甜瓜營養(yǎng)品質(zhì)分析及其代表性指標探究

閆巧俐 - 張雁鳴 - 陶永霞 -何偉忠 - 王 成

(1. 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標準與檢測技術(shù)研究所，新疆 烏魯木齊 830091；3. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險評估實驗室，新疆 烏魯木齊 830091； 4. 新疆農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全實驗室，新疆 烏魯木齊 830091；5. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院科研管理處，新疆 烏魯木齊 830091)

據(jù)2018年國家統(tǒng)計年鑒[1]顯示，中國甜瓜產(chǎn)量達到403.7萬t，占全年果用瓜產(chǎn)量44.7%。目前多從外形、單果重、表皮特征、有無裂紋等方面，進行甜瓜的質(zhì)量評價[2-3]。開展甜瓜營養(yǎng)品質(zhì)表征指標的研究分析，可在進一步充實甜瓜質(zhì)量評價方法的同時，明確區(qū)域主栽品種甜瓜營養(yǎng)品質(zhì)特點，支撐品牌形成及構(gòu)建。

國內(nèi)外已有關(guān)于甜瓜或西瓜營養(yǎng)品質(zhì)的研究報道；但報道內(nèi)容多集中在通過改良培育手段改善營養(yǎng)品質(zhì)等技術(shù)領(lǐng)域。如謝秀芳等[4]研究表明磷素對提高甜瓜可溶性固形物、VC等營養(yǎng)成分的含量具有積極作用；孫爽等[5]研究表明硼營養(yǎng)利于增加甜瓜的總酸、可溶性糖等含量；熊韜等[6]認為適量的鉀有利于甜瓜品質(zhì)的提升；湯謐等[7]報道了可通過改進育種手段和栽培方式來提高甜瓜營養(yǎng)和風(fēng)味品質(zhì)的技術(shù)方法。Flores等[8]利用近紅外光譜法對西瓜中的可溶性固形物進行了測定，并且依據(jù)測定結(jié)果對西瓜進行了分級。Barrett等[9]認為水果營養(yǎng)品質(zhì)也是影響消費者接受度的最重要因素，并論述不同加工方法對果品的風(fēng)味、質(zhì)地的影響。關(guān)于甜瓜營養(yǎng)品質(zhì)表征指標及其不同品種營養(yǎng)品質(zhì)特點的研究報道較少，黃倩等[10]研究僅針對甜瓜的可溶性固形物、VC、可溶性糖等5個指標進行甜瓜品質(zhì)的評價，并未篩選出代表甜瓜營養(yǎng)品質(zhì)的代表性指征。

試驗擬以常見的13種甜瓜為研究對象，在完成試樣灰分、蛋白質(zhì)、脂肪、粗纖維、VB1、VB2、煙酸、煙酰胺、酒石酸、蘋果酸、檸檬酸、富馬酸、果糖、葡萄糖、蔗糖、總糖、可溶性固形物、總酸18項營養(yǎng)品質(zhì)指標研究分析的基礎(chǔ)上，依據(jù)所得數(shù)據(jù)，通過主成分、聚類等多種分析方法，深入探討代表甜瓜營養(yǎng)品質(zhì)的表征指標及其特點[11-13]。旨在將受試13種甜瓜依據(jù)各自營養(yǎng)品質(zhì)特點進行分類，從而使甜瓜銷售過程中的商品化程度更高。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

86、雜交伽師瓜、伽師瓜、奎克拜熱、辟山、風(fēng)味8號、綠肉伽師瓜、金龍、甲黃蜜2號、西州蜜25號、冰糖雪梨、綠寶石甜王、花寶13種甜瓜(成熟度相同)：采購于喀什市農(nóng)貿(mào)市場，經(jīng)打漿處理后，置于-20 ℃冰柜冷凍保藏；

乙酸鎂、濃鹽酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀、酚酞、乙酸鋅、亞鐵氰化鉀、磷酸、硫酸、酒石酸鉀鈉、硫酸銅等：分析純，天津市致遠化學(xué)試劑有限公司；

甲醇、無水乙醇、乙腈：色譜純，美國Fisher Chemical公司。

1.2 試驗設(shè)備

電感耦合等離子體發(fā)射光譜-質(zhì)譜儀：iCAP6300型，德國賽默飛公司；

電子天平：BSA223s型，美國賽多利斯公司；

微波消解儀：Mars型，美國CEM公司；

原子吸收分光光度計：900F型，美國PE公司；

氣相色譜儀(配FID檢測器)：7890A型，美國安捷倫科技有限公司；

高效液相色譜儀：Waters2695型，美國Waters公司；

全自動凱氏定氮儀：8400型，丹麥FOSS公司。

1.3 指標測定

灰分、蛋白質(zhì)、總酸、可溶性固形物、總糖、脂肪、粗纖維、酒石酸、蘋果酸、檸檬酸、富馬酸、蔗糖、果糖、葡萄糖、VB1、VB2、煙酸、煙酰胺18個營養(yǎng)指標均采用現(xiàn)行有效的國家標準方法。

1.4 數(shù)據(jù)分析

參照吳東峰等[14]數(shù)據(jù)分析方法，應(yīng)用SPSS 21.0軟件對試驗所得13種甜瓜的營養(yǎng)指標進行分析，在此基礎(chǔ)上，選用聚類分析結(jié)合品質(zhì)數(shù)據(jù)，進行13種受試甜瓜的分類和營養(yǎng)品質(zhì)特點的研究與探討。

2 結(jié)果分析

2.1 甜瓜品質(zhì)指標相關(guān)性分析

由表1可知，部分營養(yǎng)品質(zhì)指標間存在相關(guān)性，18個指標間存在一定的關(guān)聯(lián)性，試驗結(jié)果表明指標間有可能重疊了部分信息，故借助主成分分析法對其實行降維處理。

2.2 特征值與累積貢獻率分析

由表2可知，主成分1～3的特征根超過1，總貢獻率為70.533%，相比之下，主成分4～5的方差貢獻率較低，第3主成分的方差貢獻率為第4主成分的1.51倍。這在一定程度上說明前面3個主成分已然可體現(xiàn)出原始變量的大多數(shù)信息，故本試驗選取主成分1～3予以深入分析。

2.3 因子載荷矩陣

由表3可知，第1主成分與灰分、VB1、蔗糖、總糖、可溶性固形物高度正相關(guān)；第2主成分與脂肪、煙酸高度正相關(guān)；第3主成分與酒石酸、總酸高度正相關(guān)?？偡讲罱?0%的貢獻來自前3個主成分，故篩選出高度正相關(guān)的9個指標即灰分、脂肪、VB1、煙酸、酒石酸、蔗糖、總糖、可溶性固形物、總酸為評價甜瓜營養(yǎng)品質(zhì)的主要指標。

甜瓜的營養(yǎng)品質(zhì)取決于其自身含有的可溶性固形物、可溶性糖、維生素和有機酸等物質(zhì)的含量[15]。且含糖量為決定甜瓜品質(zhì)的重要因素，決定了甜瓜作為商品的價值高低[16]。張銀歡等[17]研究表明甜瓜果實中的糖、有機酸、維生素和纖維素是反映甜瓜內(nèi)在營養(yǎng)品質(zhì)的重要指標。試驗結(jié)果也表明酒石酸、蔗糖、總糖、可溶性固形物、總酸等指標適合用于甜瓜營養(yǎng)品質(zhì)評價。

2.4 甜瓜營養(yǎng)品質(zhì)的綜合評價

將各品質(zhì)指標變量的主成分載荷值與其對應(yīng)的特征值進行除法計算，而后再開平方根，即可獲得3個主成分中各指標的系數(shù)，也可將其稱為特征向量，如表4所示。

表1 甜瓜各項指標相關(guān)性?

? X1灰分；X2蛋白質(zhì)；X3總酸；X4可溶性固形物；X5總糖；X6脂肪；X7粗纖維；X8酒石酸；X9蘋果酸；X10檸檬酸；X11富馬酸；X12蔗糖；X13果糖；X14葡萄糖；X15VB1；X16VB2；X17煙酸；X18煙酰胺?！?”在0.05 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)；“**”在0.01 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

表2 特征值與累積貢獻率

以特征向量為權(quán)重確定各主成分函數(shù)：

Z1=0.13X1+0.087X2-0.014X3+…-0.042X18，

(1)

Z2=0.033X1+0.170X2+0.197X3+…+0.061X18，

(2)

Z3=-0.188X1-0.104X2-0.098X3-…+0.274X18。

(3)

以分析所得各個對應(yīng)的主成分方差貢獻率作為權(quán)重，應(yīng)用各主成分得分與對應(yīng)的權(quán)重進行線性加權(quán)求和運算，得綜合評價函數(shù)如式(4)。

F= 37.031Z1+20.575Z2+12.927Z3。

(4)

根據(jù)以上主成分分析的各項結(jié)果計算可得甜瓜營養(yǎng)品質(zhì)綜合評價得分模型，應(yīng)用其模型可計算出13個不同品種甜瓜的綜合得分值及排序結(jié)果(表5)。其中綜合得分前3位的優(yōu)質(zhì)甜瓜品種依次為甲黃蜜2號、金龍、辟山。

表3 甜瓜品質(zhì)指標的3個主成分的因子載荷矩陣

表4 主要果實性狀相關(guān)矩陣的特征向量

采用9種甜瓜品質(zhì)代表性表征指標進行聚類分析，由圖1可知，受試13個品種大致可分為兩類，分別是伽師瓜、西州蜜25號、綠寶石甜王、花寶、奎克拜熱、冰糖雪梨、風(fēng)味8號為一類；86、雜交伽師瓜、綠肉伽師瓜、辟山、甲黃蜜2號、金龍為一類；且各類營養(yǎng)品質(zhì)特點各有不同。

由表6可知，以86、雜交伽師瓜為代表的一類甜瓜總糖、可溶性固形物和蔗糖含量較高；以伽師瓜、西州蜜25號為代表的甜瓜脂肪和總酸含量相對豐富。

張先亮等[18]針對西瓜的口感進行了研究，結(jié)果表明纖維素的含量與西瓜的質(zhì)地有關(guān)，纖維含量越高，果肉越粗；果糖的甜味峰值比其他風(fēng)味出現(xiàn)得早，因此果糖為消費者感官評價最先感受到的。而可溶性固形物則在實際生產(chǎn)中代表了西瓜中果糖、葡萄糖、蔗糖綜合含量，因此可溶性固形物高的瓜類，消費者往往都有更好的甜度體驗。試驗以86、雜交伽師瓜為代表的一類甜瓜，具有較豐富的蔗糖、總糖、可溶性固形物，因此在感官上可能表現(xiàn)出更甜一些的特性，適合嗜甜的消費者。以伽師瓜、西州蜜25號為代表的一類的甜瓜則可能表現(xiàn)出甜酸適口的感官特性。

表5 不同品種甜瓜的主成分因子得分

圖1 甜瓜聚類分析結(jié)果

表6 甜瓜營養(yǎng)品質(zhì)聚類分析結(jié)果

3 結(jié)論

通過對13個品種甜瓜的灰分、總酸、總糖等18項糖酸類和基本成分含量的研究分析，結(jié)合主成分分析法篩選了9個指標，即灰分、脂肪、VB1、煙酸、酒石酸、蔗糖、總糖、可溶性固形物、總酸適合作為甜瓜品質(zhì)表征指標，可通過這些指標進行不同品種甜瓜營養(yǎng)品質(zhì)的研究比較。受試甜瓜可分為兩類，第1類包括86、雜交伽師瓜、綠肉伽師瓜、辟山、甲黃蜜2號、金龍，具有灰分、VB1、煙酸、酒石酸、蔗糖、總糖、可溶性固形物含量相對豐富的特點；第2類包括伽師瓜、西州蜜25號、綠寶石甜王、花寶、奎克拜熱、冰糖雪梨、風(fēng)味8號，具有脂肪和總酸含量相對豐富的特點。試驗對甜瓜的特征營養(yǎng)指標進行了篩選，并根據(jù)依據(jù)篩選結(jié)果對甜瓜進行了聚類分析，但并未結(jié)合具體的感官特性進行分類分級。因此結(jié)合具體的感官指標和營養(yǎng)特征指標進行分類和分級將是后續(xù)對甜瓜商品化分類分級研究的側(cè)重點。