因子分析法綜合評價1-甲基環(huán)丙烯處理對青脆李低溫貯藏品質(zhì)的影響

雷麗，何靖柳，劉曉燕，胡可，黃文部，孫涵，秦文*

1 (四川農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，四川 雅安，625000) 2(阿壩藏族羌族自治州工業(yè)經(jīng)濟(jì)研究所，四川 阿壩藏族羌族自治州，624000)

青脆李(Prunusamericana)是薔薇科(Roaceae)李屬(Prunus)核果類傳統(tǒng)果樹之一，是四川省主栽的地方品種[1]。成熟的青脆李具有果實脆、硬、汁多、味甜中帶苦的特點。特別是阿壩州獨(dú)特的氣候和日照條件使當(dāng)?shù)氐那啻嗬罹哂刑厥獾馁|(zhì)地與風(fēng)味。李屬于呼吸躍變型果實[2]，采收期集中在高溫季節(jié)，采后生理代謝旺盛，果實迅速軟化，水分和營養(yǎng)成分流失快，果實在3～5 d內(nèi)失去原有的質(zhì)地與風(fēng)味，需要采取適宜的措施進(jìn)行貯藏保鮮[3]。

1-MCP可與果實體內(nèi)的乙烯競爭受體，延緩果實后熟與軟化過程。不同濃度1-MCP對李果實呼吸作用、乙烯生成、活性氧代謝，可溶性固形物含量(soluble solid content, SSC)、可滴定酸(titratable acid, TA)、果皮色澤等采后生理與品質(zhì)指標(biāo)的影響有多篇報道，但研究結(jié)果多為孤立的單個指標(biāo)變化規(guī)律，難以比較不同處理間果實綜合品質(zhì)的變化[4-5]。目前多變量分析統(tǒng)計法已廣泛應(yīng)用于果蔬貯藏品質(zhì)的綜合評價，其中隸屬函數(shù)法對不同指標(biāo)進(jìn)行模糊定量分析能避免人為權(quán)重偏差，因子分析法采用降維的思想，將提取的少數(shù)重組因子代替原有指標(biāo)所包含的大部分信息，對果實品質(zhì)進(jìn)行綜合評價[6-7]。本研究擬將2種方法結(jié)合用于系統(tǒng)科學(xué)地描述果實品質(zhì)的變化過程，以期為李果實采后貯藏品質(zhì)的綜合評價提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

青脆李(Prunusamericana)：采自四川省阿壩州茂縣水西村，采摘成熟度為8成熟，采后用泡沫箱分裝且內(nèi)置冰塊，迅速運(yùn)回四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏實驗室，剔除病果、傷果、畸形果，挑選色澤鮮亮、無病蟲斑、大小均勻、成熟度一致的果實，在15℃條件下預(yù)冷24 h后備用。

安喜布：成都優(yōu)鮮農(nóng)業(yè)科技有限公司，在40 L空間里釋放的1-MCP濃度為0.9 μL/L。

1.1.2 處理方法

將預(yù)冷后的青脆李分為4組，每組1.5 kg(約50個果實)，每組重復(fù)3次。分別做如下處理，0.50、0.75、1.00 μL/L 1-MCP組：分別將1/20、1/13.33、1/10片安喜布放入(3.6+1.5)L密封泡沫箱中，每隔5 d更換一次安喜布。對照組：將其中一組青脆李置于泡沫箱中。將處理組和對照組青脆李置于(4±1)℃、相對濕度90%～95%冷藏柜中。從各組中隨機(jī)取5個果實測定各項品質(zhì)指標(biāo)。貯藏過程中每5 d從各組中隨機(jī)取5個果實測定各項品質(zhì)指標(biāo)，貯藏時間為25 d。

1.1.3 儀器與設(shè)備

質(zhì)構(gòu)儀，TA-XT，超技儀器有限公司；手持折光儀(VBR90A)，杭州匯爾儀器設(shè)備有限公司；全自動色差儀(SC-80C)，北京康光儀器有限公司；紫外可見光分光光度計(UV-1800PC)，上海美譜達(dá)儀器有限公司；超純水儀(Mili-Q Gradient)，美國Millipore公司；電子分析天平(FA1204)，上海上平儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 果實硬度的測定

采用TA-XT質(zhì)構(gòu)儀測定果實硬度，參數(shù)設(shè)置：P/5型探頭，測定速度1.0 mm/s，深度為3 mm，每個處理每次隨機(jī)取樣3個果實，每個果實測定3次，取9次測定的平均值以kg/cm2表示

1.2.2 SSC的測定

采用VBR90A手持折光儀測定SSC，隨機(jī)選擇3個果實勻漿后取樣，平行測定3次，取平均值。

1.2.3 色度測定

采用SC-80C色差儀進(jìn)行果皮色度L*、a*、b*值的測定，每個處理每次隨機(jī)取樣3個果實，每個果實測定3次，取9次測定的平均值，分別計算色度角、飽和度及色澤比，公式分別為：

(1)

飽和度(C)=[(a*)2+(b*)2]1/2

(2)

(3)

1.2.4 TA含量的測定

采用標(biāo)準(zhǔn)NaOH滴定法，取3個果實勻漿后的樣液，平行測定3次，取平均值。

1.2.5 還原糖含量的測定

參考曹健康等[8]的方法，采用3,5-二硝基水楊酸法測定還原糖含量，取3個果實勻漿后的樣液，平行測定3次，取平均值。

1.2.6 失重率的測定

失重率的測定采用稱量法，取15個果實測定質(zhì)量，計算失重率。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

應(yīng)用SPSS 19.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析(ANOVA)和因子分析，在所得的主要因子和得分系數(shù)矩陣的基礎(chǔ)上建立綜合評價模型，得出果實品質(zhì)的綜合得分。在因子分析之前，用隸屬函數(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，其中正相關(guān)指標(biāo)包括硬度、SSC、TA、還原糖含量、b*值、色度角和飽和度，根據(jù)公式(4)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，負(fù)相關(guān)指標(biāo)包括失重率、L*值、a*值和色差比，根據(jù)公式(5)進(jìn)行轉(zhuǎn)化[9]。

(4)

(5)

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素方差分析

2.1.1 果皮色度

表1為不同處理對果實果皮色度的影響。結(jié)果表明，在整個貯藏過程中，對照組果實a*和b*值均持續(xù)上升，a*值的持續(xù)上升為果實逐漸褪綠的過程，b*值持續(xù)上升表示果實逐漸黃化，這與果實葉綠素含量的不斷降低和花色苷含量不斷增加相一致，是其正常后熟和衰老的表現(xiàn)[10]。對照組果實在貯藏過程中褪綠嚴(yán)重，在16～25 d時最為明顯，L*的變化趨勢為先增大后減小，且12 d時為峰值。1-MCP處理則明顯抑制了貯藏過程中a*和b*值的上升，減緩果實由綠向黃的轉(zhuǎn)變，在整個貯藏過程中與初始值相比無明顯下降趨勢，說明對果實低溫貯藏過程中的亮度有明顯改善作用。對照組和1.00 μL/L 1-MCP果實的色度角、飽和度和色澤比在貯藏8 d內(nèi)保持穩(wěn)定，0.50、0.75 μL/L 1-MCP處理能保持果皮色度16 d。除了L*以外所有指標(biāo)在貯藏16 d到25 d時變化急劇明顯，為貯藏果實品質(zhì)劣變的高峰期，宜在此時間段之前終止貯藏。及華[11]、MINAS等[12]研究發(fā)現(xiàn)1-MCP對“安哥諾”李、“黑琥珀”李和“紅巷”李也有相同作用。

2.1.2 果實硬度、SSC、TA、還原糖及失重率

從表2可得出，在貯藏0～12 d之間各處理組硬度變化趨勢較緩慢，12 d之后變化急劇，其中不同處理硬度下降趨勢快慢分別為：0.75 μL/L<0.5 μL/L<1.00 μL/L<對照組，說明1-MCP能抑制青脆李果實硬度的降低，這與及華等[11]的研究結(jié)果相一致，與KHAN[13]等得出的1-MCP濃度越高處理效果越明顯的研究結(jié)果不一致，可能是由于李果實品種的差異所致。不同處理組SSC變化與初始值18.00%相比整體呈下降趨勢，且SSC變化趨勢復(fù)雜，整體波動比較大，各處理組測定值相互交錯，但1.00 μL/L 1-MCP處理在整個貯藏過程中的抑制效果略微優(yōu)于其他處理組，有研究表明1-MCP對李果實SSC影響并不大[12, 14-15]。隨著貯藏時間的延長，青脆李果實中的含酸量逐漸下降，與貯藏時間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與對照組相比不同濃度1-MCP處理均抑制了TA含量的下降，這與MINAS等[12]的研究結(jié)果相一致，其中0.75、0.50 μL/L 1-MCP處理的抑制效果優(yōu)于對照組和1.00 μL/L 1-MCP處理組。青脆李在貯藏前的還原糖含量為8.09%，隨貯藏時間延長，還原糖含量有所增加，分析其原因可能是由于在貯藏初期溫度的降低，果實呼吸受到抑制，非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化的增加[16]，形成了還原糖逐漸上升的趨勢，在貯藏后期由于呼吸的消耗與氧化作用的進(jìn)行，還原糖含量逐漸降低。與對照組相比，1-MCP處理減少了貯藏過程中的失重，0.75、1.00 μL/L 1-MCP處理間差異不顯著(p>0.05)，0.5 μL/L 1-MCP處理對失重率的抑制效果最佳，與對照組、0.75、1.00 μL/L 1-MCP處理間差異顯著(p<0.05)。LIPPERT[17]等也表明，0.5 μL/L 1-MCP處理歐洲李后低溫貯藏4周，其失重率顯著低于對照組(p<0.05)。

表1 1-MCP處理對青脆李低溫貯藏條件下果實果皮色度的影響

注：不同小寫字母表示同一時間段不同處理間差異顯著(p<0.05)。

表2 1-MCP處理對青脆李低溫貯藏條件下果實硬度、SSC、TA、還原糖和失重率的影響

注：不同字母表示同一時間段不同處理間差異顯著(p<0.05)。

2.2 果實品質(zhì)的主成分分析及綜合評價

2.2.1 KMO檢驗

經(jīng)過隸屬函數(shù)轉(zhuǎn)化后的值通過KMO和Bartlett’s Test檢驗變量間的相關(guān)性。結(jié)果KMO值為0.779，其值大于0.70，表明該數(shù)據(jù)適合用作因子分析。Bartlett’s 檢驗統(tǒng)計值的概率為0.000，小于0.01，表明該數(shù)據(jù)具有相關(guān)性，可做因子分析。

2.2.2 相關(guān)性分析

相關(guān)性分析可以衡量2個變量因素的相關(guān)密切程度。根據(jù)下表的簡單相關(guān)矩陣進(jìn)行直觀檢驗，發(fā)現(xiàn)大部分相關(guān)系數(shù)均大于0.3，且存在多組顯著或極顯著相關(guān)關(guān)系，說明轉(zhuǎn)化后的數(shù)據(jù)間相關(guān)性明顯，適合做因子分析[18]。果皮色度(L*值、a*值、色度角、飽和度、色澤比)與硬度、TA和失重率之間呈極顯著相關(guān)關(guān)系(p<0.01)，b*值與其他指標(biāo)相關(guān)性都不高，還原糖與其他指標(biāo)呈顯著相關(guān)關(guān)系，失重率與其余指標(biāo)呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，a*值與其余指標(biāo)呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。由此能簡單說明，果實轉(zhuǎn)黃與硬度、糖、酸含量、失水程度無明顯相關(guān)性(p>0.05)，果皮色度(L*值、a*值、色度角、飽和度、色澤比)與其他品質(zhì)指標(biāo)相互影響。

表3 青脆李果實低溫貯藏期間各品質(zhì)指標(biāo)間相關(guān)性分析

注:*表示差異顯著(p<0.05)；**表示差異極顯著(p<0.01)。

2.2.3 因子分析

對表1、表2中的數(shù)據(jù)用隸屬函數(shù)轉(zhuǎn)化后進(jìn)行因子分析，前2個因子(特征根>1)方差累積貢獻(xiàn)率為80.896%，可用這2個因子較好地代替上述11個指標(biāo)對果實品質(zhì)進(jìn)行評價。由此取前2個主因子繪制因子載荷圖。如圖1所示，SSC和b*值在因子2的正負(fù)方向有較高的載荷，還原糖、TA、硬度、飽和度、色澤比、色度角、L*值在因子1的正方向上有較高的載荷，失重率和a*值在因子1的負(fù)方向上有較高的載荷。在因子1和因子2上載荷的大小(圖1)依次為(色度角、色澤比、飽和度、L*、a*、b*、硬度、失重率、SSC、TA、還原糖)，由于色度角、色澤比、飽和度在成分2上的載荷極小，且在因子2正方向上的載荷大致相同，因此在分析時可只取色度角測定值。綜上分析可得知，硬度和果皮色度對果實綜合品質(zhì)的評價有重要的意義，青脆李品質(zhì)劣變的主要因子就包括果皮黃化和水分散失，而決定品質(zhì)高低的還有SSC、TA和糖含量。

2.2.4 因子得分及綜合模型的構(gòu)建

由于第1、第2因子已基本保留了原來11個指標(biāo)的所有信息，因此采用Y1和Y2表示2個主因子，以各自的方差貢獻(xiàn)率為權(quán)重構(gòu)建綜合評價模型，即綜合得分越高，品質(zhì)越好。依次用B1,B2,…,B11表示11個品質(zhì)指標(biāo)，由因子得分系數(shù)矩陣得出因子得分模型：

表4 因子分析得到的方差貢獻(xiàn)率

圖1 旋轉(zhuǎn)因子得分載荷圖Fig.1 Loading and scores of rotation factors

Y1=0.115B1+0.079B2+0.105B3+0.088B4-

0.115B5+0.127B6-0.127B7+0.007B8+0.132B9+0.125B10+0.132B11

(6)

Y2=0.260B1-0.412B2-0.127B3+0.021B4+0.027B5-0.033B6-0.008B7+0.641B8+0.000B9+0.140B10-0.011B11

(7)

以各因子貢獻(xiàn)率為權(quán)重計算綜合得分：

Y=(0.676 40Y1+0.132 56Y2)/0.808 96

(8)

由綜合得分圖可知，對照組青脆李果實品質(zhì)在整個貯藏過程中呈下降趨勢(見圖2)，可見對照組青脆李果實品質(zhì)在采收時最高，在貯藏至12 d時品質(zhì)呈均勻下降趨勢，貯藏16 d以后品質(zhì)急劇下滑，在貯藏20 d左右開始出現(xiàn)負(fù)值，結(jié)合貯藏經(jīng)驗可知，此時的果實組織松散不具有脆硬的口感、風(fēng)味淡薄、色澤暗沉，已經(jīng)完全失去其商品價值(見表1)；經(jīng)過1-MCP處理后的果實，到貯藏4 d時其綜合得分略有上升趨勢，由表1分析可得知，將青脆李貯藏于較低溫度條件下，由于溫度的變化果實硬度和SSC含量都有所上升，具體原因尚不明確，需后期進(jìn)一步探究。

圖2 不同處理條件下青脆李低溫貯藏品質(zhì)綜合得分Fig.2 Comprehensive scores of prunus americana Plums with different treatments during cold storage

貯藏至8 d時0.75、1.00 μL/L 1-MCP處理組果實綜合品質(zhì)都未見明顯降低，而在實際測定中也可發(fā)現(xiàn)硬度、還原糖、果皮色度值均維持較高水平，在貯藏8～16 d時，1.00 μL/L 1-MCP處理組果實品質(zhì)不斷下降且低于0.50 μL/L 1-MCP處理組，其原因可能是因為較高濃度的1-MCP與乙烯結(jié)合位點結(jié)合，從而阻止了乙烯作用影響果蔬后熟進(jìn)程和相關(guān)風(fēng)味物質(zhì)的呈現(xiàn)[19]?？梢钥闯鲈谫A藏8～12 d時0.75 μL/L 1-MCP處理組能較好維持果實綜合得分且高于其他處理組和對照組，而貯藏16 d以后不同處理組和對照組果實品質(zhì)都急劇下降，可近似地認(rèn)為在16 d時為青脆李品質(zhì)急劇變化的關(guān)鍵點，此后果實硬度、糖、酸含量嚴(yán)重降低，果皮色度變化快，商品價值不斷降低，不適宜繼續(xù)貯藏。

3 結(jié)論

通過隸屬函數(shù)法對青脆李品質(zhì)測定的11指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，通過因子分析將上述多個指標(biāo)進(jìn)行降維，提取出能夠代表11個指標(biāo)大部分信息的2個主因子，經(jīng)過因子載荷分析可知，影響青脆李品質(zhì)的主要因子為硬度與果皮色度，導(dǎo)致果實劣變的主要因子為果皮黃化指數(shù)與果實失水程度，而決定品質(zhì)高低的還有SSC、TA和還原糖含量。本文采用了隸屬函數(shù)結(jié)合因子分析的方法綜合評價了果實品質(zhì)的變化，也得出相同的結(jié)論，且更為科學(xué)與合理地解釋了影響青脆李低溫貯藏過程中品質(zhì)變化的主要因子。

由綜合得分可知，對照組青脆李果實品質(zhì)在采收時最佳，貯藏過程中不斷下降，在貯藏20 d時其綜合得分開始出現(xiàn)負(fù)值，果實品質(zhì)開始出現(xiàn)嚴(yán)重劣變，失去食用價值，而經(jīng)過1-MCP處理后明顯延長了果實貯藏期。JIANG等[20]研究表明1-MCP處理對果實品質(zhì)的影響與劑量有關(guān)，并且高劑量1-MCP處理能促進(jìn)果實腐爛發(fā)生，本文采用1-MCP處理均明顯抑制青脆李果實貯藏過程中品質(zhì)的降低，未出現(xiàn)濃度過高引起腐爛的現(xiàn)象，這可能與果實品種和處理時間相關(guān)，其中0.75 μL/L為適宜青脆李長期貯藏的1-MCP濃度，貯藏16 d能很好地保持青脆李的食用品質(zhì)。

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