百香果果汁營養(yǎng)特性分析與評價

鄺瑞彬，孔凡利，楊 護，楊 敏，周陳平，魏岳榮,

(1.廣東省農(nóng)業(yè)科學院果樹研究所/農(nóng)業(yè)部南亞熱帶果樹生物學與遺傳資源利用重點實驗室/廣東省熱帶亞熱帶果樹研究重點實驗室，廣東廣州 510640；2.廣州工程技術職業(yè)學院，廣東廣州 510075)

百香果(Passiflora edulisSims)，屬于西番蓮科(Passifcoracease)西番蓮屬(Passiflora)，為多年生常綠攀緣木質藤本植物。原產(chǎn)于巴西、巴拉圭至阿根廷等南美洲國家，通過引種馴化和雜交選育，現(xiàn)在南美、非洲南部及東南亞國家和地區(qū)均有商業(yè)化栽培[1-3]。百香果果實營養(yǎng)豐富，香氣獨特，富含糖分、礦物質、有機酸、維生素、蛋白、膳食纖維和果膠等，是天然濃縮汁和天然香料，有“果汁之王”的美譽[4-6]。除了鮮果汁，還可加工制成果醬、果酒；果皮可提取果膠和膳食纖維，制作果脯、飼料等；果籽可用于提煉精油；果、根、莖、葉可用于制藥，治療抑郁癥等[7-10]。發(fā)展種植百香果具有十分廣闊的市場前景，至2019年我國廣東、福建、廣西、云南等各栽培區(qū)迅猛發(fā)展近50萬畝[11]。

目前國內外學者對百香果栽培技術、營養(yǎng)生理與脅迫、保鮮加工技術等方面開展了較深入的研究[12-15]。國內外學者對百香果進行了總糖、有機酸、抗壞血酸、氨基酸等營養(yǎng)成分的研究，研究表明不同品種百香果果汁的營養(yǎng)成分具有一定差異，且受果實的栽培條件、采摘期和分析方法等影響[16-18]。對不同品種百香果果汁營養(yǎng)成分比較的多元統(tǒng)計分析目前報道極少。主成分分析(principal component analysis，PCA)是將多個指標化為少數(shù)幾個不相關的綜合指標，并對綜合指標按照一定的規(guī)則進行分類的一種多元統(tǒng)計分析方法[19]，已經(jīng)在經(jīng)濟與作物育種等領域中得到廣泛的應用，應用于百香果的品質評價方面鮮有報道[20-21]。在華南地區(qū)，商品性較好的百香果鮮食主栽品種主要有四種：紫果與黃果雜交種‘臺農(nóng)一號’和‘滿天星’，黃果‘芭樂黃金果’和‘大黃金果’，但對于這幾個主栽品種的營養(yǎng)物質分析與綜合評價較少報道。尤其是來源于臺灣的黃果品種‘大黃金’，其畝產(chǎn)量約達2000 kg，果重100～125 g，可食率約達55%，果肉鮮香甜美，近年栽培面積趨大，是目前廣西、廣東等地種植面積最多的黃果品種，但對其營養(yǎng)品質特性尚未見報道。

本研究采用頂空固相微萃取法結合氣相色譜-質譜聯(lián)用法(HS-SPME -GC-MS)、氨基酸儀等儀器分析技術，對四個鮮食百香果品種的營養(yǎng)成分及香氣成分進行定性定量分析，研究四種主栽百香果果汁品種間營養(yǎng)特征及其差異，并選取營養(yǎng)成分、氨基酸及香氣成分等17個營養(yǎng)特征指標應用SPSS19.0軟件對數(shù)據(jù)進行主成分因子分析，并進行綜合評價。本研究對于百香果品種營養(yǎng)特性評價，進而發(fā)展百香果良種培育和加工利用有重要的指導意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

百香果 廣東省農(nóng)業(yè)科學院果樹研究所百香果種植基地提供，品種為‘臺農(nóng)一號’、‘芭樂黃金果’、‘滿天星’和‘大黃金’，成熟度一致的(果全紅或全黃)，發(fā)育良好，果形均勻、無損的果實；葡萄糖、抗壞血酸和氨基酸標準品 色譜純，英國Alfa Aesar公司；氫氧化鈉、乙酸、鹽酸、磷酸、硫酸鈉、濃硫酸、乙酸鋅、亞鐵氰化鉀、磷酸二氫鉀 分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

FSH-II型高速勻漿機 常州市金壇區(qū)環(huán)宇科學儀器廠；BSA224S型分析天平 賽多利斯科學儀器(北京)有限公司；HH-6型數(shù)顯恒溫水浴鍋 常州奧華儀器有限公司；GC-MS QP2010 Ultra聯(lián)用儀 日本島津公司；SYG-2型數(shù)顯恒溫水浴鍋 常州朗越儀器有限公司；L-8800型氨基酸分析儀 日本日立公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品處理 采摘成熟、無傷害的百香果，清水洗去表面雜質。切開百香果，濾掉果籽，經(jīng)勻漿機300 r/min勻漿10 min后，取500 mL存于聚酯瓶子，迅速進行香氣、抗壞血酸測定，其他樣品貯存于-20 ℃中待測定可溶性糖、還原糖、蔗糖、可滴定酸、礦物質元素、可溶性固形物、氨基酸等，每個樣品做3組平行。

1.2.2 百香果基本營養(yǎng)成分測定 可溶性糖、蔗糖含量測定：參考GB 5009.8-2016《食品中果糖、葡糖糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖的測定》滴定法；還原糖含量測定：參考GB 5009.7-2016《食品中還原糖的測定》滴定法；可滴定酸含量測定：參考GB/T 12456-2008《食品中總酸的測定》滴定法；可溶性固形物含量測定：參考NY/T 2637-2014《水果和蔬菜可溶性固形物含量的測定 折射儀法》；抗壞血酸含量測定：參考GB 5009.86-2016《食品中抗壞血酸的測定》滴定法；蛋白質：GB 5009.5-2016；礦物質元素鉀、鈣、鐵含量測定：火焰原子吸收分光光度法，參考GB 5009.91-2017和GB 5009.92-2016。

1.2.3 百香果氨基酸含量檢測 參考GB 5009.124-2016《食品中氨基酸的測定》氨基酸自動分析儀法對不同品系的百香果測定全部氨基酸組成。樣品前處理：稱取2～3 g的處理好的果汁置于20 mL水解瓶中，加入10.0 mL鹽酸(6.0 mol/L)，然后抽真空密封水解瓶。將水解瓶置于(110±1) ℃干燥箱中，水解22～24 h。取出水解瓶，沖洗出待測液并定容，用pH2.2檸檬酸鈉緩沖液稀釋，使樣液中氨基酸濃度達100～500 nmol/mL，高速離心(104r/min)過濾，取上清上機待測。以氨基酸標準品定性，外標法定量。參考袁啟鳳等[22]計算氨基酸總量TA，必需氨基酸含量EAA，兒童必需氨基酸含量CE，藥用氨基酸含量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，鮮味氨基酸含量FLA，支鏈氨基酸含量BCAA，芳香族氨基酸含量AAA。

1.2.4 百香果香氣成分測定 參考韓素芳等[23]利用頂空固相微萃取(HS-SPME)結合氣相色譜-質譜聯(lián)用法(GC-MS)測定百香果果汁香氣成分。首先將50/30 μm DVB/CAR/PDMS(雙極性)固相微萃取頭在氣相色譜進樣口老化。取2.0 g攪勻的待測百香果果汁樣品于50 mL萃取瓶中，加入1 g NaCl，用錫箔紙密封后，于烘箱中磁力攪拌下穩(wěn)定10 min，達到氣-液平衡，插入固相微萃取纖維DVB/CAR/PDMS(50/30 μm)頂空萃取30 min，GC-MS 240 ℃熱解吸3 min進樣。為保證實驗結果的穩(wěn)定性，每個萃取條件重復實驗3次進行以上測定。由Shimadzu GCMS solution數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)完成成分分析，各組分與NIST 2014標準質譜庫進行對照分析，列出匹配度大于80的結果，通過在相同色譜條件下C6～C30正構烷烴標準品對各組分的保留時間計算保留指數(shù)(retention index，RI)。用RI結合比對待測物在文獻中的RI，對所得化合物進行定性[24]。香氣成分的相對含量采用峰面積歸一法進行確定。其中RI=100×n+100×(ti-tn)/(tn+1-tn)，式中：n為碳原子數(shù)，tn為碳原子數(shù)為n的正構烷烴的保留時間(min)，tn+1為碳原子數(shù)為n+1的正構烷烴的保留時間(min)，ti為樣品i的保留時間(min)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007軟件對實驗數(shù)據(jù)進行處理，采用SPSS 19.0軟件對實驗數(shù)據(jù)進行顯著性分析，采用Duncan新復極差法分析顯著性水平，P<0.05，差異顯著；用SPSS19.0軟件進行主成分因子分析。

2 結果與分析

2.1 百香果品種營養(yǎng)成分分析

從表1可知，百香果果汁的營養(yǎng)成分在品種間存在差異，尤其是黃果品種(‘芭樂黃金果’和‘大黃金’)與紫紅果(‘臺農(nóng)一號’和‘滿天星’)之間。黃果品種‘芭樂黃金果’和‘大黃金’可溶性固形物含量顯著高于紫紅果‘臺農(nóng)一號’和‘滿天星’(P<0.05)?！_農(nóng)一號’可滴定酸顯著(P<0.05)高于其余三個品種，另外三個品種之間差異不顯著；‘大黃金’可溶性糖和還原糖含量最高，兩者均顯著高于其他三個品種(P<0.05)，但蔗糖含量偏低，‘臺農(nóng)一號’則是蔗糖含量較高，還原糖含量較低?！疂M天星’和‘大黃金’百香果樣品中品種中還原糖含量占總糖比例高達65.96%～69.23%，其可溶性糖積累類型屬于還原糖積累型。果實果汁中糖和酸的配比是體現(xiàn)果汁鮮食口感的重要元素，結果顯示‘大黃金’的糖酸比5.42為最高，其次為‘芭樂黃金果’，都顯著高于‘臺農(nóng)一號’和‘滿天星’(P<0.05)，而‘臺農(nóng)一號’的糖酸比最低，結果接近于郭艷峰等(4.84～5.68)[18]和Zhu等(5.37)[25]。黃果品種在較高的含糖量基礎上具有合適的糖酸比，鮮食風味更好。但總體而言，百香果糖酸比都低于人群口味認可的13∶1～15∶1[26]，選育糖酸比較高的百香果鮮食品種是改良的方向。

表1 百香果營養(yǎng)成分含量Table 1 Nutrients component of passion fruit from different cultivars

百香果果汁維生素C含量在19.80～25.40 mg/100 g之間，‘芭樂黃金果’和‘大黃金’顯著高于其他兩個品種(P<0.05)。維生素C的含量略微高于郭艷峰等[18]研究結果(黃金果12.33 mg/100 g，紫果1號13.47 mg/100 g)?！_農(nóng)一號’蛋白質含量為四者最高，顯著高于‘滿天星’百香果(P<0.05)，本結果接近于Zhu等[25]兩個紫果品質。在礦物質元素中，鉀元素是維持正常生命活動所必需的電解質之一，能維持細胞內外液之間的滲透壓平衡和酸堿平衡；鐵是血紅蛋白、肌紅蛋白及某些酶的重要組成部分，有助于氧的運輸；鈣則是構成骨骼、牙齒的主要成分，維持正常神經(jīng)傳導，毛細管滲透壓和體內酸堿平衡等[27]。百香果的鉀含量高達1400～2640 mg/kg，媲美于公認的高鉀水果香蕉(2080 mg/kg)和番木瓜(1820 mg/kg)[28]，其中‘芭樂黃金果’和‘大黃金’的鉀含量顯著高于其他兩個紫紅果品種(P<0.05)。百香果鐵元素和鈣元素含量分別為5.91～7.32 mg/kg和4.53～9.67 mg/kg，高于紅毛丹、火龍果、香蕉、山竹和芒果等熱帶亞熱帶水果，而黃果品種‘芭樂黃金果’和‘大黃金’的鐵和鈣含量顯著高于兩個紫紅果品種‘臺農(nóng)一號’和‘滿天星’(P<0.05)[28]。

2.2 百香果品種氨基酸成分分析

果實中氨基酸是重要的營養(yǎng)和味覺成分，其組成和含量對其營養(yǎng)和保健價值利用具有重要的意義。本試驗利用氨基酸儀檢測百香果果實中氨基酸，共檢測出17種氨基酸(色氨酸未檢測到)，包括了兒童必需氨基酸2種，人體必需氨基酸7種及其他氨基酸8種(表2)。其中含量最大的成分是谷氨酸，其含量達204.00～256.00 mg/100 g，平均占總氨基酸比例為19.93%；‘大黃金’谷氨酸含量最高，顯著高于‘臺農(nóng)一號’(P<0.05)。天門冬氨酸次之，含量為120.00～153.00 mg/100 g，其中‘大黃金’天門冬氨酸含量最高，‘滿天星’則最低。測得的氨基酸中，蛋氨酸和胱氨酸的含量最低，僅分別占總氨基酸比例0.53%和0.26%。與劉文靜等的研究相比[17-18]，所測得氨基酸種類一致，各種類含量趨勢亦相似，但是本實驗中測試含量略高，可能與所測樣品的品種及采集來源不同所致。氨基酸總量為1113.2～1238.9 mg/100 g，其中‘大黃金’和‘芭樂黃金果’氨基酸總量顯著高于兩個紫紅果品種(P<0.05)(表3)。對四個品種的氨基酸種類進行分析，人體必需氨基酸為320.7～348.8 mg/100 g，占氨基酸總量的26.9%～28.8%，都略低于FAO/WHO標準規(guī)定的必需氨基酸理想含量40%[29]。兒童必需氨基酸含量為119.8～146.9 mg/100 g，平均占氨基酸總量的11.3%，其中‘芭樂黃金果’的含量為最高，顯著高于‘臺農(nóng)一號’、‘滿天星’百香果(P<0.05)。藥用氨基酸含量為708.3～816.2 mg/100 g，其中‘大黃金’的含量為最高，‘臺農(nóng)一號’的含量最低；其中天冬氨基酸的含量最高，蛋氨酸則為最低。在呈味氨基酸中，含量最高為鮮味氨基酸(552.7～672.5 mg/100 g)，鮮味氨基酸以谷氨酸和天門冬氨酸為主，且品種差異顯著，其中‘大黃金’的含量為最高，‘臺農(nóng)一號’的為最低；其次是酸味氨基酸，以谷氨酸和天門冬氨酸為主，品種差異大，其中‘大黃金’的含量為最高，‘臺農(nóng)一號’的為最低；甜味氨基酸成分以丙氨酸為主，所測品種間差異不大，以‘臺農(nóng)一號’的略低；苦味氨基酸成分以精氨酸為主，所測品種間差異顯著，‘芭樂黃金果’的含量為最高，‘臺農(nóng)一號’為最低。芳香族氨基酸可以增加百香果的香味，也是人體代謝和蛋白質合成的重要氨基酸，其含量為82.0～102.1 mg/100 g，品種間差異明顯，以‘芭樂黃金果’的含量為最高，‘臺農(nóng)一號’為最低。支鏈氨基酸與代謝健康之間存在正相關關系，包括體質量調節(jié)、肌肉蛋白質合成和葡萄糖穩(wěn)態(tài)，含量為103.2～128.1 mg/100 g；品種間含量差異明顯，以‘芭樂黃金果’的含量為最高，‘臺農(nóng)一號’為最低。以上結果顯示，‘芭樂黃金果’和‘大黃金’的藥用氨基酸含量和鮮味氨基酸含量較高，可用于百香果應用功能飲料開發(fā)的優(yōu)選對象。

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

表3 不同種類氨基酸組成含量(mg/100 g)對比分析Table 3 Comparative analysis of amino acid composition (mg/100 g) in different cultivars of passion fruit

2.3 百香果品種香氣成分分析

百香果果汁香味濃郁，其香氣成分的差異賦予不同品種獨特的風味。本試驗測定了百香果不同品種的果汁香氣成分，結果顯示四個品種主要的香氣成分各大類基本相同，具有一定的相似性，但不同化合物在不同品種中的含量差異較大，個別成分具有品種特異性。四個品種共鑒定出153種成分(圖1、圖2)，包括酯類61種、醇類29種、烯類19種、酮類12種、酸類9種、烷類6種、醛類5種，雜環(huán)類及其他等12種物質(表4)。其中，測出香氣成分：‘臺農(nóng)一號’為最多，共87種，‘滿天星’次之，共82種，‘大黃金’共76種，及‘芭樂黃金果’共59種。圖2結果顯示，百香果香氣成分中酯類物質占絕大多數(shù)，相對含量高達72.99%～86.82%，平均占比達80.02%；其次為醇類(4.87%～11.63%)和烯類(2.68%～10.41%)；而酮類、醛類、烷類、酸類、雜環(huán)及其他相對含量則較少。各大種類的占比與前人研究相近[16,21]，以酯類占絕大部分(約占80%)，酮類、烯類、醇類、醚類次之，酸類、雜環(huán)類、烷類較微量。

圖1 百香果品種香氣成分總離子流圖Fig.1 The total ion chromatogram (TIC) of aroma components in passion fruits

圖2 不同百香果品種香氣成分類別的數(shù)量(a)和相對含量(b)比較Fig.2 Comparison of aroma components types (a) and relative amounts (b) in different cultivars of passion fruits

測試中四個品種共有的揮發(fā)性成分有23種，占主導揮發(fā)性成分的酯類物質中，己酸乙酯為最高(3.32%～42.09%)，其 次 為 丁 酸 乙 酯(8.95%～17.33%)、己基丁酸酯(未檢出～15.94%)和己酸己酯(未檢出～20.62%)。品種之間酯類物質數(shù)量和相對含量差異較大，其中‘臺農(nóng)一號’的酯類物質共有49種，相對含量為最高(86.82%)，‘芭樂黃金果’則有21種，相對含量為最低(72.99%)。‘大黃金’中檢測辛酸1-乙基丙酯高達13.76%，遠高于其他三個品種(‘臺農(nóng)1號’0.02%，其余兩個未檢出)；不同于其他三個品種，‘大黃金’未檢測出己基丁酸酯、己酸己酯和3-己烯基丁酸酯。另外，醇類、酮類、酸類、烯類物質、烷類和醚類在百香果中雖然含量比較低，但對百香果的獨特風味形成也起到一定的促進作用，如紫果品種‘臺農(nóng)1號’和‘滿天星’的酸類物質種類較兩個黃果品種多，前兩者分別為4和6種，后兩者僅各有一種；‘大黃金’品種的烷類物質種類比另外三個品種多(表4)。本試驗首次對主栽品種‘大黃金’百香果果汁的香氣成分和相對含量進行檢測，在其他品種‘臺農(nóng)1號’和‘芭樂黃金果’也檢測出一些新的成分，為百香果的香氣形成研究提供了理論基礎。

表4 百香果香氣成分相對含量Table 4 Contents of aroma compounds in passion fruit from different cultivars

2.4 百香果品種營養(yǎng)品質主成分分析

以供試的四個品種的百香果作為樣本單元，選取影響鮮食百香果品質的可溶性固形物、可溶性糖、還原糖、蔗糖、可滴定酸、維生素C、氨基酸營養(yǎng)成分含量指標和丁酸乙酯、己酸乙酯、己基丁酸酯和己酸己酯四個主要特征香味成分含量等17個指標作變量，經(jīng)標準化(Z-score法)處理后，通過SPSS進行主成分因子分析(PCA)[16]，對四個品種鮮食百香果的營養(yǎng)品質進行了綜合評價。

各個特征根的大小代表綜合營養(yǎng)指標的大小，各個特征根的累積百分率分別代表各有關綜合指標對總體香味貢獻的百分率(表5)。結果顯示，3個主成分的累積貢獻率達100.00%，其中第一特征根最

大，方差貢獻率為68.59 %，第二特征根為20.26%，前兩者累積貢獻率達88.85 %；第三特征根方差貢獻率為11.15%。三個主成分反映了原始變量的全部信息，可代替原17個指標評價百香果營養(yǎng)品質。如表5、表6所示，PC1的特征值為11.66，主要以可溶性固形物、可滴定酸、糖酸比、總氨基酸、鮮味氨基酸、酸味氨基酸、丁酸乙酯的影響為主，載荷權數(shù)分別為0.88、-0.92、0.99、0.99、0.99、0.92、-0.96；PC2的特征值為3.44，以己酸己酯含量的影響為主；PC3的特征值為1.90，以可溶性糖的影響為主。根據(jù)各主成分的貢獻率，結果表明對百香果品質影響最大的營養(yǎng)指標是可溶性固形物、可滴定酸、糖酸比、總氨基酸、鮮味氨基酸、酸味氨基酸、丁酸乙酯、己酸己酯

含量和可溶性糖。

續(xù)表 4

續(xù)表4

續(xù)表4

表5 百香果品質主成分的方差貢獻率Table 5 Variance contribution rates of principal components of passion fruit nutrient characteristics

表6 百香果各品質指標的主成分載荷矩陣Table 6 Loading matrix of principal components of passion fruit nutrient characteristics

在PCA的基礎上，根據(jù)綜合主成分值的得分公式[30]，計算得出3個主成分得分(F1、F2、F3)，再以各主成分的貢獻率對主成分得分進行加權平均，求得主成分綜合得分F(表7)。在PC1綜合值F1中，‘大黃金果’的分值最高，達到了3.60分，PC2綜合值F2中，‘滿天星’的分值2.39為最高，其代表的可溶性固形物、可滴定酸、糖酸比、總氨基酸、丁酸乙酯等成分含量指標與品種實際營養(yǎng)品質測定值具有較好的一致性，綜合主成分值可以客觀地反映各品種間的品質比較。綜合得分結果顯示‘大黃金’為最高，其次為‘芭樂味黃金果’，最低為‘臺農(nóng)一號’，說明在這四個品種當中，‘大黃金’為作為鮮食百香果綜合內在品質最佳，其他依次為‘芭樂味黃金果’、‘滿天星’和‘臺農(nóng)一號’。

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

3 結論

以華南地區(qū)四個主栽百香果為材料，對其果汁營養(yǎng)成分及香氣成分等進行測定與評價，結果表明黃果品種的可溶性糖和可溶性固形物含量較高，酸度較低，糖酸比介于5.00～5.42，優(yōu)于紫紅果品種‘臺農(nóng)一號’和‘滿天星’。百香果富含豐富的礦物質，必需氨基酸平均占氨基酸總量的28.40%。本試驗共鑒定出153種百香果果汁香氣成分，兩個紫紅果檢出成分種類顯著多于黃果品種，酯類物質是百香果果汁的主要揮發(fā)性物質，次之為醇類物質和烯類；而酮類、醛類、烷類、酸類、雜環(huán)等則較微量；酯類物質平均占比達80.02%，以己酸乙酯為最高、次之為丁酸乙酯、己基丁酸酯和己酸己酯等。主成分因子分析結果顯示，百香果品質影響最大的營養(yǎng)指標是可溶性固形、可滴定酸、糖酸比、總氨基酸、鮮味氨基酸、酸味氨基酸、丁酸乙酯、己酸己酯含量和可溶性糖。主成分綜合得分顯示‘大黃金’為作為鮮食百香果綜合內在品質最佳，其他依次為‘芭樂味黃金果’、‘滿天星’和‘臺農(nóng)一號’。其中‘大黃金’是從臺灣引進的改良黃果品種，果實品質優(yōu)良，近年在廣西、廣東及福建地區(qū)發(fā)展比較快，經(jīng)濟價值高，深受消費者喜愛，本文首次對該品種營養(yǎng)品質特性進行了報道。百香果的品質分析還可能受采樣來源、采樣季節(jié)、采后保鮮等條件的影響，在后續(xù)研究中需加強系統(tǒng)性和深入性，更好地為百香果產(chǎn)業(yè)的市場及加工應用提供理論指導。