桑椹（Fructus mori），又名桑果、桑枣，质地鲜嫩，酸甜可口，营养成分丰富，药用价值高，《本草经疏》、《本草纲目》等多部中医药著作记载桑椹具有滋阴补肾、黑发明目、悦颜不老等功效，有“中华果王”、“民间圣果”之美誉，是国家卫生部首批公布的药食同源的农产品之一[1-3]。现代研究表明桑椹中的物质能清除超氧化物自由基，具有抗氧化、增强免疫力、调节血脂、抗辐射等作用[4-6]。桑椹属浆果类，水分含量高，可鲜食，亦可加工成桑果酒、桑果醋、桑果汁、桑果口服液、桑果膏、桑果酱等产品[7]。
果蔬深加工提高了果蔬的经济价值，而选择适宜的优良品种，对于深加工产品的品质起到关键作用[8]。而不同地区、不同品种的桑椹营养成分组成和含量不同，加工性能不同[9-10]。深入研究不同品种的加工特性，能有效开发和利用其资源[11]。有研究认为果酒原料适宜选择多汁、取汁容易、含糖量高、果味浓郁的品种，生产的果酒具有良好的风味[8]。宋于洋等[12]研究得出，霞多丽的糖酸比在28～37之间，所酿的葡萄酒质量最好。崔艳等[13]研究指出，起泡葡萄酒的原料的理想糖酸比在17～20之间。果汁适宜选择多汁、取汁容易、糖酸适宜、果味浓郁的品种[14]。因此研究品种桑椹的加工特性对于桑椹产品的开发具有重要作用。乔宇等[6]对不同品种白桑椹的品质进行评价得出，绿椹子、大白鹅表现出较高的加工品质，而白玉王综合品质较差，不适宜加工。
本研究通过对四川省主栽品种（德果1号、无核大十、嘉陵30、嘉陵40、台湾四季桑、红果2号、白玉王、珍珠白）桑椹的营养和加工指标（出汁率、密度、pH值、可滴定酸、可溶性总糖、还原糖、糖酸比、原花青素）进行主成分分析（principal componentanalysis，PCA）和系统聚类分析（cluster analysis，CA），筛选优质加工品种，为更好的开发利用桑椹资源提供理论基础。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
1.1.1 原料
桑果品种无核大十、嘉陵30号、嘉陵40号：四川省南充市嘉陵区新庙乡；台湾四季桑、红果2号、白玉王、珍珠白：四川省南充市仪陇县杏子坪村；桑果品种德果1号：四川省凉山彝族自治州德昌县。分别从无病害成熟树种上采摘9～10成熟无腐烂变质桑果，并于1～2 d运至实验室，4℃冷藏保存。
1.1.2 化学试剂
原花青素标准品（纯度＞95%）：美国Sigma公司；盐酸、硫酸铜、氢氧化钠、正丁醇、甲醇、盐酸、硫酸铁铵（均为分析纯）：天津市鼎盛鑫化工有限公司。
1.2 仪器与设备
LZ-0.5螺旋榨汁机：温州扬名机械有限公司；PHS-25台式精密酸度计：上海仪电科学仪器股份有限公司；岛津UV-1800紫外可见分光光度计：日本岛津公司；BSA224S电子分析天平：德国赛多利斯公司。
1.3 方法
1.3.1 分析检测
出汁率将新鲜桑果破碎后，渣再重复破碎3次，得桑果浆液，出汁率=桑果浆液质量量/桑果质量×100%；密度：比重计；pH值：pH计法；可滴定酸（以酒石酸计）：电位滴定法；可溶性总糖、还原糖：GB 5009.7—2016《食品中还原糖的测定》中直接滴定法；糖酸比：可溶性总糖含量/可滴定酸含量[15]。
原花青素的测定采用比色法，称取原花青素标准品溶于甲醇中，配制成花青素质量浓度为169.9 μg/mL的储备溶液，吸取该溶液0、0.1 mL、0.2 mL、0.5 mL、0.8 mL、1.0 mL置于10 mL容量瓶中，加甲醇至刻度，摇匀，各取1 mL测定波长546 nm处测吸光度值，以花青素质量浓度（x）为横坐标，吸光度值（y）为纵坐标，绘制花青素标准曲线，按照标准曲线回归方程计算试样中原花青素的含量。
1.3.2 主成分分析
采用SPSS 20软件对标准化处理后的数据进行主成分分析。根据桑椹品质评价因子的特征值、方差贡献率及累计贡献率，构建综合评价函数，对桑椹的品质进行综合评价[16]。
1.3.3 聚类分析
采用SPSS 20软件对标准化处理后的数据进行系统聚类法分析。
1.3.4 数据处理
测定和分析结果采用SPSS 20和Excel进行数据处理，结果采取“均值±标准差”形式。P＜0.05表明有显著差异，P＜0.01表明有极显著差异。
2 结果与分析
2.1 原花青素标准曲线的绘制
以花青素质量浓度（x）为横坐标，吸光度值（y）为纵坐标，绘制花青素标准曲线，结果见图1。由图1可知，标准曲线的回归方程为y=0.004 0x+0.020 2，相关系数R2=0.995 7，结果表明，原花青素质量浓度与吸光度值在20～200μg/mL范围呈现良好的线性关系。
图1 原花青素的标准曲线
Fig.1 Standard curve of proanthocyanidins
2.2 不同桑椹品种的品质指标
表1 不同品种桑椹的品质指标
Table1 Quality indexes of different mulberry varieties
注：同行肩标不同大写字母表示组间差异极显著（P＜0.01），不同小写字母表示组间差异显著（P＜0.05）。
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出汁率是果汁工业化生产中常用的重要衡量指标之一[8]。由表1可知，不同品种桑椹的出汁率差异较大，出汁率在54.55%～75.25%，出汁率最高和最低的品种分别是无核大十（75.25%）和德果1号（54.55%），推测是由于品种差异和德昌县空气干燥的地理环境导致的。经过SPSS 20方差分析得出，无核大十和其他品种的出汁率有极显著差异（P＜0.01）；德果1号与珍珠白没有显著差异（P＞0.05），与其他品种有显著差异（P＜0.05）；而嘉陵30号、嘉陵40号、红果2号、台湾四季桑、白玉王出汁率没有显著差异（P＞0.05）。
果汁、果膏、果干等加工产品也要有适宜的酸度，才会有好的口感[17-19]。由表1可知，不同品种桑椹的pH值和可滴定酸差异较大，珍珠白、白玉王、嘉陵40号、嘉陵30号、德果1号的pH值较大，而无核大十、台湾四季桑、红果2号的pH值较小；各品种可滴定酸含量依次是珍珠白＜白玉王＜嘉陵40号＜德果1号＜嘉陵30号＜无核大十＜台湾四季桑＜红果2号。经SPSS 20方差分析得出，无核大十和台湾四季桑的pH值没有显著差异（P＞0.05），其余各品种之间的pH值有极显著差异（P＜0.01）；德果1号和嘉陵30号的可滴定酸含量有显著差异（P＜0.05），其余各品种之间的可滴定酸含量有极显著差异（P＜0.01）。
果酒、果汁等产品要求含糖量高，同时总糖含量在影响果实风味方面也起着重要作用[8，15]。总糖、还原糖含量都在10 g/100 g以上的品种有无核大十、德果1号、珍珠白，含量最低的品种是红果2号，推测是由于品种差异和南充光照不充足导致的。经过SPSS 20方差分析得出，无核大十、德果1号、珍珠白可溶性总糖没有显著性差异（P＞0.05），嘉陵30号与白玉王没有显著差异（P＞0.05），与台湾四季桑有显著差异（P＜0.05），嘉陵40号与红果2号有显著差异（P＜0.05），其余品种有极显著差异（P＜0.01）。珍珠白的还原糖与无核大十、德果1号的无显著差异（P＞0.05），嘉陵30号与白玉王无显著差异（P＞0.05），嘉陵40号与红果2号有显著差异（P＜0.05），其余品种有极显著差异（P＜0.01）。
果实的风味不仅与糖、酸含量有关，而且还取决于糖酸比，不同的糖酸比使水果呈现不同的风味[17，19-21]。8个品种的糖酸比差异较大，最大值的品种为珍珠白（70.40），最小值的品种为红果2号（5.39），而德果1号、嘉陵30号、嘉陵40号的糖酸比在20～30之间。经过SPSS 20方差分析得出，德果1号和嘉陵40号的糖酸比有显著差异（P＜0.05），嘉陵30号和嘉陵40号的有显著差异（P＜0.05），红果2号和台湾四季桑的有显著差异（P＜0.05），其余品种间的有极显著差异（P＜0.01）。
密度是果酒发酵的重要参数，而密度的高低影响到果酒的加工[22]。8个品种除了红果2号的密度接近1.000 kg/L，其余品种都＞1.000kg/L，其中德果1号密度最大（1.107kg/L）。经过SPSS 20方差分析得出，德果1号密度与其他品种的有极显著差异（P＜0.01）；台湾四季桑的密度与珍珠白无显著差异（P＞0.05）；其余品种之间的密度没有显著差异（P＞0.05）。
2.3 不同桑椹品种的原花青素含量
原花青素含量是评判果蔬抗氧化功效的重要指标[23]，8个品种桑椹中原花青素含量见表2。
表2 不同品种桑椹中原花青素含量比较
Table2 Comparison of proanthocyanidins content in different mulberry varieties
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原花青素为植物多酚类天然抗氧化剂，在酸性条件下加热生成花青素，具有清除自由基和抑制脂质过氧化的能力，其抗氧化效果约为维生素E（vitamin E，VE）的50倍，维生素C（vitaminC，VC）的20倍[24]。是目前发现的最强有效的氧自由基消除剂和脂质过氧化抑制剂之一，其自然来源丰富，常存于日常食物中，如水果、水果发酵酒中，可通过饮食摄取、生物活性强，对人体健康和疾病防治有重要作用[5，25]。徐艳岩[23]检测到桑椹酒中的原花青素含量为291.424μg/mL，刘洪等[26]检测到大部分水果原花青素含量在0.02～6.82 g/100 g，其中紫葡萄籽中原花青素含量最高。由表2可知，桑椹中原花青素含量丰富，含量在0～0.68 g/100 g，不同品种的原花青素含量差异较大，排名前三的品种是无核大十、德果1号、嘉陵30号，最高的品种是无核大十（0.674g/100g），而白玉王和珍珠白中的原花青素的含量几乎为零。品种桑椹颜色越深，原花青素含量越高[26]。
综合营养指标和品质指标得出，无核大十出汁率最高、原花青素含量最高，嘉陵30号出汁率排第二，原花青素含量排第三，根据出汁率和抗氧化物质含量，初步确认无核大十和嘉陵30号是适合加工果汁果酒的品种。糖酸比是影响水果果实甜酸风味的一个重要因素[18]。鲜食一般选择糖含量较高、总酸含量较低，即糖酸比相对较高的品种，因此初步确认白玉王、珍珠白、德果1号是适宜鲜食的品种。
2.4 主成分分析
2.4.1 主成分分析
由于各测定指标具有不同的量纲，为了消除由此可能带来的不合理影响，先用SPSS20软件对数据作标准化处理后再进行主成分分析，结果分别见表3和表4。
由表3和表4可知，第一主成分的特征值为3.677，其贡献率为45.965%，第一主成分主要以糖酸比影响为主，pH值和可滴定酸为辅；第二主成分的特征值为2.505，其贡献率为31.316%，第二主成分中以可溶性总糖含量的影响为主，还原糖为辅；第三主成分的特征值为1.224，其贡献率为15.302%，第三主成分以比重影响为主，出汁率为辅。根据各主成分的贡献率，说明对桑椹加工品质影响最大的是糖酸比、可溶性总糖及密度。
表3 桑椹品质评价因子的特征值和累计贡献率
Table3 Eigenvalues and cumulative contribution rate of evaluating factors of mulberry quality
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表4 主成分载荷矩阵
Table4 Principal component load matrix
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2.4.2 综合主成分分值
由主成分载荷矩阵（表4）中的数值除以各主成分相对应的特征值（表3）开平方根，得到各主成分得分系数矩阵（见表5）。
根据表5构建主成分与各品质指标的线性关系式：
表5 成分得分系数矩阵
Table5 Coefficient matrix of component score
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上述表达式中，Y1～Y3表示第一～第三主成分，X1～X8分别表示出汁率、pH值、可滴定酸、可溶性总糖、还原糖、密度、糖酸比及原花青素。
以3个主成分及以每个主成分所对应的特征值占所提取主成分总的特征值之和的比例作为权重得到主成分综合模型Y综=0.46Y1+0.31Y2+0.15Y3，根据以上公式计算主成分分值和综合评价分值，结果如表6所示。
表6 不同桑葚品种品质预测评价结果
Table6 Quality prediction and evaluation results of different mulberry varieties
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由表6可知，各品种的综合主成分值各不相同，乔宇等[6]指出，品种的综合主成分分值越高，说明该品种的综合品质越好。无核大十桑椹分值最高（0.75分），其次是德果1号（0.68），这两个品种品质最好，最适宜加工。台湾四季桑得分0.5，其余品种分值均为负数，其中白玉王的分值最低（-0.69）。说明综合品质最好的品种为无核大十和德果1号，其次为台湾四季桑椹，而白玉王桑椹综合品质差。
2.5 不同桑椹品种间加工特性的聚类分析
对测定的桑椹品种的营养品质和理化加工品质进行系统聚类分析，结果见图2。由图2可知，8个品种分为3个类别，其中Ⅰ类有3个品种，分别是德果1号、白玉王、珍珠白，Ⅰ类还可以分为2个亚类，德果1号亚类综合得分第二（见表6），其主要特征是糖酸比高、可滴定酸含量低、出汁率较低、原花青素含量较高，是适合加工果酱、果膏、果脯的品种；白玉王、珍珠白亚类综合得分较低，主要特征是糖酸比高、可滴定酸含量低、出汁率较低，但原花青素含量几乎为零，是不适宜加工、但适合鲜食的品种。Ⅱ类有4个品种，分别是嘉陵30号、嘉陵40号、红果2号、台湾四季桑，Ⅱ类还可以分为2个亚类，嘉陵30号、嘉陵40号亚类主要特征是糖酸比较高、可滴定酸含量低、原花青素含量较高、出汁率适中，其中嘉陵30号综合得分第四，是适合加工果酱、果膏、果脯的品种；红果2号、台湾四季桑亚类主要特征是糖酸比低、可滴定酸含量高，其中台湾四季桑综合得分第三，是适合加工果干的品种。Ⅲ类有1个品种，为无核大十，其综合得分最高（0.75分），最适宜加工，其主要特征是出汁率高、原花青素含量高，可溶性总糖、还原糖也较高，可滴定酸含量为8.47g/L，酸甜适宜，是适合加工成果汁果酒的桑椹品种。
图2 不同品种桑椹聚类分析
Fig.2 Cluster analysis of different mulberry varieties
3 结论
本研究分别对8种不同品种桑椹的出汁率、总糖、还原糖、pH值、可滴定酸、密度、原花青素等多种加工特性指标进行分析。根据初步分析、主成分以及系统聚类分析的结果显示，无核大十桑椹出汁率和原花青素含量最高，分别为75.25%、0.674 g/100 g，主成分综合得分最高（0.75分），表现出较高的加工品质，是适宜深加工的桑椹品种；德果1号、台湾四季桑及嘉陵30号桑椹次之。
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