基于熵權(quán)TOPSIS法的不同品種甜櫻桃營養(yǎng)品質(zhì)綜合評價

梁秋萍，嚴學(xué)迎

（廣西城市職業(yè)大學(xué)，廣西 崇左 532200）

甜櫻桃（Prunus avium L.）是溫帶地區(qū)廣泛種植的一種薔薇科、李屬植物，是我國北方落葉果樹中繼中國櫻桃之后果實成熟最早的果品樹種，素有春果第一枝的美譽[1]。過去的16年中甜櫻桃在世界范圍內(nèi)的產(chǎn)量從1.9萬噸增長至232萬噸并且目前主要作為鮮食果品在市場上流通[2]。我國甜櫻桃種植起步于19世紀70年代，主要分布于環(huán)渤海地區(qū)，山東煙臺市是甜櫻桃的較佳產(chǎn)區(qū)[3]。

甜櫻桃含水量較高（約80%），熱量較低（63 kcal/100 g），富含有機酸，酸甜可口，營養(yǎng)價值較高[4]。甜櫻桃富含礦物質(zhì)及維生素，尤其是維生素C及β-胡蘿卜素[5]，此外甜櫻桃中還富含酚類物質(zhì)，包括酚酸及黃酮類化合物，相關(guān)研究表明甜櫻桃與其他水果相比，是纖維素、鉀及花青素的良好來源[6]，并且酚類化合物在預(yù)防氧化應(yīng)激造成的各類慢性病方面具有顯著功效[7]，因此甜櫻桃中的各類作為水果質(zhì)量參數(shù)的抗氧化成分研究日益受到重視，探究不同品種甜櫻桃的綜合品質(zhì)具有重要意義。本研究探究不同品種甜櫻桃的營養(yǎng)品質(zhì)及抗氧化能力，并建立熵權(quán)TOPSIS模型篩選具有最佳綜合營養(yǎng)品質(zhì)的甜櫻桃品種，為提高甜櫻桃種植及加工潛力提供理論依據(jù)，為后續(xù)的面點餡料改良與制作提供試驗基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

不同品種（紅燈、美早、拉賓斯、美國一號、薩米脫、布魯克斯、鉆石之光、黃蜜、先鋒及雷尼）甜櫻桃于2020年5月～6月采自煙臺福山區(qū)齊和甜櫻桃種植園，各品種甜櫻桃樹體生長正常，管理水平一致，各品種甜櫻桃成熟狀態(tài)一致，每個品種在20棵樹之間均勻隨機采摘，櫻桃大小一致且無病蟲害現(xiàn)象。采摘完畢后及時預(yù)冷并貯藏于（0±1）℃、相對濕度85%～90%的冰箱中。

磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、碳酸鈉、氯化鋁、氯化鐵、石油醚、乙酸鈉、鹽酸、氫氧化鈉、乙醇、甲醇、福林酚（分析純，純度＞97%）：上海源葉生物科技有限公司；沒食子酸、槲皮素、維生素C（色譜純，純度＞99.8%）：天津市凱通化學(xué)試劑有限公司；DPPH、Trolox試劑（色譜純，純度＞99%）：上海一基生物試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

JD300-4型電子分析天平、HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋：國華電器有限公司；GY-3型水果硬度計：北京順科達科技有限公司；DSH-50-10型水分含量測定儀：河北慧采科技有限公司；PAL-1型糖度計：廣州愛測科技有限公司；Lc-2010高效液相色譜儀：日本島津有限公司；UV-1600型紫外可見分光光度計：上海元析儀器有限公司；KQ-700DE型數(shù)控超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司；RE-52AA型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海亞榮生化儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 理化性質(zhì)分析

甜櫻桃的可食率用去核去柄后果肉的占比計算，單果重用電子天平隨機測30個果實取平均值；甜櫻桃的水分含量使用水分含量測定儀進行測定；果實硬度采用水果硬度計進行測定；使用便攜式數(shù)顯可溶性固形物測定儀測定甜櫻桃中可溶性固形物含量；總糖含量依據(jù)GB 5009.8—2016《食品安全國家標準 食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖的測定》采用酸水解-萊茵-埃農(nóng)氏法測定；總酸含量依據(jù)GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》采用酸堿滴定法測定。

1.3.2 總酚、總黃酮含量測定

甜櫻桃中總酚及總黃酮的提取及測定參考文獻[8]，果實提取物中總酚含量測定以沒食子酸為標準品，于765 nm波長處測定，總黃酮含量以槲皮素為標準品，于510 nm波長處測定。

1.3.3 總花青素含量測定

準確稱取10 g甜櫻桃充分研磨后加入50 mL 80%甲醇，超聲處理20 min。收集上清液并重復(fù)提取兩次，合并上清液于45℃下真空蒸發(fā)后定容至25 mL。使用前提取物在-20℃的黑暗中儲存。

甜櫻桃中總花青素含量測定見公式（1）[9]。

式中：TAC為總花青素含量，mg/g；A為試液吸光度；V為儲備液體積，mL；m為樣品質(zhì)量，g；MW為矢車菊素-3-O-葡萄糖苷摩爾質(zhì)量，449.2 g/mol；DF為稀釋因子；l為比色皿寬度，1 cm；ε為矢車菊素-3-O-葡萄糖苷摩爾吸光系數(shù)，26 900 L/（mol·cm）。

1.3.4 維生素C含量測定

VC含量測定參考GB 5009.86—2016《食品安全國家標準 食品中抗壞血酸的測定》。

1.3.5 原花青素含量測定

甜櫻桃中原花青素含量的測定參考文獻[10]，取原花青素提取液0.5 mL加入2.5 mL 30%（體積分數(shù)）硫酸/乙酸混合液后加入2.5 mL 1%（質(zhì)量百分數(shù)）香蘭素/乙酸，混合30 min后在500 nm處測定吸光度。

1.3.6 抗氧化能力測定

櫻桃中抗氧化物質(zhì)的提取與測定參考文獻[11]略有改動，取櫻桃果肉5 g，研磨后加入50 mL 80%甲醇溶液，超聲輔助提取20 min后于8 000 r/min條件下離心，收集上清液，重復(fù)提取3次，合并上清液旋蒸定容至25 mL，使用前將其置于-20℃黑暗中保存。

采用自由基清除法（DPPH法）及鐵離子還原法對甜櫻桃的抗氧化能力進行測定，DPPH自由基清除能力測定結(jié)果以%表示，鐵離子還原能力（ferric ion reducing antioxidant power，F(xiàn)RAP）的測定使用維生素C作為標準對照品，結(jié)果換算為每100 g樣品FRAP值相當于維生素C的毫克數(shù)，以mg AAE/100 g表示。

1.3.7 β-胡蘿卜素含量測定

甜櫻桃中β-胡蘿卜素的提取參考文獻[12]，利用高效液相色譜法測定其中β-胡蘿卜素含量。樣品經(jīng)C18反相柱（25 cm ×4.6 mm，粒徑 5 μm）純化，流動相由甲醇∶乙腈∶二氯甲烷∶正己烷=15∶40∶20∶20 （體積比）組成，檢測溫度為30℃，流速為1 mL/min，檢測波長為450nm。

1.4 熵權(quán)TOPSIS法模型的建立

決策矩陣如式（2）所示。

式中：V=X(ij)mn是甜櫻桃中營養(yǎng)成分；m代表10個甜櫻桃品種；n代表6種營養(yǎng)成分。

計算標準化決策矩陣及加權(quán)決策矩陣如式（3）、（4）、（5）、（6）所示。

式中：Rij是加權(quán)決策矩陣，Ej是第j個指數(shù)的熵，Wj是第j個標準的權(quán)重，并且。

當前，我國大多從事水產(chǎn)養(yǎng)殖的人員在從業(yè)之前并未接受過專業(yè)的水產(chǎn)養(yǎng)殖培訓(xùn)，對水產(chǎn)病害情況、相關(guān)的用藥方法和標準等不夠了解，也缺乏科學(xué)正確的水產(chǎn)動物病害預(yù)防知識，所以只能將用藥作為病害防治的唯一途徑。水產(chǎn)動物在養(yǎng)殖過程中發(fā)生病害，養(yǎng)殖人員也無法對其病情和病理進行正確診斷，更何談對癥下藥？因此，盲目用藥成為水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中的普遍現(xiàn)象，不僅可能造成水域污染，而且使得病菌的耐藥性不斷增強，致使水產(chǎn)動物的病害防治用藥量逐年增加，從而形成惡性循環(huán)。

最優(yōu)向量 Z+和最劣向量 Z-如式（7）、（8）所示。

式中：Z+j=max（Z1j，Z2j，…Znj）；Z-j=min（Z1j，Z2j，…，Znj）。

指標與最優(yōu)向量Z+和最劣向量Z-的距離如式（9）、（10）所示。

式中：D+和D-分別表示評價對象與正理想解和負理想解的距離。

相對接近度如式（11）所示。

式中：Ci為相對接近度，Rj∈[0，1]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Origin軟件、SPSS 19.0軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，每組試驗重復(fù)3次，測定結(jié)果以平均值±標準差表示，指標間的相關(guān)性采用皮爾遜法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種甜櫻桃理化性質(zhì)分析

不同品種甜櫻桃理化性質(zhì)如表1所示。

表1 10種甜櫻桃理化性質(zhì)分析Table 1 Analysis of physicochemical properties of 10 sweet cherries

由表1可知，10個品種甜櫻桃的可食率較高，為86.05%～95.06%。不同品種甜櫻桃可食率由大到小排序為：紅燈＞美早＞雷尼＞拉賓斯＞美國一號＞鉆石之光＞薩米脫＞先鋒＞布魯克斯＞黃蜜。其中紅燈的可食率最高為95.06%，黃蜜的可食率最低為86.05%，雷尼、拉賓斯及美國一號可食率無顯著性差異。10個品種的單果重范圍為10.13 g～16.81 g，美早的單果重最高為16.81 g，美國一號的單果重最低為10.13 g，其中美國一號、薩米脫、黃蜜及先鋒的單果重?zé)o顯著性差異。10個品種甜櫻桃的水分含量由高到低排序為拉賓斯＞鉆石之光＞黃蜜＞紅燈＞美早＞先鋒＞美國一號＞雷尼＞布魯克斯＞薩米脫。其中拉賓斯的水分含量最高為85.54%，薩米脫的水分含量最低為72.55%。硬度是衡量果實質(zhì)構(gòu)的重要因素，不同品種甜櫻桃硬度范圍差距較大，為0.64 kg/cm2～1.72 kg/cm2，其中薩米脫的硬度最高，黃蜜的硬度最低。美早、美國一號及雷尼的硬度值無顯著性差異。10個品種的可溶性固形物含量排序為美早＞紅燈＞先鋒＞布魯克斯＞拉賓斯＞雷尼＞美國一號＞黃蜜＞薩米脫＞鉆石之光，美早的可溶性固形物含量最高為16.52°Brix，鉆石之光的可溶性固形物含量最低為14.44°Brix，10個品種的可溶性固形物含量差距較小，拉賓斯、布魯克斯及先鋒可溶性固形物含量無顯著性差異。不同品種甜櫻桃總糖含量差距較小，其中紅燈、美早及拉賓斯的總糖含量較高，紅燈總糖含量最高為9.31%，鉆石之光總糖含量最低為8.05%。10個品種甜櫻桃總酸含量范圍為0.82%～1.22%，美國一號的總酸含量最低，紅燈的總酸含量最高，這表明紅燈果實具有較高的酸度。

2.2 不同品種甜櫻桃營養(yǎng)品質(zhì)分析

不同品種甜櫻桃營養(yǎng)品質(zhì)含量如表2所示。

表2 10種甜櫻桃營養(yǎng)品質(zhì)分析Table 2 Analysis of nutritional qualities of 10 sweet cherries

酚類物質(zhì)是水果中重要的次級代謝產(chǎn)物，對人體健康具有重要作用[13]。由表2可知，總酚在不同品種甜櫻桃中差異明顯，其含量范圍為23.09 mg/g～34.32 mg/g，其中美早的總酚含量最高為34.32 mg/g，黃蜜總酚含量最低為23.09 mg/g，總酚含量由高到低排序為：美早＞拉賓斯＞薩米脫＞紅燈＞鉆石之光＞雷尼＞布魯克斯＞先鋒＞美國一號＞黃蜜。10種甜櫻桃中總黃酮范圍為15.19 mg/g～26.91 mg/g，不同品種甜櫻桃總黃酮含量由高到低排序為美早＞紅燈＞雷尼＞拉賓斯＞布魯克斯＞薩米脫＞先鋒＞鉆石之光＞黃蜜＞美國一號，其中美早的總黃酮含量最高為26.91 mg/g，薩米脫、鉆石之光、黃蜜及先鋒的總黃酮含量無顯著性差異?；ㄇ嗨厥翘饳烟抑兄匾幕钚晕镔|(zhì)，眾多研究表明花青素存在較強的抗氧化活性，對于清除機體自由基具有明顯作用[14]，不同品種甜櫻桃總花青素含量排序為美早＞美國一號＞紅燈=布魯克斯＞薩米脫＞先鋒＞雷尼＞拉賓斯＞鉆石之光＞黃蜜，其中在美早中檢測到了最高的總花青素含量為8.53 mg/g，黃蜜中總花青素含量最低為0.33 mg/g。植物性來源的原花青素是黃烷醇的聚合形式，眾多研究表明其對人體健康存在廣泛益處，并可以預(yù)防各類癌癥、心血管疾病及糖尿病等疾病的發(fā)生[15]。甜櫻桃中富含原花青素類物質(zhì)，10個品種中原花青素含量范圍為0.84 mg/g～1.54 mg/g，其中先鋒的原花青素含量最高為1.54 mg/g，黃蜜的原花青素含量最低為0.84 mg/g，不同品種原花青素含量由高到低排序為先鋒＞鉆石之光＞布魯克斯＞雷尼＞美早＞拉賓斯＞美國一號＞紅燈＞薩米脫＞黃蜜。

果蔬中的維生素C對預(yù)防人類壞血病至關(guān)重要，并且與常見的復(fù)雜疾病如冠心病、中風(fēng)等疾病的預(yù)防密切相關(guān)[16]。甜櫻桃富含維生素C，不同品種甜櫻桃中維生素C含量范圍為2.12 mg/100 g～6.32 mg/100 g，其中美國一號的維生素C含量最低為2.12 mg/100 g，美早的維生素C含量最高為6.32 mg/100 g。不同品種維生素C含量由高到低排序為美早＞紅燈＞拉賓斯＞布魯克斯＞先鋒＞黃蜜＞薩米脫＞鉆石之光＞雷尼＞美國一號。

如今人們越來越關(guān)注植物性來源的化合物作為藥物開發(fā)的潛在原料，β-胡蘿卜素便是研究熱點之一，有研究表明適當劑量的β-胡蘿卜素對于控制人體血糖濃度具有良好作用[17]。不同品種甜櫻桃β-胡蘿卜素的含量范圍為3.32 mg/100 g～13.13 mg/100 g，其中黃蜜的β-胡蘿卜素含量最高，美早的β-胡蘿卜素含量最低，不同品種β-胡蘿卜素含量由高到低排序為黃蜜＞薩米脫＞拉賓斯＞布魯克斯＞美國一號＞鉆石之光＞紅燈＞雷尼＞先鋒＞美早。

2.3 不同品種甜櫻桃抗氧化能力分析

相關(guān)研究表明甜櫻桃中富含的各類活性成分賦予了其較高的抗氧化能力[18]。不同甜櫻桃品種抗氧化能力如圖1所示。

圖1 10種甜櫻桃抗氧化能力比較Fig.1 Comparison of antioxidant capacity of 10 sweet cherries

由圖1可知，不同品種甜櫻桃皆顯示出較強的DPPH自由基清除能力及FRAP，不同品種甜櫻桃DPPH自由基清除率范圍為66.8%～88.6%，美早的DPPH自由基清除率最強，黃蜜的DPPH自由基清除能力最弱。不同品種DPPH自由基清除能力排序為美早＞拉賓斯＞薩米脫＞紅燈＞鉆石之光＞雷尼＞布魯克斯＞先鋒＞美國一號＞黃蜜。不同品種甜櫻桃鐵離子還原力差異較為顯著，其范圍為266.8 mg AAE/100 g～388.6 mg AAE/100 g之間，這也與Picariello等[19]針對不同品種櫻桃鐵離子還原能力的相關(guān)研究結(jié)果類似。與DPPH自由基清除能力類似，美早的鐵離子還原能力最強，黃蜜的鐵離子還原能力最弱。不同品種甜櫻桃鐵離子還原能力由高到低排序為美早＞紅燈＞薩米脫＞拉賓斯＞鉆石之光＞雷尼＞先鋒＞布魯克斯＞美國一號＞黃蜜。

2.4 不同品種甜櫻桃營養(yǎng)品質(zhì)綜合評價

應(yīng)用多準則決策排序問題的TOPSIS方法對不同甜櫻桃品種的營養(yǎng)進行綜合評價，所選方案與正理想解的幾何距離最短，與負理想解的幾何距離最長視為最佳[20]。結(jié)果如表3所示。

表3 TOPSIS法綜合評價不同品種甜櫻桃營養(yǎng)品質(zhì)Table 3 Comprehensive evaluation of nutritional quality of different sweet cherries by TOPSIS

由表3可知，按照TOPSIS法得分高低對不同品種進行品質(zhì)排序由高到低為美早＞拉賓斯＞紅燈＞布魯克斯＞薩米脫＞鉆石之光＞雷尼＞先鋒＞美國一號＞黃蜜。結(jié)果表明TOPSIS法是一種有效的排序方法，可以有效地用于不同品種甜櫻桃的營養(yǎng)價值評價。

3 結(jié)論

通過對10種不同品種甜櫻桃的理化性質(zhì)及營養(yǎng)成分及抗氧化活性進行比較分析可得：不同品種甜櫻桃的理化性質(zhì)及營養(yǎng)品質(zhì)存在較大差異，其中紅燈具有最高的可食率、總糖及總酸含量，美早的單果重、可溶性固形物含量最高，拉賓斯水分含量最高，薩米脫的果實硬度最高。營養(yǎng)品質(zhì)分析可得美早的總酚、總黃酮、總花青素及維生素C含量最高，而黃蜜則具有最高的β-胡蘿卜素含量。此外，針對不同品種進行抗氧化能力分析可得美早的DPPH自由基清除能力及鐵離子還原力最強（DPPH自由基清除率為88.6%，鐵離子還原力為388.6 mg AAE/100 g）。對不同品種甜櫻桃的綜合營養(yǎng)品質(zhì)評價由高到低排序為美早＞拉賓斯＞紅燈＞布魯克斯＞薩米脫＞鉆石之光＞雷尼＞先鋒＞美國一號＞黃蜜。綜上，美早的綜合營養(yǎng)價值最高，抗氧化能力最強，是極富營養(yǎng)價值的優(yōu)良品種，此研究以期為高營養(yǎng)甜櫻桃果品的篩選及后續(xù)加工提供理論依據(jù)。