新梨7 號-南果梨混合梨汁的配比優(yōu)化

李明初，陳志周，劉文慧，季佳琪，李冬霞，譚雅寧，王頡，牟建樓*

（1.河北農(nóng)業(yè)大學食品科技學院,河北保定 071000；2.河北農(nóng)業(yè)大學機電工程學院,河北保定 071000；3.北京匯源食品飲料有限公司,北京 100000）

新梨7 號是以庫爾勒香梨為母本,早酥梨為父本,雜交培育而成的新品種[1],擁有親本果實的優(yōu)良性狀,具有果皮極薄、肉質酥脆、汁液較多、成熟期早、貯藏期長等優(yōu)點[2],深受消費者喜愛,在河北、山東等地均有種植,但新梨7 號也存在香氣不突出、果汁易褐變等問題[3]。南果梨產(chǎn)自遼寧省鞍山市,有“梨中之王”的美稱,也叫做香水梨,其果肉呈乳白色、肉質綿軟、香氣濃郁、含有大量微量元素,有抗氧化、防治心血管疾病等重要功效[4]。目前,大多數(shù)梨果都以鮮食為主,保質期短,且容易造成浪費[5],隨著消費者需求的增加,梨果加工逐漸向多元化和高端產(chǎn)品推進[6]。

市面上梨果的加工產(chǎn)品主要包括梨汁、梨酒、梨膏等[7-9],而梨汁因老少皆宜、食用便利、口感較好、具有廣闊市場前景。近年來關于混合梨汁的研究越來越多,段臘梅等[10]以南果梨和黃秋葵為主要原料研究了南果梨黃秋葵非濃縮還原汁,得出南果梨汁與黃秋葵的適宜質量比為15∶1；路彥霞等[11]以雪梨和龍井茶為主要原料,對雪梨龍井復合茶飲料的加工工藝進行研究,確定龍井茶湯與雪梨汁的最優(yōu)體積比為6∶4；Liu等[12]根據(jù)感官評價確定了混合非濃縮還原（not from concentrate,NFC）梨汁的最佳質量比例為梨汁∶蘋果汁∶西柚汁=8∶1∶1。當前對混合梨汁的研究主要集中在梨汁與其他品種果蔬汁添加比例的優(yōu)化上,而以兩種不同梨果為原料的混合梨汁鮮有報道。

因此本研究以產(chǎn)量大、成熟期早且耐貯藏的新梨7 號為主,以香氣濃郁且功能性成分含量高的南果梨為輔制作混合梨汁,分析不同比例混合梨汁的基本理化指標、功能成分、抗氧化性及揮發(fā)性成分,并采用模糊感官評價對不同比例混合梨汁進行品評[13],確定適宜的原料配比,為混合梨汁產(chǎn)品的研發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新梨7 號、南果梨:市售；抗壞血酸（食品級）:河南萬邦化工科技有限公司；碳酸鈉、乙酸乙酯、無水乙醇、亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉:國藥集團化學試劑有限公司；沒食子酸、蒽酮、蘆丁、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazyl radical,DPPH）、2,2′-聯(lián)氮-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸[2,2′-azinobis-（3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate）,ABTS]:上海源葉生物科技有限公司；福林酚:上海索萊寶生物科技有限公司；蔗糖、酚酞:天津福晨科技有限公司；硫酸:天津永大化學試劑開發(fā)中心；過硫酸鉀:上海阿拉丁生物科技有限公司。以上試劑均為分析純。

1.2 儀器和設備

Z8-V82 原汁機:山東九陽股份有限公司；Flavour-Spec8100 氣相色譜-離子遷移譜:德國GAS 公司；Neofuge 15R 臺式高速冷凍離心機:上海力申科學儀器有限公司；T6 新世紀紫外可見分光光度計:北京普析通用儀器有限責任公司；PAL-ɑ 數(shù)顯糖度計:ATAGO（愛拓）中國分公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 混合梨汁的制備

在進行護色操作時,需要將梨塊在0.6%抗壞血酸溶液中浸泡10 min；灌裝后,在95 ℃下殺菌5 min。

1.3.2 試驗設計

新梨7 號梨汁與南果梨汁分別以5∶5、6∶4、7∶3,8∶2、9∶1、10∶0 的體積比混勻,按1.3.1 的工藝流程制作混合梨汁,測定不同體積比混合梨汁理化指標及揮發(fā)性物質含量,結合感官評定,確定混合梨汁適宜的原料配比。

1.3.3 理化指標測定

1.3.3.1 基本指標測定

可溶性糖含量:參考文獻[14]的方法,采用蒽酮比色法進行測定。

總酸含量:參照GB 12456—2021《食品安全國家標準食品中總酸的測定》中酸堿指示劑滴定法進行測定。

總可溶性固形物（total soluble solid,TSS）含量:采用糖度計測定[15]。

糖酸比:可溶性糖含量與總酸含量的比值。

固酸比:TSS 含量與總酸含量的比值。

1.3.3.2 總酚、總黃酮含量測定

總酚含量:采用Folin-Ciocalteus 法[16]進行測定。

總黃酮含量:參照David 等[17]的方法測定。

1.3.3.3 抗氧化能力測定

DPPH 自由基清除能力參照李鳳鳳[18]的方法測定；ABTS+自由基清除能力參照于泳渤[19]的方法測定。

1.3.4 頂空-氣相色譜-離子遷移譜（headspace-gas chromatography-ion migration spectroscopy,HS-GC-IMS）測定

采用頂空-氣相色譜-離子遷移譜測定混合梨汁揮發(fā)性成分,HS-GC-IMS 儀器條件參照田真等[20]的方法。

自動進樣條件:采用頂空進樣方式,取2 mL 混合梨汁于頂空瓶中密封。孵育溫度40 ℃,孵育時間20 min,進樣量700μL,進樣針溫度85 ℃,加熱方式搖動加熱,培養(yǎng)速度500 r/min。

GC 條件:色譜柱（MXT-5 柱）,柱溫60 ℃,運行時間30 min,載氣為超純氮氣（純度≥99.999%）,流速程序為初始流速2 mL/min,保持2 min；2～10 min,線性升至2～10 mL/min；10～20 min,線性升至10～100 mL/min；20～30 min,線性升至100 mL/min。

IMS 條件:漂移管溫度45 ℃,管內電壓5 kV,漂移氣體為超純氮氣（純度≥99.999%）,漂移氣流速150 mL/min。電離模式為正離子。

1.3.5 感官評價方法

參照李雨浩[21]的方法,略作修改。參加評定的人員為10 名食品專業(yè)人員,且身體健康、無任何感官方面的缺陷；在檢測前1 h 內不吃不喝任何東西,不使用任何帶有強烈氣味的化妝品；在明亮自然光、室溫下測評。參評人員按照表1 對混合梨汁的4 項指標進行評分。

表1 混合果汁感官評價標準Table 1 Sensory evaluation standard of mixed juice

1.3.6 模糊數(shù)學感官評價方法建立

參照蘇菲煙[22]和姚昕等[23]的方法,略作修改。

評價因素集確定:以混合梨汁色澤（U1）、滋味（U2）、氣味（U3）、組織狀態(tài)（U4）作為評價指標,從而得出其因素集U={U1,U2,U3,U4}。

評語集確定:由評價小組評價得出的混合梨汁的4 個評價等級為優(yōu)（V1）、良（V2）、中（V3）、差（V4）,從而得出其評語集V={V1,V2,V3,V4}。試驗中優(yōu)、良、中、差4 個等級分別對應其中間值約為9、7、4、1,因此評價等級集K={K1,K2,K3,K4}={9,7,4,1}。

權重集確定:權重集對混合梨汁的最終感官評價結果有決定性作用。選取10 名食品專業(yè)人員,根據(jù)0～4 評分法,確定各因素的權重。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有試驗重復測定3 次,結果經(jīng)Excel 2021 處理后,采用SPSS 26.0 進行顯著性分析與方差分析,以平均值±標準差表示；圖形采用Origin 2021 軟件進行繪制。

2 結果與分析

2.1 理化指標測定結果

2.1.1 原料基本理化指標及抗氧化性分析

新梨7 號、南果梨兩種原料的基本理化指標及抗氧化性測定結果如表2 所示。

表2 新梨7 號、南果梨基本理化指標及抗氧化性Table 2 Basic physical and chemical indicators and antioxidant activity of Xinli 7 and Nanguo pear

由表2 可知,南果梨的可溶性糖含量、總酸含量、TSS 含量、總酚含量、總黃酮含量、DPPH 自由基清除率、ABTS+自由基清除率均顯著高于新梨7 號（P<0.05）,而pH 值顯著低于新梨7 號（P<0.05）。這表明南果梨的功能性成分含量較高,但口感偏酸,而新梨7 號的口感較好,因此,本研究以兩種梨果為原料,制備混合梨汁。

2.1.2 基本指標分析

混合梨汁基本指標測定結果如表3 所示。

表3 混合梨汁基本指標Table 3 Basic indicators of mixed pear juice

由表3 可知,隨著南果梨汁添加量的減少,混合梨汁可溶性糖含量、總酸含量、TSS 含量都呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢,而糖酸比和固酸比則逐漸升高。可溶性糖含量從新梨7 號梨汁與南果梨汁體積比5∶5 時的61.95 g/L 降到了體積比10∶0 時的51.39 g/L,降低了17.05%,差異顯著（P<0.05）,表明南果梨汁的可溶性糖含量較高,Gan 等[24]研究比較了南果梨汁、新梨7 號梨汁、皇冠梨汁等16 種梨汁的理化品質,得出南果梨汁的可溶性糖含量最高,這與本研究的結果一致。總酸含量從體積比5∶5 時的2.77 g/L 降到了體積比10∶0時的1.33 g/L,降低了51.99%,差異顯著（P<0.05）,表明南果梨汁總酸含量較高。TSS 含量也隨著南果梨汁添加量的減少而逐漸降低,從11.88°Brix 降低至11.16°Brix,差異顯著（P<0.05）。分析原因可能是南果梨汁的可溶性糖含量較高,隨著南果梨汁添加量的減少,可溶性糖含量降低,導致TSS 含量也隨之降低,這與王鑫等[25]的研究結果一致,其通過研究得出在南果梨、新梨7 號、京白梨等20 個梨品種中,南果梨與其他梨品種相比TSS 含量最高,新梨7 號TSS 含量相對較低,且可溶性糖含量與TSS 含量表現(xiàn)出相似的規(guī)律,可溶性糖含量越高,TSS 含量也越高；果汁的糖酸比和固酸比是平衡口感的重要指標,本研究中糖酸比和固酸比隨著南果梨汁添加量的減少呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢,其中,各樣品間固酸比差異顯著（P<0.05）。糖酸比和固酸比越高,樣品甜度越高,研究表明,梨汁適宜的糖酸比為20～60[26]。綜上,得出新梨7 號梨汁與南果梨汁體積比5∶5 時的糖酸含量較高,而糖酸比和固酸比較低,口感偏酸。

2.1.3 總酚、總黃酮含量分析

梨汁中的抗氧化活性物質有益于人體健康[27],對混合梨汁總酚、總黃酮含量測定結果見圖1。

圖1 混合梨汁總酚、總黃酮含量Fig.1 Contents of total phenols and total flavonoids in mixed pear juice

由圖1 可知,隨著南果梨汁添加量的減少,混合梨汁總酚和總黃酮的含量均呈顯著下降趨勢（P<0.05）,其中總黃酮含量的降幅較大,各樣品間均有顯著性差異（P<0.05）,從新梨7 號梨汁與南果梨汁體積比5∶5時的59.14 mg/100 mL,降到了體積比10∶0 時的19.94 mg/100 mL,降低了66.28%,表明南果梨汁中的總黃酮含量顯著高于新梨7 號梨汁；而總酚含量的降幅較緩,體積比8∶2、9∶1、10∶0 間的總酚含量差異不顯著。查閱文獻可知,梨汁中酚類物質的適宜含量為30～80 mg/100 mL[28],這一結論與本研究結果相符。綜上,得出新梨7 號梨汁與南果梨汁體積比5∶5 時的抗氧化活性物質含量較高。

2.1.4 混合梨汁抗氧化能力分析

混合梨汁DPPH 自由基和ABTS+自由基清除率見圖2。

圖2 混合梨汁DPPH 和ABTS+自由基清除率Fig.2 DPPH and ABTS+free radical scavenging rates of mixed pear juice

由圖2 可知,混合梨汁中的DPPH 自由基清除率和ABTS+自由基清除率均隨南果梨汁添加量的減少而顯著降低（P<0.05）。DPPH 自由基和ABTS+自由基清除率從新梨7 號梨汁與南果梨汁體積比5∶5 到10∶0分別降低了51.40%、43.03%,體積比5∶5 的DPPH 自由基清除率和ABTS+自由基清除率均顯著高于其他樣品（P<0.05）,表明南果梨汁的抗氧化性高于新梨7 號梨汁,這一結果與總酚、總黃酮含量變化結果一致。Da Silva 等[29]提出酚類及黃酮類物質是果汁中提供抗氧化能力的重要活性成分,因此隨著總酚、總黃酮含量的降低,混合梨汁的抗氧化能力也逐漸降低。

2.1.5 理化指標相關性分析

混合梨汁理化指標相關性分析見圖3。

圖3 理化指標相關性分析Fig.3 Correlation analysis of physical and chemical indicators

由圖3 可知,糖酸比和固酸比與可溶性糖含量、總酸含量、TSS 含量、總酚含量、總黃酮含量、DPPH 自由基清除率、ABTS+自由基清除率均呈負相關；其他各理化指標之間均呈正相關,這與2.1.2、2.1.3、2.1.4 的變化趨勢結果一致。由此得出,混合梨汁可溶性糖含量、總酸含量、TSS 含量、糖酸比、固酸比、總酚含量、總黃酮含量、DPPH 自由基清除率、ABTS+自由基清除率之間相關性較大。

2.2 HS-GC-IMS 結果分析

2.2.1 HS-GC-IMS 分析

經(jīng)HS-GC-IMS 分析,混合梨汁中共檢測出77 種物質,其中酯類16 種、醛類18 種、醇類16 種、酮類10 種、有機酸類5 種、烯烴類3 種、芳香烴類3 種、醚類2 種、呋喃類2 種、噻吩類1 種、烷烴類1 種。醇類物質是混合梨汁中檢測出的強度最高的揮發(fā)性化合物,主要表現(xiàn)出新鮮的水果香氣并伴有草香味,2-己醇、2-甲基-1-丁醇是混合梨汁中強度較高的醇類物質,具有果香和甜香味；醛類物質是第二大物質,其中,戊醛、反式-2-戊烯醛的強度較高,表現(xiàn)為發(fā)酵、檸檬香及青香；酯類物質是第三大物質,主要提供甜味及愉快的水果香味,有研究表明,較高的揮發(fā)酯含量與果實軟化、TSS 含量及較高的糖酸比具有相關性[20]。

混合梨汁揮發(fā)性物質的二維圖譜見圖4。

圖4 混合梨汁揮發(fā)性物質二維圖譜Fig.4 Two-dimensional spectra of volatile compounds in mixed pear juice

由圖4 可知,不同比例混合梨汁的二維圖譜直觀地比較了各樣品間揮發(fā)性物質的差異,圖中的每個點都代表一種揮發(fā)性物質（顏色越深,濃度越高）。通過對比可以看出,從左到右隨著南果梨汁添加量的減少,混合梨汁揮發(fā)性物質的含量以及種類也在減少。

為了更直觀對比不同比例混合梨汁揮發(fā)性物質的相對豐度,構建了不同比例混合梨汁的指紋圖譜,結果見圖5。圖中每一行代表一個樣品的指紋圖譜,每一列代表檢測定性出的一種揮發(fā)性物質,其中,顏色越深,揮發(fā)性物質的含量越高。通過指紋圖譜可以看出,不同比例的混合梨汁揮發(fā)性物質存在較大差異。

圖5 混合梨汁揮發(fā)性物質指紋圖譜Fig.5 Fingerprint of volatile compounds in mixed pear juice

由圖5 可知,新梨7 號梨汁與南果梨汁體積比10∶0 與體積比5∶5、6∶4、7∶3、8∶2、9∶1 間揮發(fā)性物質的種類及含量差異明顯。隨著南果梨汁添加量的減少,混合梨汁中乙酸乙酯、反式-2-戊烯醛、反式-3-己烯-1-醇、乙酸丁酯、2,3-丁二酮、3-羥基-2-丁酮、2-甲基丁醛、丙烯酸乙酯、異戊醇、異丁酸、2-乙基呋喃、丁酸甲酯等物質的含量逐漸降低；而正丁醇、反式-2-己烯醛、甲酸、苯、甲苯、異戊醛等物質的含量逐漸升高,由此看出,南果梨汁賦予了混合梨汁更加豐富的風味,這與Zhang 等[30]的研究結果一致,其在南果梨中共檢測出79 種揮發(fā)性物質,包括酯類、醛類、醇類、酮類等,但揮發(fā)性酯類是南果梨的主要成分。綜上,在新梨7 號梨汁中添加不同比例的南果梨汁,其揮發(fā)性物質的種類和含量都有所增加,而單一的新梨7 號梨汁即新梨7 號梨汁與南果梨汁體積比10∶0 揮發(fā)性物質的種類和含量較少。

2.2.2 混合梨汁揮發(fā)性物質的主成分分析

主成分分析（principal component analysis,PCA）可以更直觀對不同比例的混合梨汁進行區(qū)分。不同比例混合梨汁揮發(fā)性物質PCA 分析見圖6。

圖6 不同比例混合梨汁揮發(fā)性物質PCA 分析Fig.6 PCA analysis of volatile components in mixed pear juice in different ratios

由圖6 可知,第一主成分和第二主成分的方差貢獻率分別為65.9%和13.8%,累計方差貢獻達79.7%,大于可信值60%以上,因此第一主成分和第二主成分足以反映不同比例混合梨汁之間的差異。體積比5∶5、6∶4、7∶3 距離較近,差異不明顯,但第一主成分能夠反映出體積比5∶5、6∶4、7∶3 與8∶2、9∶1、10∶0 間的差異明顯,因此,在新梨7 號梨汁中添加不同比例的南果梨汁,隨著南果梨汁添加量的減少,其揮發(fā)性物質含量及種類的差異越來越明顯。

2.3 感官評定結果

選取10 名食品專業(yè)的人員,按照0～4 評分法對各因素打分,權重打分表統(tǒng)計結果見表4。

表4 權重打分結果Table 4 Result of weighted scoring

由表4 計算得出各因素權重分別為色澤（0.20）、滋味（0.32）、氣味（0.28）、組織狀態(tài)（0.20）。

評價小組依次對不同樣品的色澤、滋味、氣味及組織狀態(tài)進行評分,依據(jù)評價等級標準對各等級的票數(shù)進行統(tǒng)計,統(tǒng)計結果如表5 所示。

表5 不同比例的混合果汁感官評定結果Table 5 Sensory evaluation table of mixed juice in different ratios

以體積比5∶5 為例,可建立色澤、滋味、氣味及組織狀態(tài)4 個單因素的模糊評價矩陣,即U1色澤=（0.0,0.7,0.3,0.0）,U2滋味=（0.1,0.3,0.6,0.0）,U3氣味=（0.1,0.4,0.5,0.0）,U4組織狀態(tài)=（0.0,0.3,0.6,0.1）,得到模糊評價矩陣如下。

同理,可得到體積比6∶4、7∶3、8∶2、9∶1、10∶0 的模糊評價矩陣。

已知權重集為W={0.20,0.32,0.28,0.20},按照Y=W×R得到體積比5∶5 的模糊綜合評價矩陣如下。

同理可得Y2、Y3、Y4、Y5、Y6的模糊綜合評價矩陣。

由評價等級為K={ 9,7,4,1},模糊綜合評價總分T=Y×K,得到體積比5∶5 的模糊綜合評價總分為T1=Y1×K=（0.06,0.41,0.51,0.02）×（9,7,4,1）=0.06×9+0.41×7+0.51×4+0.02×1=5.47。同理可得,T2、T3、T4、T5、T6的模糊綜合評價總分,結果見表6。

表6 不同比例混合梨汁模糊綜合評價結果Table 6 Fuzzy comprehensive evaluation results of mixed juice in different ratios

由表6 可知,6 個樣品的模糊綜合評價總分結果為T3>T4>T5>T6>T2>T1。

綜上,由模糊感官評定可得,體積比7∶3 的綜合評分最優(yōu)。得出這一結果的原因可能是南果梨較酸,而新梨7 號較甜,隨著南果梨添加量由多到少,口感由偏酸、酸甜可口,再轉為偏甜,因此,當新梨7 號梨汁∶南果梨汁=7∶3（體積比）時,感官評定結果最好。

3 結論

本文以新梨7 號梨汁為主,添加不同比例的南果梨汁制作混合梨汁。綜合考慮理化指標、揮發(fā)性成分及感官評定結果,確定混合梨汁的適宜比例為新梨7號梨汁∶南果梨汁=7∶3（體積比）。由此制得的混合梨汁可溶性糖含量（55.55±1.50）g/L、總酸含量（2.04±0.01）g/L、TSS 含量（11.53±0.00）°Brix、糖酸比27.27±0.67、固酸比56.61±0.13、總酚含量（55.23±1.42）mg/100 mL、總黃酮含量（43.85±1.22）mg/100 mL、DPPH 自由基清除率（65.50±1.35）%,ABTS+自由基清除率（43.82±0.81）%,其顏色呈淺黃色,品質穩(wěn)定,酸甜可口,入口爽滑,且具有梨汁特有的香氣,為混合梨汁的實際生產(chǎn)提供參考。