不同陳化年份老香黃品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)

林婉玲，劉亞群，劉謀泉，劉漢旭 ，王錦旭，胡 蕾，鄭玉忠，楊應(yīng)楷

（1.韓山師范學(xué)院生命科學(xué)與食品工程學(xué)院，廣東潮州 521041；2.廣東省粵東藥食資源功能物質(zhì)與治未病研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東潮州 521041；3.韓山師范學(xué)院物理與電子工程學(xué)院，廣東潮州 521041；4.廣東濟(jì)公保健食品有限公司，廣東潮州 525638）

老香黃（也稱老香櫞、佛手香黃）是嶺南特有的保健和藥用制品，是用蕓香科植物佛手（Citrus medicaL. var.Sarcodactylis（Noot） Swingle） 的果實(shí)炮制而成[1]。佛手果經(jīng)過(guò)鹽腌、曬干、炊熟、浸中藥粉液、九蒸九曬后成了色黑如漆、綿軟的老香黃[2]。佛手果加工后成老香黃后，不但改善了佛手果的口感，并且藥效更好[3]。制好的老香黃具有去積祛風(fēng)、開(kāi)胃理氣、化痰生津等功效，同時(shí)老香黃久藏不壞，并且陳化時(shí)間越長(zhǎng)藥效越佳[4]。目前市場(chǎng)上的老香黃質(zhì)量參差不齊，魚(yú)目混珠，無(wú)產(chǎn)品品質(zhì)的好壞評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重影響了老香黃在市場(chǎng)上的推廣。如何對(duì)不同陳化年份的老香黃進(jìn)行鑒別，只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，普通消費(fèi)者很難進(jìn)行判斷，市場(chǎng)混亂。

佛手果在加工過(guò)程中，經(jīng)過(guò)了鹽腌、干燥、蒸煮、浸泡中藥液等一系列的工藝，果實(shí)的內(nèi)部組織及成分發(fā)生了變化[5]，同時(shí)，微生物也在加工的過(guò)程中發(fā)生變化。佛手果加工成老香黃后，優(yōu)勢(shì)菌群發(fā)生了明顯的變化，由unidentifiedCyanobateria、泛菌屬、腸桿菌屬變?yōu)槔舷泓S的Igatzschineria、漫游球菌屬、雙歧桿菌屬、乳桿菌屬，其中益生菌雙歧桿菌屬、乳桿菌屬的豐度增加，并未從老香黃中分離出有害細(xì)菌[6]。由此可見(jiàn)，老香黃在陳化過(guò)程中，微生物以老香黃為培養(yǎng)基，進(jìn)行生長(zhǎng)代謝，老香黃的成分以及風(fēng)味物質(zhì)也隨之發(fā)生變化。郭舒臣等[1]發(fā)現(xiàn)，5,7-二甲氧基香豆素是不同陳化年份中差異性最大的標(biāo)志物，不同年份含量不同，但是該物質(zhì)采用超高效液相聯(lián)合質(zhì)譜儀進(jìn)行測(cè)定，操作方法復(fù)雜，儀器設(shè)備貴，很難作為常規(guī)的方法使用。另外所采用的標(biāo)志物為5,7-二甲基香豆素，其在老香黃陳化過(guò)程中含量變化無(wú)規(guī)律性，很難作為唯一指標(biāo)來(lái)判斷老香黃的陳化年份。因此，尋找一種能夠鑒別不同陳化年份老香黃的方法是老香黃產(chǎn)業(yè)的迫切需求。

陳小愛(ài)等[7]在老香黃發(fā)酵過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵6個(gè)月后，老香黃的揮發(fā)性物質(zhì)開(kāi)始發(fā)生較大的變化，反式-橙花叔醇、庚醛、糠醛、己醛、異戊醛、3-羥基-2-丁酮、2-乙基呋喃、呋喃甲醇、2-乙?；秽葥]發(fā)性成分是發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的。那么，發(fā)酵后的老香黃在陰涼的條件下繼續(xù)陳化，微生物繼續(xù)進(jìn)行生長(zhǎng)代謝，風(fēng)味物質(zhì)同樣發(fā)生變化。由此可見(jiàn)，在微生物和酶的作用下，老香黃隨著陳化年份的延長(zhǎng)而出現(xiàn)顏色、口感、風(fēng)味等品質(zhì)的改變，這些改變與陳化時(shí)間密切相關(guān)。TOPSIS（Technique for order preference by similarity to an ideal solution）法是多屬性決策方法中的一種[8]，采用歐氏距離計(jì)算各指標(biāo)與最大值和最小值的距離，根據(jù)距離的長(zhǎng)短對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行排序，選擇可對(duì)多指標(biāo)的決策方法，并通過(guò)指標(biāo)的權(quán)重來(lái)確定指標(biāo)的重要性，能有效地排除人為因素的影響，使結(jié)果更加客觀[9-10]。目前TOPSIS法經(jīng)常被用于中藥材的質(zhì)量評(píng)價(jià)[10-13]，近幾年逐漸在農(nóng)產(chǎn)品、食品等領(lǐng)域的品質(zhì)評(píng)價(jià)方面的應(yīng)用增多，如草莓[14]、玫瑰品質(zhì)[15]、櫻桃[16]、桑葉[17]等，可以更加有效、科學(xué)全面對(duì)綜合品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

因此，本文以不同陳化年份的老香黃為研究對(duì)象，建立數(shù)學(xué)模型，對(duì)老香黃理化品質(zhì)的改變與年份之間的關(guān)系進(jìn)行主成分分析、加權(quán)處理，建立不同陳化年份老香黃的綜合評(píng)價(jià)方法，是解決目前老香黃品質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的途徑，對(duì)促進(jìn)老香黃產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

不同年份（6個(gè)年份）老香黃 貯藏3年、5年、8年、10年、15年和20年老香黃，廣東濟(jì)公保健食品有限公司；不同批次老香黃 由廣東省潮州市5家老香黃生產(chǎn)企業(yè)提供；所有有機(jī)溶劑和無(wú)機(jī)溶劑 均為分析純。

7890A-5977A氣質(zhì)聯(lián)用儀 美國(guó)Agilent科技公司；固相微萃取手柄、萃取頭65 μm PDMS/DVB

美國(guó)Supelco公司；JZ-350型色彩色差計(jì) 深圳市金準(zhǔn)儀器設(shè)備有限公司；pHS-25型pH計(jì) 上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；TU-1901型雙束光紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；SB-5200DTD型超聲波清洗機(jī) 寧波新芝生物科技股份有限公司；JJ-2型組織搗碎機(jī) 江蘇金壇億通電子有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 揮發(fā)性物質(zhì)的測(cè)定 采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（Gas chromatograph-mass spectrometer，GC-MS）進(jìn)行測(cè)定。

1.2.1.1 頂空固相微萃?。╯olid-phase microextraction，SPME） 將裝有老香黃的棕色樣品頂空瓶置于SPME操作平臺(tái)上，50 ℃平衡15 min，插入手動(dòng)進(jìn)樣器，進(jìn)樣器中裝有萃取纖維頭，纖維頭在瓶頂空部分，不可接觸樣品，50 ℃頂空萃取30 min后快速移出萃取頭，立即插入氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用（SPMEGC-MS）儀進(jìn)樣口（溫度200 ℃）中，進(jìn)行熱解析5 min，供GC-MS分析。

1.2.1.2 色譜條件 色譜柱：HP-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；升溫程序：起始柱溫50 ℃，保持2 min，以10 ℃/min升到85 ℃，保持10 min，再以15 ℃/min升到120 ℃，保持2 min，然后以2 ℃/min升到145 ℃，保持5 min；進(jìn)樣口溫度200 ℃；載氣為高純氦氣（99.999%），柱流量1.0 mL/min，無(wú)分流進(jìn)樣。

1.2.1.3 質(zhì)譜條件 離子源為EI源，離子源溫度為230 ℃，四級(jí)桿溫度為150 ℃，電子轟擊能量為70 eV，接口溫度為280 ℃，質(zhì)量掃描范圍m/z 45～450，溶劑延遲3.0 min。

1.2.2 化學(xué)指標(biāo)的測(cè)定 水分含量的測(cè)定根據(jù)GB 5009.3-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》[18]中的第一法-直接干燥法進(jìn)行；pH的測(cè)定根據(jù)GB 5009.237-2016 《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中pH的測(cè)定》[19]的方法進(jìn)行；總糖和NaCl的測(cè)定根據(jù)GB/T 10782-2006《蜜餞通則》[20]中的方法進(jìn)行。

1.2.3 物理指標(biāo)的測(cè)定

1.2.3.1 色差的測(cè)定 用小刀切出色澤均勻、顏色無(wú)局部差異厚度均勻的老香黃作為待測(cè)樣品。色差的測(cè)定根據(jù)周彤等[21]的方法進(jìn)行。方法如下：先進(jìn)行白板校準(zhǔn)跟零位校準(zhǔn)，然后把待測(cè)樣品放在白紙上進(jìn)行色差的測(cè)定，記錄色差計(jì)上顯示的L、a、b，每個(gè)樣品平行測(cè)定四次。用下面公式計(jì)算色差值△E：

式中：△E為總色差，L為亮度值，a為紅綠值，b為黃藍(lán)值。

1.2.3.2 密度的測(cè)定 密度的測(cè)定根據(jù)GB 5009.2-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品相對(duì)密度的測(cè)定》[22]中的比重計(jì)法進(jìn)行。

1.2.4 功能成分的測(cè)定

1.2.4.1 總黃酮 老香黃中總黃酮含量的測(cè)定參考了章斌等[23]的方法并進(jìn)行修改。具體方法如下：

a. 標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備和標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立：準(zhǔn)確稱取0.0125 g（精確到0.0001 g）的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品，加入無(wú)水乙醇溶解并定容至100 mL。此標(biāo)準(zhǔn)溶液的質(zhì)量濃度為50 μg/mL。分別準(zhǔn)確的吸取蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00 mL于容量瓶中，加入5 %的NaNO20.30 mL，5 min后加入10%的硝酸鋁溶液0.30 mL，5 min后加入4% NaOH溶液4.00 mL，用水定容。得到濃度分別為0、5、10、15、20、25 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，在波長(zhǎng)為510 nm處測(cè)定樣品溶液吸光度。

b. 老香黃中總黃酮的測(cè)定：老香黃用組織搗碎機(jī)搗碎后，準(zhǔn)確稱取1.500 g（精確到0.001 g）老香黃樣品，用無(wú)水乙醇溶液定容至刻度，然后在42 ℃，167 W的條件下進(jìn)行超聲提取40 min，最后在轉(zhuǎn)速為3500 r/min的條件下離心10 min。吸取1.00 mL上清液于容量瓶中，按照標(biāo)準(zhǔn)曲線處理方法后作為樣品溶液，然后在510 nm處測(cè)定其吸光度，用標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行定量。

1.2.4.2 總酚含量的測(cè)定 老香黃中的總酚含量測(cè)定根據(jù)Chen等[24]和林倩等[25]的方法進(jìn)行修改，簡(jiǎn)單闡述如下：

a. 標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備和標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立：準(zhǔn)確稱取0.0100 g（精確到0.0001 g）的沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)品，用水溶解定容至100 mL。此標(biāo)準(zhǔn)溶液的質(zhì)量濃度為100 μg/mL。分別準(zhǔn)確的吸取沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液0.00、0.50、1.00、1.50、2.00于容量瓶中，加入10.00 mL水，加入1 mL的福林酚試劑，搖勻，避光反應(yīng)10 min，隨后加入4.00 mL 10%的Na2CO3溶液，搖勻，用水定容。得到濃度分別為0、2、4、6、8 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，隨后放入50 ℃水浴加熱反應(yīng)0.5 h，冷卻，在波長(zhǎng)為765 nm的條件下測(cè)定其吸光度。

b.老香黃中總酚的測(cè)定：老香黃用組織搗碎機(jī)搗碎后，準(zhǔn)確稱取1 g（精確到0.001 g），用50 %乙醇溶液定容，然后在40 ℃，240 W的條件下超聲40 min，最后在3500 r/min的條件下離心10 min。吸1.00 mL上清液于25 mL的容量瓶中，加入10.00 mL水，搖勻，再加入1000 μL的福林酚試劑，搖勻后立即進(jìn)行避光反應(yīng)，反應(yīng)10 min。反應(yīng)結(jié)束后立即加入4.00 mL 10 %的Na2CO3溶液，搖勻后用水定容至刻度。最后在50 ℃的條件下反應(yīng)30 min，反應(yīng)結(jié)束后的樣品為測(cè)定樣品。測(cè)定條件與標(biāo)準(zhǔn)曲線一致。

1.2.4.3 總花色苷含量的測(cè)定 花色苷的測(cè)定參考了焦彩鳳等[26]的方法，方法具體如下。老香黃用組織搗碎機(jī)搗碎后，取一定樣品，用80%酸性乙醇溶液定容至刻度，然后在40 ℃、300 W的條件下進(jìn)行超聲提取40 min，超聲兩次，最后在6000 r/min條件下離心10 min，合并兩次上清液，上清液為花色苷提取液。分別量取兩份待測(cè)上清液1.00 mL于25 mL容量瓶中，然后分別用pH1.0的KCl溶液和pH4.5的NaAc醋酸鈉溶液定容，搖勻后靜置1 h，隨后分別以緩沖溶液為參比液測(cè)定在520、700 nm處的吸光度，按照pH1.0溶液的吸光度A1=A520-A700、pH4.5溶液的吸光度A2=A520-A700計(jì)算出稀釋過(guò)后樣品的吸光度為A=A1-A2。老香黃中的花色苷的濃度由下公式進(jìn)行計(jì)算：

式中，MW為分子量；DF為稀釋因子；ξ為摩爾吸光度；r為比色皿直徑（cm）。

1.2.5 TOPSIS評(píng)價(jià)方法的建立

1.2.5.1 核心指標(biāo)的篩選 分析不同年份老香黃中各指標(biāo)的離散程度，計(jì)算出變異系數(shù)，并對(duì)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，再通過(guò)主成分分析法得到各因子的特征值和方差貢獻(xiàn)率。綜合指標(biāo)的變異系數(shù)、指標(biāo)之間的相關(guān)性、指標(biāo)代表其他指標(biāo)的能力和指標(biāo)的口感和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值等因素綜合選擇核心指標(biāo)，確保核心指標(biāo)可以提供原始數(shù)組足夠的信息。其中變異系數(shù)需大于10%，主成分特征值應(yīng)大于1、累計(jì)方差應(yīng)貢獻(xiàn)率超過(guò)80%并結(jié)合指標(biāo)的重要性，篩選出核心指標(biāo)。

1.2.5.2 層次分析法確定權(quán)重系數(shù) 采用層次分析法來(lái)確定各個(gè)核心指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。首先分析系統(tǒng)中各因素之間的關(guān)系，如圖1所示，以確定不同核心指標(biāo)的權(quán)重為目標(biāo)層，各個(gè)核心指標(biāo)為準(zhǔn)則層，3年、5年、8年、10年、15年、20年六個(gè)年份的老鄉(xiāng)黃品質(zhì)為方案層，建立系統(tǒng)遞階層次結(jié)構(gòu)。邀請(qǐng)食品科學(xué)專業(yè)的科研人員對(duì)老香黃的核心指標(biāo)進(jìn)行核心指標(biāo)倆倆之間的重要性比較，從1～9分為九個(gè)標(biāo)度來(lái)比較核心指標(biāo)之間的重要程度，建立判斷矩陣。依據(jù)式（3）和式（4）對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性校驗(yàn)。若CR＜0.1則認(rèn)為判斷矩陣通過(guò)一致性檢驗(yàn)，再使用算術(shù)平均法、幾何平均法和特征值法三個(gè)方法求權(quán)重后計(jì)算平均值，避免了采用單一方法所產(chǎn)生的偏差，保證結(jié)果的穩(wěn)健性。

圖1 系統(tǒng)遞階層次結(jié)構(gòu)Fig.1 Hierarchical structure of the system

式中，CI、RI、CR分別表示一致性指標(biāo)、平均隨機(jī)一致性指標(biāo)、一致性比例；λmax、n分別表示最大特征值、指標(biāo)個(gè)數(shù)。

1.2.5.3 TOPSIS綜合評(píng)價(jià)方法的建立 將老香黃核心指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行正向化，所有指標(biāo)類型統(tǒng)一轉(zhuǎn)化為極大型指標(biāo)，完成指標(biāo)的正向化，然后將正向化后的矩陣進(jìn)行標(biāo)注化處理。

為了消除不同指標(biāo)量綱的影響，需要將正向化后的矩陣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，標(biāo)準(zhǔn)化的公式如下：

假設(shè)有n個(gè)要評(píng)價(jià)的對(duì)象，m個(gè)已正向化的評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)成的正向化矩陣如下：元素：

假設(shè)有n個(gè)要評(píng)價(jià)的對(duì)象，m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化矩陣：

算出各指標(biāo)的值與最大值的距離和最小值的距離，最后進(jìn)行計(jì)算得分并且歸一化，歸一化可以讓最終的得分更加清晰直觀。

定義最大值：

定義最小值：

定義第 i（i=1,2,···,n）個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象與最大值的距離：

定義第i（i=1,2,···,n）個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象與最小值的距離：

由此，可以計(jì)算得出第 i （i=1,2,···,n）個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象未歸一化的得分：

顯然 0≤Si≤1， 且Si越 大越小，即越接近最大值；最后再對(duì)式（7）進(jìn)行歸一化處理，得到歸一化后的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有指標(biāo)的數(shù)據(jù)的相關(guān)性、主成分分析采用SPSS22.0分析軟件進(jìn)行；系統(tǒng)遞階層次結(jié)構(gòu)圖采用Gitmind網(wǎng)頁(yè)版制作；層次分析及TOPSIS建模采用MATLAB2016進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同陳化年份老香黃揮發(fā)性物質(zhì)的變化

傳統(tǒng)上認(rèn)為，老香黃的陳化年份越久，品質(zhì)越好，藥效功能越佳。佛手果經(jīng)過(guò)鹽腌、曬干、炊熟、浸中藥粉液、九蒸九曬后等加工工藝后，其外部形態(tài)顏色和果實(shí)內(nèi)部組織成分發(fā)生了顯著變化[5]，揮發(fā)性成分在炮制過(guò)程中發(fā)生明顯的變化[7]。從圖2可以看出，不同陳化年份的老香黃共有相同化合物種類為39種，其中陳化3年和5年的老香黃種類分別為42和44，明顯少于8年、10年、15年和20年的52、53、53和52種，與此同時(shí)，色譜圖中峰數(shù)也呈相同趨勢(shì)，陳化20年的揮發(fā)性物質(zhì)峰數(shù)較多，而共有成分的個(gè)數(shù)隨著陳化年份的增加而顯著減少。由此可見(jiàn)隨著陳化年份增加，老香黃揮發(fā)性物質(zhì)種類增多。因此以揮發(fā)性物質(zhì)作為不同陳化年份老香黃的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

圖2 不同陳化年份老香黃揮發(fā)性物質(zhì)數(shù)量變化Fig.2 Numbers of common components of volatile compounds of Laoxianghuang during aging years

表1可以看出，萜烯類物質(zhì)是老香黃主要揮發(fā)性物質(zhì)，其相對(duì)含量在76.24%～95.10%，隨陳化年份增加，其種類和含量增多，陳化5年的老香黃烯烴類物質(zhì)相對(duì)含量比陳化3年增加10.19%，陳化10年比陳化8年的增加了5.01%。在這些萜烯類物質(zhì)中，檸檬烯、傘花烴、γ-松油烯、萜品油烯和β-紅沒(méi)藥烯的含量較高，相對(duì)含量均大于1%，是老香黃陳化過(guò)程中變化顯著并且相對(duì)穩(wěn)定存在的揮發(fā)性物質(zhì)（表2），同時(shí)也是組成老香黃柑橘香、清香的主要揮發(fā)性物質(zhì)，并且也是賦予老香黃功效的主要萜烯類物質(zhì)。如檸檬烯呈檸檬味芳香，具有抑菌、抗炎、抗腫瘤及抗氧化等作用[27]，是佛手鮮果主要的特征揮發(fā)性物質(zhì)[28]。老香黃經(jīng)多年陳化，檸檬烯含量最高，并且隨著陳化年份的延長(zhǎng)而增多，特別是陳化5年后，檸檬烯相對(duì)含量明顯升高。與陳化3年相比，陳化20年的老香黃中的檸檬烯相對(duì)含量高37.19%。

表1 不同陳化年份老香黃揮發(fā)性化合物種類和相對(duì)含量Table 1 Types and relative contents of volatile components of Laoxianghuang in different aging years

傘花烴，即對(duì)異丙基甲苯，呈胡蘿卜樣氣味，具有祛痰、止咳和平喘的功能[29]；β-紅沒(méi)藥烯，呈木香、柑橘香、花香、果香等氣味，具有抗氧消炎作用；γ-松油烯具有木香、檸檬香氣，在短期腌制中無(wú)規(guī)律性變化[7]，但在多年陳化過(guò)程中發(fā)生了顯著規(guī)律性變化。由表2可知，在陳化過(guò)程中，γ-松油烯的相對(duì)含量隨著陳化時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增多。陳化8年和陳化15年是γ-松油烯變化較大的年份，陳化8年比陳化5年增加了12.44%，而陳化15年比陳化10年增加了24.17%，由此可見(jiàn)，γ-松油烯是老香黃陳化過(guò)程中相對(duì)含量和變化均為顯著的成分。

萜品油烯，呈松木香氣味，具有抗菌、抗炎、止痛、提高免疫力等功能，是另一種重要的揮發(fā)性物質(zhì)。從表2中可以看出，在陳化過(guò)程中，萜品油烯的相對(duì)含量呈現(xiàn)先下降再上升的變化趨勢(shì)，陳化10年時(shí)降到最低，與陳化三年的老香黃相比，下降了57.5%，而在陳化20年時(shí)，萜品油烯的相對(duì)含量顯著增加至陳化10年的2.31倍（P＜0.05）。β-紅沒(méi)藥烯，呈木香、柑橘香、花香、果香等氣味，具有抗氧消炎作用。β-紅沒(méi)藥烯相對(duì)含量經(jīng)5年陳化后顯著增多（P＜0.05），是3年陳化的2.5倍；陳化10年的是陳化3年的3.2倍，但陳化15年后有開(kāi)始下降，并在陳化20年后下降到了2.01%。老香黃具有的去積祛風(fēng)、開(kāi)胃理氣、化痰生津等功效與這些萜烯類物質(zhì)有關(guān)，并且隨著陳化時(shí)間的延長(zhǎng)，功效越好[4]，因此，可將檸檬烯、傘花烴、γ-松油烯、萜品油烯和β-紅沒(méi)藥烯作為代表性揮發(fā)性物質(zhì)。

表2 不同陳化年份老香黃主要揮發(fā)性成分的變化Table 2 Changes of main volatile components of Laoxianghuang in different aging years

α-水芹烯是一種具有黑胡椒和薄荷似香氣的物質(zhì)，在陳化8年后的樣品中出現(xiàn)，而側(cè)柏烯在陳化10年后的樣品中出現(xiàn)，因此，可以將這兩種物質(zhì)作為陳化年份較長(zhǎng)的老香黃的特征品質(zhì)物質(zhì)。醇類揮發(fā)性物質(zhì)具有木青氣息、花香、薄荷香氣、柑橘香柚香等氣味，賦予口腔清涼感[7,30]，是佛手鮮果的主要揮發(fā)性物質(zhì)[31]。在老香黃中，醇類揮發(fā)性物質(zhì)總含量排名第二，為2.82%～19.40%，隨著陳化年份的增加而逐漸減少（表1）。α-松油醇，呈薄荷、茴芹氣味，在陳化過(guò)程中，其相對(duì)含量隨著陳化年份增加逐漸減少，陳化3年的老香黃中α-松油醇相對(duì)含量為13.15%，經(jīng)過(guò)5年、15年和20年陳化后，α-松油醇相對(duì)含量下降了41.06%、65.47%和85.63%，變化非常明顯。為了使所選的指標(biāo)更加有代表性，選擇α-水芹烯、側(cè)柏烯和α-松油醇作為不同陳華年份老香黃揮發(fā)性物質(zhì)的主要品質(zhì)指標(biāo)。綜合以上分析，篩選檸檬烯、傘花烴、γ-松油烯、萜品油烯、β-紅沒(méi)藥烯、羅勒烯、α-水芹烯、側(cè)柏烯和α-松油醇為不同陳化年份老香黃的揮發(fā)性物質(zhì)品質(zhì)指標(biāo)。

2.2 不同陳化年份老香黃理化及功能成分的變化

水分、總糖、NaCl和pH可通過(guò)口腔的感覺(jué)進(jìn)行判斷，特別是總糖、NaCl和pH起著甜度感、咸度感和酸度感的作用，可以直接反映老香黃的感官變化。為了進(jìn)一步考察不同陳化年份老香黃中水分、總糖、NaCl和pH的變化規(guī)律，驗(yàn)證能否作為主要感官指標(biāo)。從表3中可以看出，水分在陳化過(guò)程中呈現(xiàn)下降又上升的變化趨勢(shì)，在陳化8年后降到最低，然后又開(kāi)始上升。陳化8年的老香黃的水分含量比陳化3年的老香黃減少了33.01%，而陳化20年的老香黃比陳化8年增加了41.9%?？偺呛蚇aCl在老香黃的陳化過(guò)程中一直呈下降的趨勢(shì)，陳化20年的總糖和NaCl比陳化3年的分別下降了16.31%和48.89%。由表3可見(jiàn)，老香黃呈酸性，在陳化過(guò)程中pH逐漸下降，越來(lái)越酸，可以作為老香黃在不同陳化過(guò)程中感官的變化指標(biāo)。從化學(xué)指標(biāo)的結(jié)果來(lái)看，水分、總糖、NaCl和pH在陳化過(guò)程中變化明顯，可作為感官分析的主要指標(biāo)。

表3 不同陳化年份老香黃理化及功能成分的變化Table 3 Changes of physicochemical and functional components of Laoxianghuang in different aging years

根據(jù)傳統(tǒng)觀點(diǎn)，老香黃隨著陳化時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸變黑，變黑在物理上的變化直接體現(xiàn)在顏色和密度的變化，因此可以選用這兩個(gè)指標(biāo)作為老香黃品質(zhì)的主要物理指標(biāo)。從表3可知，老香黃在陳化過(guò)程中白度和密度逐漸下降，發(fā)生明顯的變化，陳化20年的老香黃的白度和密度比陳化3年分別下降了25.88%和28.14%，可見(jiàn)兩者在老香黃的陳化過(guò)程中同樣發(fā)生明顯的變化。因此，選用密度作為老香黃物理品質(zhì)的主要指標(biāo)之一 。

黃酮類物質(zhì)[32]、多酚[33]及花色苷是佛手果主要的功能性成分之一。從表3可知，總黃酮的含量在陳化過(guò)程中發(fā)生明顯的變化，隨著陳化年份的延長(zhǎng)而明顯增大，陳化8年后老香黃的總黃酮比陳化3年增長(zhǎng)了20.57%，隨后老香黃的總黃酮無(wú)顯著性差異。多酚類物質(zhì)的含量在陳化前8年逐漸升高，陳化8年達(dá)到最高，是陳化3年的2.15倍，而8年后逐漸下降，但總多酚含量均比陳化3年的高?；ㄉ蘸吭谇?年逐漸下降，下降了33.33%，隨后又逐漸上升，陳化20年的比陳化8年升高了43.37%。在老香黃的腌制過(guò)程中，定期翻缸是老香黃加工過(guò)程中的必需工藝，由此可以推測(cè)在定期翻缸的過(guò)程中氧氣進(jìn)入缸中，微生物有可能進(jìn)行有氧代謝；加工結(jié)束后，老香黃密封進(jìn)行陳化，隨著陳化年份增長(zhǎng)，缸中的氧氣可能會(huì)逐漸減少，微生物則進(jìn)行無(wú)氧代謝。由此可以推測(cè)，老香黃在陳化過(guò)程中，由于微生物對(duì)底物的利用不同，產(chǎn)物也不同，從而使老香黃的功能成分在不同陳化年份中發(fā)生變化。因此，可選用黃酮類物質(zhì)、多酚及花色苷作為老香黃功能成分的主要指標(biāo)。

2.3 不同陳化年份老香黃品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)

TOPSIS法具有多準(zhǔn)則、多決策地解決排序問(wèn)題的特點(diǎn)，相比其他評(píng)價(jià)方法，更加有效和科學(xué)。根據(jù)前面所篩選的不同陳化年份老香黃的揮發(fā)性指標(biāo)、理化指標(biāo)及功能成分指標(biāo)，對(duì)不同陳化年份的老香黃品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。根據(jù)各核心指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，建立判斷矩陣；采用層次分析法確定算術(shù)平均法、幾何平均法和特征值法三個(gè)方法求權(quán)重后計(jì)算平均值保證結(jié)果的穩(wěn)健性。將老香黃核心指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行正向化，算出各指標(biāo)的值與最大值的距離和最小值的距離，最后進(jìn)行計(jì)算得分并且歸一化，得到歸一化后的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)。

2.3.1 不同陳化年份老香黃品質(zhì)指標(biāo)的分析

2.3.1.1 不同年份老香黃的各指標(biāo)的離散程度的分析 對(duì)表2和表3中的18個(gè)指標(biāo)進(jìn)行品質(zhì)分析，分析各個(gè)指標(biāo)離散程度的大小，計(jì)算出變異系數(shù)，結(jié)果見(jiàn)表4。從表4可以看出，18個(gè)品質(zhì)指標(biāo)在不同陳化年份的老香黃中存在不同程度的差異，其中總糖和pH的變異系數(shù)分別為7%和4%，離散程度較小，不能體現(xiàn)不同陳化年份之間的差異性，因此，總糖和pH不能作為核心指標(biāo)。其余16個(gè)指標(biāo)的變異系數(shù)較大，其中側(cè)柏烯（110%）和α-水芹烯變（94%）的異系數(shù)最大，其次是β-紅沒(méi)藥烯（81%），其余的變異系數(shù)均大于10%，由此可以初步看出老香黃在不同陳化年份之間存在差異。

表4 不同成化年份老香黃品質(zhì)指標(biāo)分析結(jié)果Table 4 Analysis results of quality indexes of Laoxianghuang in different aging years

2.3.1.2 不同陳化年份老香黃品質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性的分析 綜合考慮老香黃的揮發(fā)性物質(zhì)指標(biāo)、功能性成分指標(biāo)、理化指標(biāo)三個(gè)方面，本次試驗(yàn)總選取了18種品質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，但由于指標(biāo)種類較多，存在共線性問(wèn)題的可能性較大，本研究采用相關(guān)性分析對(duì)指標(biāo)間的關(guān)系進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)表5。結(jié)果表明，指標(biāo)與指標(biāo)兩兩之間的171個(gè)相關(guān)系數(shù)中，有31個(gè)在α=0.01水平上有相關(guān)性，有25個(gè)在α=0.05水平上有相關(guān)性。由此可見(jiàn)，不同陳化年份的老香黃品質(zhì)指標(biāo)之間存在較強(qiáng)的相關(guān)性，也就是部分指標(biāo)之間存在著一定程度上的信息重疊，因此需要進(jìn)一步的分析，對(duì)具體的相關(guān)性指標(biāo)進(jìn)行分類和挑選，以建立一個(gè)準(zhǔn)確的老香黃品質(zhì)檢測(cè)模型。

表5 不同陳化年份老香黃品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析Table 5 Correlation analysis of quality indexes of Laoxianghuang in different aging years

2.3.1.3 老香黃品質(zhì)指標(biāo)主成分分析 利用SPSS22.0軟件對(duì)測(cè)出的老香黃品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，其結(jié)果如表6所示，前三個(gè)主成分的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率已經(jīng)達(dá)到96.6%，并且其特征值均大于1，表明前三個(gè)主要成分已經(jīng)可以代表絕大部分的原始信息。

表6 主成分分析Table 6 Principal component analysis

第一主成分的特征值為11.471，方差貢獻(xiàn)率達(dá)到了60.372%，是起決定性作用的主成分；第二主成分的特征值是4.903，涵蓋了全部指標(biāo)的25.805%的信息；第三主成分的特征值為1.984%，貢獻(xiàn)了全部指標(biāo)10.441%的信息。利用Kaiser標(biāo)準(zhǔn)化最大方差法進(jìn)一步對(duì)主成分進(jìn)行旋轉(zhuǎn)處理，得到表7。

表7 主成分旋轉(zhuǎn)成分矩陣Table 7 Principal component rotation component matrix

第一主成分就綜合了傘花烴、檸檬烯、羅勒烯、β-紅沒(méi)藥烯、α-松油醇、側(cè)柏烯、α-水芹烯、密度、白度、總糖含量、pH和NaCl含量十二個(gè)指標(biāo)的信息。根據(jù)表4，上述十二個(gè)指標(biāo)的變異系數(shù)分別為：55%、11%、78%、81%、50%、110%、94%、12%、10%、7%、4%、28%。由表5可知，十二個(gè)指標(biāo)中大部分倆倆之間都有顯著或極顯著的相關(guān)性。因?yàn)镹aCl是人在品嘗老香黃時(shí)最敏感的指標(biāo)之一，即為老香黃的重要指標(biāo)，因此，綜合變異系數(shù)、相關(guān)性和指標(biāo)重要性，選擇β-紅沒(méi)藥烯和NaCl含量代表第一主成分，上述兩個(gè)代表指標(biāo)變異系數(shù)大于10%，且兩個(gè)代表指標(biāo)之間沒(méi)有顯著的相關(guān)性，而與其他指標(biāo)有較好的相關(guān)性。

第二主成分主要綜合了萜品油烯、總酚含量、花色苷、水分含量和亮度，5個(gè)指標(biāo)的變異系數(shù)依次為：33%、27%、15%、10%、8%。其中萜品油烯變異系數(shù)最高，說(shuō)明不同年份老香黃之間的萜品油烯含量差異越大，選用萜品油烯作為第二主成分的代表指標(biāo)更有意義。

第三主成分主要綜合了γ-松油烯和和總黃酮的信息。γ-松油烯的變異系數(shù)為20%，總黃酮的變異系數(shù)為37%，兩者具有顯著的相關(guān)性。而由于黃酮類物質(zhì)是大部分植物里面含有的功效成分，對(duì)人體具有很好的功能作用；在老香黃中，總黃酮含量隨著陳化年份的延長(zhǎng)而增加，可說(shuō)明老香黃陳化年份越長(zhǎng)功能效果越好，并且總黃酮的變異系數(shù)比γ-松油烯大，說(shuō)明不同年份之間的總黃酮含量差異較大，具有很好的離散性，因此，綜合考慮后第三主成分的代表指標(biāo)為總黃酮含量。根據(jù)以上分析結(jié)果，本研究最終選定了4項(xiàng)老香黃品質(zhì)評(píng)價(jià)核心指標(biāo)，即β-紅沒(méi)藥烯、NaCl含量、萜品油烯和總黃酮含量。

2.3.2 不同陳化年份老香黃核心指標(biāo)權(quán)重系數(shù)的確定 采用多層次分析法對(duì)老香黃的不同核心指標(biāo)進(jìn)行分析，以老香黃綜合評(píng)分為目標(biāo)層，以β-紅沒(méi)藥烯、NaCl含量、萜品油烯和總黃酮含量為準(zhǔn)則層，3年、5年、8年、10年、15年、20年六個(gè)年份的老香黃品質(zhì)為方案層，建立系統(tǒng)遞階層次結(jié)構(gòu)。從1～9分為九個(gè)標(biāo)度來(lái)比較核心指標(biāo)之間的重要程度，核心指標(biāo)的重要性比例由具有老香黃研究及食用經(jīng)驗(yàn)的專家進(jìn)行填寫(xiě)，最終得到結(jié)果如表8的判斷矩陣所示。

表8 判斷矩陣Table 8 Judgment matrix of Laoxianghuang core indicators

根據(jù)式（1）計(jì)算得到一致性指標(biāo)CI= 0.0707，依據(jù)式（2）計(jì)算得到一致性比例CR=0.0794。因?yàn)镃R＜0.10，所以上述判斷矩陣一致性校驗(yàn)通過(guò)。

為了保證結(jié)果的穩(wěn)健性，分別采用算術(shù)平均法、幾何平均法和特征值法求出了權(quán)重，然后計(jì)算權(quán)重系數(shù)的平均值（見(jiàn)表9），這樣避免了單一方法產(chǎn)生的偏差，得出的結(jié)論更全面、更有效。從表9中可知，核心指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)從大到小依次為NaCl含量、β-紅沒(méi)藥烯、萜品油烯、總黃酮。

表9 老香黃核心指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)Table 9 Weighted coefficient of core indicators of Laoxianghuang

2.3.3 帶權(quán)重的綜合評(píng)價(jià)法的建立 根據(jù)具有老香黃研究及食用經(jīng)驗(yàn)專家的意見(jiàn)，把β-紅沒(méi)藥烯、NaCl含量、萜品油烯和總黃酮含量四大核心分為極大型、區(qū)間型、極小型和極大型。其中NaCl含量的區(qū)間上限為4%區(qū)間下限為0.2%。同時(shí)對(duì)核心指標(biāo)進(jìn)行正向化，結(jié)果見(jiàn)表10。在表10的基礎(chǔ)上對(duì)正向化的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，消除不同指標(biāo)量綱對(duì)結(jié)果的影響，建立核心指標(biāo)的正向標(biāo)準(zhǔn)化矩陣，結(jié)果見(jiàn)表11。

表10 核心指標(biāo)正向化矩陣Table 10 Positive matrix of core indicators

表11 核心指標(biāo)正向標(biāo)準(zhǔn)化矩陣Table 11 Positive standardized matrix of core indicators

然后根據(jù)式（5）、（6）算出各指標(biāo)的值分別與最大值和最小值的距離，根據(jù)式（7）算出未歸一化的得分，最后再對(duì)得分進(jìn)行歸一化處理，得出歸一化的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)，最終的評(píng)分結(jié)果見(jiàn)表12。從表12中可以看到，老香黃的陳化年份越長(zhǎng)，綜合得分越高，由此可見(jiàn)，該評(píng)價(jià)方法可以有效地對(duì)不同陳化年份的老香黃進(jìn)行區(qū)分。

表12 不同陳化年份老香黃的綜合得分及排名Table 12 Comprehensive score and ranking of Laoxianghuang in different aging years

2.4 模型的驗(yàn)證

為了進(jìn)一步驗(yàn)證本綜合評(píng)價(jià)模型的適用性及正確性，從不同的老香黃生產(chǎn)廠家分別取不同批次不同年份的老香黃，通過(guò)測(cè)定老香黃的β-紅沒(méi)藥烯、NaCl含量、萜品油烯和總黃酮含量，然后根據(jù)以上步驟進(jìn)行評(píng)分，結(jié)果見(jiàn)表13。從表13可以看出，四個(gè)批次的不同老香黃的綜合得分均出現(xiàn)隨著陳化年份增加而增加的趨勢(shì)，說(shuō)明該方法可以很好地對(duì)不同陳化年份的老香黃進(jìn)行評(píng)價(jià)，可對(duì)老香黃的不同年份進(jìn)行判斷。

表13 不同來(lái)源及不同批次老香黃的綜合評(píng)分Table 13 Comprehensive score of Laoxianghuang from different sources and batches

3 結(jié)論

老香黃在不同年份的陳化過(guò)程中揮發(fā)性物質(zhì)、理化特性、功能成分發(fā)生明顯的變化。隨著陳化年份的延長(zhǎng)，老香黃的揮發(fā)性物質(zhì)種類增多，萜烯類物質(zhì)含量增長(zhǎng)明顯，其中檸檬烯、傘花烴、γ-松油烯、萜品油烯和β-紅沒(méi)藥烯的含量較高，相對(duì)含量均大于1%，是老香黃陳化過(guò)程中變化顯著并且相對(duì)穩(wěn)定存在的揮發(fā)性物質(zhì)。水分含量隨著年份延長(zhǎng)減少后又增多；總糖、NaCl和pH在老香黃的陳化過(guò)程中持續(xù)下降；白度和密度逐漸下降，發(fā)生明顯的變化，陳化20年的老香黃的白度和密度比陳化3年的分別下降了25.88%和28.14%，可以作為老香黃在不同陳化過(guò)程中感官的變化指標(biāo)及物理品質(zhì)指標(biāo)?？傸S酮和總酚的含量逐漸增多，在陳化8年后不明顯，而花色苷的含量在前8年的陳化過(guò)程中逐漸下降（陳化8年比陳化3年下降33.33%），隨后又逐漸上升。因此，可選用黃酮類物質(zhì)、多酚及花色苷作為老香黃功能成分的主要指標(biāo)。

根據(jù)指標(biāo)的重要性，以檸檬烯、傘花烴、γ-松油烯、萜品油烯、β-紅沒(méi)藥烯、羅勒烯、α-水芹烯、側(cè)柏烯、α-松油醇、總糖、NaCl、pH、白度、密度、黃酮類物質(zhì)、多酚及花色苷為品質(zhì)指標(biāo)。通過(guò)指標(biāo)之間的相關(guān)性、差異性進(jìn)行品質(zhì)分析，去掉存在信息重疊的指標(biāo)，然后進(jìn)行主成分分析，篩選出品質(zhì)評(píng)價(jià)的核心指標(biāo)，通過(guò)層次分析法確定核心指標(biāo)的權(quán)重，采用TOPSIS法建立老香黃品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)得分。TOPSIS綜合評(píng)價(jià)法顯示，老香黃的陳化年份越長(zhǎng)，綜合得分越高。該評(píng)價(jià)方法可為老香黃陳化年份的判斷提供了依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)，但是無(wú)法揭示老香黃陳化越久功效越好的機(jī)理。陳化過(guò)程中老香黃的品質(zhì)變化和機(jī)理有待進(jìn)一步的研究。