1-MCP處理對采后紅椒品質(zhì)影響的多變量分析*

郭峰，王毓寧，羅淑芬，孫玉東，李鵬霞

1(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工所，江蘇 南京，210014)2(沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，遼寧 沈陽，110866)

3(江蘇徐淮地區(qū)淮陰農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 淮安，223001)

紅椒(Capsicum annuum L.)的生長季節(jié)性較強(qiáng)，淡旺季供求矛盾突出，采后貯藏中易發(fā)生低溫冷害和腐爛等問題，致使紅椒采后貯藏保鮮困難［1-3］，且辣椒轉(zhuǎn)紅后更不耐貯藏［4］。1-甲基環(huán)丙烯(1-methylcycloprppene，1-MCP)作為一種乙烯抑制劑，具有無毒、無異味、穩(wěn)定性好、易于合成、使用濃度低等優(yōu)點(diǎn)［5］。針對1-MCP處理辣椒保鮮的研究已有諸多報道［6-10］。然而，目前針對紅椒保鮮的研究較少，1-MCP是否影響紅椒采后衰老的變化尚不明確。

近年來，多元統(tǒng)計(jì)分析被逐漸應(yīng)用于食品成分分析、檢測等領(lǐng)域［11］。單一分析方法對果蔬各品質(zhì)指標(biāo)的內(nèi)部關(guān)系及整體評價存在局限性，因此，本文綜合運(yùn)用單因素方差分析、主成分分析、相關(guān)性分析、偏最小二乘回歸分析、通徑分析5種分析方法，對1-MCP處理采后紅椒品質(zhì)的影響進(jìn)行研究，旨在明確1-MCP處理調(diào)控采后紅椒感官品質(zhì)的關(guān)鍵因子及因子之間的相互影響關(guān)系。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紅椒品種為“洛椒118”，清晨采收，采收后1 h內(nèi)運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，選取大小一致、無病害、無機(jī)械損傷的紅椒作為試驗(yàn)材料。

樂扣箱體積為21 L，韓國LOCK＆LOCK(樂扣樂扣)公司;1-MCP粉劑有效濃度0.014%，美國Smart-Fresh(聰明鮮)公司。

安捷倫7280A氣相色譜儀，Agilent;UV1102紫外分光光度計(jì)，上海天美科學(xué)儀器有限公司;愛宕PAL-1便攜式糖度計(jì)，日本ATAGO公司;PL202-L多功能酸度計(jì)，瑞士METTLER TOLEDO公司;柯尼卡美能達(dá)CR-400全自動測色色差計(jì)，日本Konica Minolta公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 1-MCP處理

取30個紅椒(約1.5 kg)放于21 L樂扣箱中。稱取1-MCP粉劑0.362 2 g置于樂扣箱中，密閉熏蒸，1-MCP濃度為1.0 μL/L。紅椒在常溫(25℃ ±1℃)下密閉熏蒸24 h后，開蓋通風(fēng)0.5 h。將樂扣箱移入貯藏庫，在常溫(25℃ ±1℃)，相對濕度為80% ～90%條件下貯藏。每3 d觀察效果，取樣并測定指標(biāo)。以不加1-MCP粉劑的處理為對照。

1.2.2 呼吸強(qiáng)度和感官品質(zhì)的測定

呼吸強(qiáng)度的測定參考李鵬霞［12］的方法。將紅椒置于樂扣箱中在室溫下放置1 h，先用注射器往復(fù)抽取3次，混勻氣體，然后抽20 mL樣氣。氣相色譜工作條件為使用FID檢測器，柱溫設(shè)定為70℃，汽化室溫度設(shè)定為150℃，轉(zhuǎn)化爐溫度設(shè)定為300℃，N2壓力設(shè)定為0.05 kPa，H2壓力設(shè)定為0.03 kPa，空氣壓力設(shè)定為0.05 kPa)，使用外標(biāo)法定量，使用純度為99.99%CO2標(biāo)準(zhǔn)氣體做標(biāo)準(zhǔn)曲線。呼吸速率以CO2mg/(kg·h)鮮重表示。

感官品質(zhì)的測定參考韋強(qiáng)［8］的方法。對每個紅椒進(jìn)行感官評價，結(jié)果為綜合各項(xiàng)評分的平均值。紅椒感官品質(zhì)評分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 紅椒感官品質(zhì)評分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 The standard of sensory quality score of red pepper

1.2.3 可溶性固形物測定

采用ATAGO PAL-1便攜式糖度計(jì)測定。

1.2.4 有效酸度測定

2 g樣品勻漿，過濾后100 mL蒸餾水定容，濾液采用梅特勒-托利多PL202-L多功能酸度計(jì)測定，結(jié)果以pH值表示。

1.2.5 細(xì)胞膜透性測定

參考張昭其［13］的方法，結(jié)果以相對電導(dǎo)率表示。

1.2.6 色度測定

采用柯尼卡美能達(dá)CR-400色差計(jì)進(jìn)行色度(L*、a*、b*、h)的測量，選取椒體中間同一部位平行測定20次。

1.2.7 抗壞血酸和谷胱甘肽的測定

參考 Kampfenkel［14］和 Ma［15］的方法。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用SPSS 20.0進(jìn)行鄧肯氏單因素方差分析(P＜0.05)、相關(guān)性分析，使用Simca-p11.5進(jìn)行主成分分析(principal component analysis，PCA)和偏最小二乘回歸分析(partial least squares regression，PLS-R)，使用DPS 7.5進(jìn)行通徑分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素方差分析

由表2可知，整個貯藏期間，紅椒的感官品質(zhì)總體呈下降趨勢。貯藏第15天時1-MCP處理組和對照組紅椒的感官品質(zhì)評分從0 d的4.92分別降到了3.60和4.07分，下降幅度分別為26.8%和17.3%，處理組紅椒的感官品質(zhì)顯著高于對照(P＜0.05)。可見，1-MCP處理可有效延緩紅椒感官品質(zhì)的下降。

貯藏前期，紅椒的L*值呈下降趨勢，9 d后處理組和對照組的L*值有所上升;處理組在第6、9、15天時a*值顯著高于對照(P＜0.05)，整個貯藏期間均高于CK，說明1-MCP處理可提高紅椒的紅色度;除第15天外，處理組紅椒的b*值均高于對照。此外，處理組和對照組的a*變化幅度大于b*，說明紅椒貯藏期間的顏色主要是向紅色轉(zhuǎn)變。h為色度角，取值范圍為0～180，值由小到大所指示的顏色依次為紫紅、紅、橙紅、橙、黃、黃綠、綠和藍(lán)綠。貯藏期間除第15天外，處理組的h值略高于對照組，表明1-MCP處理的色度比對照更偏向紅黃轉(zhuǎn)變。

紅椒在貯藏期間的呼吸強(qiáng)度呈先上升后下降的趨勢;貯藏第6、15天，處理組的呼吸強(qiáng)度顯著低于CK(P＜0.05);到了貯藏后期(12～15 d)，處理組的可溶性固形物和可溶性糖含量均顯著高于CK(P＜0.05)，可見1-MCP處理可有效抑制紅椒的呼吸強(qiáng)度，從而降低紅椒生理代謝的消耗，延長貯藏時間。貯藏期間，紅椒的相對電導(dǎo)率為上升趨勢，而pH、抗壞血酸含量、谷胱甘肽含量均呈下降趨勢。處理組在貯藏后期的相對電導(dǎo)率、抗壞血酸含量、谷胱甘肽含量均顯著高于CK(P＜0.05);在整個貯藏期間，處理組的pH顯著高于CK(P＜0.05)，表明1-MCP處理可抑制的紅椒組織內(nèi)有效酸度的上升，保持組織內(nèi)正常的酸環(huán)境，抑制衰老過程。

2.2 主成分分析

主成分分析(PCA)是利用降維思想，在損失很少信息的前提下把多個指標(biāo)轉(zhuǎn)化為幾個綜合指標(biāo)的多元統(tǒng)計(jì)方法［16-17］。主成分分析在綜合評價中消除了各指標(biāo)不同量綱的影響，也消除由各指標(biāo)之間相關(guān)性所帶來的信息重疊，避免綜合評價中人為確定各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)的問題［18］。由圖1知，前3個主成分(PC1、PC2、PC3)的貢獻(xiàn)率分別為44.11%、22.53%、13.48%，累積貢獻(xiàn)率達(dá)到80.12%，表明3個主成分可較好地反應(yīng)整體數(shù)據(jù)。其中，抗壞血酸(AsA)、pH、谷胱甘肽(GSH)、可溶性固形物(TSS)、可溶性糖(soluble sugar)、感官品質(zhì)(sensory quality)在PC1的正坐標(biāo)處均具有較高的載荷，L*、a*、b*、h、呼吸強(qiáng)度(respiratory rate)、相對電導(dǎo)率(ion leakage)在PC1的負(fù)坐標(biāo)處具有較高的載荷，可見，PC1可將生理指標(biāo)和感官指標(biāo)較好地區(qū)分開來。還可較好地將貯藏前期(3、6、9 d)和貯藏后期(12、15 d)的樣本區(qū)分開來，處理組和對照組的3、6、9 d樣本均在PC1的正坐標(biāo)處，12、15 d的樣本在PC1的負(fù)坐標(biāo)處。

表2 1-MCP處理對紅椒品質(zhì)指標(biāo)的影響Table 2 1-MCP treatment effects on quality indicators on red pepper

圖1 1-MCP處理對紅椒主成分因子系數(shù)和樣本得分的影響Fig.1 1-MCP treatment effects on PCA Loadings and scores of red pepper

除呼吸強(qiáng)度和相對電導(dǎo)率外，所有指標(biāo)都在PC2的正坐標(biāo)處，可見PC2可將呼吸強(qiáng)度和相對電導(dǎo)率同其它處在PC1的負(fù)坐標(biāo)處的感官指標(biāo)(L*、a*、b*、h)區(qū)分開來。此外，PC2還較好地將處理組和對照組的樣本整體區(qū)分開來，即處理組樣本大致集中在PC2正坐標(biāo)處，對照組組樣本分布在PC2負(fù)坐標(biāo)處。綜合3個主成分可區(qū)分處理組和對照組得分的差異，處理組樣本主要集中在3個主成分坐標(biāo)軸的零點(diǎn)附近，對照組則遠(yuǎn)離零點(diǎn)，即整個貯藏期間處理組樣本指標(biāo)的變化幅度小于對照組。

2.3 相關(guān)性分析

表3表明，紅椒的表觀性狀同生理指標(biāo)有密切聯(lián)系。感官品質(zhì)與可溶性糖、pH、抗壞血酸具有顯著相關(guān)性(P＜0.05)，且與可溶性固形物、谷胱甘肽相關(guān)性極顯著(P＜0.01)。L*與b*和h之間具有顯著相關(guān)性(P＜0.05)，且b*與h之間具有極顯著相關(guān)性(P＜0.01)，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.891，可見紅椒顏色的轉(zhuǎn)變與b*的變化密切相關(guān)?？扇苄怨绦挝锖颗ca*呈顯著負(fù)相關(guān)性(P＜0.05)，與抗壞血酸、谷胱甘肽呈顯著相關(guān)性(R=0.678、0.666);谷胱甘肽則與抗壞血酸具有顯著相關(guān)性(P＜0.05)，與可溶性糖具有極顯著相關(guān)性(P＜0.01)。

表3 紅椒各指標(biāo)間的相關(guān)性(R)Table 3 Correlation among indicators of red pepper

2.4 偏最小二乘回歸分析

選取所有測定指標(biāo)為自變量(X)，感官品質(zhì)為因變量(Y)，建立偏最小二乘回歸分析模型。由圖2可知，因子1和因子2解釋了X變量的63.3%以及Y變量的94.7%。其中，L*、a*、b*、h、呼吸強(qiáng)度、相對電導(dǎo)率位于因子1負(fù)坐標(biāo)處，與紅椒感官品質(zhì)存在負(fù)相關(guān)關(guān)系;其他指標(biāo)位于因子1正坐標(biāo)處，與紅椒感官品質(zhì)存在正相關(guān)關(guān)系。此外，感官品質(zhì)與pH、可溶性固形物、抗壞血酸、相關(guān)性較強(qiáng);L*、a*、b*、h集中在因子1負(fù)坐標(biāo)和因子2正坐標(biāo)區(qū)間，具有較強(qiáng)的相關(guān)關(guān)系。

圖2 以感官品質(zhì)為因變量的偏最小二乘回歸分析模型的相關(guān)載荷圖Fig.2 Correlation loading plot from partial least squares regression model of red pepper using Sensory quality as dependent variables

2.5 通徑分析

使用所有理化及生理指標(biāo)對感官品質(zhì)做逐步線性回歸，得到回歸方程Y= -4.668+0.454 9X3-0.303 5X4-0.007 838X5+1.045X6-0.048 94X8-0.060 65X10+0.787 0X11。式中，X3、X4、X5、X6、X8、X10、X11分別代表 b*、h、呼吸強(qiáng)度、可溶性固形物、可溶性糖、抗壞血酸、谷胱甘肽。調(diào)整決定系數(shù)0.993 7，并進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，F(xiàn)=67.647，P=0.002 7，說明該方程有顯著意義，進(jìn)一步做通徑分析。

各指標(biāo)對感官品質(zhì)的直接通徑系數(shù)由大到小依次為谷胱甘肽、b*、可溶性固形物、可溶性糖、h、呼吸強(qiáng)度、抗壞血酸(表4)。谷胱甘肽對感官品質(zhì)的直接通徑系數(shù)高達(dá)1.285，表明谷胱甘肽對感官品質(zhì)有較大的正直接作用?？扇苄蕴?、抗壞血酸對感官品質(zhì)的直接通徑系數(shù)分別為-0.507、-0.346，對谷胱甘肽的通徑系數(shù)分別達(dá)到為1.003、0.924，結(jié)合相關(guān)性分析結(jié)果，兩者同感官品質(zhì)和谷胱甘肽相關(guān)性較強(qiáng)并且主要通過谷胱甘肽對感官品質(zhì)起間接作用?？扇苄怨绦挝锏闹苯油◤较禂?shù)和對谷胱甘肽的通徑系數(shù)分別為0.835、0.856，說明可溶性固形物通過自身的直接作用和谷胱甘肽的間接作用對感官品質(zhì)產(chǎn)生影響。此外，b*對感官品質(zhì)直接通徑系數(shù)較高，對感官品質(zhì)具有一定直接作用，h則通過b*對感官品質(zhì)產(chǎn)生一定間接作用。

表4 以感官品質(zhì)為因變量的通徑分析結(jié)果Table 4 The results of path analysis using Sensory quality as the dependent variable

3 討論

單因素方差分析主要研究在某單一因素影響過程中，因變量在各個因素水平下的平均值之間的差異，是食品領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的統(tǒng)計(jì)分析方法［19］。

本研究的結(jié)果表明，與CK相比，1-MCP處理有效抑制了紅椒呼吸強(qiáng)度和相對電導(dǎo)率的增加，這與孫海燕［6-7］等對青椒的研究結(jié)果一致。韋強(qiáng)［8，20］等人對1-MCP處理紅色甜椒的研究表明，1-MCP處理明顯提高貯藏期間甜椒的感官品質(zhì)，延遲甜椒采后轉(zhuǎn)色的進(jìn)程，并推遲了可溶性糖含量高峰的出現(xiàn)時間，增加了貯藏后期糖的積累。本文對紅椒的研究結(jié)果表明，1-MCP處理顯著提高了紅椒的紅度，增加了貯藏后期可溶性糖含量。此外，1-MCP處理還提高了貯藏后期紅椒的抗壞血酸含量、谷胱甘肽含量和可溶性固形物含量，與侯田瑩［21］的研究結(jié)果相似。

本研究使用主成分分析法對紅椒的品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了降維處理，前3個主成分的累積貢獻(xiàn)率達(dá)到80.12%。其中，PC1較好地將生理指標(biāo)和感官指標(biāo)區(qū)分開來，PC1還較好地將貯藏前期和貯藏后期的樣本區(qū)分開來，1-MCP處理和對照的貯藏前期樣本均在PC1的正坐標(biāo)處，貯藏后期的樣本在PC1的負(fù)坐標(biāo)處。此外，PC2將1-MCP處理和對照的樣本整體區(qū)分開來，即處理組樣本大致集中在PC2正坐標(biāo)處，對照組樣本分布在PC2負(fù)坐標(biāo)處;并且，處理組樣本主要分布在3個主成分坐標(biāo)軸的零點(diǎn)附近，CK組則遠(yuǎn)離零點(diǎn)，這說明1-MCP處理可延緩和降低各指標(biāo)的變化，使紅椒保持相對穩(wěn)定的感官性狀和生理活性。王友升［22-23］等利用主成分分析對不同處理及貯藏時間的李果實(shí)和不同揮發(fā)性物質(zhì)處理的桃果實(shí)均進(jìn)行了較好的區(qū)分。

偏最小二乘回歸分析方法集合了多元線性回歸分析、典型相關(guān)分析、主成分分析等基本功能，有效避免回歸建模時樣本容量小于變量個數(shù)［24］，而通徑分析是在相關(guān)分析與回歸分析基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步研究因變量與自變量之間的數(shù)量關(guān)系。通徑分析可將相關(guān)系數(shù)分解為直接作用系數(shù)和間接作用系數(shù)，揭示各個因素對因變量的相對重要性［25］。本研究偏最小二乘回歸分析結(jié)果表明，感官品質(zhì)與pH值、可溶性固形物、抗壞血酸、相關(guān)性較強(qiáng);L*、a*、b*、h集中在因子1負(fù)坐標(biāo)和因子2正坐標(biāo)區(qū)間，具有較強(qiáng)的相關(guān)關(guān)系。結(jié)合相關(guān)性分析的通徑分析結(jié)果表明，谷胱甘肽對感官品質(zhì)有較大的正直接作用，可溶性糖、抗壞血酸對谷胱甘肽具有較高的相關(guān)系數(shù)和通徑系數(shù)，兩者通過谷胱甘肽間接對感官品質(zhì)產(chǎn)生較大影響，可見紅椒的抗壞血酸-谷胱甘肽循環(huán)代謝對感官品質(zhì)的影響最大，在后續(xù)試驗(yàn)中可對1-MCP處理對紅椒抗壞血酸-谷胱甘肽循環(huán)的影響進(jìn)行著重分析?？扇苄怨绦挝飳Ω泄倨焚|(zhì)和谷胱甘肽的相關(guān)系數(shù)和通徑系數(shù)均較高，說明可溶性固形物通過自身的直接作用和谷胱甘肽的間接作用對感官品質(zhì)產(chǎn)生較大影響。此外，b*對感官品質(zhì)具有一定直接作用，h則通過b*對感官品質(zhì)產(chǎn)生一定間接作用。

4 結(jié)論

單因素方差分析、主成分分析、相關(guān)性分析、偏最小二乘法回歸、通徑分析是5種常見數(shù)據(jù)分析方法，分別用于判別顯著差異、區(qū)別主效因子、尋求參數(shù)間聯(lián)系、確定參數(shù)間相關(guān)性、判別直接效應(yīng)與間接效應(yīng)［26］。5種多變量分析方法的綜合結(jié)果表明，對照和處理以及不同貯藏時間的樣本間具有較明顯的差異;與對照相比，1-MCP處理提升了紅椒的感官品質(zhì)，主要對b*、h、呼吸強(qiáng)度、可溶性固形物、pH、抗壞血酸、谷胱甘肽影響較為明顯。谷胱甘肽對感官品質(zhì)有較大的正直接作用，可溶性糖和抗壞血酸通過谷胱甘肽間接對感官品質(zhì)產(chǎn)生較大影響;可溶性固形物通過自身的直接作用和谷胱甘肽的間接作用對感官品質(zhì)產(chǎn)生較大影響。

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