基于主成分分析的甜櫻桃貯藏品質(zhì)評價研究

顧秋香，安迪，徐凱，王海富，鄭偉尉*

(1.浙江農(nóng)林大學(xué)農(nóng)業(yè)與食品科學(xué)學(xué)院/浙江省農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)改良技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江臨安 311300；2.揚(yáng)州御之苑生態(tài)農(nóng)業(yè)觀光有限公司)

甜櫻桃(PrunusaviumL.)屬于薔薇科(Rosaceae)李屬(PrunusL.)，富含鈣、磷、鐵和多種維生素，被譽(yù)為“果中珍品”[1]。甜櫻桃果實(shí)肉軟、皮薄、汁多，采摘后幾天內(nèi)就會出現(xiàn)枯梗、果實(shí)軟化和風(fēng)味變淡等現(xiàn)象，失去其商品價值和食用價值[2]。因此果實(shí)貯藏品質(zhì)是決定甜櫻桃生產(chǎn)最重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)[3,4]。

果實(shí)貯藏品質(zhì)包括外觀指標(biāo)和內(nèi)在品質(zhì)指標(biāo)，主成分分析法能較全面反映果實(shí)品質(zhì)，已廣泛用于山葡萄[5]、獼猴桃[6]、李[7]等的果實(shí)品質(zhì)綜合評價，但在甜櫻桃果實(shí)品質(zhì)的評價上應(yīng)用較少。筆者以薩米脫和美早2個甜櫻桃品種為試材，對12個果實(shí)貯藏品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行測定，分析各指標(biāo)間的相關(guān)性，并采用主成分分析法對果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行綜合評價，為優(yōu)質(zhì)甜櫻桃品種選育及推廣提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試甜櫻桃品種為美早、薩米脫，砧木均為大青葉，樹齡6年，株行距為4m×4m，樹體為自由紡錘形。于2016年6月8日晴好天氣上午10時前采收九成熟、果形端正、大小均勻、果面清潔、色澤鮮艷、無病蟲害和機(jī)械傷害的果實(shí)，置于鋪有彈性材料的泡沫保溫箱，內(nèi)襯甜櫻桃保鮮專用袋，運(yùn)至浙江省農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)改良技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，預(yù)冷后分裝到有孔塑料盒，4℃保鮮柜貯藏。

1.2 方法

從2016年6月10日起，對甜櫻桃果實(shí)樣品進(jìn)行測定分析，每7天取樣測定1次，重復(fù)5次，至樣品失去商品價值結(jié)束試驗(yàn)。用游標(biāo)卡尺測果實(shí)縱徑和橫徑、果柄長度、上果柄粗度(近果實(shí)端果柄粗度)、中果柄粗度(果柄中間粗度)、下果柄粗度(遠(yuǎn)果實(shí)端果柄粗度)、種子縱徑和橫徑；用GY-1型果實(shí)硬度計測果實(shí)硬度；用電子天平測定單果重和種子重；用手持折光儀測果實(shí)的可溶性固形物含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)結(jié)果為5次重復(fù)的平均值，數(shù)據(jù)的相關(guān)性和差異顯著性使用SPSS 22.0軟件統(tǒng)計分析。通過標(biāo)準(zhǔn)化值做主成分分析，最后對供試2個甜櫻桃品種的貯藏品質(zhì)進(jìn)行綜合評價。

2 結(jié)果與分析

2.1 甜櫻桃果實(shí)品質(zhì)分析

由表1可見，2個甜櫻桃品種的單果重隨貯藏時間延長均呈下降趨勢，至貯藏42天時，薩米脫單果重由9.66g降至5.02g，下降48%；美早由11.81g降至6.78g，下降43%。貯藏過程中果實(shí)硬度逐漸下降，薩米脫由4.3kg/cm2降至1.5kg/cm2，下降65%；美早由4.6kg/cm2降至1.7kg/cm2，下降63%。果實(shí)可溶性固形物含量均呈逐漸升高趨勢，其中薩米脫由14.36%升高至15.88%；美早由12.88%升高至14.08%。

種子重量和果實(shí)縱橫徑均與果實(shí)品質(zhì)有重要相關(guān)性[8,9]。貯藏至42天時，薩米脫種子重量由0.48g降至0.36g，下降25%；美早由0.57g下降至0.46g，下降19%。兩個品種的果實(shí)均是橫徑略大于縱徑，近橢圓形或長圓形，隨著貯藏時間延長，果實(shí)縱橫徑均變小。薩米脫果實(shí)縱徑由2.50cm降至2.05cm，下降20%；美早由2.56cm降至2.23cm，下降13%。薩米脫果實(shí)橫徑由2.99cm降至2.12cm，下降29%；美早由3.02cm降至2.36cm，下降22%。與貯藏前相比，薩米脫和美早的種子縱橫徑均變化不大。

果柄是水分和碳水化合物運(yùn)輸?shù)焦麑?shí)內(nèi)的必經(jīng)之路，其長短與粗細(xì)也可能影響到果實(shí)品質(zhì)性狀[10]。貯藏過程中薩米脫和美早果柄長度均變短，果柄粗度變細(xì)，但品種間有較大差異。果柄長度，至貯藏末期薩米脫縮短17%，美早縮短16%。上果柄粗度，薩米脫貯藏末期下降19%，美早下降29%；中果柄粗度，薩米脫下降36%，美早下降21%；下果柄粗度，薩米脫下降44%，美早下降28%。

表1 甜櫻桃果實(shí)品質(zhì)分析

2.2 果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性分析

對甜櫻桃12個果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析(表2)。結(jié)果表明，果實(shí)縱、橫徑與上、中、下果柄粗度，單果重，呈極顯著正相關(guān)，與種子重量呈顯著正相關(guān)；上、中、下果柄粗度與單果重、種子重量呈極顯著正相關(guān)；種子縱橫徑與種子重量呈顯著正相關(guān)?？扇苄怨绦挝锖颗c種子重量、果柄長度與種子重量呈極顯著負(fù)相關(guān)，中、下果柄粗度均與可溶性固形物呈極顯著負(fù)相關(guān)。

2.3 甜櫻桃貯藏品質(zhì)主成分分析

對12個品質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析(表3)。結(jié)果表明，前3個主成分Z1、Z2、Z3(特征值>1)累計貢獻(xiàn)率達(dá)到84.670%，說明這3個主成分能夠全面反映甜櫻桃果實(shí)貯藏品質(zhì)。另外，由各特征向量值可以看出(考慮特征向量絕對值大小，值越大說明影響越大)，決定第1主成分大小的主要是果實(shí)橫徑、中果柄粗度、下果柄粗度、單果重、種子重量；決定第2主成分大小的主要是果柄長度、種子橫徑；決定第3主成分大小的主要是果實(shí)硬度、種子縱徑。

表2 甜櫻桃果實(shí)品質(zhì)性狀的相關(guān)性分析

注：**和*分別表示在0.01極顯著相關(guān)和0.05水平顯著相關(guān)。

表3 12個主成分的特征向量、特征值、貢獻(xiàn)率及累計貢獻(xiàn)率

2.4 甜櫻桃貯藏品質(zhì)的綜合評價

主成分是原變量的正規(guī)化線性組合，主成分中各性狀載荷值的大小體現(xiàn)了各性狀在主成分中的重要程度。根據(jù)各性狀相關(guān)矩陣的特征向量(表3)，可列出前3個主成分的函數(shù)表達(dá)式：

F1=0.315X0+0.360X1-0.133X2+0.307X3+0.351X4+0.366X5+0.363X6+0.116X7-0.302X8+0.185X9+0.154X10+0.329X11

F2=248X0+0.199X1+0.553X2+0.274X3+0.147X4+0.033X5+0.107X6-0.010X7+0.101X8-0.239X9-0.573X10-0.298X11

F3=297X0+0.113X1+0.323X2-0.159X3-0.147X4-0.185X5+0.094X6-0.602X7+0.060X8+0.561X9+0.156X10+0.007X11

式中：Xi為標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)，i=0，1，2，…，11。

綜合表達(dá)式為：F=6.723F1+2.126F2+1.311F3

利用公式計算出綜合得分，結(jié)果表明在0～4℃條件下，隨著貯藏時間的延長，薩米脫和美早的綜合得分均呈下降趨勢(圖1)，說明采后甜櫻桃果實(shí)的品質(zhì)逐漸劣變。貯藏7天時薩米脫的綜合得分仍為正值，而后迅速下降；至35天時，其綜合得分已降為-1.88。美早的綜合得分明顯高于薩米脫，至14天時綜合得分為0.87，至35天時降為0。貯藏至42天時，薩米脫和美早的綜合得分分別降為-3.65和-1.48，說明薩米脫不如美早耐貯藏。

圖1 甜櫻桃貯藏品質(zhì)綜合評價

3 小結(jié)與討論

果實(shí)品質(zhì)評價指標(biāo)往往眾多且主次難分。主成分分析法在不損失或很少損失原有信息的前提下，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(dú)立或相關(guān)性較小的綜合指標(biāo)，避免了重復(fù)信息的干擾[11]。結(jié)果具有準(zhǔn)確性和科學(xué)性。邵明燦等[12]、陳書霞等[13]、劉科鵬等[6]已通過主成分分析法對綠蘆筍、大蒜、獼猴桃等品質(zhì)進(jìn)行了綜合評價。李偉等[14]采用主成分分析法評價楊梅品種的綜合品質(zhì)，從而篩選出品質(zhì)較佳的楊梅品種。Pinho等[15]根據(jù)11個野生食用菌的主要風(fēng)味物質(zhì)，并應(yīng)用主成分分析和聚類分析法對其分類。因此，將12個甜櫻桃果實(shí)貯藏品質(zhì)指標(biāo)簡化為相對獨(dú)立的3個主要因子，對果實(shí)貯藏品質(zhì)進(jìn)行評價。在0～4℃條件下，果實(shí)的綜合評價指標(biāo)F值均呈先平穩(wěn)變化再急劇下降的變化趨勢。薩米脫的F值在貯藏的前7天為正值，美早的F值在貯藏前35天為正值。說明薩米脫果實(shí)在低溫貯藏條件下的最長貯藏期限為7天，美早果實(shí)的最長貯藏期限為35天。根據(jù)甜櫻桃果實(shí)品質(zhì)綜合得分，美早貯藏期間品質(zhì)遠(yuǎn)高于薩米脫。