基于相關(guān)性和主成分分析評(píng)價(jià)南瓜的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)

任廣乾 楊世康 卞世杰 郭衛(wèi)麗 李新崢

摘 要：為評(píng)價(jià)南瓜品種果實(shí)品質(zhì)，測(cè)定14個(gè)南瓜品種的果實(shí)外觀性狀、口感品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)成分和微量元素含量，并進(jìn)行相關(guān)性分析和主成分分析。結(jié)果表明，果實(shí)還原糖含量（w，后同）為3.59～2.49 g·100 g-1；氨基酸含量為118.39～66.61 mg·100 g-1；水分含量為83.51%～90.31%；灰分含量為0.58%～1.84%；微量元素Ca含量最高（240.66 μg·g-1），Mn含量最低（4.88 μg·g-1）?；曳峙c還原糖、水分含量存在顯著負(fù)相關(guān)，與Ca含量存在極顯著正相關(guān)。主成分分析綜合得分最高品種是汕美2號(hào)，其次依次是優(yōu)豐蜜本、興蔬大果蜜本和金囷蜜本。試驗(yàn)結(jié)果可為今后南瓜品種評(píng)價(jià)及應(yīng)用推廣提供基本信息。

關(guān)鍵詞：南瓜；果實(shí)性狀；營(yíng)養(yǎng)成分；微量元素；相關(guān)性分析；主成分分析

中圖分類號(hào)：S642.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-2871（2023）06-037-06

Evaluation of pumpkin nutrient quality based on correlation and principal component analysis

REN Guangqian1， YANG Shikang2， BIAN Shijie2， GUO Weili2， LI Xinzheng2

（1. Xinxiang City Academy of Agricultural Sciences， Xinxiang 453003， Henan， China; 2. College of Horticulture and Landscape Architecture， Henan Institute of Science and Technology， Xinxiang 453003， Henan， China）

Abstract： In order to evaluate the fruit quality of Cucurbita moschata Duchesn， the appearance traits， taste， nutrients and mineral elements of 14 pumpkin varieties were determined and summarized by its correlation analysis and principal component analysis. The results showed that the reducing sugar content of the fruit ranged from 3.59 g·100 g-1 to 2.49 g·100 g-1; the amino acid content ranged from 118.39 mg·100 g-1 to 66.61 mg·100 g-1; the water content was 83.51%～90.31%. The content of ash is between 0.58% and 1.84%. The content of Ca in mineral elements was the highest （240.66 μg·g-1） and the content of Mn was the lowest （4.88 μg·g-1）. There was a significant negative correlation between ash content and reducing sugar and water， and a significant positive correlation with Ca. Principal component analysis indicated that the best variety is Shanmei 2， followed by Youfeng Miben， Xingshudaguo Miben， and Jinqun Miben.

Key words： Cucurbita moschata; Fruit traits; Nutrients; Mineral elements; Correlation analysis; Principal component analysis

我國(guó)主栽南瓜品種有中國(guó)南瓜（Cucurbita moschata）和印度南瓜（Cucurbita maxima），中國(guó)南瓜以食用老熟瓜為主，果肉中富含糖類、維生素C、果膠、淀粉、微量元素等多種營(yíng)養(yǎng)成分，具有極高的營(yíng)養(yǎng)、保健與藥用價(jià)值，其中微量元素具有降血壓、降血糖等功效[1-4]。據(jù)中國(guó)園藝學(xué)會(huì)南瓜研究分會(huì)2020年統(tǒng)計(jì)，我國(guó)南瓜種植面積28.67萬(wàn)hm2，產(chǎn)量達(dá)1126萬(wàn)t。

目前，老熟瓜的重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是營(yíng)養(yǎng)成分和口感品質(zhì)，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)中把口感品嘗作為南瓜口感品質(zhì)鑒定的主要手段，果肉營(yíng)養(yǎng)成分研究多注重干物質(zhì)、可溶性固形物、可溶性糖、淀粉、多糖等成分含量的測(cè)定。楊宏等[5]對(duì)47份南瓜材料進(jìn)行老熟瓜口感評(píng)價(jià)及營(yíng)養(yǎng)成分研究，測(cè)定了干物質(zhì)、可溶性固形物、可溶性糖、維生素C、淀粉、纖維含量等6個(gè)指標(biāo)，得出干物質(zhì)、淀粉、可溶性糖、維生素C及可溶性固形物含量升高、纖維含量降低導(dǎo)致口感變好，且采用逐步回歸分析建立一個(gè)評(píng)價(jià)南瓜食用口感的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和快速鑒定方法（口感評(píng)價(jià)公式Y(jié)=-5.481+17.974 X1+10.716 X2+12.473 X3，X1為干物質(zhì)百分含量，X2為可溶性糖百分含量，X3為淀粉百分含量）。劉文君等[6]對(duì)2l份南瓜材料進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，干物質(zhì)含量、可溶性固形物含量、可溶性糖含量、淀粉含量相互之間呈極顯著正相關(guān)，且平均隸屬函數(shù)值≥0.6時(shí)，南瓜風(fēng)味很甜，品質(zhì)優(yōu)良。喬丹丹[7]對(duì)百蜜系列10個(gè)南瓜品種口感品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)成分含量進(jìn)行分析，可溶性糖含量、淀粉含量與甜度、質(zhì)地和綜合品質(zhì)呈顯著正相關(guān)。閆春冬等[8]對(duì)20份肉用南瓜進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)測(cè)定以及老熟瓜品嘗鑒定，結(jié)果表明可溶性固形物含量與干物質(zhì)含量、甜度和面度呈極顯著正相關(guān)，與可溶性糖含量和淀粉含量呈顯著正相關(guān)，得出可溶性固形物含量可作為肉用南瓜品質(zhì)評(píng)價(jià)的簡(jiǎn)易指標(biāo)。但由于南瓜品種繁多，品種間差異大，營(yíng)養(yǎng)成分的含量因品種不同存在差異[3，9-10]，而且肉用南瓜營(yíng)養(yǎng)成分綜合評(píng)價(jià)復(fù)雜，目前尚無(wú)統(tǒng)一的鑒定方法。筆者通過(guò)對(duì)14個(gè)南瓜新品種農(nóng)藝性狀、果實(shí)品質(zhì)的調(diào)查分析和營(yíng)養(yǎng)成分、微量元素的測(cè)定，采用相關(guān)性及主成分分析法對(duì)其進(jìn)行綜合品質(zhì)的評(píng)價(jià)，為選育具有特定營(yíng)養(yǎng)和保健功能的南瓜新品種提供充分依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為14個(gè)中國(guó)南瓜品種（表1），試驗(yàn)于2015年4—8月在河南科技學(xué)院南瓜試驗(yàn)基地（輝縣常村）進(jìn)行，4月29—30日定植，7月27—28日統(tǒng)一采收。老熟瓜采收標(biāo)準(zhǔn)：老熟瓜在謝花后35～60 d采收。南瓜應(yīng)在充分成熟、皮蠟粉濃、難以刻劃、皮色轉(zhuǎn)黃后采收。小區(qū)設(shè)計(jì)雙行種植，行長(zhǎng)12 m，行距3.6 m，株距1 m，每行定植12株，每小區(qū)定植24株，占地86.4 m2，隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)。

1.2 方法

1.2.1 ? ?感官評(píng)價(jià) ? ?嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（NY/T 2762－2015）對(duì)14個(gè)中國(guó)南瓜品種進(jìn)行外觀品質(zhì)和口感品質(zhì)的評(píng)定。南瓜果實(shí)的性狀分析調(diào)查內(nèi)容主要是：果實(shí)數(shù)量性狀有縱徑（代碼5）、單瓜質(zhì)量、橫徑（代碼5）、果肉厚度（代碼5）；外觀性狀有嫩瓜皮色、熟瓜皮色（代碼4）、瓜棱深度（代碼3、5、7）、果實(shí)形狀（代碼4、9、11、12）、瓜瘤大?。ùa9）；瓜把長(zhǎng)：瓜縱向切開(kāi)后，從果蒂到瓜腔近端的距離；瓜肚長(zhǎng)：瓜腔的兩長(zhǎng)端距離；熟瓜肉色分黃白、淺黃、黃、金黃、深黃、橙黃、橙紅。果實(shí)口感性狀指標(biāo)：（1）口感甜度，蒸熟后召集10人以上進(jìn)行品嘗（每嘗一個(gè)瓜進(jìn)行一次漱口），包括甜上、甜、中甜、甜下；（2）口感面度，蒸熟后召集10人以上進(jìn)行品嘗，面度可分為不面、微面、中面、面；（3）熟后質(zhì)地，蒸熟后召集10人以上進(jìn)行品嘗，包括細(xì)膩有絲、細(xì)膩、中、較粗、粗糙；（4）綜合品質(zhì)根據(jù)口感性狀進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，包括下、中下、中、中上、上、上上。

1.2.2 ? ?營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)測(cè)定 ? ?在14個(gè)南瓜品種中，每個(gè)品種選取3個(gè)果實(shí)，每個(gè)果實(shí)測(cè)定1次，取3次的平均值。還原糖含量采用葡萄糖直接滴定法測(cè)定[11]；氨基酸含量采用茚三酮分光光度法測(cè)定[12]；水分含量采用直接測(cè)定法中的常壓干燥法測(cè)定[13]；灰分含量采用高溫灼燒的方法測(cè)定[14]；微量元素含量采用等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定[15]。

1.2.3 ? ?數(shù)據(jù)分析 ? ?以上數(shù)據(jù)均取3次重復(fù)的平均值，用SPSS 19.0進(jìn)行單因素新復(fù)極差法（Duncan）方差分析和變異性分析，用Excel 2007作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 14個(gè)中國(guó)南瓜品種果實(shí)性狀調(diào)查

由表2可知，興蔬大果蜜本單果質(zhì)量最大，為5.8 kg；金囷蜜本果實(shí)相對(duì)較小，但果實(shí)果肉厚度較厚，為4.2 cm；優(yōu)豐蜜本、白沙蜜本和興蔬大果蜜本為甜度最高品種；優(yōu)豐蜜本和白沙蜜本含絲最少。綜合分析表2中16個(gè)果實(shí)性狀指標(biāo)，品質(zhì)表現(xiàn)為上等的是：蜜本、金囷蜜本、優(yōu)豐蜜本、白沙蜜本、興蔬大果蜜本、蜜本3號(hào)、百蜜2號(hào)、甜蜜1號(hào)、汕美2號(hào)。

2.2 14個(gè)中國(guó)南瓜品種果實(shí)主要營(yíng)養(yǎng)成分的含量

由表3可知，果實(shí)還原糖含量為2.49～3.59 g·100 g-1，其中最高是百蜜6號(hào)；氨基酸含量為66.61～118.39 mg·100 g-1，其中最高是優(yōu)豐蜜本；水分含量為83.51%～90.31%，其中最高是七葉早；灰分含量為0.58%～1.84%，其中最高是白沙蜜本。各營(yíng)養(yǎng)元素中氨基酸含量的變異系數(shù)最大（1 822.02%），其次是水分含量的變異系數(shù)（216.57%），還原糖含量變異系數(shù)最?。?8.03%）。

2.3 14個(gè)中國(guó)南瓜品種果實(shí)微量元素的含量

由表4可知，綜合14個(gè)南瓜品種每g鮮果實(shí)微量元素含量，由高到低依次是Ca、Fe、Mg、K/Na、Cu/Zn、Mn。其中Ca元素含量最高，為240.66 μg·g-1，其次是Fe元素含量，為166.87 μg·g-1，Ca元素與Fe元素占據(jù)南瓜果實(shí)所含微量元素中的絕大比重。其中，Ca含量最高的是蜜本3號(hào)，為383.17 μg·g-1，F(xiàn)e含量最高的是汕美2號(hào)，為753.00 μg·g-1，Cu/Zn最高的是百蜜2號(hào)，為15.71 μg·g-1，K/Na最高的是惠研早蜜6號(hào)，為18.37 μg·g-1，Mg含量最高的是惠研早蜜6號(hào)，為338.81 μg·g-1，Mn含量最高的是優(yōu)豐蜜本，為25.61 μg·g-1。各微量元素中Mn的變異系數(shù)最大（133.20%），其次是Fe元素的變異系數(shù)（115.72%），K/Na變異系數(shù)最?。?2.99%）。在對(duì)微量元素有特殊需求時(shí)，依據(jù)微量元素變異系數(shù)和最大值可指導(dǎo)南瓜品種的選擇。

2.4 14個(gè)中國(guó)南瓜品種果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分相關(guān)性分析

對(duì)14個(gè)南瓜品種營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行相關(guān)性分析（表5），Ca與灰分含量在0.01水平上呈極顯著正相關(guān)，即灰分含量高的南瓜品種微量元素Ca含量較高；Fe含量與Cu/Zn、Mg含量與K/Na在0.05水平上呈顯著正相關(guān)；還原糖與氨基酸、灰分、多種微量元素含量呈負(fù)相關(guān)，即還原糖含量高的南瓜品種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和微量元素含量較低；水分含量與灰分含量、Ca含量、K/Na呈負(fù)相關(guān)；Mn含量與K/Na、Mg含量呈負(fù)相關(guān)；其他成分間無(wú)顯著相關(guān)性。

2.5 14個(gè)中國(guó)南瓜品種果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分含量的主成分分析

2.5.1 ? ?主成分特征值、累積貢獻(xiàn)率和特征向量分析 ? ?14個(gè)南瓜品種中主成分的特征值和方差貢獻(xiàn)率如表6所示，特征值大于1的主成分共4個(gè)，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到了80.12%，表明４個(gè)主成分反映了80%全部果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分的綜合特征。

由表7可知，在第1主成分的特征向量中，特征值較大且為正的性狀是灰分含量、Ca含量和K/Na，第2主成分的特征向量特征值較大且為正的成分是氨基酸含量、Fe含量、Mn含量，第3主成分的特征向量特征值較大且為正的成分是Cu/Zn，第4主成分的特征向量特征值較大且為正的成分是Mg含量。

2.5.2 ? ?主成分值及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)得分 ? ?按照公式：綜合得分Y=0.321×F1+0.203×F2+0.148×F3+0.127×F4計(jì)算14個(gè)南瓜品種綜合營(yíng)養(yǎng)含量并排名（表8），汕美2號(hào)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)最優(yōu)，其次為優(yōu)豐蜜本、興蔬大果蜜本、金囷蜜本、惠研早蜜6號(hào)，這些品種多含有較多營(yíng)養(yǎng)元素與微量元素，結(jié)合其果實(shí)性狀（表2），多表現(xiàn)為果實(shí)長(zhǎng)筒形、果肉較厚、瓜把較長(zhǎng)、瓜肚大、單瓜質(zhì)量較大。

3 討論與結(jié)論

南瓜外觀品質(zhì)，如果皮、形狀、瓜棱、瓜瘤、肉色等，以及內(nèi)部特征，如肉質(zhì)、甜度、面度、熟后質(zhì)地等，直接影響產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。筆者對(duì)14個(gè)中國(guó)南瓜品種果實(shí)性狀進(jìn)行綜合分析，品質(zhì)表現(xiàn)為上等的是：蜜本、金囷蜜本、優(yōu)豐蜜本等。南瓜果肉中富含干物質(zhì)、還原糖、蛋白質(zhì)和果膠等多種營(yíng)養(yǎng)成分，這些物質(zhì)與南瓜的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、成熟度和耐貯藏性密切相關(guān)[6] ，而且南瓜中含有人體所需的營(yíng)養(yǎng)成分和對(duì)糖脂代謝相關(guān)的礦質(zhì)元素，如Ca、Mg等[16]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，100 g中國(guó)南瓜鮮質(zhì)量中平均還原糖含量為3.19 g，略低于楊紅娟等[17]測(cè)定的印度南瓜還原糖含量5.54 g，遠(yuǎn)高于郭言言等[18]測(cè)定的印度南瓜還原糖含量0.906 g；其氨基酸含量86.02 mg·100 g-1遠(yuǎn)低于郭言言等[18]測(cè)定的印度南瓜氨基酸含量1.37 g·100 g-1、范文秀等[19]測(cè)定的南瓜老熟瓜氨基酸含量0.91%；灰分含量1.07%，與林德佩等[20]測(cè)定的的灰分含量0.8 g·100 g-1相近；水分含量為87.00%，與褚盼盼等[21]測(cè)定的中國(guó)南瓜老瓜水分為92.80%相近。此外，本試驗(yàn)中Ca、Mg含量較高，Ca含量240.66 μg·g-1略高于范文秀等[19]測(cè)定的Ca含量205.456 μg·g-1和郭言言等[18]測(cè)定的Ca含量222.9 μg·g-1，Mg含量93.12 μg·g-1略低于范文秀等[19]測(cè)定的Mg含量103.40 μg·g-1和孫士詠等[22]測(cè)定的Mg含量121.14 μg·g-1。以上這些南瓜營(yíng)養(yǎng)成分和微量元素含量的變化可能是品種或采收時(shí)期不同造成的。4種營(yíng)養(yǎng)成分和6種礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)變異系數(shù)均超過(guò)20%，氨基酸變異系數(shù)和Mn變異系數(shù)最大。變異系數(shù)越大表明其遺傳基礎(chǔ)越廣泛，可為育種工作提供育種材料。

蔬菜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)和品種評(píng)價(jià)方法常用主成分分析法，在南瓜、生姜、大蔥、菜心上均有應(yīng)用[22-25]。孫士詠等[22]通過(guò)主成分分析６個(gè)南瓜雜交組合果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)差異并篩選出最優(yōu)雜交組合。在本試驗(yàn)中利用相關(guān)性主成分分析營(yíng)養(yǎng)成分和微量元素指標(biāo)變化，將14份中國(guó)南瓜綜合營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行評(píng)價(jià)，篩選出汕美2號(hào)、優(yōu)豐蜜本和興蔬大果蜜本等優(yōu)質(zhì)南瓜品種，果實(shí)性狀多表現(xiàn)為果實(shí)長(zhǎng)筒形、果肉較厚、瓜肚大、瓜把較長(zhǎng)、單瓜質(zhì)量較大，熟后質(zhì)地細(xì)膩，適合北方南瓜品種的市場(chǎng)需求。

筆者將肉用南瓜中的多種營(yíng)養(yǎng)成分通過(guò)相關(guān)性分析和主成分分析，得出影響南瓜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的主要成分為灰分、Ca、氨基酸、Fe、Mn、Mg含量和K/Na，綜合外觀性狀、口感品質(zhì)和以上品質(zhì)指標(biāo)來(lái)衡量14個(gè)南瓜品種的品質(zhì)優(yōu)劣。在今后的研究中，筆者將繼續(xù)收集大量有代表性的南瓜品種材料進(jìn)行多個(gè)地點(diǎn)的廣泛研究，有望能夠推廣應(yīng)用于南瓜品種的育種實(shí)踐。

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