百香果果汁营养特性分析与评价

邝瑞彬，孔凡利，杨 护，杨 敏，周陈平，魏岳荣,

(1.广东省农业科学院果树研究所/农业部南亚热带果树生物学与遗传资源利用重点实验室/广东省热带亚热带果树研究重点实验室，广东广州 510640；2.广州工程技术职业学院，广东广州 510075)

百香果(Passiflora edulisSims)，属于西番莲科(Passifcoracease)西番莲属(Passiflora)，为多年生常绿攀缘木质藤本植物。原产于巴西、巴拉圭至阿根廷等南美洲国家，通过引种驯化和杂交选育，现在南美、非洲南部及东南亚国家和地区均有商业化栽培[1-3]。百香果果实营养丰富，香气独特，富含糖分、矿物质、有机酸、维生素、蛋白、膳食纤维和果胶等，是天然浓缩汁和天然香料，有“果汁之王”的美誉[4-6]。除了鲜果汁，还可加工制成果酱、果酒；果皮可提取果胶和膳食纤维，制作果脯、饲料等；果籽可用于提炼精油；果、根、茎、叶可用于制药，治疗抑郁症等[7-10]。发展种植百香果具有十分广阔的市场前景，至2019年我国广东、福建、广西、云南等各栽培区迅猛发展近50万亩[11]。

目前国内外学者对百香果栽培技术、营养生理与胁迫、保鲜加工技术等方面开展了较深入的研究[12-15]。国内外学者对百香果进行了总糖、有机酸、抗坏血酸、氨基酸等营养成分的研究，研究表明不同品种百香果果汁的营养成分具有一定差异，且受果实的栽培条件、采摘期和分析方法等影响[16-18]。对不同品种百香果果汁营养成分比较的多元统计分析目前报道极少。主成分分析(principal component analysis，PCA)是将多个指标化为少数几个不相关的综合指标，并对综合指标按照一定的规则进行分类的一种多元统计分析方法[19]，已经在经济与作物育种等领域中得到广泛的应用，应用于百香果的品质评价方面鲜有报道[20-21]。在华南地区，商品性较好的百香果鲜食主栽品种主要有四种：紫果与黄果杂交种‘台农一号’和‘满天星’，黄果‘芭乐黄金果’和‘大黄金果’，但对于这几个主栽品种的营养物质分析与综合评价较少报道。尤其是来源于台湾的黄果品种‘大黄金’，其亩产量约达2000 kg，果重100～125 g，可食率约达55%，果肉鲜香甜美，近年栽培面积趋大，是目前广西、广东等地种植面积最多的黄果品种，但对其营养品质特性尚未见报道。

本研究采用顶空固相微萃取法结合气相色谱-质谱联用法(HS-SPME -GC-MS)、氨基酸仪等仪器分析技术，对四个鲜食百香果品种的营养成分及香气成分进行定性定量分析，研究四种主栽百香果果汁品种间营养特征及其差异，并选取营养成分、氨基酸及香气成分等17个营养特征指标应用SPSS19.0软件对数据进行主成分因子分析，并进行综合评价。本研究对于百香果品种营养特性评价，进而发展百香果良种培育和加工利用有重要的指导意义。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

百香果 广东省农业科学院果树研究所百香果种植基地提供，品种为‘台农一号’、‘芭乐黄金果’、‘满天星’和‘大黄金’，成熟度一致的(果全红或全黄)，发育良好，果形均匀、无损的果实；葡萄糖、抗坏血酸和氨基酸标准品 色谱纯，英国Alfa Aesar公司；氢氧化钠、乙酸、盐酸、磷酸、硫酸钠、浓硫酸、乙酸锌、亚铁氰化钾、磷酸二氢钾 分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

FSH-II型高速匀浆机 常州市金坛区环宇科学仪器厂；BSA224S型分析天平 赛多利斯科学仪器(北京)有限公司；HH-6型数显恒温水浴锅 常州奥华仪器有限公司；GC-MS QP2010 Ultra联用仪 日本岛津公司；SYG-2型数显恒温水浴锅 常州朗越仪器有限公司；L-8800型氨基酸分析仪 日本日立公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品处理 采摘成熟、无伤害的百香果，清水洗去表面杂质。切开百香果，滤掉果籽，经匀浆机300 r/min匀浆10 min后，取500 mL存于聚酯瓶子，迅速进行香气、抗坏血酸测定，其他样品贮存于-20 ℃中待测定可溶性糖、还原糖、蔗糖、可滴定酸、矿物质元素、可溶性固形物、氨基酸等，每个样品做3组平行。

1.2.2 百香果基本营养成分测定 可溶性糖、蔗糖含量测定：参考GB 5009.8-2016《食品中果糖、葡糖糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖的测定》滴定法；还原糖含量测定：参考GB 5009.7-2016《食品中还原糖的测定》滴定法；可滴定酸含量测定：参考GB/T 12456-2008《食品中总酸的测定》滴定法；可溶性固形物含量测定：参考NY/T 2637-2014《水果和蔬菜可溶性固形物含量的测定 折射仪法》；抗坏血酸含量测定：参考GB 5009.86-2016《食品中抗坏血酸的测定》滴定法；蛋白质：GB 5009.5-2016；矿物质元素钾、钙、铁含量测定：火焰原子吸收分光光度法，参考GB 5009.91-2017和GB 5009.92-2016。

1.2.3 百香果氨基酸含量检测 参考GB 5009.124-2016《食品中氨基酸的测定》氨基酸自动分析仪法对不同品系的百香果测定全部氨基酸组成。样品前处理：称取2～3 g的处理好的果汁置于20 mL水解瓶中，加入10.0 mL盐酸(6.0 mol/L)，然后抽真空密封水解瓶。将水解瓶置于(110±1) ℃干燥箱中，水解22～24 h。取出水解瓶，冲洗出待测液并定容，用pH2.2柠檬酸钠缓冲液稀释，使样液中氨基酸浓度达100～500 nmol/mL，高速离心(104r/min)过滤，取上清上机待测。以氨基酸标准品定性，外标法定量。参考袁启凤等[22]计算氨基酸总量TA，必需氨基酸含量EAA，儿童必需氨基酸含量CE，药用氨基酸含量MAA，酸味氨基酸含量SOAA，甜味氨基酸含量SWAA，苦味氨基酸含量BIAA，鲜味氨基酸含量FLA，支链氨基酸含量BCAA，芳香族氨基酸含量AAA。

1.2.4 百香果香气成分测定 参考韩素芳等[23]利用顶空固相微萃取(HS-SPME)结合气相色谱-质谱联用法(GC-MS)测定百香果果汁香气成分。首先将50/30 μm DVB/CAR/PDMS(双极性)固相微萃取头在气相色谱进样口老化。取2.0 g搅匀的待测百香果果汁样品于50 mL萃取瓶中，加入1 g NaCl，用锡箔纸密封后，于烘箱中磁力搅拌下稳定10 min，达到气-液平衡，插入固相微萃取纤维DVB/CAR/PDMS(50/30 μm)顶空萃取30 min，GC-MS 240 ℃热解吸3 min进样。为保证实验结果的稳定性，每个萃取条件重复实验3次进行以上测定。由Shimadzu GCMS solution数据处理系统完成成分分析，各组分与NIST 2014标准质谱库进行对照分析，列出匹配度大于80的结果，通过在相同色谱条件下C6～C30正构烷烃标准品对各组分的保留时间计算保留指数(retention index，RI)。用RI结合比对待测物在文献中的RI，对所得化合物进行定性[24]。香气成分的相对含量采用峰面积归一法进行确定。其中RI=100×n+100×(ti-tn)/(tn+1-tn)，式中：n为碳原子数，tn为碳原子数为n的正构烷烃的保留时间(min)，tn+1为碳原子数为n+1的正构烷烃的保留时间(min)，ti为样品i的保留时间(min)。

1.3 数据处理

采用Excel 2007软件对实验数据进行处理，采用SPSS 19.0软件对实验数据进行显著性分析，采用Duncan新复极差法分析显著性水平，P<0.05，差异显著；用SPSS19.0软件进行主成分因子分析。

2 结果与分析

2.1 百香果品种营养成分分析

从表1可知，百香果果汁的营养成分在品种间存在差异，尤其是黄果品种(‘芭乐黄金果’和‘大黄金’)与紫红果(‘台农一号’和‘满天星’)之间。黄果品种‘芭乐黄金果’和‘大黄金’可溶性固形物含量显著高于紫红果‘台农一号’和‘满天星’(P<0.05)。‘台农一号’可滴定酸显著(P<0.05)高于其余三个品种，另外三个品种之间差异不显著；‘大黄金’可溶性糖和还原糖含量最高，两者均显著高于其他三个品种(P<0.05)，但蔗糖含量偏低，‘台农一号’则是蔗糖含量较高，还原糖含量较低。‘满天星’和‘大黄金’百香果样品中品种中还原糖含量占总糖比例高达65.96%～69.23%，其可溶性糖积累类型属于还原糖积累型。果实果汁中糖和酸的配比是体现果汁鲜食口感的重要元素，结果显示‘大黄金’的糖酸比5.42为最高，其次为‘芭乐黄金果’，都显著高于‘台农一号’和‘满天星’(P<0.05)，而‘台农一号’的糖酸比最低，结果接近于郭艳峰等(4.84～5.68)[18]和Zhu等(5.37)[25]。黄果品种在较高的含糖量基础上具有合适的糖酸比，鲜食风味更好。但总体而言，百香果糖酸比都低于人群口味认可的13∶1～15∶1[26]，选育糖酸比较高的百香果鲜食品种是改良的方向。

表1 百香果营养成分含量Table 1 Nutrients component of passion fruit from different cultivars

百香果果汁维生素C含量在19.80～25.40 mg/100 g之间，‘芭乐黄金果’和‘大黄金’显著高于其他两个品种(P<0.05)。维生素C的含量略微高于郭艳峰等[18]研究结果(黄金果12.33 mg/100 g，紫果1号13.47 mg/100 g)。‘台农一号’蛋白质含量为四者最高，显著高于‘满天星’百香果(P<0.05)，本结果接近于Zhu等[25]两个紫果品质。在矿物质元素中，钾元素是维持正常生命活动所必需的电解质之一，能维持细胞内外液之间的渗透压平衡和酸碱平衡；铁是血红蛋白、肌红蛋白及某些酶的重要组成部分，有助于氧的运输；钙则是构成骨骼、牙齿的主要成分，维持正常神经传导，毛细管渗透压和体内酸碱平衡等[27]。百香果的钾含量高达1400～2640 mg/kg，媲美于公认的高钾水果香蕉(2080 mg/kg)和番木瓜(1820 mg/kg)[28]，其中‘芭乐黄金果’和‘大黄金’的钾含量显著高于其他两个紫红果品种(P<0.05)。百香果铁元素和钙元素含量分别为5.91～7.32 mg/kg和4.53～9.67 mg/kg，高于红毛丹、火龙果、香蕉、山竹和芒果等热带亚热带水果，而黄果品种‘芭乐黄金果’和‘大黄金’的铁和钙含量显著高于两个紫红果品种‘台农一号’和‘满天星’(P<0.05)[28]。

2.2 百香果品种氨基酸成分分析

果实中氨基酸是重要的营养和味觉成分，其组成和含量对其营养和保健价值利用具有重要的意义。本试验利用氨基酸仪检测百香果果实中氨基酸，共检测出17种氨基酸(色氨酸未检测到)，包括了儿童必需氨基酸2种，人体必需氨基酸7种及其他氨基酸8种(表2)。其中含量最大的成分是谷氨酸，其含量达204.00～256.00 mg/100 g，平均占总氨基酸比例为19.93%；‘大黄金’谷氨酸含量最高，显著高于‘台农一号’(P<0.05)。天门冬氨酸次之，含量为120.00～153.00 mg/100 g，其中‘大黄金’天门冬氨酸含量最高，‘满天星’则最低。测得的氨基酸中，蛋氨酸和胱氨酸的含量最低，仅分别占总氨基酸比例0.53%和0.26%。与刘文静等的研究相比[17-18]，所测得氨基酸种类一致，各种类含量趋势亦相似，但是本实验中测试含量略高，可能与所测样品的品种及采集来源不同所致。氨基酸总量为1113.2～1238.9 mg/100 g，其中‘大黄金’和‘芭乐黄金果’氨基酸总量显著高于两个紫红果品种(P<0.05)(表3)。对四个品种的氨基酸种类进行分析，人体必需氨基酸为320.7～348.8 mg/100 g，占氨基酸总量的26.9%～28.8%，都略低于FAO/WHO标准规定的必需氨基酸理想含量40%[29]。儿童必需氨基酸含量为119.8～146.9 mg/100 g，平均占氨基酸总量的11.3%，其中‘芭乐黄金果’的含量为最高，显著高于‘台农一号’、‘满天星’百香果(P<0.05)。药用氨基酸含量为708.3～816.2 mg/100 g，其中‘大黄金’的含量为最高，‘台农一号’的含量最低；其中天冬氨基酸的含量最高，蛋氨酸则为最低。在呈味氨基酸中，含量最高为鲜味氨基酸(552.7～672.5 mg/100 g)，鲜味氨基酸以谷氨酸和天门冬氨酸为主，且品种差异显著，其中‘大黄金’的含量为最高，‘台农一号’的为最低；其次是酸味氨基酸，以谷氨酸和天门冬氨酸为主，品种差异大，其中‘大黄金’的含量为最高，‘台农一号’的为最低；甜味氨基酸成分以丙氨酸为主，所测品种间差异不大，以‘台农一号’的略低；苦味氨基酸成分以精氨酸为主，所测品种间差异显著，‘芭乐黄金果’的含量为最高，‘台农一号’为最低。芳香族氨基酸可以增加百香果的香味，也是人体代谢和蛋白质合成的重要氨基酸，其含量为82.0～102.1 mg/100 g，品种间差异明显，以‘芭乐黄金果’的含量为最高，‘台农一号’为最低。支链氨基酸与代谢健康之间存在正相关关系，包括体质量调节、肌肉蛋白质合成和葡萄糖稳态，含量为103.2～128.1 mg/100 g；品种间含量差异明显，以‘芭乐黄金果’的含量为最高，‘台农一号’为最低。以上结果显示，‘芭乐黄金果’和‘大黄金’的药用氨基酸含量和鲜味氨基酸含量较高，可用于百香果应用功能饮料开发的优选对象。

表2 百香果品种果汁氨基酸含量(mg/100 g)Table 2 Contents of amino acids in Passiflora edulis juice of different cultivars (mg/100 g)

表3 不同种类氨基酸组成含量(mg/100 g)对比分析Table 3 Comparative analysis of amino acid composition (mg/100 g) in different cultivars of passion fruit

2.3 百香果品种香气成分分析

百香果果汁香味浓郁，其香气成分的差异赋予不同品种独特的风味。本试验测定了百香果不同品种的果汁香气成分，结果显示四个品种主要的香气成分各大类基本相同，具有一定的相似性，但不同化合物在不同品种中的含量差异较大，个别成分具有品种特异性。四个品种共鉴定出153种成分(图1、图2)，包括酯类61种、醇类29种、烯类19种、酮类12种、酸类9种、烷类6种、醛类5种，杂环类及其他等12种物质(表4)。其中，测出香气成分：‘台农一号’为最多，共87种，‘满天星’次之，共82种，‘大黄金’共76种，及‘芭乐黄金果’共59种。图2结果显示，百香果香气成分中酯类物质占绝大多数，相对含量高达72.99%～86.82%，平均占比达80.02%；其次为醇类(4.87%～11.63%)和烯类(2.68%～10.41%)；而酮类、醛类、烷类、酸类、杂环及其他相对含量则较少。各大种类的占比与前人研究相近[16,21]，以酯类占绝大部分(约占80%)，酮类、烯类、醇类、醚类次之，酸类、杂环类、烷类较微量。

图1 百香果品种香气成分总离子流图Fig.1 The total ion chromatogram (TIC) of aroma components in passion fruits

图2 不同百香果品种香气成分类别的数量(a)和相对含量(b)比较Fig.2 Comparison of aroma components types (a) and relative amounts (b) in different cultivars of passion fruits

测试中四个品种共有的挥发性成分有23种，占主导挥发性成分的酯类物质中，己酸乙酯为最高(3.32%～42.09%)，其 次 为 丁 酸 乙 酯(8.95%～17.33%)、己基丁酸酯(未检出～15.94%)和己酸己酯(未检出～20.62%)。品种之间酯类物质数量和相对含量差异较大，其中‘台农一号’的酯类物质共有49种，相对含量为最高(86.82%)，‘芭乐黄金果’则有21种，相对含量为最低(72.99%)。‘大黄金’中检测辛酸1-乙基丙酯高达13.76%，远高于其他三个品种(‘台农1号’0.02%，其余两个未检出)；不同于其他三个品种，‘大黄金’未检测出己基丁酸酯、己酸己酯和3-己烯基丁酸酯。另外，醇类、酮类、酸类、烯类物质、烷类和醚类在百香果中虽然含量比较低，但对百香果的独特风味形成也起到一定的促进作用，如紫果品种‘台农1号’和‘满天星’的酸类物质种类较两个黄果品种多，前两者分别为4和6种，后两者仅各有一种；‘大黄金’品种的烷类物质种类比另外三个品种多(表4)。本试验首次对主栽品种‘大黄金’百香果果汁的香气成分和相对含量进行检测，在其他品种‘台农1号’和‘芭乐黄金果’也检测出一些新的成分，为百香果的香气形成研究提供了理论基础。

表4 百香果香气成分相对含量Table 4 Contents of aroma compounds in passion fruit from different cultivars

2.4 百香果品种营养品质主成分分析

以供试的四个品种的百香果作为样本单元，选取影响鲜食百香果品质的可溶性固形物、可溶性糖、还原糖、蔗糖、可滴定酸、维生素C、氨基酸营养成分含量指标和丁酸乙酯、己酸乙酯、己基丁酸酯和己酸己酯四个主要特征香味成分含量等17个指标作变量，经标准化(Z-score法)处理后，通过SPSS进行主成分因子分析(PCA)[16]，对四个品种鲜食百香果的营养品质进行了综合评价。

各个特征根的大小代表综合营养指标的大小，各个特征根的累积百分率分别代表各有关综合指标对总体香味贡献的百分率(表5)。结果显示，3个主成分的累积贡献率达100.00%，其中第一特征根最

大，方差贡献率为68.59 %，第二特征根为20.26%，前两者累积贡献率达88.85 %；第三特征根方差贡献率为11.15%。三个主成分反映了原始变量的全部信息，可代替原17个指标评价百香果营养品质。如表5、表6所示，PC1的特征值为11.66，主要以可溶性固形物、可滴定酸、糖酸比、总氨基酸、鲜味氨基酸、酸味氨基酸、丁酸乙酯的影响为主，载荷权数分别为0.88、-0.92、0.99、0.99、0.99、0.92、-0.96；PC2的特征值为3.44，以己酸己酯含量的影响为主；PC3的特征值为1.90，以可溶性糖的影响为主。根据各主成分的贡献率，结果表明对百香果品质影响最大的营养指标是可溶性固形物、可滴定酸、糖酸比、总氨基酸、鲜味氨基酸、酸味氨基酸、丁酸乙酯、己酸己酯

含量和可溶性糖。

续表 4

续表4

续表4

表5 百香果品质主成分的方差贡献率Table 5 Variance contribution rates of principal components of passion fruit nutrient characteristics

表6 百香果各品质指标的主成分载荷矩阵Table 6 Loading matrix of principal components of passion fruit nutrient characteristics

在PCA的基础上，根据综合主成分值的得分公式[30]，计算得出3个主成分得分(F1、F2、F3)，再以各主成分的贡献率对主成分得分进行加权平均，求得主成分综合得分F(表7)。在PC1综合值F1中，‘大黄金果’的分值最高，达到了3.60分，PC2综合值F2中，‘满天星’的分值2.39为最高，其代表的可溶性固形物、可滴定酸、糖酸比、总氨基酸、丁酸乙酯等成分含量指标与品种实际营养品质测定值具有较好的一致性，综合主成分值可以客观地反映各品种间的品质比较。综合得分结果显示‘大黄金’为最高，其次为‘芭乐味黄金果’，最低为‘台农一号’，说明在这四个品种当中，‘大黄金’为作为鲜食百香果综合内在品质最佳，其他依次为‘芭乐味黄金果’、‘满天星’和‘台农一号’。

表7 百香果品种的主成分因子得分Table 7 Scores of principal component factors passion fruit cultivars

3 结论

以华南地区四个主栽百香果为材料，对其果汁营养成分及香气成分等进行测定与评价，结果表明黄果品种的可溶性糖和可溶性固形物含量较高，酸度较低，糖酸比介于5.00～5.42，优于紫红果品种‘台农一号’和‘满天星’。百香果富含丰富的矿物质，必需氨基酸平均占氨基酸总量的28.40%。本试验共鉴定出153种百香果果汁香气成分，两个紫红果检出成分种类显著多于黄果品种，酯类物质是百香果果汁的主要挥发性物质，次之为醇类物质和烯类；而酮类、醛类、烷类、酸类、杂环等则较微量；酯类物质平均占比达80.02%，以己酸乙酯为最高、次之为丁酸乙酯、己基丁酸酯和己酸己酯等。主成分因子分析结果显示，百香果品质影响最大的营养指标是可溶性固形、可滴定酸、糖酸比、总氨基酸、鲜味氨基酸、酸味氨基酸、丁酸乙酯、己酸己酯含量和可溶性糖。主成分综合得分显示‘大黄金’为作为鲜食百香果综合内在品质最佳，其他依次为‘芭乐味黄金果’、‘满天星’和‘台农一号’。其中‘大黄金’是从台湾引进的改良黄果品种，果实品质优良，近年在广西、广东及福建地区发展比较快，经济价值高，深受消费者喜爱，本文首次对该品种营养品质特性进行了报道。百香果的品质分析还可能受采样来源、采样季节、采后保鲜等条件的影响，在后续研究中需加强系统性和深入性，更好地为百香果产业的市场及加工应用提供理论指导。