不同芒果種質(zhì)果實(shí)品質(zhì)性狀多樣性分析

石勝友等

摘 要 對(duì)保存于中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所芒果種質(zhì)圃的33份種質(zhì)，采用方差分析、相關(guān)性分析和主成分分析方法，研究了芒果果實(shí)13個(gè)品質(zhì)性狀（可溶性固形物、可滴定酸、類胡蘿卜素、果糖、葡萄糖、蔗糖、總糖、總酚、抗氧化能力、鉀、鈣、鎂、鐵）的多樣性。結(jié)果表明，芒果果實(shí)品質(zhì)性狀變異非常豐富，變異系數(shù)在16.05%～70.24%之間，變異幅度以鐵含量最小、蔗糖含量最大。一些果實(shí)品質(zhì)性狀之間存在顯著或極顯著的相關(guān)性，但多數(shù)品質(zhì)性狀具有相對(duì)獨(dú)立性。主成分分析表明，13個(gè)品質(zhì)性狀可綜合為6個(gè)主成分，累積貢獻(xiàn)率達(dá)86.63%。其中，葡萄糖、果糖、總酚、DPPH、鈣、鐵、鉀、鎂8個(gè)性狀是果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)的主要性狀。

關(guān)鍵詞 芒果；果實(shí)品質(zhì)；變異；相關(guān)性；主成分分析

中圖分類號(hào) S667.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

Abstract Thirteen fruit quality characters（soluble solids content， titratable acidity， carotenoid， fructose， glucose， sucrose， total sugar， total phenolic， antioxidant capacity， K， Ca， Mg， Fe）of 33 accessions of mango germplasm，preserved in South Subtropical Crops Research Institute，Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences，China，were studied. Variance，correlation and principal component analysis（PCA）were used to evaluate the experimental results. The results showed that the wide variation were among the fruit quality characters of mango with variation efficient of 16.05%-70.24%， the largest coefficient of variation was sucrose while the smallest was iron. Significant correlations were found among the quality attributes， but more quality characters were relatively independent. Principal component analysis suggested that thirteen quality characters could be simplified to six principal components， and their accumulative contribution ration amounted to 86.63%. Glucose， fructose， total phenolic， antioxidant capacity， Ca， Fe， K， Mg were the main characters， which could be used to analize mango fruit quality.

Key words Mango；Fruit quality；Variation；Correlation；Principal component analysis

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2014.11.012

果實(shí)品質(zhì)直接決定果實(shí)的商業(yè)價(jià)值。除了果形、大小、色澤等數(shù)量和外觀性狀外，糖酸含量、營養(yǎng)元素含量等傳統(tǒng)品質(zhì)，以及果實(shí)中與次生代謝相關(guān)的多酚含量、色素含量和抗氧化能力等營養(yǎng)保健品質(zhì)常常也成為左右消費(fèi)者購買的重要因素[1]。中國是僅次于印度的第二大芒果生產(chǎn)國，其主要分布于海南、廣西、廣東、云南和四川的金沙江干熱河谷區(qū)域。芒果肉質(zhì)細(xì)嫩、風(fēng)味濃郁，是消費(fèi)者非常喜愛的熱帶亞熱帶著名水果，素有“熱帶果王”之美譽(yù)。芒果果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)包括糖、酸、風(fēng)味等多種因素，不同品質(zhì)因素間既存在相對(duì)的獨(dú)立性，又有一定的相關(guān)性。隨著芒果栽培面積不斷擴(kuò)大，品種越來越多，如何選擇合適的指標(biāo)評(píng)價(jià)芒果果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)的優(yōu)劣，是育種者和栽培者需要解決的問題。前期有關(guān)芒果果實(shí)品質(zhì)的評(píng)價(jià)多存在分析樣本少、研究指標(biāo)單一、人為設(shè)置性強(qiáng)的問題[2-3]。本文擬采用方差分析法、相關(guān)性分析法和主成分分析法對(duì)33份芒果種質(zhì)果實(shí)的可溶性固形物、可滴定酸、糖、多酚、類胡蘿卜素、營養(yǎng)元素等內(nèi)在品質(zhì)的多樣性及其相互關(guān)系進(jìn)行全面、客觀的分析，其目的是為優(yōu)質(zhì)芒果新品種的選育和利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

33份芒果種質(zhì)（見表1）材料取自南亞熱帶作物研究所芒果種質(zhì)資源圃。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和果實(shí)發(fā)育時(shí)間，于2013年在各品種的成熟期采摘。每個(gè)品種選擇長勢中等的3株樹，在每株樹冠外圍不同方向隨機(jī)選取10個(gè)大小一致、無病害的果實(shí)用于各指標(biāo)測定。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 pH值、可溶性固形物、可滴定酸、糖含量分析 利用Sartorius酸度計(jì)測定果實(shí)pH值；手持折光儀測定果肉可溶性固形物含量；NaOH滴定法測定可滴定酸含量（以檸檬酸為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算）；單糖含量分析采用高效液相色譜法（HPLC），色譜條件為，流動(dòng)相：乙腈 ∶ 水為72 ∶ 28（V/V），色譜柱：氨基柱，流速：1.0 mL/min，柱溫：27 °C，進(jìn)樣量10 μL，測定時(shí)間為15 min。根據(jù)樣品峰面積和各種糖的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算含量；總糖為各單糖含量之和。

1.2.2 類胡蘿卜素含量、多酚含量、抗氧化能力分析 總類胡蘿卜素含量測定參考張金云[5]的方法。總酚含量測定使用福林-肖卡法測定[6]。將0.5 mL提取液和0.5 mL FC試劑充分搖勻，1 min之后，加入20%的飽和Na2CO3溶液，避光反應(yīng)2 h，用分光光度計(jì)在765 nm波長下比色，結(jié)果以沒食子酸等價(jià)值（mg/100 g FW）表示?？寡趸芰Ψ治觯―PPH法）參考Brandwilliams等[7]的方法。30 μL樣品提取液加到2 mL DPPH甲醇溶液中，避光反應(yīng)20 min后在517 nm處測定吸光值，最終結(jié)果以μmol/L Trolox等量抗氧化能力表示。

1.2.3 營養(yǎng)元素（K、 Ca、 Mg、 Fe）含量分析 鈣、鎂、鐵采用干灰化-酸溶-原子吸收分光光度法；鉀含量用濃H2SO4-H2O2消化-原子吸收分光光度法；具體測定方法參照《土壤農(nóng)化分析》[8]。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

方差分析的極差、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)以及相關(guān)性分析采用SPSS13.0軟件處理，主成分分析的特征向量、貢獻(xiàn)率以及累計(jì)貢獻(xiàn)率和前兩個(gè)主成分的二維散點(diǎn)圖采用XLStat軟件包做處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同芒果種質(zhì)果實(shí)品質(zhì)的變化情況

從表2可以看出，33份芒果果實(shí)品質(zhì)變異幅度比較大，13個(gè)品質(zhì)指標(biāo)的變異系數(shù)為12.11%～70.24%。其中變異系數(shù)最大的是蔗糖和可滴定酸，分別為70.24%和66.28%；其次為葡萄糖（53.66%）、類胡蘿卜素（48.23%）和總酚（41.83%）；說明這些品質(zhì)指標(biāo)具有較為豐富的遺傳多樣性和可利用性。PH、Fe和可溶性固形物變異系數(shù)較小，為12.11%～19.05%，說明這3個(gè)品質(zhì)指標(biāo)具有一定的遺傳穩(wěn)定性，供選擇利用的潛力較小。

2.2 芒果果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)之間的相關(guān)性

從表3可以看出13個(gè)芒果果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)之間的相關(guān)性：可溶性固形物、糖和酸是評(píng)價(jià)果實(shí)品質(zhì)的3個(gè)傳統(tǒng)指標(biāo)，可溶性固形物與總糖和總酚呈顯著的正相關(guān)，與果實(shí)Ca含量顯著負(fù)相關(guān)?？傻味ㄋ崤c果糖和葡萄糖成顯著正相關(guān)，與蔗糖成顯著負(fù)相關(guān)。果糖與葡萄糖之間表現(xiàn)出顯著的正相關(guān)；而蔗糖與果糖和葡萄糖之間表現(xiàn)出顯著的負(fù)相關(guān)。葡萄糖與總酚和抗氧化能力（DPPH）之間成顯著的正相關(guān)。胡蘿卜素與果糖和葡萄糖成顯著正相關(guān)。總酚與抗氧化能力之間成顯著的正相關(guān)。K與Mg之間存在顯著的正相關(guān)。

2.3 果實(shí)品質(zhì)主成分分析

利用主成分分析法分析了33個(gè)品種的13個(gè)品質(zhì)性狀。由表4可以看出，前6個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到86.625%（達(dá)到85%以上，符合要求），說明芒果種質(zhì)品質(zhì)性狀變異的豐富性，不同性狀的貢獻(xiàn)率比較分散，累積貢獻(xiàn)率增長不明顯。由表5可以看出原始變量與前6個(gè)主成分之間的相關(guān)性。在第1主成分中，葡萄糖和果糖具有較大的正系數(shù)，分別為0.945和0.883；第2主成分中，總糖和蔗糖具有較大的正系數(shù)，分別為0.813和0.732；表明主成分1、2反映了果實(shí)糖含量。第3主成分中，總酚和DPPH自由基清除能力具有較大正系數(shù)，分別為0.639和0.638，反映果實(shí)的抗氧化能力。第4主成分中，果實(shí)Ca含量具有較大正系數(shù)（0.739）；第5主成分中，果實(shí)Fe和K含量具有較大正系數(shù)，分別為0.477和0.449；第6主成分中，果實(shí)Mg含量具有較大正系數(shù)（0.397）；表明主成分4、5、6反映了果實(shí)中礦質(zhì)元素含量。綜合分析，13個(gè)果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)性狀中，葡萄糖、果糖、總酚、DPPH、Ca、Fe、K、總糖8個(gè)性狀是主要性狀。果實(shí)糖含量、抗氧化能力和礦質(zhì)元素含量3個(gè)指標(biāo)可以準(zhǔn)確評(píng)價(jià)芒果果實(shí)的內(nèi)在品質(zhì)。

由圖1可知，PC1較高的正值表示芒果的葡萄糖、果糖和可滴定酸的含量都較高，呂宋、Kensinton和1030屬于此類的代表品種；PC1較低的負(fù)值表示蔗糖和類胡蘿卜素含量較高，Lippens、熱農(nóng)1號(hào)、Tommy和Lilly等屬于此類的代表品種；PC2較高的正值表示芒果的蔗糖、總糖和可溶性固形物含量較高，這一類的代表品種有柬芒、Nandomai、Edward、廣西4號(hào)和Saigon等；PC2較低的負(fù)值表示芒果的Mg、K、Ca營養(yǎng)元素含量加高，這一類代表品種有金穗、紫花、桂香和粵西1號(hào)等。

3 討論

成熟果實(shí)品質(zhì)一般由外觀品質(zhì)（果實(shí)大小、性狀、色澤等）和內(nèi)在品質(zhì)（糖、酸、香氣等）兩部分組成。種質(zhì)資源是作物遺傳育種的物質(zhì)基礎(chǔ)，優(yōu)良芒果品種的培育需要加深對(duì)芒果種質(zhì)資源的研究，發(fā)掘優(yōu)異的基因資源[9]。由于果實(shí)生長發(fā)育的復(fù)雜性，果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)各性狀之間存在著錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)聯(lián)。品種及評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇是否合理，在某種程度上決定著芒果品種多樣性綜合評(píng)價(jià)工作的成敗。關(guān)于芒果果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)的評(píng)價(jià)工作已有開展。趙家桔[10]、李麗[11]分別比較研究了廣東、廣西、四川、海南主產(chǎn)區(qū)芒果果實(shí)的糖、酸、類胡蘿卜素和抗氧化能力，但他們沒有考慮不同產(chǎn)區(qū)栽培農(nóng)藝措施和自然環(huán)境對(duì)果實(shí)品質(zhì)的影響；石勝友[4]、Vásquez-Caicedo等[3]分別對(duì)不同品種芒果果實(shí)品質(zhì)性狀進(jìn)行了評(píng)價(jià)，但有關(guān)糖、香氣、風(fēng)味的性狀參數(shù)是人為設(shè)定的，增加了評(píng)價(jià)的主觀性。本文所利用的33個(gè)芒果品種生長在相同的自然環(huán)境條件下，并采用統(tǒng)一的栽培管理技術(shù)，因此13個(gè)果實(shí)品質(zhì)的多樣性充分反映了其遺傳背景的多樣性。

果實(shí)風(fēng)味在很大程度上取決于甜度和酸度，可溶性糖和有機(jī)酸的組分、含量及其配比與果實(shí)甜酸風(fēng)味密切相關(guān)[12]。本文研究結(jié)果表明芒果果實(shí)的可滴定酸、果糖、葡萄糖、蔗糖都存在較大的變異系數(shù)，這為培育具有合適糖酸度比例的高品質(zhì)芒果商業(yè)品種提供了材料保障。相關(guān)性分析表明，芒果種質(zhì)有些品質(zhì)性狀之間存在顯著的正相關(guān)，但也有些品質(zhì)性狀之間存在顯著的負(fù)相關(guān)，如可溶性固形物與總糖和總酚呈顯著的正相關(guān)，說明糖是可溶性固形物的主要成分；而可滴定酸與蔗糖之間的存在顯著的負(fù)相關(guān)?？傮w來說，芒果種質(zhì)多數(shù)品質(zhì)性狀之間雖存在一定的相關(guān)性，但均沒達(dá)到顯著關(guān)系。關(guān)于水果和蔬菜中礦質(zhì)元素含量的分析已有大量報(bào)道，然而對(duì)于礦質(zhì)元素含量和抗氧化能力之間關(guān)系的研究很少。相反的，Tewari等[13]研究表明，Mg缺失突變體桑果的抗氧化能力（SOD活性）高于正常桑果。本文的研究結(jié)果表明芒果果實(shí)的抗氧化能力與礦質(zhì)元素含量之間不存在顯著的相關(guān)性。

因性狀之間的關(guān)聯(lián)性，通過相關(guān)性分析可以加速具有優(yōu)良營養(yǎng)品質(zhì)的種質(zhì)選育。然而，相關(guān)性分析考慮了同一時(shí)間兩個(gè)性狀之間的關(guān)系，并沒有給出所有品質(zhì)性狀之間內(nèi)在的聯(lián)系，也不清楚這些性狀對(duì)果實(shí)品質(zhì)的貢獻(xiàn)大小。主成分分析是通過降維思想把全部數(shù)據(jù)信息集中到少數(shù)幾個(gè)指標(biāo)上[14]。本研究結(jié)果表明，前6個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率才達(dá)到86.625%，說明各性狀貢獻(xiàn)率分散，累積貢獻(xiàn)率不明顯?？梢?，芒果品質(zhì)受多個(gè)性狀的共同影響，這與Pradeepkumar等[15]的研究結(jié)果相似。

參考文獻(xiàn)

[1] Shaida F S， Nor Adlin Md. Y， Ibrahim M E， et al. Correlation between total phenolic and mineral contents with antioxidant activity of eight Malaysian bananas（Musa sp.）[J]. Journal of Food Composition and Analysis， 2011， 24： 1-10.

[2] Liu F X， Fu S F， Bi X F， et al. Physico-chemical and antioxidant properties of four mango（Mangifera indica L.） cultivars in China[J]. Food Chem， 2013， 138： 396-405.

[3] Vásquez-Caicedo A L， Neidhart S， Pathomrungsiyounggul P， et al. Physical， Chemical and Sensory Properties of Nine Thai Mango Cultivars and Evaluation of their Technological and Nutritional Potential[D]. International Symposium Sustaining Food Security and ManagingNatural Resources in Southeast Asia， 2002， Thailand.

[4] 石勝友， 武紅霞， 王松標(biāo)，等. 杧果種質(zhì)果實(shí)品質(zhì)性狀多樣性分析[J]. 園藝學(xué)報(bào)， 2011， 38（5）： 840-848.

[5] 張金云. 芒果類胡蘿卜素與色澤積累規(guī)律的研究[D]. ?？冢?海南大學(xué)碩士學(xué)位論文， 2010.

[6] Rapisarda P， Tomaino A， Lo Cascio R， et al. Antioxidant effectiveness as influenced by phenolic content of fresh orange juices[J]， J Agric Food Chem， 1999， 47：4 718-4 723.

[7]Brand-Williams W， Cuvelier M E， Berset C. Use of a free radical method to evaluate antioxidant activity[J]. LWT Food Sci Technol， 1995， 28， 25-30.

[8] 鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析[M]. 北京： 中國農(nóng)業(yè)出版社， 2000.

[9] 楊為海， 王 維， 曾 輝， 等. 澳洲堅(jiān)果不同種質(zhì)果實(shí)數(shù)量性狀的研究[J]. 熱帶作物學(xué)報(bào)， 2011， 32（8）： 1 434-1 438.

[10] 趙家桔. 芒果品質(zhì)構(gòu)成及其發(fā)育規(guī)律的研究[D]. 海口： 海南大學(xué)碩士學(xué)位論文， 2010.

[11] 李 麗. 芒果果實(shí)主要抗氧化功能成分分析[D]. 廣州： 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文， 2011.

[12]左覃元，朱更瑞，王力榮.油桃生產(chǎn)發(fā)展中應(yīng)注意的幾個(gè)問題[J].果樹科學(xué)， 1996（13）： 206-207.

[13] Tewari R K， Kumar P， Sharma N. Magnesium deficiency induced oxidative stress and antioxidant responses in mulberry plants[J]. Scientia Horticulturae， 2006， 108： 7-14.

[14] Arivalagan M， Gangopadhyay K K， Gunjeet K， et al. Variability in mineral composition of Indian eggplant（Solanum melongena L.）genotypes[J]. Journal of Food Composition and Analysis， 2012（26）： 173-176.

[15] Pradeepkumar T， Joseph P， Johnkutty I. Variability in physico-chemical characteristics of mango genotypes in northern Kerala[J]. Journal of Tropical Agriculture， 2006（44）： 57-60.