贾朝爽,孙世民,谭焕光,栾福健,王文辉,王志华
(1 中国农业科学院果树研究所/辽宁省果品贮藏与加工重点实验室,辽宁兴城,125100;2 开鲁县林业工作站,内蒙古开鲁,028499;3 开鲁县林果产业技术推广中心,内蒙古开鲁,028499;4 开鲁县建华镇综合保障和技术推广中心,内蒙古开鲁,028499)
苹果(MaluspumilaMill.)是世界四大水果(苹果、葡萄、柑桔和香蕉)之一,在我国无论是种植面积还是产量均居水果之首[1-2]。苹果果实营养丰富,中医认为苹果有生津、润肺、醒酒和止泻等功效,现代科学研究表明苹果具有抗癌作用[3]。2021年我国苹果产量达到4 597.34万t[4]。果实品质是环境因素及其基因型综合作用的结果,其评价指标繁多,以往因欠缺分析工具,大多只能依据侧重点进行判定,随着化学计量学软件等分析工具相继出现,多指标综合评价得以实现。其中,主成分分析已经广泛应用于荔枝[5]、桃[6]、梨[7]、樱桃[8]和枣[9]等果实品质的评价。已有的苹果果实品质研究大多针对单个品种,少有针对多个品种,且品质指标偏少[10-14],目前暂未见针对不同产区不同苹果品种进行系统品质分析及综合评价的报道。基于此,本研究选取了4个苹果主产区具有代表性的12个苹果品种,分析测定硬度、可溶性固形物、维生素C、可滴定酸、呼吸强度、乙烯释放量、穿刺参数和色泽等19个指标,对各指标进行相关性分析,利用因子分析方法进行主因子提取和简化果实评价指标,并根据主因子综合得分对各个品种果实品质进行比较,使评判结果更具准确性和科学性。
1.1 试验材料
选取不同产地的12个苹果品种(见表1),根据淀粉染色结果于适宜采收期采收果实,采收当天运回中国农业科学院果树研究所。
表1 不同苹果品种相关信息
1.2 方法
各品种选择大小均匀、无病虫害和机械伤的果实,每个品种各600个,用于各项品质指标测定。
果实硬度(去皮):随机选取大小均匀的20个果实,每个果随机取果实赤道部对称的2个点去皮后采用南非GS-15型水果质地分析仪测定,探头直径为11.3 mm,单位为kg/cm2。
果实可溶性固形物(TSS)含量:采用日本PR-101α型折糖仪测定,随机选取大小均匀的20个果实,去果皮、果核后,使用研磨机将其捣碎成浆并过滤,取滤液置于糖度计中进行读数,重复3次,取其平均值,单位为%。
果实可滴定酸(TA):参考文献[10]方法稍作修改,随机选取大小均匀的20个果实,每个果随机取果实赤道部对称的2个部位进行取样压榨,果肉压榨后,称取3 g果汁,加入蒸馏水至刻度线30 mL,用电位滴定仪(瑞士万通,型号808Titrando,下同)进行测定,结果用%表示。
果实维生素C含量:随机选取大小均匀的20个果实,每个果随机取果实赤道部对称的2个部位去皮,取100 g果肉与100 mL草酸溶液(2%),用高速组织破碎机研磨,随后称取30 g浆液,用电位滴定仪测定,结果用mg/100 g表示。
果实呼吸速率和乙烯释放速率:采用山东鲁南瑞虹化工仪器有限公司的SP-7890气相色谱仪进行测定。采用高纯N2作为载气,压力0.5 MPa。燃气采用空气和氢气,其中H2压力为0.2 MPa,空气为0.4 MPa。转化炉温度360 ℃。填充柱采用不锈钢材质,柱温为80 ℃。用温度为160 ℃的FID 检测器检测。取挑选出的果实6个,分别置于2.25 L的3个可密封塑料盒内,密封1小时后,用注射器抽取进样量1 mL进行测定,每盒3次重复。
果实(去皮)穿刺参数:使用TMS-Pro质地分析仪,选用圆柱探头(直径6 mm)对去皮后苹果进行穿刺,穿刺部位选择苹果赤道线两边两个部位,用刀片削去外表皮测定,重复3次,共60个果实样品,求其平均值。获得的参数有果肉硬度、果肉做功、破裂力、破裂功、破裂位移、屈服力、屈服功和屈服位移。
果面色泽参数:随机选取大小均匀的20个果实,每个果随机取果实赤道部对称的2个点,采用CR-400全自动色差仪(日本,MINOLTA公司)通过反射法测定,漫射照明,0°观察角,D65光源,测色光斑直径8 mm,白色标准色校准。获得的色彩参数有L*、a*、b*、c*值和h°。
1.3 数据分析
采用SPSS 22.0软件进行差异显著性分析和相关性分析。
2.1 19个品质指标独立比较
表2结果显示,不同品种在各品质指标上的差异均有显著性,且不同品种按各品质指标大小分组排序的结果有明显变化。“瑞香红”果实的硬度和可溶性固形物含量最高,“瑞阳”“瑞雪”果实的糖酸比最高,“国光”果实的可滴定酸和维生素C含量最高,“华红”果实的呼吸强度最高,“瑞阳”和“华月”果实的乙烯释放量显著高于其他品种,“国光”果实的破裂位移、破裂功和果肉做功最大,“瑞香红”果实的破裂力、屈服力、屈服功和果肉硬度最大,“华庆”果实的屈服位移最大,“国光”果实的L*值最大,“瑞香红”果实的a*值最大,“瑞雪”果实的b*、c*、h°值最大。
表2 不同苹果品种果实品质指标比较
2.2 不同品质指标的Pearson 相关性
由表3可知,所有指标均存在与其他指标相关性达显著或极显著的情况。其中,硬度与可溶性固形物、破裂力、破裂功、屈服力、屈服功、果肉硬度、果肉做功呈极显著正相关,与乙烯释放量呈显著负相关。可溶性固形物与破裂力、屈服位移、c*值、屈服功、b*值、屈服力呈正相关,与L*值、呼吸强度呈负相关。可滴定酸与维生素C、破裂功、屈服力、果肉硬度、果肉做功呈正相关,与c*值、乙烯释放量呈负相关。维生素C与呼吸强度、破裂功、屈服力、果肉做功呈正相关,与屈服位移、c*值呈负相关。呼吸强度与L*值呈显著正相关,与b*值、c*值呈极显著负相关;乙烯释放量与屈服力呈显著负相关;破裂力与破裂功、屈服力、屈服功、果肉硬度、果肉做功呈极显著正相关;破裂位移与破裂功、果肉硬度、果肉做功呈正相关,与屈服力呈显著负相关;破裂功与屈服功、果肉硬度、果肉做功呈正相关,与c*值呈负相关;屈服力与屈服功、果肉硬度、果肉做功、h°值呈正相关,与a*值呈负相关;屈服位移与屈服功、c*值呈正相关,与果肉做功、L*值呈负相关;屈服功与果肉硬度、果肉做功呈极显著正相关;果肉硬度与果肉做功呈极显著正相关;L*值与b*值、h°值呈极显著正相关,与a*值呈极显著负相关;a*值与b*值、h°值呈极显著负相关;b*值与c*值、h°值呈极显著正相关。
2.3 主成分分析
由表4和表5可知,以特征值大于1.0的原则提取到5个主成分,累计贡献率达91.028%,可代表原始数据的大部分信息。第1主成分包含了原始信息量的32.481%,其主要由硬度、可滴定酸、破裂力、破裂功、屈服力、屈服功、果肉硬度、果肉做功决定。第2主成分包含了原始信息的19.939%,其主要由可溶性固形物、维生素C、屈服位移、L*值、a*值和h°值决定。第3主成分包含了原始信息的16.505%,其主要由b*值和c*值决定。第4主成分包含了原始信息的13.662%,其主要由乙烯释放量、破裂位移决定。第5主成分包含了原始信息的8.441%,其主要由呼吸强度决定。
表4 主成分的特征值及方差贡献率
表5 因子负荷矩阵
2.4 综合评价
由于各主因子在因子分析时的方差贡献率不同,故在综合评价时不同因子按贡献率分配权重,将各品种前5个主因子得分(fi)与相应权重乘积的累加和作为综合得分(F),即F=0.324 8f1+0.199 4f2+0.165 1f3+0.136 6f4+0.084 4f5。利用该模型计算出不同品种苹果综合得分和排序结果表明,排在前5位的苹果品种分别为“国光”“乔纳金”“金冠”“瑞雪”“华月”;排名在最后3位的苹果品种分别是“寒富”“瑞阳”“华庆”(见表6)。
表6 苹果品种各主因子得分、综合得分及排序
不同苹果品种果实品质特征相差悬殊。李娅楠等[15]比较86个苹果品种糖酸组分含量,通过主成分分析和聚类分析,将86个品种分为高糖高酸、高糖低酸、低糖高酸、低糖低酸4类;中晚熟、晚熟品种在高糖低酸类中的占比较高,在低糖低酸类中的占比较低。卢凯政等[16]对引种至河北省内丘县的10个国内外早中熟苹果品种的果实外观、内在品质及产量等进行调查研究,最后得出“红露”“中秋王”在太行山表现较好,可以在生态条件相似的地区进行引种试栽。杨玲等[17]对“嘎拉”“华月”“富士”3个典型不同质地苹果品种果肉流变特性差异进行研究,验证了不同品种果肉流变性存在差异。以上研究选择的果实品质指标单一,代表性不强。本研究选取不同产地的12个苹果品种,对果实的19项品质指标进行比较研究,运用主成分分析、因子分析综合评价法对果实品质进行分析,使结果更加具有科学性和准确性。
硬度、可溶性固形物、维生素C、可滴定酸、呼吸强度、乙烯释放量、穿刺参数和色泽等19个指标,是评价苹果品种内外品质和贮藏性的主要指标,可体现苹果品种特性。由于各指标存在相关性,通过因子分析将指标降维,简化指标因子,可以更加合理地评价果实品质。第1主成分包含了原始信息量的32.579%,其大小主要由硬度、可滴定酸、破裂力、破裂功、屈服力、屈服功、果肉硬度、果肉做功决定。第2主成分包含了原始信息的22.483%,其大小主要由可溶性固形物、维生素C、屈服位移、L*值、a*值和h°值决定。通过主成分分析对12个苹果品种的品质指标进行比较,结果表明“国光”苹果评分最高,“华庆”评分最低。“维纳斯黄金”苹果近几年非常受大众喜爱,有“苹果中的贵族”之称,但在本试验中由于采摘年份雨水较大,极大地影响了其品质,故在综合得分中仅排第10名。该评价的12个苹果品种分别来自4个不同产区,各地不同气候条件等会对果实品质产生较大的影响,今后在特定产区进行不同苹果品种测定评价,其结果会更具代表性[18-20]。
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