基于主成分分析綜合評價23個白沙枇杷品種果實品質

趙 雙,尤偉忠,黃穎宏,郄紅麗

(1 江蘇省太湖常綠果樹技術推廣中心,江蘇蘇州,215107;2 蘇州農業(yè)職業(yè)技術學院,江蘇蘇州,215008)

枇杷Eriobotryajaponica(Thunb.) Lindl.屬于薔薇科枇杷屬多年生常綠喬木,在我國南方各地廣泛栽培,是我國南方特有的水果,因其風味獨特,營養(yǎng)豐富,深受消費者青睞[1-3]。枇杷被分為紅沙和白沙兩個大類,江蘇省枇杷種質資源以白沙枇杷為主,且白沙枇杷的鮮食品質優(yōu)于紅沙枇杷,已被江蘇省列為重點發(fā)展的特色時令鮮果之一[4-5]。江蘇省蘇州市太湖地區(qū)種植枇杷歷史悠久,是白沙枇杷的優(yōu)勢產區(qū),也是全國白沙枇杷商品基地之一[6-7]。枇杷果實品質由感官品質和營養(yǎng)品質組成[2,8],果實品質性狀評價是篩選優(yōu)異種質材料的重要依據(jù)。目前,枇杷果實品質性狀評價已有相關報道[2,9],鮮見多個白沙枇杷品種果實品質的綜合評價報道。因此,本研究以23個白沙枇杷品種為樣本,測定分析其果實品質指標,旨在為建立白沙枇杷果實品質綜合評價體系,從而為選育和推廣白沙枇杷良種提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

23個白沙枇杷品種均來自江蘇省太湖常綠果樹技術推廣中心的枇杷資源圃,8年生,樹勢中等,平地種植,每個品種均隨機選擇長勢良好的植株3～5株,采集大小均一的果實備用;其中一部分果實取相同部位果肉,將其分為3個重復,在液氮中快速冷凍,保存于-80 ℃下用于果實內在品質測定。

1.2 方法

每個品種取10個果實使用電子天平測定單果質量,使用游標卡尺測量果實縱橫徑,并計算果形指數(shù),果形指數(shù)=果實縱徑/果實橫徑。使用手持折光儀測定果實可溶性固形物含量,使用NaOH標準液滴定法測定果實可滴定酸含量[10]。采用蘇州科銘生物技術有限公司的試劑盒分別測定果實的可溶性糖、蔗糖、果糖、葡萄糖含量,抗壞血酸和氨基酸含量[11]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

使用Excel 2019與SPSS Statistics統(tǒng)計分析,進行相關性分析以及主成分分析。

2 結果與分析

2.1 果實品質比較

從表1和表2可以看出,供試23個枇杷品種果實性狀存在較大差異。其中,“雞蛋白”(西山)的單果質量最大,平均單果質量為50.80 g;“照種”單果質量最小,平均單果質量為22.13 g。單果質量變異系數(shù)為23.49%,處在中等水平;果形指數(shù)的變異系數(shù)最小,為11.58%?！般~皮”“高粱姜”“千禧佩玉”“軟條白沙”“冠玉”果形指數(shù)較大,果實長圓形;“甜種”和“寧海白”的果形指數(shù)接近于1,果實近圓形;其他品種的果形指數(shù)較小,果實扁圓形。

表1 23個枇杷品種果實品質性狀比較

表2 23個枇杷果實品質性狀變異情況

供試23個枇杷品種果實內在品質存在較為豐富的變異?？扇苄怨绦挝锏淖儺愊禂?shù)較小,其中“豐玉”的可溶性固形物含量最高,“冰糖種”次之。糖酸比是果實風味的重要指標,23個枇杷品種糖酸比變化范圍在4.78～67.20,變異系數(shù)最大;其中,“白玉”的糖酸比最高,“白梨”的糖酸比最低?？傻味ㄋ嵋彩氰凌斯麑崈仍谄焚|的重要指標,其變異程度較高,變異系數(shù)為44.29%;蔗糖的變異程度也較高,變異系數(shù)為44.11%?？扇苄蕴?、葡萄糖、果糖、抗壞血酸和氨基酸的變異程度處在中等水平,變異系數(shù)分別為23.74%,25.87%,20.91%,28.85%和22.17%。

2.2 果實品質指標相關性分析

從表3可以看出,單果質量和果形指數(shù)呈極顯著正相關,果形指數(shù)與糖酸比、抗壞血酸、果糖含量之間存在顯著或極顯著負相關?？扇苄怨绦挝锱c可溶性糖、蔗糖、果糖含量之間呈極顯著正相關,表明可溶性總糖、蔗糖和果糖含量顯著影響可溶性固形物含量?？扇苄蕴桥c糖酸比呈極顯著正相關,可滴定酸與可溶性糖、葡萄糖、蔗糖、糖酸比和果糖呈極顯著或顯著負相關,可溶性糖與葡萄糖、蔗糖和果糖呈極顯著正相關,且葡萄糖、蔗糖和果糖屬于可溶性糖,表明枇杷果實中可溶性糖與可滴定酸含量共同決定了枇杷果實風味?？箟难崤c果形指數(shù)、可滴定酸含量之間存在顯著或極顯著負相關,與糖酸比和可溶性糖含量之間存在極顯著正相關;氨基酸與抗壞血酸和蔗糖之間呈極顯著或顯著正相關。說明不同枇杷品種的各項品質指標間存在一定的相關性,且有些指標高度相關,因此,可以對高度相關的指標之間進行篩選,從而簡化評價指標體系。

表3 23個枇杷品種果實品質指標間的相關性分析

2.3 果實品質指標主成分分析

從表4可以看出,以主成分特征值大于1為標準,共提取到的4個主成分,前4個主成分的累計方差貢獻率為80.47%,能夠代表11個果實品質指標的大部分信息。第一個主成分的貢獻率為38.72%,主要綜合了可溶性糖和蔗糖的信息,反映果實的甜味;第2個主成分的貢獻率為16.24%,主要綜合了可滴定酸、糖酸比和葡萄糖的信息,反映果實的酸味;第3個主成分的貢獻率為14.10%,主要綜合了氨基酸的信息;第4個主成分的貢獻率為11.40%,主要綜合了單果質量的信息。第1、2、3主成分代表果實風味,第4主成分主要代表果實大小。

表4 枇杷果實品質指標的主成分旋轉后載荷矩陣、特征值、貢獻率和累計貢獻率

結合主成分分析和相關性分析結果篩選果實品質核心評價指標。第1主成分中,可溶性糖和蔗糖、果糖呈極顯著正相關,相關性系數(shù)較高為0.830、0.868,且果糖屬于可溶性糖類,可以選擇可溶性糖作為評價指標。第2個主成分中可滴定酸與糖酸比和葡萄糖呈極顯著負相關,相關性系數(shù)較高,分別為-0.852和-0.648,且在第2個主成分中的權重最高,因此選擇可滴定酸作為評價指標。第3個主成分中氨基酸的權重高,且與其他風味指標相關性較低,因此選擇氨基酸作為評價指標。第4個主成分中單果質量權重高,因此選擇單果質量作為果實大小評價指標。

2.4 果實品質綜合評價

將枇杷果實品質指標數(shù)值依次設為X1、X2、X3,……,X11,使用SPSS軟件對各個品質指標進行標準化。根據(jù)表4中的特征向量與各個相對應指標的標準化數(shù)據(jù)乘積再相加,可以得出4個主成分的得分表達式:F1=-0.056X1-0.185X2+0.203X3+0.365X4-0.366X5+0.441X6+0.236X7+0.320X8+0.358X9+0.404X10+0.098X11;F2=-0.236X1-0.240X2+0.231X3-0.303X4+0.369X5+0.019X6-0.565X7+0.197X8+0.326X9+0.129X10+0.352X11;F3=0.528X1+0.312X2+0.488X3-0.225X4+0.212X5+0.221X6+0.033X7-0.272X8+0.257X9+0.161X10-0.275X11;F4=0.412X1+0.472X2-0.059X3+0.013X4-0.089X5-0.092X6+0.040X7+0.382X8+0.061X9-0.221X10+0.622X11。以主成分方差貢獻率作為權數(shù),建立果實品質的綜合評價方程:F綜=0.387F1+0.162F2+0.141F3+0.114F4,以此計算出23個枇杷品種果實品質的綜合得分。綜合得分由高到低依次是“冰糖種”“豐玉”“蘇白一號”“冠玉”“青種”等(見表5)。綜合得分越高,表明該枇杷品種的品質越好。

表5 枇杷品種主成分分析得分

3 討論與結論

果實大小等外觀品質,糖、酸含量等內在品質共同構成其綜合品質,而果實品質決定了其市場競爭力[12-13]。枇杷果實品質性狀評價也是篩選優(yōu)異種質的重要依據(jù)。枇杷果實品質綜合評價需要測定一系列品質指標,耗時耗力,而各個指標之間往往具有一定程度的相關性,因此,簡化枇杷果實品質評價指標并找到核心評價指標對提高枇杷果實品質綜合評價效率具有重要意義。目前,相關性分析以及主成分分析已被廣泛應用于多種水果品質綜合評價[14-16]。郭清云等[17]通過可溶性固形物、糖酸比等13項指標評價5份榴蓮蜜種質的果實品質,通過主成分分析并結合相關性分析和聚類分析簡化了果實品質評價指標。魏烈權等[18]通過主成分分析法篩選出釀酒葡萄品質評價的核心指標。本研究通過單果質量、果形指數(shù)、可溶性糖、氨基酸等11項指標評價23個白沙枇杷品種果實品質,發(fā)現(xiàn)不同品種枇杷果實品質存在顯著性差異且各指標之間具有一定的相關性,結合主成分分析和相關性分析簡化評價指標,最終確定單果質量、可溶性糖、可滴定酸以及氨基酸含量作為評價枇杷果實品質的核心指標,并得出23個白沙枇杷品種的綜合得分和排名。這為今后有效評價白沙枇杷果實品質,篩選優(yōu)質白沙枇杷品種具有一定參考價值。