表2 藍莓果實含水量和糖類組成Table 2 Water content and carbohydrate composition of blueberry fruit

2.2.2 不同藍莓果實有機酸組成與含量 液相色譜檢測結果表明，草酸含量變幅為 0.2082～0.4225 mg·g-1，均值為 0.2082 mg·g-1，含量較低，占總酸的 3.64%，變異系數為15.84%，‘早藍’草酸含量最高，‘瑞卡’最低，含量在均值上下各有6個品種，各占一半。

奎尼酸含量變幅為 0.2784～5.7758 mg·g-1，均值為 1.5226 mg·g-1，占總酸的 16.74%，僅次于檸檬酸含量，變異系數為107.99%，表明品種間果實奎尼酸含量差異巨大，‘北衛’奎尼酸含量最高，‘瑞卡’最低，相差20余倍，4個品種含量超過均值，占33.33%，8個品種含量在均值以下，占66.67%，說明藍莓果實大多奎尼酸含量較低，但仍有少數高奎尼酸品種，‘北衛’是罕見的奎尼酸極高的藍莓資源。

蘋果酸含量變幅為 0.3099～0.6270 mg·g-1，均值為 0.4789 mg·g-1，占總酸的 5.26%，變異系數為18.21%，說明品種間果實蘋果酸含量差異明顯，‘日出’蘋果酸含量最高，‘布里吉塔’最低，8個品種含量在均值以上，占66.67%，4個品種含量在均值以下，占33.33%。

莽草酸含量變幅為 0.0047～0.0614 mg·g-1，均值為0.0209 mg·g-1，占總酸的0.23%，是含量最低的有機酸，變異系數為79.43%，表明品種間果實莽草酸含量差異極大，‘粉紅佳人’莽草酸含量最高，‘達柔’最低，4個品種含量超過均值，占33.33%，8個品種含量在均值以下，占66.67%。

檸檬酸含量變幅為 4.6639～11.0451 mg·g-1，均值為 6.7437 mg·g-1，占總酸的 74.13%，是含量最高的有機酸，變異系數為30.16%，表明品種間果實檸檬酸含量差異很大，‘藍金’檸檬酸含量最高，‘瑞卡’最低，相差2.37倍，4個品種含量超過均值，占33.33%，8個品種含量在均值以下，占66.67%，‘藍金’是高檸檬酸藍莓品種。檸檬酸占比最高，含量顯著高于其它有機酸（P＜0.05），為檸檬酸優勢型果品。

有機酸含量變幅為 5.6772～14.3188 mg·g-1，均值為 9.0970 mg·g-1，變異系數為 31.70%，表明品種間果實有機酸含量差異很大，‘北衛’有機酸含量最高，‘瑞卡’最低，相差2.52倍，5個品種含量超過均值，占41.67%，7個品種含量在均值以下，占58.33%，‘北衛’和‘藍金’有機酸含量最高，‘藍金’酸味主要源于檸檬酸，‘北衛’果實中奎尼酸、檸檬酸含量均較高（表3）。

表3 藍莓果實有機酸組成Table 3 Organic acid composition of blueberry fruit

2.2.3 不同藍莓果實主要礦物質元素含量 原子吸收分析結果表明，鉀含量變幅為3934～7400 mg·kg-1，均值為5786 mg·kg-1，占所檢元素含量的87.97%，是含量最高的礦質元素，變異系數為17.80%，說明品種間鉀含量差異明顯，‘達柔’鉀含量最高，‘粉紅佳人’最低，相差近2倍，12個品種含量在均值上下各占一半。鉀元素占比最高，含量顯著高于其它元素（P＜0.05），為高鉀果品。

鈣含量變幅為 249～447 mg·kg-1，均值為 347 mg·kg-1，占所檢元素含量的5.28%，是含量較高的礦質元素，變異系數為19.88%，品種間含量差異明顯，‘藍金’鈣含量最高，‘布里吉塔’最低，12個品種含量在均值上下各占一半。

鎂含量變幅為 249～455 mg·kg-1，均值為 359 mg·kg-1，占所檢元素含量的 5.46%，與鈣相近，是含量較高的礦質元素，變異系數為18.82%，說明品種間鎂含量差異明顯，‘粉紅佳人’鎂含量最高，‘北衛’最低，8個品種含量超過均值，占66.67%，4個品種含量在均值以下，占33.33%。

鐵含量變幅為 16.79～62.42 mg·kg-1，均值為41.61 mg·kg-1，占所檢元素含量的 0.63%，是含量較低的礦質元素，變異系數為28.81%，表明品種間鐵含量差異較大，‘粉紅佳人’鐵含量最高，‘萊格西’最低，7個品種含量在均值以上，占58.33%，5個品種含量在均值以下，占41.67%。

鋅含量變幅為 1.40～33.91 mg·kg-1，均值為 8.81 mg·kg-1，占所檢元素含量的0.13%，是含量極低的礦質元素，變異系數為100.40%，品種間含量差異巨大，‘粉紅佳人’鋅含量最高，‘布里吉塔’最低，高低相差24.28倍，3個品種含量在均值以上，占25%，9個品種含量在均值以下，占75%，說明藍莓果實大多鋅含量較低，但仍有個別高鋅品種。

錳 含 量 變 幅 為 9.58～38.11 mg·kg-1， 均 值 為27.72 mg·kg-1，占所檢元素含量的 0.42%，是含量極低的礦質元素，變異系數為39.13%，說明品種間錳含量差異較大，‘藍金’錳含量最高，‘粉紅佳人’最低，高低相差近4倍，7個品種含量在均值以上，占58.33%，5個品種含量在均值以下，占41.67%。

銅含量變幅為 1.06～50.51 mg·kg-1，均值為 6.46 mg·kg-1，占所檢元素含量的0.10%，是所檢元素中含量最低的，變異系數為215.61%，品種間含量差異巨大，‘粉紅佳人’銅含量最高，‘北衛’最低，高低相差47.84倍，‘粉紅佳人’銅含量特別高，極顯著高于其它品種（P＜0.01），值得進一步研究探討（表4）。

表4 藍莓果實礦物質元素含量（mg·kg-1）Table 4 Content of mineral elements in blueberry fruit (mg·kg-1)

2.3 不同處理藍莓果實加工品質

2.3.1 不同處理藍莓果實出汁率 不添加果膠酶果實出汁率變幅為9.48%～63.94%，均值為32.01%，變異系數為60.42%，表明品種間不添加果膠酶出汁率差異極大，‘藍金’出汁率最高，‘早藍’最低，相差6.74倍，12個品種出汁率在均值上下各占一半。添加果膠酶果實出汁率變幅為66.87%～78.66%，均值為74.91%，變異系數為3.88%，表明品種間添加果膠酶出汁率差異很小，‘夏普藍’出汁率最高，‘瑞卡’最低，相差僅0.18倍，7個品種出汁率在均值以上，占58.33%，5個品種在均值以下，占41.67%。添加果膠酶出汁率極顯著提升，平均高低相差1.34倍（表5）。

2.3.2 不同處理藍莓果汁可溶性糖含量 不添加果膠酶處理果汁可溶性糖含量變幅為12.13%～21.20%，均值為15.14%，變異系數為16.03%，添加果膠酶處理果汁可溶性糖含量變幅為13.10%～23.50%，均值為16.66%，變異系數為16.66%，表明是否添加果膠酶處理品種間果汁可溶性糖含量均差異明顯，不同處理中，均為‘日出’可溶性糖含量最高，‘布里吉塔’最低，4個品種含量超過均值，占33.33%，8個品種含量在均值以下，占66.67%。添加果膠酶果汁可溶性糖含量明顯升高，但差異不顯著（表5）。

2.3.3 不同處理藍莓果汁可滴定酸含量 不添加果膠酶處理果汁可滴定酸含量變幅為0.41%～1.02%，均值為0.65%，變異系數為32.50%，表明品種間不添加果膠酶處理果汁可滴定酸含量差異很大，‘北衛’可滴定酸含量最高，‘瑞卡’最低，12個品種可滴定酸含量在均值上下各占一半。添加果膠酶處理果汁可滴定酸含量變幅為0.57%～1.43%，均值為0.91%，變異系數為30.77%，表明品種間添加果膠酶處理果汁可滴定酸含量差異很大，‘北衛’可滴定酸含量最高，‘瑞卡’最低，5個品種含量超過均值，占41.67%，7個品種含量在均值以下，占58.33%。添加果膠酶果汁可滴定酸含量明顯升高，高低相差0.4倍，差異顯著（表5）。

表5 不同處理藍莓果實出汁率與果汁營養品質Table 5 Juice yield and nutritional quality of blueberry fruit under different trentments

2.4 不同藍莓果實加工性能評價

2.4.1 不同藍莓果實外觀品質與營養生理指標及加工品質相關性 相關系數是衡量兩個隨機變量間關聯程度的指標，對藍莓果實外觀形態與營養品質、加工性能的20個指標進行了相關性分析（表6），結果顯示，單果重與果形指數呈極顯著負相關（P＜0.01），與含水量呈顯著正相關（P＜0.05），與鉀含量呈極顯著正相關（P＜0.01），表明果實越大含水量越高，果型越扁，大果品種果實中吸收和積累了更多的鉀元素；果糖與葡萄糖含量呈極顯著正相關（P＜0.01），相關系數達0.98，說明藍莓果實中果糖與葡萄糖在含量相當的基礎上相互間極有可能存在著緊密關聯的生理關系；鉀和錳呈顯著正相關（P＜0.05），和銅呈顯著負相關（P＜0.05），鈣和鋅呈顯著正相關（P＜0.05），鎂和錳呈顯著負相關（P＜0.05），鋅和銅呈極顯著正相關（P＜0.01），錳和銅呈顯著負相關（P＜0.05），表明藍莓果實中鉀、錳同向積累，鈣、鎂、鋅、銅同向積累，而前后兩組礦質元素呈逆向積累的關系；加酶處理果汁中糖與果實中果糖、葡萄糖含量呈極顯著正相關（P＜0.01），相關系數極高，分別達 0.96 和 0.98，說明果實中果糖和葡萄糖含量決定加工后果汁中可溶性糖含量，加酶處理果汁中酸含量與果實中檸檬酸、奎尼酸含量呈極顯著正相關（P＜0.01），相關系數分別為0.81和0.71，表明果實中檸檬酸和奎尼酸含量影響著加工后果汁可滴定酸含量，基于此，藍莓果實中果糖、葡萄糖、檸檬酸和奎尼酸含量可以直接作為品種適宜加工性能評價的核心品質指標來使用。

表6 藍莓果實外觀、生理、加工指標相關性分析Table 6 Correlation analysis of appearance, physiology and processing indexes of blueberry fruit

2.4.2 不同藍莓果實主要加工指標聚類分析 可溶性糖、有機酸含量與出汁率聚類分析結果表明，在距離系數為6.50時可將12個品種分成5大類，第1類可溶性總糖含量最高，有機酸含量較高，出汁率中等，只有‘日出’1個品種，占8.33%；第2類可溶性總糖含量次高，有機酸含量、出汁率很低，只有‘N5’1個品種，占8.33%；第3類可溶性糖含量較高，有機酸含量、出汁率最低，只有‘瑞卡’1個品種，占8.33%；第4類可溶性總糖含量很低，有機酸含量中等或很低，出汁率中等及以上，包括‘達柔’等 7個品種，占58.33%；第5類可溶性總糖含量較高，有機酸含量最高，出汁率較高，包括‘藍金’和‘北衛’2 個品種，占16.67%；‘日出’、‘藍金’和‘北衛’3 個品種可溶性糖含量（＞90 mg·g-1）、有機酸含量（＞10 mg·g-1）和出汁率（＞74.6%）均較高，是較好的加工品種，‘瑞卡’和‘N5’雖然可溶性糖含量較高，但有機酸含量和出汁率過低，不是理想的加工材料（表2～表3、表5、圖1）。

圖1 12個藍莓品種果實加工品質樹狀聚類分析Fig.1 Cluster analysis of fruit processing quality of twelve blueberry varieties

2.4.3 不同藍莓果實核心指標主成分分析 利用SPSS 22.0對標準化、同趨化后的數據進行主成分分析。依據特征值大于1的原則，提取用來評價各個處理的主成分，得到評價體系的總方差解釋表（表7）。結果表明，前3個主成分累積貢獻率已達83.675%，能夠充分保留原始數據大部分變異信息，即所提取的3個主成分具有較好的代表性，因此可以用這3個主成分代替原來的6個指標變量來對各處理的藍莓加工品質進行評價。

表7 主成分分析總方差解釋Table 7 Total variance explanation of principal component analysis

主成分載荷矩陣能夠反映各主成分中不同指標的負載信息。由表8可知，第1主成分方差貢獻率達到38.295%，主要反映了果糖和葡萄糖含量2個表示藍莓糖含量的內在營養指標，是果實品質的核心因素，可命名為甜味因子；第2主成分方差貢獻率達到24.143%，主要反映了奎尼酸含量、加果膠酶出汁率加工核指標和重要酸味營養品質指標，可稱加工因子；第3主成分方差貢獻率達到21.237%，主要包括果實重量和檸檬酸含量的核心外觀指標和核心酸味營養品質指標，可稱為外觀及酸味因子。

表8 主成分載荷矩陣Table 8 Principal component loading matrix

用各主成分載荷向量除以各自主成分特征值的算術平方根，即得到3個主成分中每個指標所對應的系數，再以提取的各主成分所對應的特征值占所提取的3個主成分特征值之和的比例作為各主成分的權重得到各處理主成分綜合得分模型，6項藍莓主要加工品質指標初始數據經標準化、同趨化處理后的數值。由此計算各處理的綜合主成分得分見表9，綜合得分越高，表示該處理下藍莓品質越好。主成分分析結果表明，‘日出’、‘藍金’和‘北衛’為綜合加工品質最優的3個品種。

表9 各處理主成分綜合得分及排序結果Table 9 Principal components scores and ranking of each treatment

3 結論

藍莓屬于已糖積累型、檸檬酸優勢型、高鉀果品。不同品種果實不添加果膠酶處理出汁率差異極大，添加果膠酶處理出汁率差異很小，添加果膠酶處理出汁率及果汁可溶性糖、可滴定酸含量明顯提升。果實中果糖和葡萄糖含量越高，果汁中可溶性糖含量越高；果實中檸檬酸和奎尼酸含量越高，果汁中可滴定酸含量越高?！粘觥?、‘藍金’和‘北衛’3 個品種可溶性糖、有機酸含量和出汁率均較高，營養豐富，加工后產品質量和產率也很高，是理想的加工品種，加工時要添加果膠酶處理，以提高產、質量。