基于主成分分析的不同杀青温度苹果片品质综合评价

程思琪，李佩，秦紫一，张雪梅

河北农业大学林学院（保定 071001）

苹果（Malus pumilaMill.）是蔷薇科苹果亚科苹果属植物，其树木为落叶乔木[1]，果实中富含维生素、酶类和膳食纤维，有调整身体代谢、降低脂类吸收、促进身体发育等多种作用[2]。我国是苹果最大生产国，苹果主要的加工产品为苹果汁、苹果酒、苹果醋及苹果片[3]。近年来，苹果片深得青年消费者的青睐[4-5]，进入膨化产品市场的主流行列。但是苹果片在加工过程中新鲜果肉的多酚氧化酶会与空气接触，很快发生酶促褐变，导致其产品形状、滋味、营养价值含量等劣变，严重影响其产品价值[6]。为提高苹果脆片的品质，如何解决苹果脆片干燥过程中的褐变现象则成为关注重点。

蔬菜和水果脱水加工分为杀青和干燥2个重要阶段。研究表明，杀青能有效降低和钝化氧化酶类物质的酶活力，保护蔬菜和水果的营养和风味[7]。杀青方法、温度、时间等都会影响杀青的质量。工业化最常用的杀青方式为热水漂烫，但这会造成水溶性的营养物质流失、水资源浪费等问题[8]。因此需要在方法上创新，开发出一种高效果蔬制品的杀青方法。脱水干燥不但能有效避免有害微生物的繁衍，还能降低包装商品质量、延长货物储藏的时期、便于装卸搬运等[9]。关于不同干燥方式、不同切片厚度、不同品种，以及烫漂、涂膜等预处理技术对苹果片品质影响的研究较多[10-11]，然而不同杀青温度对苹果片品质影响的研究鲜见报道。

苹果套袋技术自20世纪70~80年代在我国开始应用，但是近年来有关劳动力短缺，套袋导致生产成本增加、果品质量降低和纸袋对污染的问题日益突出[12-15]。所以，免套袋栽培对我国苹果工业技术发展而言是必要的[16]。然而关于不同杀青温度对套袋和免套袋栽培的苹果片品质影响研究尚未见报道。

试验采用热风干燥法进行杀青干燥，研究不同杀青温度制得的苹果脆片颜色、形态、硬度、脆度等信息，筛选出苹果片最合适的杀青温度，为苹果脆片的加工给予理论和技术支撑。另外，通过比较同一杀青温度下套袋与免套袋苹果片品质，以期为降低苹果脆片的生产成本提供科学参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以滦州鸡冠山生态农业产业园的套袋与免套袋红富士苹果为试材，于果实成熟期选择树冠外围无损伤、新鲜完整的果实各100个。

1.2 试验药品与仪器

101-2 AB电热鼓风干燥箱（天津市泰斯特仪器有限公司）；CR-400型手持色差仪（日本SEMSING）；GY-1硬度计（浙江托普仪器有限公司）；LC-100PHP型高效液相色谱仪（上海伍丰公司）；SMART Turbo微波快速水分测定仪（美国CEM公司）；722S可见分光光度计（上海菁华科技仪器有限公司）；XD-52AA旋转蒸发器（上海贤德实验仪器有限公司）；KH5200DE数控超声波清洗器（昆山禾创超声仪器有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 苹果片制作

将新鲜苹果清洗干净去核后，切成5~6 mm厚度的薄片，立即进行杀青处理。

1.3.2 试验设计

将苹果切片后立即放置于提前预热至70，90和110 ℃烘箱中进行杀青处理30 min，每个处理重复3次，在70 ℃下烘烤36 h，干燥后苹果片的水分在5%左右，取出得到苹果脆片，装入自封袋，置于干燥环境中备用。

1.4 指标测定

1.4.1 可溶性糖含量测定

采用蒽酮比色法[17]进行测定。

1.4.2 可滴定酸含量测定

采用指示剂滴定法[18]进行测定。

1.4.3 糖酸比的测定

以可溶性糖含量与可滴定酸含量之比表示糖酸比。

1.4.4 色差分析

苹果片表面颜色采用色差仪测量，分别测量新鲜和烘干后样品的L*、a*、b*值，并计算总色差ΔE值，每个处理作3次重复[19]。ΔE按式（1）计算。

式中：L*为不同处理后的样品亮度值；L0*为鲜样的亮度值；a*为不同处理后的样品红绿值；a0*为鲜样的红绿值；b*为不同处理后的样品黄蓝值；b0*为鲜样的黄蓝值。

1.4.5 硬度的测定

采用果实硬度计在脆片中间进行6次平行测定，取平均数，以105Pa为单位。

1.4.6 含水率的测定

参考王沛等[20]的方法。采用微波快速水分测定仪计算，称取0.750 0 g粉末于玻璃纤维纸上，点击“Analysis”按键进行计算。各处理3次平行测定，取平均值。

1.4.7 酚类物质的测定

利用高效液相色谱（HPLC）法测定苹果片中多酚单体含量，参考文献[21]，并略有改动。色谱柱Sigma-Aldrich Chemical Co，St.Louis，USA（250 mm×4.6 mm，5 μm）；进样量20 μL，采用二极管阵列检测器，检测波长280 nm和320 nm。

1.4.8 总酚含量的测定

总酚含量以儿茶素、绿原酸、表儿茶素及根皮苷含量的总和表示。

1.4.9 出品率的测定

出品率按式（2）计算。

式中：R为产出比；m1为烘烤前薄片质量，g；m2为烘烤后薄片质量，g。1.4.10 感官评价

参考陈秀惠[22]方法，寻找10名人员组成感官评定小组，脆片分别从色泽、风味、纹理、形状等方面评分，结果取其平均分，满分为100分，并通过4项打分进行计算得出平均得分，作为综合得分（见表1）。

表1 苹果脆片感官评分标准

1.5 统计分析

采用Microsoft Excel进行基本数据处理，采用SPSS 24.0数据处理软件进行统计分析并用Origin 2022进行作图。

2 结果与分析

2.1 不同杀青温度对苹果脆片可溶性糖、可滴定酸含量和糖酸比的影响

根据图1可知，不同苹果类型及不同杀青温度苹果脆片的可溶性糖含量均无显著性差异，且2种苹果类型不同杀青温度处理的脆片可溶性糖含量均呈逐渐下降趋势，可能是因为果肉中的部分蛋白质会降解转化为游离氨基酸，而游离氨基酸将与含有羰基的还原糖发生美拉德反应，造成可溶性糖的损失[23-24]。

图1 不同杀青温度对脆片可溶性糖、可滴定酸及糖酸比的影响

不同苹果类型中均为110 ℃杀青处理的脆片可滴定酸含量较高，分别0.34%和0.28%。可能是因为美拉德反应的副产物会有酸涩味，导致食品风味发生改变[25]。

套袋栽培不同杀青温度处理的苹果脆片糖酸比存在显著性差异，以90 ℃杀青温度处理的脆片糖酸比最高，为105.58，110 ℃处理的脆片糖酸比最低，为56.94。与之相反，免套袋栽培不同杀青温度处理的苹果脆片糖酸比无显著性差异且110 ℃杀青处理的脆片糖酸比略低于其他2个杀青温度。总的来说，110 ℃杀青处理的苹果脆片风味略低于70 ℃和90 ℃处理的脆片。

2.2 不同杀青温度对苹果脆片色泽的影响

由表2可知，2种苹果类型均为90 ℃杀青处理的苹果脆片ΔE较小，分别为2.81和29.11。另外，相较于另外2个杀青温度处理，90 ℃杀青温度处理的苹果脆片L*值略高，颜色偏亮，a*值略低，红色程度较小。可能是因为90 ℃杀青抑制果实中的酶活性，70 ℃杀青温度较低，没有较好地抑制果实中的酶活性，而110℃杀青处理的苹果片可溶性糖含量较低，发生美拉德反应导致颜色变化程度较大。

表2 不同杀青温度对脆片色泽的影响

2.3 不同杀青温度对苹果脆片硬度及含水率的影响

影响果蔬干制品感官品质的一个重要因素就是硬度，硬度过高或过低均会影响干制品的口感[26]。由图2可知，不同杀青温度及不同类型苹果脆片硬度与含水率均无显著性差异，同一苹果类型不同杀青温度苹果脆片硬度均呈现先上升后下降趋势，与之相反，含水率呈现先下降后上升趋势。可能是因为杀青温度70℃时，水分没有完全蒸发，苹果片较软，硬度较小。随着杀青温度升高到90 ℃，加剧的水分蒸发使脆片内部呈现多孔性结构，达到最大硬度。杀青温度继续增加到110 ℃，苹果脆片渐渐出现焦糊现象，硬度有所降低。

图2 不同杀青温度对脆片硬度及含水率的影响

2.4 不同杀青温度对苹果脆片出品率的影响

由图3可知，不同杀青温度处理的苹果脆片之间不存在显著性差异，免套袋苹果脆片的出品率随着杀青温度升高呈现先下降后上升趋势，同样，前者含水率也呈现相同趋势，可能是因为苹果片内部水分蒸发量增加导致脆片出品率下降。然而套袋苹果脆片呈现出不同趋势，随着杀青温度的升高，苹果脆片出品率缓慢上升，以110 ℃杀青略高，为15.62%。

图3 不同杀青温度对脆片出品率的影响

2.5 不同杀青温度对苹果脆片酚类物质的影响

由表3可知，不同类型苹果随着杀青温度的升高，苹果片酚类物质含量呈现下降趋势。套袋苹果70 ℃杀青处理苹果脆片绿原酸含量最高，为4.22 mg/kg，以110℃杀青处理的脆片绿原酸含量最低，为3.00 mg/kg。不同杀青温度处理，表儿茶素、儿茶素和根皮苷含量之间均无显著差异，且同一苹果类型均为110 ℃杀青处理的苹果脆片表儿茶素及儿茶素含量略低。杀青温度的升高会造成苹果片酚类物质的减少，这可能与酚类物质的热敏性有关，然而通过分析不同处理苹果脆片的色泽参数及感官评分发现，90 ℃杀青处理的脆片颜色比另外2种杀青温度好，可能是因为其酚类物质在某些酶活性的变化影响作用下而转变为其他化学物质，如绿原酸受热后易产生的糖基化反应而转变形成咖啡酸[27]，高温导致儿茶素和表儿茶素发生差向异构反应[28]。

表3 不同杀青温度对脆片酚类物质的影响

2.6 不同杀青温度对苹果脆片感官评价的影响

经过不同杀青温度处理后，热风干燥苹果脆片的质地发生不同程度的变化。由图4可知，70 ℃杀青温度处理后的苹果片形状最好。风味主要是指苹果脆片的甜度和酸度的比例，比例不合适时将会影响苹果脆片的口味。90 ℃杀青温度处理后苹果脆片的风味得分最高。2种类型苹果经过90 ℃杀青温度处理的脆片色泽评分最高，且套袋与免套袋类型苹果脆片色泽相差不大。综合得分显示，2种类型苹果中均为90 ℃杀青温度处理后的脆片评分最高，其原因是该杀青温度下果实中的酶活性最大程度受到抑制，较好地保持苹果片原有的颜色，同时较高的糖酸比及酥脆可口的质地给品鉴者带来较好的口感。

图4 不同杀青温度苹果脆片感官评价

2.7 不同杀青温度苹果脆片品质主成分分析

由表4可知，4个主成分的初始特征值均大于1，累积方差贡献率为98.26%，解释了绝大多数信息，因此，4个主成分代替最初评价苹果脆片品质的9个品质指标。主成分1载荷值较高且符号为正的品质指标为感官评分、糖酸比、总酚及L*。同理，主成分2中载荷值相对较高，符号为正的分别是含水率和b*值。硬度在主成分3中为正向影响且具有较大载荷值。主成分4中载荷值较高，符号为正的是总酚，而具有较高载荷值且符号为负值的指标为L*值与b*值。通过计算得到综合结果表达式F综合=0.523F1+0.199F2+0.144F3+0.113F4，计算结果见表5，经综合分析可知，2种类型苹果中均为90 ℃杀青处理的脆片得分最高，分别为1.72和0.39。

表4 主成分载荷矩阵和贡献率

表5 苹果脆片主成分得分及排序

3 结论

探讨2种类型苹果片在干燥过程中的特性，分析不同杀青温度处理对苹果脆片色泽、营养物质及感官评分的影响并对9个品质指标进行主成分分析，筛选苹果脆片的最佳杀青温度。结果表明，90 ℃杀青处理的脆片颜色变化程度较小，糖酸比及感官评分较高，并且套袋与免套袋类型脆片无显著性差异。另外通过主成分分析得出，套袋类型苹果、90 ℃杀青处理的脆片排名第一，套袋类型苹果、70 ℃杀青处理的脆片排名第二，免套袋类型苹果、90 ℃杀青处理的脆片排名第三。在实际加工过程中，可采用免套袋栽培苹果，热风干燥法90 ℃杀青预处理30 min生产脆片，以制得色泽鲜艳且美味的苹果脆片。