《食品科学》：华中农业大学范刚教授等：基于主成分分析对不同品种红枣发酵果醋品质的综合评价

红枣是一种可食用的水果，含有大量具有多种生理作用的功能物质，被人体吸收后相互协调、相互作用，发挥抗氧化、增强免疫力、抗癌、抗炎、抗心血管疾病和神经保护作用。红枣果醋是以红枣为原料经乙醇发酵和醋酸发酵两个阶段生产得到的健康饮品。红枣果醋的质量不仅与发酵过程有关，也与红枣本身含有的活性物质有关，而这些生物活性物质可能随红枣地理环境、品种、加工和储存条件的不同而存在差异。

主成分分析（PCA）通过将多个指标转化为少数几个关键综合指标，在保证数据信息损失最少的情况下达到降维简化的效果，从而基于PC得分构建综合得分模型，用于综合评价。该方法可以避免人为因素的干扰，广泛应用于食品品质的综合分析。

华中农业大学食品科学技术学院的齐亭亭、张智锋、范刚*为筛选出最适宜酿造高质量红枣果醋的红枣品种，以新疆若羌灰枣、河北赞皇大枣、山西滩枣、宁夏同心小圆枣4 个产地的红枣为原料发酵红枣果醋，对红枣果醋的总酸、可溶性固形物、透光率、色泽、总酚、总黄酮、抗氧化指标和挥发性风味成分进行测定。通过比较各品质指标并进行PCA，结合感官评分结果从而选择出最适宜发酵果醋的红枣品种，以期为红枣的加工利用和高品质果醋的研发提供理论依据和技术支持。

1 不同品种红枣果醋基本理化指标的差异分析

如表2所示，4 种红枣果醋的可溶性固形物含量和总酸含量均达到企业标准。4 种红枣果醋之间的可溶性固形物质量分数和透光率差异均不显著（

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2 不同品种红枣果醋色泽的差异分析

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3 不同品种红枣果醋总酚、总黄酮的差异分析

由图1A可知，4 种红枣果醋的总酚质量浓度在118.62～139.45 mg/100 mL之间，从高到低依次为DV1、XV1、HV1、TV1，其中HV1和TV1的总酚质量浓度差异不显著。如图1B所示，4 种红枣果醋的总黄酮质量浓度具有显著差异，其中TV1的总黄酮质量浓度最高，为（67.50±0.50）mg/100 mL，大约是HV1的2 倍。XV1、DV1、HV1的总黄酮质量浓度分别为（41.33±1.24）、（38.33±0.47）、（33.50±0.50）mg/100 mL，明显低于TV1。研究表明，红枣品种对发酵醋中的总酚和总黄酮含量产生了显著的影响。

4 不同品种红枣果醋抗氧化性能的差异分析

如图2 所示， 样品的DPPH 自由基清除能力为2 61.16～328.37 μg/mL，Fe3＋还原能力为324.50～640.00 μg/mL。ABTS阳离子自由基清除率范围在34.56%～58.57%，羟自由基清除率范围在81.25%～89.00%。TV1的DPPH自由基清除能力、ABTS阳离子自由基清除率和羟自由基清除率最高，XV1的Fe3＋还原力最高。已有研究的相关性分析表明，总黄酮含量与抗氧化能力相关。蒋彤等的研究也表明，富含黄酮和多酚类等活性成分的广枣皮果醋对DPPH自由基的清除能力比苹果醋强。在本研究中，TV1的DPPH自由基清除能力、ABTS阳离子自由基清除率、羟自由基清除率在4 种果醋中均为最高值，总黄酮含量在4 种红枣果醋中也最高，所以其自由基清除能力与总黄酮含量呈正相关。4 种红枣果醋的Fe3＋还原能力与总黄酮、总酚含量均没有呈现相关性，这可能与酚类化合物的结构类型有关，不同类型的酚类化合物具有不同的抗氧化能力，而且果醋中的活性成分多样复杂，其他植物化学物质（VC、色素）也有可能影响果醋的抗氧化能力。

5 不同品种红枣果醋挥发性风味成分的差异分析

挥发性风味成分是评价红枣果醋品质的重要指标。如表4所示，4种红枣果醋中共检测出29种挥发性风味物质，其中酸类10 种、酯类7 种、醇类7 种、酮类1 种、醛类2 种、酚类1 种、烃类1 种。HV1、DV1、TV1、XV1中分别检测出19、16、21、14 种挥发性风味物质，TV1中的挥发性风味物质最多。

酸性化合物是红枣果醋中主要的呈香和呈味物质，直接影响果醋的风味和品质。不同品种红枣果醋中各类风味成分的相对含量不同，从HV1、DV1、TV1、XV1中检测到的挥发性酸类化合物相对含量分别为43.721%（9 种）、48.550%（9 种）、58.223%（8 种）53.876%（6 种），TV1的酸类化合物相对含量最高。乙酸是主要的酸性呈味物质，具有刺激性，可作为评价果醋发酵效果的重要指标，其含量与果醋发酵效果呈正相关关系。丁酸呈奶酪味，庚酸、壬酸、葵酸呈脂肪味，辛酸呈奶酪味和脂肪酸味，苯甲酸具有坚果或水果香味，月桂酸呈干果、月桂油味。

酯类化合物在果醋众多的芳香成分中发挥着重要作用，它们使果醋具有果香和花香特征，是评价果醋质量的关键指标。从HV1、DV1、TV1、XV1中检测到的酯类化合物相对含量分别为12.502%（4 种）、10.320%（3 种）、10.078%（6 种）、7.520%（2 种）。其中，HV1中的酯类化合物相对含量最高，TV1中的酯类化合物种类最多。4 种红枣果醋中共有的酯类有乙酸乙酯和乙酸苯甲酯。在4 种发酵果醋中乙酸乙酯含量最多，其次是乙酸苯乙酯、苯乙酸乙酯、壬酸乙酯。乙酸乙酯主要呈果香味，乙酸异戊酯、壬酸乙酯呈香蕉味，甲酸乙酯呈桃香，苯乙酸乙酯具有水果香气，乙酸苯甲酯可赋予果醋馥郁茉莉花香气，乙酸苯乙酯具有玫瑰花香以及草莓水果香。

HV1、DV1、TV1、XV1中的醇类化合物相对含量分别为5.302%（5 种）、5.729%（4 种）、5.802%（4 种）、5.436%（3 种）。只在TV1中检测到乙醇，乙醇是红枣果醋乙醇发酵阶段的产物，在醋酸发酵过程中作为底物参与发酵，发酵结束后有一定的残留。苯乙醇在4种红枣果醋中均占有很高的比例，TV1中的相对含量最高，其次为XV1、DV1、HV1，苯乙醇具有浓郁的玫瑰花香。异丁醇具有乙醇味，异戊醇具有苹果白兰地、辛辣味，含量过高时会导致口感苦涩，TV1中异戊醇的相对含量最低，仅为0.165%。十一醇具有蜡香及玫瑰花香，月桂醇呈紫罗兰的香气，苯甲醇呈花香气味。

除了酸类、酯类、醇类这些主要挥发性化合物外，红枣果醋中还含有一些醛类、酮类、酚类、烃类等风味成分，这些物质也是果醋香气的重要组成部分，尤其是烯烃类挥发性物质由于阈值较低对风味有一定的贡献。其中乙醛呈青苹果、青草味，苯甲醛呈苦杏仁味，柠檬烯具有柠檬般的香味。

6 不同品种红枣果醋的感官评价

如图3所示，在色泽方面，TV1的色泽评分最高，总体呈现琥珀色，以红色为主，辅以橙黄色；HV1、DV1、XV1的色泽评分数接近，XV1的色泽略偏红棕色；在状态方面，4 种红枣果醋差别不大，均在18 分左右；在滋味和气味方面，TV1评分明显高于其他发酵果醋。4种红枣果醋的感官评分由高到低为TV1（（85.84±0.16）分）＞HV1（（81.04±0.33）分）＞XV1（（80.64±0.02）分）＞DV1（（79.49±0.14）分），说明4种红枣果醋中以TZ为原料发酵制得的果醋最受欢迎。

7 不同品种红枣果醋综合品质的PCA

为了综合评价4种红枣果醋的最佳原料品种，对红枣果醋的品质指标进行分析评价，筛选出总酸、透光率、

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各指标变量的PC载荷与PC相对应的特征值开平方根的比值，即为特征向量。3 个PC的特征向量和载荷如表6所示，各品质指标的标准化值如表7所示。以特征向量为权重，通过与相应品质指标的标准化值线性加权求和构建3 个PC的函数表达式：

F1＝0.331X1＋0.221X2＋0.052X3＋0.279X4＋0.406X5＋0.338X6＋0.419X7＋0.391X8-0.158X9＋0.359X10

F2＝-0.246X1-0.173X2＋0.564X3＋0.427X4＋0.153X5＋0.319X6＋0.031X7-0.105X8＋0.436X9-0.285X10

F3＝0.400X1＋0.708X2＋0.023X3-0.096X4-0.100X5＋0.041X6-0.059X7-0.301X8＋0.470X9-0.054X10

以3 个PC的贡献率为加权系数，构建出不同品种红枣果醋PCA的综合评价函数：F＝0.553F1＋0.302F2＋0.125F3。根据综合评价函数计算出4种红枣果醋的模型评价得分F，结果如表8所示。F值大小排序为TV1＞HV1＞XV1＞DV1。感官评价得分与模型评价得分排序一致，说明该品质评价模型具有一定的可靠性。因此，TZ作为发酵原料所制得的果醋综合品质最好。

结论

本研究对4 种不同品种红枣果醋的理化指标、总酚、总黄酮、抗氧化性能和挥发性风味物质等品质指标进行测定，比较不同品种红枣果醋的品质差异并进行PCA，结合感官评价结果筛选出品质最优的红枣品种作为酿造红枣果醋的发酵原料。研究发现，TV1在总酸质量浓度、总黄酮质量浓度、DPPH自由基清除能力、ABTS阳离子自由基清除率、羟自由基清除率以及挥发性风味成分含量等方面高于其他3种红枣发酵果醋，其感官综合评分最高。TV1的可溶性固形物含量、透光率和色泽与其他3种红枣发酵果醋没有显著差异（

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作者简介

通信作者：

范刚 教授

华中农业大学食品科学技术学院

教育经历

2000.9—2004.6，华中农业大学食品科技学院，获工学学士学位；

2004.9—2010.6，华中农业大学食品科技学院，获工学博士学位。

工作经历

2010.07—2012.12，华中农业大学食品科技学院，讲师；

2013.01—2018.11，华中农业大学食品科技学院，副教授；

2018.06—2019.06，美国明尼苏达大学食品科学与营养系，访问学者；

2018.12至今，华中农业大学食品科技学院，教授。

研究方向

果蔬加工技术理论和风味化学

科研项目

1．国家自然科学基金面上项目，指状青霉生物转化柠檬烯生产alpha-松油醇的分子机制研究，2017.1—2020.12

2．国家自然科学基金青年基金项目，柑橘中糖苷香气前体物质香气活性评价及体内合成-释放机制研究，2012.1—2014.12

3．“十三五”国家重点研发计划子课题，食品基本味感的喜好分布与机制，2017.7—2020.12

4．国家科技支撑计划子课题，甜橙饮料基质加工关键技术研究及产业化示范，2012.1-2015.12

5．湖北省重点研发计划，健康型柑橘馅料加工关键技术研究与示范，2020BBA049，2020—2022

6. 湖北省重点研发计划子课题，柑橘速冻制品加工关键技术研究与示范，2022—2023

一、奖励

1．湖北省科技进步一等奖（排名第2），柑橘深加工及综合利用技术开发与集成。

2．湖北省技术发明一等奖（排名第4），柑橘全果利用与绿色加工关键技术创新与应用。

3．神农中华农业科技奖三等奖（排名第2），柑橘精深加工及综合利用关键技术开发与应用。

4．湖北省自然科学优秀学术论文一等奖（通信作者）。

5．湖北省优秀科技论文（100篇）（2021—2023）（通讯作者）。

6．华中农业大学教学质量优秀三等奖。

7．华中农业大学2011—2012年度“校级优秀班主任”称号。

8．学院“张唐之基金优秀教师奖”。

二、授权国家发明专利

1．一株可降解柠檬烯的克雷伯杆菌及其应用，排名第1，ZL 202011420015.5。

2．一种甜橙精油脱色保香方法，ZL201510603942.3。

3．一种柑橘特征香气纳米乳及其制备方法，ZL201610644287.0。

4．乳酸菌发酵型蓝莓果汁的制备方法，专利号：ZL201410512244.8。

三、代表性论文

1．Tingting Qi, Jingnan Ren, Nawwei Zhang, Xiaoqing Xiang, Siyi Pan, Gang Fan*. The stability and digestion properties of nobiletin in emulsion gel based on RG-I type citrus physiological premature fruit drop pectin. Food Hydrocolloids, 2024, 146,109200.

2．Xiao Jia, Pei Yu, Qi An a, Jingnan Ren, Gang Fan*, Zelan Wei, Xixiang Li, Siyi Pan. Identification of glucosinolates and volatile odor compounds in microwaved radish (Raphanus sativus L.) seeds and the corresponding oils by UPLC-IMS-QTOF-MS and GC×GC-qMS analysis. Food Research International, 2023, 169, 112873.

3．Xiao Jia, Qi Zhou, Dou Huang, Nawei Zhang, Shasha Qu, Qi An, Qingshan Wang, Jingnan Ren, Hongyan Zhang, Siyi Pan, Gang Fan*. Insight into the comparison of key aroma-active compounds between camellia oils from different processing technology. Food Chemistry, 2024, 430, 137090.

4．Tingting Qi, Jingnan Ren, Xiao Li, Qi An, Nawei Zhang, Xiao Jia, Siyi Pan, Gang Fan*, Zhifeng Zhang, Kangning Wu. Structural characteristics and gel properties of pectin from citrus physiological premature fruit drop. Carbohydrate Polymers, 2023, 309, 120682.

本文《基于主成分分析对不同品种红枣发酵果醋品质的综合评价》来源于《食品科学》2024年45卷第24期170-177，作者：齐亭亭，张智锋，杨新宇，张若石，张书颖，任婧楠，范刚*。DOI : 10.7506/spkx1002-6630-20240423-211。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

实习编辑：林安琪；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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