减压处理对蓝莓果实品质影响的多变量分析

何欣萌, 安 琳, 陈玉娟, 张 燕, 李 健, 梁丽松,王贵禧, 王友升,*

(1.北京工商大学食品学院/北京市食品风味化学重点实验室,北京 100048;2.中国林业科学院林业研究所/国家林业局林木培育实验室,北京 100091)

减压处理对蓝莓果实品质影响的多变量分析

何欣萌1, 安 琳1, 陈玉娟1, 张 燕1, 李 健1, 梁丽松2,王贵禧2, 王友升1,*

(1.北京工商大学食品学院/北京市食品风味化学重点实验室,北京 100048;
2.中国林业科学院林业研究所/国家林业局林木培育实验室,北京 100091)

利用多变量分析方法探讨了4种减压条件对蓝莓果实品质的影响.结果表明,减压贮藏的蓝莓果实的硬度、总酸、品质、色泽、香气和风味降低,固酸比略有升高.主成分分析的结果表明,贮藏29 d时,0.050 MPa处理对蓝莓果实的风味、固酸比、硬度、总酸的影响较为显著;贮藏49 d时, 0.050 MPa处理和0.075 MPa对蓝莓果实色泽、风味、固酸比、硬度、总酸、品质评价、甜度、甜酸比有较大影响.偏最小二乘回归分析得知,风味和品质与甜酸比、酸度和固酸比呈显著正相关性,与香气、硬度、坚硬度、甜度和色泽呈显著负相关.运用通径分析可知,色泽、甜酸比、酸度、固酸比、总酸、甜度对品质和风味的直接影响最强.

蓝莓;减压;品质;多变量分析

蓝莓果实含有多种维生素、花青素、黄酮等生理活性成分,被誉为“浆果之王”[1].蓝莓果实在采后贮藏期间易出现失重、衰老及腐烂等品质劣变现象.减压贮藏保鲜通过产生低压环境,可以降低果蔬呼吸强度,抑制乙烯的合成,减少有害气体,从而达到延缓果蔬的成熟和衰老、防止贮藏时生理病害产生的目的[2].此外,减压技术还可抑制微生物的生长发育和孢子形成,减轻某些微生物侵染[3].目前已有报道表明减压贮藏对黄花梨[4]、柿果[5]、菜花[6]均具有良好的保鲜效果,但减压贮藏对蓝莓的保鲜效果还未见相关报道.

目前,研究果蔬品质变化的物质基础是果实采后生物学领域的研究热点.但由于果实品质的指标相对复杂,而与之相关的评价指标较多,最好通过较多的指标对果实的品质进行较全面的评价.运用多变量分析方法,即单因素方差分析、主成分分析、相关性分析、偏最小二乘法回归、通径分析,可判断显著差异、区别主效因子、寻求参数间联系、确定参数间相关性、辨别直接效应与间接效应,以揭示不同品质与代谢组分之间的联系[7-8].Esti等[9]运用主成分分析法分析了不同品种的桃和油桃中糖酸组分和感官特性的主要变化趋势.Lopez等[10]应用主成分分析揭示不同贮藏条件下的苹果样品的品质指标和消费者接受程度间的关系,并使用偏最小二乘回归分析法分析品质指标和消费者接受程度间的相关性.因此,本研究拟综合运用各种多变量分析方法探讨减压贮藏对蓝莓果实品质的影响,以期为蓝莓果实的贮藏保鲜提供一定的理论依据.

1 材料与方法

1.1 材料预处理

蓝莓果实品种为“蓝丰”(bluecrop),采自青岛沃林公司的胶南蓝莓生产基地.在采收当天立即预冷,随后挑选果实大小、色泽、成熟度一致,无病虫、机械伤的果实,放置到带孔的塑料保鲜盒中,每盒125 g左右,次日加冰运至实验室进行实验.

本实验设计4组条件:1)在真空压力为0.025 MPa的减压罐中贮藏;2)在真空压力为0.050 MPa的减压罐中贮藏;3)在真空压力为0.075 MPa的减压罐中贮藏;4)在真空压力为0.100 MPa的减压罐中贮藏.以常压贮藏的果实为对照组,所有果实均贮藏于1℃,并定期取样分析.

1.2 实验仪器

VSE-5型减压贮藏机,上海锦立保鲜科技有限公司;PR-201型数字式手持糖度计,美国ATAGO有限公司;TB-214型分析天平,北京赛多利斯仪器系统有限公司;5810R型台式高速离心机,德国艾本德公司;LFRA型质构仪、FT327型硬度计.

1.3 实验方法

1.3.1 可溶性固形物含量测定

取10个蓝莓果实,研磨,提取汁液,用数字式手持糖度计测定果实的可溶性固形物(soluble solids content,SSC),各重复3次.

1.3.2 总酸测定

用均质机榨汁,14 000 r/min离心5 min后,上清液用碱式滴定法测定果实的总酸,各重复3次.

在依托监测预警系统的同时，还必须加强和落实保障体系建设，才能确保系统效益最大化。必须狠抓基层宣传培训工作，针对山区广大干部群众防灾意识薄弱和防灾能力偏低的现实，大力加强山洪灾害防御知识宣传；必须狠抓基层预案体系建设，针对基层专业技术力量薄弱的实际，指导县、乡、村制定详实周密、易于操作的预案；必须狠抓基层防御组织体系建设，进一步健全完善灾害易发区乡镇、村组防灾组织体系，使基层群测群防体系能迅速有效地发挥作用。

1.3.3 感官评价方法

将清洗干净的蓝莓果实放置于随机编号的白盘中,呈给5～7位感官评价人员进行评定.采用带有品质标度的质量评分法,以10点标度进行评价,其评分标准见表1.

表1 感官评价的评分标准Tab.1 Criteria of sensitive evaluation

1.4 统计分析

采用SPSS统计分析软件进行相关性分析,利用Unscrambler 9.7软件进行主成分分析和偏最小二乘回归分析(partial least squares regression, PLSR).利用DPS 7.5软件进行通径分析.

2 结果与分析

2.1 减压处理对蓝莓品质的影响

表2显示了不同处理条件对蓝莓果实品质测定指标和感官评价指标的影响.结果表明,对照组蓝莓果实的硬度在贮藏期间变化不显著,在出库后的货架期期间则有明显下降,0.025MPa处理有效延缓了果实硬度的降低;贮藏期间蓝莓果实的固酸比略有升高,总酸值降低,而0.050MPa处理有效延缓蓝莓果实的总酸值下降.感官评价指标中,随着贮藏天数增加,蓝莓果实的品质呈下降趋势,其中0.025MPa处理有效延缓蓝莓果实品质下降;贮藏期间对照组蓝莓果实色泽没有明显变化,在出库后货架期期间呈下降趋势,0.050 MPa处理显著抑制蓝莓果实色泽下降;对照组蓝莓甜度在贮藏期间呈现先降低后升高的趋势,0.050 MPa处理下的蓝莓果实甜度值升高;而酸度呈现与甜度相反的趋势,在贮藏前期呈上升趋势,在贮藏后期降低,0.075 MPa处理的蓝莓果实酸度最高;甜酸比随着贮藏天数的增加而增加,其中0.100 MPa处理下蓝莓果实的甜酸比最高,0.050 MPa处理下的蓝莓果实甜酸比最小;蓝莓果实的香气和风味均逐渐降低,0.100 MPa处理下的香气最好,出库后货架期期间蓝莓果实风味略有增加.

2.2 主成分分析

从图1a可以看出,PC1、PC2分别解释了变量的57%,15%.因为总酸在PC1正坐标处有较高的载荷,且PC1可以较好区分29 d和49 d的样本差异,表明总酸在贮藏期间变化较为显著.又因为贮藏29 d时,对照组与0.075MPa在PC1上相距较远,表明在贮藏前期,0.075MPa对总酸的影响最为显著.此外,香气、色泽在PC2正坐标处有较高的载荷,且在贮藏49 d时,0.075 MPa与对照组在PC2上被很好地区分,因此说明在贮藏后期,0.075 MPa对香气,色泽的影响最为显著.

表2 不同处理对蓝莓果实品质测定指标和感官评价指标的影响Tab.2 Changes of quality indexes and sensory evaluation indexes in blueberries during postharvest storage with different treatments

由图1b可见,PC3解释了变量的11%,坚硬度、酸度在PC3正坐标上有较高的载荷,而甜度,色泽在PC3负坐标处有较高的载荷.且PC3较好的区分了29 d与29 d时的样本差异,表明在这段时期内,上述指标变化幅度较大.且蓝莓果实贮藏29 d 时,PC3将对照组与0.100MPa很好的区分,表明在贮藏前期,0.100MPa对坚硬度,酸度,甜度,色泽影响最为显著.

2.3 相关性分析

对蓝莓品质指标做相关性分析,结果如表3.由表3可以看出,在1℃贮藏期间,蓝莓果实的硬度与甜酸比呈显著负相关关系,暗示硬度的降低将导致甜酸比的增加.风味与品质成正相关,表明风味对品质有一定的影响,但不显著.香气与色泽和总酸呈正相关,暗示香气对色泽和总酸有一定影响.品质、色泽、坚硬度、甜度和酸度这些指标之间的相关性并不明显.

2.4 偏最小二乘分析

为了分析蓝莓果实的品质指标以及感官评价指标对风味和品质评价的影响,选取风味和品质为因变量(Y),其他指标为自变量(X),建立偏最小二乘回归分析模型.以蓝莓果实低温贮藏及货架期甜度、色泽、硬度、总酸、固酸比、甜酸比、酸度、甜度、香气为解释变量,以风味和品质为反应变量建立PLSR2模型,结果如图2.

由图2可知,该模型中45%的X变量解释了39%的Y变量.风味和品质呈显著正相关性,且二者均与甜酸比、甜度和固酸比表现为显著正相关性,这说明蓝莓果实的风味和品质主要受甜酸比,甜度和固酸比影响.此外,由于蓝莓果实的风味和品质均与香气、硬度、坚硬度、总酸存在显著负相关关系,说明风味和品质的变化受香气、硬度、坚硬度和总酸的影响.色泽和酸度对色泽及风味的影响较弱.

图1 蓝莓果实主成分的因子载荷和得分的散点图Fig.1 Loadings and scores from PCA of blueberries

2.5 通径分析

以品质为因变量、其他指标为自变量的通径分析结果如表4.由表4可以看出,蓝莓果实硬度、色泽、甜酸比、酸度和风味对品质有正的直接作用,且色泽、甜酸比、酸度和风味的直接效应系数均大于间接效应系数,表明上述指标均直接作用于品质.固酸比、总酸、坚硬度和甜度对品质有负的直接作用,且固酸比和总酸对品质的负直接作用接近1.各个因变量及他们之间的相互作用对品质的相关系数R 为0.8617.

表5显示了以风味为因变量、其他指标为自变量的通径分析结果.由表5可以看出,总酸、品质、

色泽对风味有正的直接作用,且其中品质的直接效应系数大于间接效应系数,而总酸及色泽则是通过品质对风味起间接作用的.硬度、甜度、甜酸比、酸度和香气对风味的直接作用为负,且甜度,甜酸比,酸度及香气均是通过品质对风味起到间接作用效果的.各个因变量及他们之间的相互作用对风味的相关系数R为0.984 8.

表3 蓝莓果实品质各指标间的相关性分析Tab.3 Analysis of correlations between quality indexes of blueberries

图2 基于主成分1与2的PLSR回归模型的相关载荷图Fig.2 Correlation loading plot from a PLSR model

表4 以品质为因变量的通径分析Tab.4 Results of path analysis taking flavor as dependent variable

表5 以风味指标为因变量的通径分析Tab.5 Results of path analysis taking quality as dependent variable

3 结 论

本研究的结果表明,蓝莓果实的硬度、总酸、品质、色泽、坚硬度、香气和风味随贮藏时间延长而呈下降趋势,固酸比略有升高,总酸值则降低,当贮藏至49 d时,对照组的蓝莓果实品质发生劣变,这与姜爱丽等[11]的结论基本一致.已有研究证明,水蜜桃适宜保鲜的减压压力为0.050～0.060MPa[12],冬枣为0.020～0.050 MPa[13].我们的研究也表明, 0.025和0.050MPa的压力可有效延缓蓝莓果实硬度和品质的下降.

主成分分析的结果表明,蓝莓果实的风味、固酸比、硬度、总酸、色泽、品质、甜度以及糖酸比可以区分贮藏49 d时对照组与0.025MPa和0.050MPa组的样本差异,表明蓝莓从贮藏49 d起品质发生劣变,而0.025～0.050MPa是较适合于蓝莓的减压贮藏条件.相关性分析也表明,蓝莓果实的硬度和甜酸比呈正相关,风味与品质呈正相关,香气与色泽和总酸呈正相关.偏最小二乘回归与通径分析结果表明,风味和品质与甜酸比,酸度呈显著正相关,风味和品质与香气、硬度、坚硬度、甜度呈显著负相关,这些都是通过直接效应实现的.

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M ultivariate Analysis of Fruit Quality of Blueberry Treated
w ith Different Hypobaric Storage

HE Xinmeng1, AN Lin1, CHEN Yujuan1, ZHANG Yan1, LIJian1, LIANG Lisong2, WANG Guixi2, WANG Yousheng1,*
(1.School of Food and Chemical Engineering/Beijing Key Laboratory of Food Flavor Chemistry, Beijing Technology and Business University,Beijing 100048,China;
2.Research Institute of Forestry/State Forestry Administration Key Laboratory of Tree Breeding and Cultivation, Chinese Academy of Forestry,Beijing 100091,China)

The effects of individual treatments with hypobaric storage on fruit quality of blueberry were analyzed by themultivariate analysis.The results showed that fruit firmness,total acid,quality,color, aroma,and flavor decreased,and the solid acid ratio slightly increased during the hypobaric storage.The results of the principal component analysis(PCA)indicated that fruit flavor,solid acid ratio,firmness, and total acid were significantly affected during the 29 days storage at 0.050 MPa.Whereas 0.050MPa and 0.075MPa treatments significantly affected fruit color,flavor,solid acid ratio,firmness,total acid, quality evaluation,sugar,and sweet and sour ratio after the 49 days storage.The results of partial least squares regression(PLSR)showed that flavor and quality were positively correlated with sweet and sour, acidity,and solid acid ratio,and flavor and quality were strongly correlated in a negativemannerwith aroma,firmness,sweetness,and color.The results of path coefficientanalysis indicated that color,sweet and sour ratio,acidity,and solid acid ratio,total acid,and sweetness had the strongest effects on the quality and flavor.

blueberry;hypobaric storage;fruit quality;multivariate analysis

TS255.3

10.3969/j.issn.2095-6002.2014.04.006

2095-6002(2014)04-0028-07

(责任编辑:叶红波)

何欣萌,安琳,陈玉娟,等.减压处理对蓝莓果实品质影响的多变量分析.食品科学技术学报,2014,32(4):28-34. HE Xinmeng,AN Lin,CHEN Yujuan,et al.Multivariate analysis of fruit quality of blueberry treated with different hypobaric storage.Journal of Food Science and Technology,2014,32(4):28-34.

2013-05-10

国家林业公益性行业科研专项项目(201204402).

何欣萌,女,硕士研究生,研究方向为系统生物技术;*王友升,男,副教授,博士,主要从事系统生物技术方面的研究.通讯作者.