不同口感型番茄品種的品質(zhì)鑒定及多元統(tǒng)計分析

蔡 潤 孫正梁 胡京昂 宮海軍* 張 顏

（1 西北農(nóng)林科技大學，陜西楊凌 712100；2 鄭州市蔬菜研究所，河南鄭州 450015；3 山東農(nóng)業(yè)大學，山東泰安 271018）

番茄（Solanumlycopersicum）是重要的蔬菜作物，其果實顏色豐富、風味獨特、營養(yǎng)價值高，含有豐富的糖類、有機酸、維生素、氨基酸、番茄紅素和礦物質(zhì)元素等，具有降血壓、降膽固醇、防癌、減少心腦血管疾病的發(fā)生等多種功效（Ubago-Guisado et al.，2021），受到廣大消費者的喜愛，是日常生活中不可或缺的蔬菜。目前番茄是我國栽培面積最廣的蔬菜作物之一，已經(jīng)成為帶動鄉(xiāng)村振興、農(nóng)村致富和農(nóng)民增收的重要產(chǎn)業(yè)（李景富 等，2018）。

近些年，人們對番茄品質(zhì)越來越重視，對果實口感和風味的要求也越來越高（許向陽 等，2022）?？诟行头咽墙鼛啄瓿霈F(xiàn)的一類高品質(zhì)番茄，其皮薄、肉厚、多汁、風味濃郁、酸甜適中，深受市場歡迎，已成為番茄生產(chǎn)和育種的發(fā)展方向（張桂凡和崔蘭舫，2018；陳國亭 等，2022；陳佳倩 等，2023）。果實品質(zhì)的高低直接影響消費者的購買欲望和生產(chǎn)者的經(jīng)濟效益。番茄的品質(zhì)主要包括商品品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)。其中，果色是重要的外觀品質(zhì)，也是受消費者重視的主要感官指標之一（徐麗麗 等，2015）；果實硬度是影響番茄運輸效益和產(chǎn)出品質(zhì)的重要指標（楊生保 等，2017），對番茄的貨架期至關(guān)重要；可溶性糖、有機酸、可溶性固形物的含量和糖酸比是構(gòu)成番茄品質(zhì)和口感的關(guān)鍵因素（劉光財 等，2019；李有福 等，2022）。

番茄優(yōu)良品種篩選以及實際生產(chǎn)中，對品質(zhì)的綜合評價十分重要。番茄中已有的品質(zhì)評價體系多是依靠多元統(tǒng)計分析法，主要包括主成分分析法、聚類分析法、描述性分析法、判別分析法、相關(guān)分析法等。近年來，基于主成分分析法、聚類分析法、相關(guān)性分析法在普通番茄、櫻桃番茄和加工番茄中進行品種比較的報道較為常見（岳冬 等，2017；張紫薇 等，2018；李偉明 等，2022）。

番茄品種選育主要側(cè)重于產(chǎn)量、耐貯性、果實大小、抗逆性、抗病性等指標，對營養(yǎng)風味品質(zhì)方面的研究不多，而對品質(zhì)的綜合評價大多集中于普通番茄、櫻桃番茄和加工番茄，在口感型番茄中涉及較少。本試驗以15 份口感型番茄材料為研究對象，對其商品品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)指標進行測定，并運用隸屬函數(shù)、相關(guān)性分析、聚類分析及主成分分析相結(jié)合的方法對各品種的品質(zhì)進行綜合鑒定與評價，以期篩選出綜合品質(zhì)較好的口感型番茄品種，為其推廣種植提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試的15 份口感型番茄品種由鄭州市蔬菜研究所提供，均為一代雜種，無限生長類型，果色均為粉色，品種名稱（編號）分別為：乾德（910）、青戀2 號（KG757）、青戀5914（KG1636）、青戀101（P101）、青戀521（P121）、青戀124（P124）、青戀190（P190）、青戀209（P209）、青戀1號（P210）、青戀303（P303）、青戀1314（P567）、青戀665（P665）、青戀868（P868）、歐克，對照品種為普羅旺斯。

1.2 試驗設(shè)計

試驗材料于2022 年1 月12 日播種，穴盤育苗，2 月23 日統(tǒng)一定植于陜西省楊凌區(qū)五泉鎮(zhèn)日光溫室中，該地日照均衡，晝夜溫差大，土質(zhì)為壤土，土壤肥力良好。采取隨機區(qū)組排列，設(shè)置3 次重復，每個重復定植8 株，周圍設(shè)保護行。所有材料統(tǒng)一管理，以施入腐熟有機肥為主，適當加入中微量元素肥，坐果中后期沖施高鉀肥，采用膜下滴灌，7～10 d 灌溉1 次。單干整枝，留5 穗果，每穗留4～5 個果實，上留2 片葉摘心。

1.3 番茄果實品質(zhì)指標測定

1.3.1 商品品質(zhì)測定 商品品質(zhì)測定參照《番茄種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標準》（李錫香和杜永臣，2006）。選取植株第2 穗果的10 個成熟果實（達到商品成熟度），利用精確度為0.1 g 的電子天平測量單果質(zhì)量，利用數(shù)顯游標卡尺測量從果蒂到果頂?shù)闹本€長度，即縱徑，與縱徑垂直的最大橫切面的直徑為橫徑，計算果形指數(shù)（縱徑/橫徑）。果形指數(shù) ＞ 1.0 為高圓形果，0.86～1.0 為圓形果，0.71～0.85 為扁圓形果，≤ 0.70 為扁形果。在果實縱徑1/3 處，測量從果皮至心室外緣的厚度，即果肉厚。測量果梗洼處的最大直徑，即果梗洼大小。

用GY-4 數(shù)顯式水果硬度計測量果實硬度，在每個果實果肩處及側(cè)面中間位置選擇3 點進行測量，取平均值。采用目測法觀察果實表型張裂程度，分為無裂、不易裂、中裂、易裂表型。將果實橫切，統(tǒng)計心室個數(shù)。計算畸形果率（畸形果數(shù)/總果數(shù)×100%）。

1.3.2 營養(yǎng)品質(zhì)測定 在第2 穗或第3 穗果上選取5 個大小均一、無病蟲害、健康發(fā)育的成熟果實用于測定營養(yǎng)品質(zhì)指標，3 次重復，即每個品種測定15 個果實，取平均值。

使用PAL-BX/ACID F5 儀器測定可溶性固形物含量及總酸含量，向儀器的棱鏡槽中滴入0.3 mL的番茄勻漿，直接讀取可溶性固形物含量數(shù)值，另稱取1 g 番茄勻漿，加入50 mL 蒸餾水稀釋，充分攪拌均勻，向棱鏡槽滴入0.3 mL 稀釋后的樣品，讀取總酸含量數(shù)值；可溶性糖含量測定采用蒽酮比色法（李合生，2000），計算果實糖酸比（可溶性糖含量/總酸含量）；VC 含量測定采用鉬藍比色法（李小芳和張志良，2016）；番茄紅素含量測定采用紫外可見分光光度計法（Ksenija et al.，2006）；可溶性蛋白含量測定采用考馬斯亮藍G-250 染色法，硝酸鹽含量測定采用紫外可見分光光度計法（李合生，2000）；總酚含量測定采用福林酚比色法（曹煒和索志榮，2003）；類黃酮含量測定采用亞硝酸鈉-硝酸鋁比色法（Pan & Guo，2016）。

1.4 口感品鑒

番茄口感品鑒參考王仁杰等（2022）的方法，并進行了改進。由25 名沒有嚴重味覺問題的健康青年志愿者和10 名番茄領(lǐng)域的專家組成口感品鑒小組，根據(jù)果實的整體口感以及酸甜程度給出精確評分。每個番茄品種選取5 個成熟果實，于3 min內(nèi)完成口感評價并打分，在2 個品種的品鑒之間用清水漱口以降低彼此之間的影響，舒緩感官疲勞以保證鑒評的客觀性。評分采取10 分制，其中酸甜適中（甜味偏高，帶有一定的酸味，番茄風味濃郁，口感極佳）為9 分，甜（以甜味為主，略帶酸味，番茄風味偏濃，口感佳）為7 分，甜酸（酸味略高，番茄風味中等，口感普通）為5 分，酸甜（以酸味為主，略帶甜味，番茄風味較淡，口感差）為3 分，酸（以酸味為主，基本無甜味，番茄風味寡淡，口感極差）為1 分。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)通過Excel 進行整理；采用SPSS 20.0 軟件進行單因素方差分析、差異顯著性分析（Duncan 多重比較）、描述性分析、Pearson 相關(guān)性分析、主成分分析、聚類分析；采用隸屬函數(shù)分析法對番茄品質(zhì)指標進行評價（馬洪英 等，2016），計算各指標的具體隸屬函數(shù)值及平均值，平均值越大，表示該品種優(yōu)異性越好（朱鑫和沈火林，2014）。隸屬函數(shù)值 = （X－Xmin）/（Xmax－Xmin）×100%，式中X為某個品種的某一指標測定值，Xmax為所有待測定品種的某一指標測定值的最大值，Xmin為所有待測定品種的某一指標測定值的最小值；運用GraphPad Prism 8 軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 商品品質(zhì)指標比較

由表1 可知，15 份口感型番茄品種為大果和中小果，商品品質(zhì)差異明顯。果實硬度范圍1.07～1.86 kg · cm-2，其中KG1636 硬度最大，KG757 硬度最小，910、P101、P190、P567、P868和歐克硬度均高于對照普羅旺斯。果肉厚5.08～8.84 mm，P209 果肉厚最小，普羅旺斯果肉厚最大。果實縱徑45.39～61.21 mm，橫徑57.58～75.91 mm，果形指數(shù)0.77～0.88，普羅旺斯、P121、P567 為圓形果，其余品種均為扁圓形果，果梗洼大小7.35～9.45 mm。心室數(shù)是影響番茄果實大小的重要因素，心室數(shù)越多，果實越大，越容易形成畸形果（李天來和張振武，1989），910、P121、P190、P567、P868 和歐克心室數(shù)較多，其果實較大，畸形果率較高。只有P665 表現(xiàn)為易裂果，其余均無裂果或不易裂果。

表1 番茄果實商品品質(zhì)指標測定結(jié)果

2.2 營養(yǎng)品質(zhì)指標比較

由圖1 可知，15 個口感型番茄品種的可溶性糖含量為1.53%～3.55%，其中P209 可溶性糖含量最高，P567 最低，910、P101、P124、P190、P209、P665 的可溶性糖含量均顯著高于普羅旺斯，總酸含量0.37%～0.56%，糖酸比最高的品種為910，最低的為歐克，910、P190、P290 顯著高于普羅旺斯。

圖1 不同口感型番茄果實可溶性糖、總酸含量及糖酸比

由圖2 可知，15 個口感型番茄品種的VC 含量在264～392 mg · kg-1，P665 最高，P101 最低，910、P209、P210、P665 和歐克的VC 含量均高于普羅旺斯；番茄紅素含量范圍在40.4～119.3 mg · kg-1，P101 番茄紅素含量最高，P665 最低，KG757、P303 和P665 的番茄紅素含量低于普羅旺斯，910、P101、P121、P124、歐克顯著高于普羅旺斯；可溶性固形物含量在5.2%～7.8%，KG757可溶性固形物含量最高，歐克最低，P121、P567和歐克均低于對照普羅旺斯，其余11 個品種除910外均顯著高于普羅旺斯；可溶性蛋白含量范圍在162.6～249.2 mg · kg-1，P209 可溶性蛋白含量最高，P303 含量最低，P209、P190、P868 的可溶性蛋白含量顯著高于普羅旺斯，910、KG757、KG1636、P303、P567、歐克的可溶性蛋白含量低于普羅旺斯，且品種間無顯著差異。

圖2 不同口感型番茄果實VC、番茄紅素、可溶性固形物、可溶性蛋白含量

硝酸鹽含量范圍在50.4～108.8 mg · kg-1，910、P124、P190、P209、P868 的硝酸鹽含量低于對照普羅旺斯，其余9 個品種均高于普羅旺斯；總酚含量范圍在383.1～735.1 mg · kg-1，P209、P665 的總酚含量顯著高于普羅旺斯，P868 和歐克的總酚含量顯著低于普羅旺斯；類黃酮含量范圍在39.5～155.9 mg · kg-1，910、P101、歐克、P121、P303 的類黃酮含量均低于普羅旺斯，其余9 個品種均高于普羅旺斯，且P209 和P124 與普羅旺斯差異顯著（圖3）。

圖3 不同口感型番茄硝酸鹽、總酚、類黃酮含量

2.3 口感品鑒分析

番茄口感品鑒結(jié)果表明（表2），志愿者與專家的口感評分趨勢一致，綜合兩組口感評分，最高的為P209，最低的是P567，且P209、P665、P190、910、P101、P124 的評分均高于普羅旺斯。其中P190、P209 和P665 酸甜適中，風味濃郁，口感極佳；910、P101 和P124 口感甜，風味偏濃；KG1636、P121、P303 和普羅旺斯口感甜酸，風味中等；P210 和歐克口感酸甜；KG757、P567 和P868 口感酸。整體來看，一半以上的品種口感清甜或酸甜適中。

表2 不同口感型番茄品種口感評分及描述

2.4 果實品質(zhì)性狀的綜合評價

2.4.1 隸屬函數(shù)法分析 由表3 可知，平均隸屬函數(shù)值最大的番茄品種是P209，最小的是KG757；優(yōu)異性排序前5 位的品種分別是P209、P124、P665、P101 和P190，且在志愿者和專家口感評分中排序居前6 位，兩種評價結(jié)果相似度很高。

表3 不同口感型番茄果實品質(zhì)指標隸屬函數(shù)值

2.4.2 相關(guān)性分析 根據(jù)15 個口感型番茄品種的品質(zhì)指標和口感評價的相關(guān)性分析結(jié)果可知（表4），專家口感得分和志愿者口感得分呈極顯著相關(guān)，專家口感得分和志愿者口感得分均與可溶性糖含量、糖酸比呈極顯著正相關(guān)；可溶性糖含量和糖酸比呈極顯著正相關(guān)；果肉厚和總酸含量呈顯著負相關(guān)，與可溶性固形物含量呈極顯著負相關(guān)；果實硬度與總酸含量呈顯著負相關(guān)；可溶性固形物與總酸含量呈顯著正相關(guān)。以上結(jié)果表明，兩組人員的口感品鑒結(jié)果較高程度相似，可溶性糖積累及糖酸比的增加會提升口感型番茄的品質(zhì)，而果肉太厚可能會降低口感型番茄的品質(zhì)和口感。

表4 不同口感型番茄果實品質(zhì)性狀與口感得分相關(guān)性分析結(jié)果

2.4.3 主成分分析 利用SPSS 軟件進行KMO（Kaiser-Meyer-Olkin）檢驗和巴特利特（Bartlett）球度檢驗，得到KMO ＞0.5，顯著性p＜ 0.05，驗證了各因子相關(guān)水平較高，主成分分析結(jié)果較為理想。由圖4-a 可知，特征值大于1 的主成分有4個，并且都位于坡度較陡的部分，表示所涵蓋信息量大。從主成分5 開始碎石圖進入漸緩期，后面特征值均小于1，所包含的信息量少。如圖4-b 所示，載荷圖可以在三維空間上顯示出各成分的貢獻情況，越靠近的變量間正相關(guān)性越強。

圖4 主成分分析碎石圖（a）和空間載荷圖（b）

基于番茄果實12 個品質(zhì)指標進行主成分分析。由表5 可知，SPSS 主成分分析提取的前4 個主成分的特征值均大于1，并且累積方差貢獻率為79.023%，在很大程度上可以反映口感型番茄的變異來源。因而，本試驗選取這4 個主成分來綜合評價口感型番茄品種的品質(zhì)。主成分分析中，第1 主成分的方差貢獻率最大，為38.350%，其中類黃酮和總酚的載荷值較大，分別為0.846、0.711，兩者表現(xiàn)為正相關(guān)，主要與果實次級代謝產(chǎn)物相關(guān)；第2 主成分的方差貢獻率為18.053%，其中糖酸比和可溶性糖含量的載荷值較大，分別為0.892、0.791，兩者表現(xiàn)為正相關(guān)，是決定果實風味的關(guān)鍵因子；第3 主成分的方差貢獻率為13.345%，其中果實硬度的載荷絕對值較高，達到0.817，是影響番茄儲藏運輸品質(zhì)的關(guān)鍵因素；第4 主成分的方差貢獻率為9.275%，其中VC 的載荷值最大，為0.955，主要反映果實營養(yǎng)品質(zhì)。

表5 不同口感型番茄果實各品質(zhì)指標主成分分析結(jié)果

計算各指標在各主成分線性組合中的系數(shù)，獲得4 個主成分得分公式。

B1= 0.094A1- 0.207A2- 0.018A3- 0.060A4- 0.023A5-0.072A6- 0.212A7+ 0.233A8+ 0.220A9- 0.155A10+ 0.178A11+0.317A12

B2= 0.004A1+ 0.065A2+ 0.283A3- 0.012A4+ 0.343A5+0.003A6+ 0.356A7- 0.157A8+ 0.079A9- 0.232A10+ 0.032A11-0.076A12

B3= - 0.418A1- 0.088A2+ 0.152A3+ 0.433A4- 0.015A5+0.057A6+ 0.067A7+ 0.121A8- 0.156A9+ 0.232A10+ 0.071A11-0.191A12

B4= - 0.114A1+ 0.211A2+ 0.051A3- 0.024A4+ 0.105A5+0.837A6- 0.305A7- 0.091A8+ 0.049A9+ 0.019A10- 0.063A11+0.019A12

式中，A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10、A11、A12分別代表果實硬度、果肉厚、可溶性糖含量、總酸含量、糖酸比、VC 含量、番茄紅素含量、可溶性固形物含量、可溶性蛋白含量、硝酸鹽含量、總酚含量、類黃酮含量。

將4 個主成分對應(yīng)的方差貢獻率作為權(quán)重，構(gòu)建出綜合評價關(guān)系式：C = 0.383 5B1+ 0.180 5B2+0.133 5B3+ 0.092 8B4，計算15 份口感型番茄品種的各主成分得分以及綜合得分，可以全面地判別出不同品種在綜合品質(zhì)和4 個主成分上的差別，從而篩選出品質(zhì)出眾的優(yōu)異品種。如表6 所示，綜合得分前5 位的品種分別是P209、P665、P124、P190和P210，該結(jié)果與口感品鑒和隸屬函數(shù)法分析的結(jié)果相似度較高，因此可以作為番茄品種綜合品質(zhì)的評價模式。

表6 不同口感型番茄品種的主成分得分和綜合得分

2.4.4 聚類分析 以品質(zhì)指標為依據(jù)，利用歐式聚類為遺傳距離對15 份口感型番茄品種進行系統(tǒng)聚類分析，由圖5 可知，當歐式距離為7.5 時，15 個品種被劃分為3 個大類，第一大類包括KG1636、P101、P124、P190、P303 和P868，這些品種的可溶性固形物含量較接近，均在6%以上，果梗洼大小、心室數(shù)相似，番茄紅素含量較高；第二大類包括KG757、P209、P210 和P665，這些品種的單果質(zhì)量為89.3～110.3 g，總酸含量較接近，VC 含量較高，其中P209 和P210 的VC 含量均高于350 mg ·kg-1；第三大類包括普羅旺斯、910、P121、P567和歐克，這些品種的單果質(zhì)量均在150 g 以上，硬度較大，果肉較厚，耐貯性較好，總酸含量較低，隸屬函數(shù)法和主成分分析法的綜合得分較低。此外，3 個大類之間在品質(zhì)和遺傳距離方面均存在較大差異，同一類群的品種間遺傳相似性較高，不同類群的品種間遺傳差距大。

圖5 不同口感型番茄品種的聚類分析結(jié)果

3 討論

番茄果實品質(zhì)主要包括果實大小、硬度、可溶性糖、總酸、VC、番茄紅素、可溶性固形物等（張向梅 等，2019）。通過對品質(zhì)指標的測定，綜合比較、多元統(tǒng)計分析評價不同番茄品種的品質(zhì)，可以明確影響果實品質(zhì)的核心要素，為優(yōu)異品種推廣提供理論依據(jù)（谷端銀 等，2022）。

本試驗對15 份口感型番茄品種進行了品質(zhì)測定、口感品鑒及多元統(tǒng)計分析。相關(guān)性分析表明，可溶性糖含量和糖酸比呈極顯著正相關(guān)，果實硬度與總酸含量呈顯著負相關(guān)，果肉厚與可溶性固形物含量呈極顯著負相關(guān)。

適宜的糖、酸含量以及糖酸比是番茄風味品質(zhì)構(gòu)成的基礎(chǔ)，也是番茄口感的重要參數(shù)，風味濃郁的番茄，不僅要有較高的糖度，也要維持一定的酸度，高糖低酸則口感單調(diào)味淡，高酸低糖則果實口感偏酸，不易被人們接受。糖酸比通常作為評價番茄口感的關(guān)鍵指標，糖酸比在6.0 以上時，番茄口感較佳，糖酸比越小，果實口感越差（王丹丹 等，2019）。本試驗中，P124、P190、P209 和P665 這4 個品種的可溶性總糖含量較高，而910、P124、P190 和P209 的糖酸比均高于6.0，P665 也接近6.0，而志愿者和專家的口感品鑒結(jié)果表明，910、P124、P190、P209 和P665 評分較高，口感較好，說明糖酸比可以作為評價番茄口感的重要指標。

隸屬函數(shù)法是基于模糊數(shù)學原理，計算各自指標對應(yīng)的隸屬函數(shù)值，得到平均隸屬函數(shù)值進行綜合價值的評價，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于品種資源的綜合評價，能夠較簡潔、客觀、詳細地體現(xiàn)出品種資源綜合品質(zhì)的優(yōu)劣程度（劉珮君 等，2020）。本試驗運用隸屬函數(shù)法分析發(fā)現(xiàn)，P665、P101、P124、P190和P209 這5 個品種的綜合品質(zhì)排名靠前，與糖酸比和口感品鑒的結(jié)果較大程度上相似，表明該方法的可靠性。

本試驗通過主成分分析法和聚類分析法對口感型番茄品種的品質(zhì)進行了綜合評價，得出排名前5位的品種為P124、P190、P209、P210 和P665。利用主成分分析法獲得的結(jié)果與人工品鑒評價和隸屬函數(shù)法分析的結(jié)果相似度較高，具有科學性，同時可以熟悉不同品種的綜合品質(zhì)（岳冬 等，2017）。

此外，本試驗采用系統(tǒng)聚類分析將15 份口感型番茄品種劃分為3 個大類，更全面、客觀、不同維度地評價各品種的綜合品質(zhì)。第一大類中的P124、P101、P190 的可溶性固形物含量較高，達到6%以上，口感酸甜適中，風味偏濃，品質(zhì)較好；第二大類中P209、P210 和P665 的VC 含量較高，具有較高的營養(yǎng)價值；第三大類中P121 和P567 的單果質(zhì)量較大、硬度較高，具有良好的耐貯性。綜上，利用主成分分析法和聚類分析法有助于全面系統(tǒng)、多層次地評價番茄的綜合品質(zhì)，是番茄不同品種比較的優(yōu)選方法。

4 結(jié)論

本試驗對15 份口感型番茄品種的品質(zhì)指標進行了測定，利用隸屬函數(shù)法、主成分分析法和聚類分析法進行品質(zhì)的綜合分析，口感型番茄的口感品質(zhì)與可溶性糖含量、糖酸比、總酚含量等品質(zhì)性狀密切相關(guān)，3 種方法均篩選出綜合品質(zhì)較好的3 個品種P190、P124 和P209，它們在口感鑒評中均得分較高，具有較高的番茄紅素、VC、類黃酮和總酚含量，營養(yǎng)品質(zhì)好，可溶性糖含量較高且具有一定酸度，口感好，因此具有良好的推廣價值。