新疆石榴果實品質(zhì)主成分分析

楊 磊，靳 娟，樊丁宇，趙國慶，楊宏順，郝 慶

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝作物研究所/農(nóng)業(yè)部新疆地區(qū)果樹科學(xué)觀測實驗站，烏魯木齊　830091；2.疏附縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，新疆喀什　844100)

0　引 言

【研究意義】石榴(PunicagranatumL.)屬石榴科(Punicaceae)石榴屬(PunicaL.)落葉灌木或小喬木，原產(chǎn)伊朗、阿富汗等中亞地區(qū)，適應(yīng)性強(qiáng)，在熱帶和亞熱帶地區(qū)廣泛栽培[1]。經(jīng)過長期的栽培馴化，在我國南北各地均有分布，形成了新疆葉城、陜西臨潼、山東棗莊、河南滎陽、河南開封、安徽懷遠(yuǎn)、四川會理、云南蒙自等8大石榴主產(chǎn)區(qū)[2,3]。南疆地處中亞腹地，屬典型的暖溫帶大陸性干旱氣候帶，晝夜溫差大，光、熱資源豐富，干旱少雨，年降水量39 ～ 664 mm，年平均氣溫在11.4～11.7℃，無霜期220 d左右，年有效積溫可達(dá)4 200℃，年均日照時數(shù)3 000～3200 h，與其它地區(qū)的石榴相比，南疆的石榴果實個大、皮薄、著色好、汁多味甜、營養(yǎng)豐富[4-6]。新疆引種栽培石榴歷史悠久，距今至少有1 600余年[6]，在長期的栽培馴化中形成了許多優(yōu)異的品種資源，據(jù)報道目前至少有21份[7]。【前人研究進(jìn)展】果實品質(zhì)是評價品種優(yōu)劣的重要依據(jù)，主要由外觀品質(zhì)和內(nèi)在品質(zhì)構(gòu)成[8]。國內(nèi)研究者已對新疆石榴果實品質(zhì)進(jìn)行了相關(guān)的研究。張萬民等[5]調(diào)查認(rèn)為喀什酸石榴外觀品質(zhì)最好，皮亞曼1號內(nèi)在品質(zhì)最好。陳蕓等[9]通過對喀什及和田石榴主栽品種調(diào)查和初步鑒定，認(rèn)為皮亞曼石榴和葉城大籽甜石榴內(nèi)在品質(zhì)最佳，最適宜鮮食。楊磊等[10]從栽培方面探討了降低喀什石榴裂果率的技術(shù)措施。卓熱木·塔西等[11]通過比較葉城和鄭州兩地不同石榴的果實品質(zhì)，對其用途提出了建議。【本研究切入點】近年來，主成分分析在生物性狀評價和產(chǎn)品品質(zhì)評價中已廣泛應(yīng)用，但針對新疆石榴果實品質(zhì)的應(yīng)用報道較少。研究分析新疆石榴果實品質(zhì)主成分。【擬解決的關(guān)鍵問題】研究以新疆6個石榴材料，對果實可溶性糖、可滴定酸、可溶性固形物、VC含量以及出汁率等指標(biāo)進(jìn)行測定，通過主成分分析對內(nèi)在品質(zhì)進(jìn)行評價，為新疆石榴的果實品質(zhì)綜合評價提供理論參考。

1　材料與方法

1.1　材 料

2016年9月27～29日石榴成熟期，分別在葉城縣伯西熱克鄉(xiāng)采摘葉城酸石榴、葉城甜石榴和葉城大籽甜石榴，皮山縣皮亞曼鄉(xiāng)采摘皮亞曼石榴，喀什市喀什地區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心農(nóng)業(yè)科技示范園采摘喀什甜石榴、喀什酸石榴。石榴樹齡均在6～8年，樹勢中庸，南北行，株行距2 m×4 m，匍匐栽培。

選生長健壯、長勢一致的石榴樹5株，每株東、南、西、北4個方位隨機(jī)采果色均勻、無機(jī)械損傷、無病蟲害的完全成熟果實10個，每個品種各采50個果實，果實采摘后置于盛有冰袋的泡沫保溫箱中，立即運(yùn)回烏魯木齊，貯藏于4℃的保鮮庫，3 d后進(jìn)行品質(zhì)分析。

1.2　方 法

石榴果實洗凈晾干，用不銹鋼水果刀將果實分成兩半，剝?nèi)∈褡蚜?，力度適中，以不損傷籽粒為宜，放入果汁機(jī)中磨成漿，經(jīng)負(fù)壓過濾機(jī)抽濾，將果汁倒入玻璃瓶中并蓋緊瓶蓋，4℃冰箱保存，用于測定果實相關(guān)品質(zhì)指標(biāo)。每個品種取30個果實測定數(shù)據(jù)。

WYT-4型手持式折光儀測定可溶性固形物含量；蒽酮比色法測定可溶性糖含量[12]；紅菲咯啉比色法測定VC含量[12]；NaOH滴定法測定可滴定酸含量[13]。

出汁率(%)=果汁重量/果實重量×100%。

1.3　數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，SPSS 17.0軟件進(jìn)行方差分析(P<0.05)，Duncan法進(jìn)行多重比較檢驗，表中數(shù)據(jù)以“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

2　結(jié)果與分析

2.1　不同石榴果實品質(zhì)比較

不同石榴的出汁率無差異，可溶性固形物、可滴定酸和可溶性糖含量間均有差異。果實可溶性固形物含量由高到低依次為：葉城大籽甜石榴>葉城酸石榴>葉城甜石榴>皮亞曼石榴>喀什酸石榴>喀什甜石榴；其中葉城大籽甜石榴、葉城酸石榴、葉城甜石榴和皮亞曼石榴的可溶性固形物含量均超過17%，且其可溶性固形物含量均顯著高于喀什甜石榴。果實可滴定酸含量由高到低依次為：葉城酸石榴>喀什酸石榴>喀什甜石榴>皮亞曼石榴>葉城大籽甜石榴>葉城甜石榴；其中葉城酸石榴的可滴定酸含量超過2%，葉城甜石榴的可滴定酸含量不足0.5%。果實可溶性糖含量由高到低依次為：葉城甜石榴>葉城大籽甜石榴>喀什甜石榴>喀什酸石榴>皮亞曼石榴>葉城酸石榴；其中葉城甜石榴和葉城大籽甜石榴的可溶性糖含量分別超過32%和27%，顯著高于其余4個。果實中VC含量由高到低依次為：皮亞曼石榴>葉城大籽甜石榴>喀什酸石榴>葉城酸石榴>喀什甜石榴>葉城甜石榴；其中皮亞曼石榴的VC含量超過28.3 mg/100 g，顯著高于其余5個石榴。表1

2.2　不同石榴果實若干品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性

研究表明，得出不同石榴果實品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)矩陣?？扇苄怨绦挝锱c可溶性糖、VC含量呈一定的正相關(guān)，而與可滴定酸含量呈一定的負(fù)相關(guān)；可滴定酸與可溶性糖和VC含量呈負(fù)相關(guān)；可溶性糖與VC含量呈正相關(guān)。因為各變量之間存在一定的相關(guān)性，所以在品質(zhì)鑒定中不能單獨依賴某一個評價指標(biāo)對品種的品質(zhì)作出評價。表2

表1不同石榴果實品質(zhì)指標(biāo)
Table1Quality paramrters analysis in different pomegranate

名稱Cultivar出汁率Juiceyield(%)可溶性固形物Solublesolid(%)可滴定酸Titratableacid(%)可溶性糖Solublesugar(%)VC(mg/100g)FW葉城酸石榴Yechengsuanshiliu73 03±1 96a17 4±0 2ab2 19±0 38a11 35±0 74d15 9±0 4bc葉城甜石榴Yechengtianshiliu74 37±2 19a17 3±0 9ab0 44±0 04c32 47±2 71a10 6±0 1c葉城大籽甜石榴Yechengdazitianshiliu70 30±0 95a17 9±0 6a0 55±0 03c27 03±1 19b18 1±0 7b皮亞曼石榴Piyamanshiliu74 22±1 30a17 2±0 5ab0 99±0 16bc13 07±0 95d28 3±1 1a喀什甜石榴Kashitianshiliu71 00±0 75a14 9±0 5c1 64±0 15ab16 67±0 43c15 9±0 3bc喀什酸石榴Kashisuanshiliu73 44±1 14a15 6±0 3bc1 97±0 33ab13 89±0 76cd15 9±0 5bc

注：表內(nèi)同列數(shù)字后不同英文字母表示差異達(dá)到顯著水平，P≤0.05

Note: Different letters in the same column indicate significant difference,P≤0.05

表2不同石榴果實品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)矩陣
Table2Correlation matrix of fruit quality indexes in different pomegranate cultivars

指標(biāo)Indexes可溶性固形物Solublesolid(%)可滴定酸Titratableacid(%)可溶性糖Solublesugar(%)VCVC/mg/100gFW可溶性固形物Solublesolid(%)1 000可滴定酸Titratableacid(%)-0 5231 000可溶性糖Solublesugar(%)0 877-0 8381 000VC(mg/100g)FW0 759-0 6420 8061 000

2.3　不同石榴果實品質(zhì)主成分

對不同石榴的4個品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，第1和第 2主成分的特征值分別為 2.221和1.271，貢獻(xiàn)率分別為55.521% 和31.765% ，前2個主成分的累積貢獻(xiàn)率已達(dá)87.286%(超過80%)，可以反映大部分的信息，所以提取前2個主成分用作綜合評價。表3

表3主成分特征值
Table3Component eigenvalues

主成分Principalcomponent初始特征值Initialeigenvalues特征值Characteristicvalues(λ)解釋方差Varianceexplained(%)累積解釋方差Cumulativevarianceexplained(%)12 22155 52155 52121 27131 76587 28630 50612 65999 94540 0020 055100

經(jīng)SPSS數(shù)據(jù)主成分分析得到主成分載荷矩陣。主成分的載荷矩陣旋轉(zhuǎn)之后載荷系數(shù)更接近1或者更接近0，這樣得到的主成分能夠更好的解釋和命名變量[13]。主成分1主要攜帶的是可溶性固形物、可滴定酸、可溶性糖的信息，主成分2主要攜帶的是VC的信息。表4

綜合得分的高低反映了供試品種的優(yōu)劣，綜合得分越高，相應(yīng)的品種就越優(yōu)良[14]。不同石榴的各主成分綜合得分排序依次為：葉城大籽甜石榴、葉城甜石榴、皮亞曼石榴、葉城酸石榴，喀什甜石榴、喀什酸石榴。表5

表4主成分初始因子載荷矩陣
Table4Component Matrix

主成分Principalcomponent可溶性固形物Solublesolid可滴定酸Titratableacid可溶性糖SolublesugarVC10 648-0 9150 942-0 27520 531-0 217-0 3070 920

表5不同石榴主成分綜合得分和排序
Table5Composite score of principal component and order of different pomegranates

名稱Cultivars主成分1Componentone主成分2Componenttwo綜合得分Compositescore排序Order葉城酸石榴Yechengsuanshiliu-0 67530 0617-0 35534葉城甜石榴Yechengtianshiliu1 4237-0 81720 53092葉城大籽甜石榴Yechengdazitianshiliu1 08420 44770 74421皮亞曼石榴Piyamanshiliu-0 23581 74890 42463喀什甜石榴Kashitianshiliu-0 7247-0 8454-0 67095喀什酸石榴Kashisuanshiliu-0 8721-0 5957-0 67346

3　討 論

果實品質(zhì)是評價品種優(yōu)劣的重要依據(jù)，主要由外觀品質(zhì)和內(nèi)在品質(zhì)構(gòu)成。單果質(zhì)量、色澤和整齊度等可評價果實的外觀品質(zhì)，可溶性固形物、可滴定酸、可溶性糖和VC等可評價其內(nèi)在品質(zhì)[8]。卓熱木·塔西等[11]以新疆葉城縣的石榴主栽品種葉城1號和葉城2號以及河南鄭州市的石榴主栽品種突尼斯與中農(nóng)紅作為研究對象，測定和比較了4個石榴品種的果實內(nèi)在品質(zhì)指標(biāo)，結(jié)果表明葉城1號果實中的可溶性固形物和可溶性糖含量均最高，葉城1號和葉城2號均較耐貯運(yùn)，均較適于貯藏和遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，突尼斯和中農(nóng)紅均不耐貯運(yùn)，較適用于加工果汁或就近銷售。張琳等[15]研究結(jié)果表明，新疆喀什甜石榴的可溶性固形物含量、籽粒色飽和度、蘋果酸含量、總花色素苷含量和總酚含量均高于四川會理青皮石榴。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)葉城大籽甜石榴的可溶性固形物含量最高，為17.9%±0.6%，葉城酸石榴和葉城甜石榴次之，喀什甜石榴最低；葉城酸石榴的可滴定酸含量最高，為2.19%±0.38%，葉城酸石榴、喀什甜石榴、喀什酸石榴三者之間的可滴定酸含量沒有顯著差異；葉城甜石榴的可溶性糖含量顯著高于其余5個石榴；皮亞曼石榴的VC含量最高，為(28.3±1.1) mg/100 g，其余5個石榴之間VC含量差異不顯著。

主成分分析是將多個指標(biāo)化為少數(shù)幾個綜合指標(biāo)的一種統(tǒng)計分析方法，其在不損失或很少損失原有信息的前提下，可以將原來個數(shù)較多而且彼此相關(guān)的指標(biāo)轉(zhuǎn)化為新的個數(shù)較少且彼此獨立或相關(guān)性較小的綜合指標(biāo)[16]。近年來，主成分分析在生物性狀分析和產(chǎn)品品質(zhì)分析中已廣泛應(yīng)用。法潔瓊等[17]對甘肅河西走廊3個主要釀酒葡萄產(chǎn)地的栽培葡萄品種果實品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，得到標(biāo)準(zhǔn)化變量表達(dá)的主成分表達(dá)式和對應(yīng)的方差貢獻(xiàn)率，構(gòu)建的預(yù)測模型對河西走廊產(chǎn)區(qū)白色和紅色品種進(jìn)行了綜合排序。馮一峰等[18]通過主成分分析法對8個引進(jìn)棗品種鮮果果實品質(zhì)進(jìn)行綜合評價，結(jié)果表明，‘金谷大棗’的綜合品質(zhì)較好。 馮立娟等[19]以山東、云南、新疆和四川地區(qū)8個主栽石榴品種的成熟期果實為試材，利用主成分分析法得出成熟期石榴品質(zhì)最好的品種是云南的紅瑪瑙，其次是新疆的喀什甜和千籽紅，山東的泰山紅排名第4，最差的品種是云南的甜綠籽。研究通過主成分分析法得出葉城大籽甜石榴品質(zhì)最佳，其次是皮亞曼石榴，與陳蕓等[9]的研究結(jié)果不一致，出現(xiàn)這種現(xiàn)象可能與取材時間、地點、樹齡等因素有關(guān)。

4　結(jié) 論

新疆石榴的可溶性固形物、可滴定酸、可溶性糖和VC含量差異較大。經(jīng)主成分分析各品種綜合得分排序依次為：葉城大籽甜石榴、葉城甜石榴、皮亞曼石榴、葉城酸石榴，喀什甜石榴、喀什酸石榴。葉城大籽甜石榴綜合得分最高、品質(zhì)最佳，這與感官評價及生產(chǎn)實踐中觀察的結(jié)論一致，主成分分析可作為石榴果實品質(zhì)的一種綜合評價方法。

參考文獻(xiàn)(References)

[1] Fadavi, A., Barzegar, M., Azizi, M. H., & Bayat, M. (2005). Note, physicochemical composition of ten pomegranate cultivars (punica granatum l.) grown in Iran.FoodScience&TechnologyInternational,11(2): 113-119.

[2]馮玉增, 宋梅亭, 韓德波. 我國石榴種質(zhì)資源概況[J].中國果樹,2006, (4):57-58.

FENG Yu-zeng, SONG Mei-ting, HAN De-bo. (2006). Preparation of Pomegranate Germplasm Resources in China [J].ChineseFruits, (4):57-58. (in Chinese)

[3]劉安成, 李慧, 王亮生, 等. 石榴類黃酮代謝產(chǎn)物的研究進(jìn)展[J].植物學(xué)報, 2011,46(2):129-137.

LIU An-cheng, LI Hui, WANG Liang-sheng, et al. (2011). Recent Advances in Metabolic Products of Flavonoids in Punica granatum [J].ChineseBulletinofBotany, 46(2): 129-137. (in Chinese)

[4]薛曉珍.新疆石榴的營養(yǎng)成分及用途[J].儀器儀表與分析監(jiān)測, 2002, (3): 44-45.

XUE Xiao-zhen. (2002). Nutritional Components and Uses of Xinjiang Pomegranate [J].InstrumentationandAnalysisMonitoring, (3): 44-45. (in Chinese)

[5]張萬民, 熊燕, 姜喜, 等.新疆石榴若干品種果實品質(zhì)鑒定初報[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,48(3):636-637.

ZHANG Wan-min, XIONG Yan, JIANG Xi, et al. (2009), Fruit Quality Reports of Pomegranate Varieties in Xinjiang [J].HubeiAgriculturalSciences, 48(3):636-637. (in Chinese)

[6]郝慶,吳名武,陳先榮. 新疆石榴栽培與內(nèi)地的差異[J]. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué),2005,(S1):41-44.

HAO Qing, WU Ming-wu, CHEN Xian-rong. (2005). Differences between Xinjiang Pomegranate Cultivation and Mainland China [J].XinjiangAgriculturalSciences, (S1):41-44. (in Chinese)

[7]陳蕓,王繼蓮,丁曉麗, 等.新疆石榴種質(zhì)資源遺傳多樣性的SRAP分析[J].西北植物學(xué)報,2016,36(5):916-922.

CHEN Yun, WANG Ji-lian，DING Xiao-li, et al. (2016). Genetic diversity of germplasm collection of pomegranate in Xinjiang using SRAP markers [J].ActaBot.Boreal. -Occidvnt.Sin, 36(5):916-922. (in Chinese)

[8]Nuncio-Jáuregui, N., Calín-Sánchez, A., Carbonell-Barrachina, A., & Hernández, F. (2014). Changes in quality parameters, proline, antioxidant activity and color of pomegranate (Pumicegranatum, l.) as affected by fruit position within tree, cultivar and ripening stage.ScientiaHorticulturae, 165(165): 181-189.

[9]陳蕓,詹建立,阿依西古麗·外力,等.南疆石榴主栽品種調(diào)查及果實品質(zhì)初步鑒定[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué),2016,(1):83-86.

CHEN Yun, ZHAN Jian-li, Ayixiguli Waili, et al. (2016). Main Cultivars Investigation and Fruit Quality Identification ofPunicagranatumL. in Southern Xinjiang [J].HeilongjiangAgriculturalSciences, (1):83-86. (in Chinese)

[10]楊磊, 傅連軍, 席勇, 等. 影響喀什石榴裂果相關(guān)因素的初步分析[J]. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué), 2010, 47(7):1 310-1 314.

YANG Lei, FU Lian-jun, XI Yong, et al. (2010). Primary report on correlation factors affecting fruit cracking of pomegranate [J].XinjiangAgriculturalSciences, 47(7):1,310-1,314. (in Chinese)

[11]卓熱木·塔西, 克熱曼·賽米, 伊麗米努爾, 等. 4個石榴品種果實品質(zhì)的差異性分析[J]. 經(jīng)濟(jì)林研究,2016,34(4):101-106.

Zoram Taxi, Kerema Sami, Elnimura, et al. (2016). Difference analysis on fruit quality of four cultivars of pomegranate [J].NonwoodForestResearch, 34(4):101-106. (in Chinese)

[12]鄒琦.植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社, 2001.

ZOU Qi. (2001).PlantPhysiologyExperimentalGuidance[M]. Beijing: China Agriculture Press. (in Chinese)

[13]公麗艷,孟憲軍,劉乃僑,等. 基于主成分與聚類分析的蘋果加工品質(zhì)評價[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2014,30(13):276-285.

GONG Li-yan, MENG Xian-jun, LIU Nai-qiao, et al. (2014). Evaluation of apple quality based on principal component and hierarchical cluster analysis [J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering, 30(13):276-285. (in Chinese)

[14]王沛, 劉璇, 畢金峰, 等．基于主成分分析的中早熟蘋果脆片品質(zhì)評價[J].中國食品學(xué)報, 2012, 12(6):204-211.

WANG Pei, LIU Xuan, BI Jin-feng, et al. (2012). Quality Evaluation of Early-maturing Apple Fragments Based on Principal Component Analysis [J].ChineseJournalofFoodScience, 12(6):204-211. (in Chinese)

[15]張琳,鄒苑,饒申,等. 喀什甜石榴與會理青皮石榴品質(zhì)及抗氧化活性的比較[J]. 食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報,2014,5(11):3 727-3 732.

ZHANG Lin, ZOU Yuan, RAO Shen, et al. (2014). Comparison of quality and antioxidant activity between Kashi sweet pomegranate and Huili green peel pomegranate [J].JournalofFoodSafetyandQuality, 5(11):3,727-3,732. (in Chinese)

[16]張振文,姚慶群. 主成分分析法在芒果貯藏特性分析中的應(yīng)用[J]. 亞熱帶植物科學(xué),2005,(2):25-28,33.

ZHANG Zhen-wen, YAO Qing-qun. (2005). Application of the Principle Component Analysis on Mango Storage Characteristic [J].SubtropicalPlantScience, (2):25-28,33. (in Chinese)

[17]法潔瓊, 張振文. 甘肅河西走廊產(chǎn)區(qū)主栽釀酒葡萄品質(zhì)比較研究[J].北方園藝, 2013,(3):26-30.

FA Jie-qiong, ZHANG Zhen-wen. (2013). Study on the Quality Comparison of the Wine Grape in Gansu Corridor Area [J].NorthernHorticulture, (3):26-30. (in Chinese)

[18]馮一峰，王艷，王志強(qiáng)，等. 幾個引進(jìn)鮮食棗品種成熟期品質(zhì)性狀指標(biāo)的動態(tài)變化及綜合評價[J]. 北方園藝, 2015,(10):24-28.

FENG Yi-feng, WANG Yan, WANG Zhi-qiang, et al. (2015). Dynamic Changes and Comprehensive Evaluation of Several Introduced Jujube Fruit Quality Indexes during Maturity [J].NorthernHorticulture, (10):24-28. (in Chinese)

[19]馮立娟, 尹燕雷, 焦其慶, 等. 不同石榴品種果實酚類物質(zhì)及抗氧化活性研究[J].核農(nóng)學(xué)報， 2016,30(4):710-718.

FENG Li-juan, YIN Yan-lei, JIAO Qi-qing, et al. (2016). Study on the Phenolic Compounds and Antioxidant Activity in Fruits of Different Pomegranate Cultivars [J].JournalofNuclearAgriculturalSciences, 30(4):710-718. (in Chinese)