口感型番茄品質(zhì)指標(biāo)分析及綜合評價

孫利萍，高敏麗，張永民，靳穎玲，韓 蓉

（1.渭南市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，陜西渭南 714000；2.渭南市華州區(qū)果菜發(fā)展中心，陜西渭南 714000）

番茄是世界上栽培面積最大、消費(fèi)最廣泛的果蔬類作物[1-2]，果實(shí)富含多種糖類、蛋白質(zhì)、氨基酸、番茄紅素、礦物質(zhì)等[3]，營養(yǎng)價值豐富，風(fēng)味獨(dú)特，可生食、可加工，備受人們歡迎。長期以來，不管是育種者還是生產(chǎn)者對番茄品種的選育和生產(chǎn)都注重高產(chǎn)、抗病、耐儲運(yùn)，而忽略了消費(fèi)者對品質(zhì)方面的需求[4-5]。近年來，隨著人們生活水平的提高和消費(fèi)多樣化需求的增長，風(fēng)味濃郁、酸甜可口、適于鮮食的高糖型、水果型口感番茄嶄露頭角，是消費(fèi)者非常青睞的番茄系列[6-8]，其消費(fèi)量和種植規(guī)模逐年增加。但因新品種層出不窮，果實(shí)可溶性固形物含量高低不等，口感間也存在巨大差異。口感型番茄品質(zhì)的鑒定和評價是篩選并推廣優(yōu)良品種的基礎(chǔ)之一。番茄的果實(shí)品質(zhì)由外觀品質(zhì)、風(fēng)味品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)構(gòu)成，其中，風(fēng)味品質(zhì)包括甜味、酸味、香味等，與果實(shí)中可溶性糖、有機(jī)酸和揮發(fā)性芳香化合物有關(guān)[9]。揮發(fā)性芳香化合物是番茄品質(zhì)的重要組成部分，決定了番茄的獨(dú)特風(fēng)味，直接影響消費(fèi)者的感官和選擇購買欲[10-11]，對于高品質(zhì)的口感型番茄尤為重要，但前人關(guān)于番茄品質(zhì)的研究主要集中于硬果番茄[12-13]、櫻桃番茄[14]和加工番茄[15]，評價內(nèi)容涉及影響果實(shí)香味的揮發(fā)性芳香化合物的較為少見，且評價方法大多基于主觀賦權(quán)法[16]、客觀賦權(quán)法、模糊的隸屬函數(shù)法[12]，很難客觀、全面、科學(xué)地對番茄品質(zhì)進(jìn)行綜合評價。因此，構(gòu)建鮮食口感型番茄綜合評價模型已成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的迫切需求。本試驗(yàn)從上海、甘肅、沈陽、寧夏等地征集到口感型番茄品種17 個，選擇10 個品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行測定，并運(yùn)用因子分析、逐步回歸分析、相關(guān)性分析相結(jié)合的方法，確定影響口感型番茄品質(zhì)的代表性指標(biāo)，以期為構(gòu)建產(chǎn)品綜合評價體系提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2020 年11 月—2021 年5 月在陜西省渭南市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院孫鎮(zhèn)試驗(yàn)站進(jìn)行，該地區(qū)屬溫暖帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，光照充足，雨量偏少。全年平均氣溫13.2 ℃，年均降水量541.7 mm，年日照時數(shù)2 282.4 h，全年無霜期219 d。

1.2 試驗(yàn)材料

供試口感型番茄品種共17 份，其品種編號及來源見表1。

表1 口感型番茄品種來源Table 1 Source of taste type tomato varieties

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2020 年11 月10 日定植在孫鎮(zhèn)試驗(yàn)站日光溫室內(nèi)，其土壤為灰樓土。高壟栽培，壟高25 cm，壟寬60 cm，壟間距90 cm，株距40 cm，雙行栽培，單蔓整枝，6 穗果打頂。每品種1 個小區(qū)，小區(qū)面積10.5 m（21.5 m×7.0 m），每小區(qū)每份材料34 株，3 次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計。第4 穗果成熟時，每小區(qū)選擇5 個生長健壯植株，每株選擇成熟度基本一致、有一定硬度的全紅果實(shí)5 個，用于品質(zhì)指標(biāo)測定。

1.4 項目測定

對供試材料的10 個指標(biāo)進(jìn)行測定，其中，果實(shí)橫徑和果實(shí)縱徑用電子游標(biāo)卡尺測量、可溶性固形物含量用手持糖度計（愛拓PAL1，日本）測定[17]、還原性糖含量采用斐林試劑比色法測定[18]、可滴定酸含量采用c（NaOH）=0.1 mol/L 滴定法測定[18]、VC 含量采用鉬藍(lán)比色法測定[19]、番茄紅素含量采用分光光度計法測定[20]、芳香物質(zhì)含量采用氣相色譜儀測定、糖酸比為還原性糖含量和可滴定酸之比。

1.5 數(shù)據(jù)整理與分析

采用Excel 軟件統(tǒng)計數(shù)據(jù)，利用IBM SPSS Statistics 19.0 對10 個品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行因子分析、逐步回歸分析、相關(guān)性分析。其中因子分析描述統(tǒng)計采用KMO 檢驗(yàn)和Bartletts 球形檢驗(yàn)方法，利用最大方差法產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)成分矩陣。

2 結(jié)果與分析

2.1 品質(zhì)指標(biāo)的變異性

對17 個口感型番茄品種的10 個品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計分析，各指標(biāo)變異系數(shù)為9.56%～66.49%（表2）。其中，芳香物質(zhì)含量指標(biāo)變異系數(shù)最大，為66.49%，最高含量是最低含量的6.5 倍，可見芳香物質(zhì)含量在口感型番茄資源中變異程度最大，性狀穩(wěn)定性較差，可供選擇的范圍較廣；變異系數(shù)在30.00%以上的指標(biāo)有單果重、VC 含量、糖酸比，分別為34.78%、34.66%和31.95%；還原性糖含量、可滴定酸含量、番茄紅素含量、可溶性固形物含量、果實(shí)橫徑和果實(shí)縱徑，變異系數(shù)分別為28.56%、23.25%、18.53%、18.02%、13.69%、9.56%。果實(shí)中變異系數(shù)大于20.00%的指標(biāo)占比64%，說明口感型番茄品質(zhì)指標(biāo)的遺傳變異非常豐富，在新品種培育和篩選過程中選擇空間比較大。

表2 不同品種果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計分析Table 2 Statistical analysis of fruit quality indexes of different varieties

2.2 因子分析

口感型番茄品質(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)性很強(qiáng)，采用因子分析法可以在盡可能多地保留眾多指標(biāo)信息的前提下，消除過多的重疊信息[21]，較準(zhǔn)確地反映口感型番茄品質(zhì)的真實(shí)情況。先對各指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，再進(jìn)行因子分析，采用最大方差法旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生成分矩陣。依據(jù)SPSS 計算，認(rèn)為特征值大于1 的為公因子，本次數(shù)據(jù)分析得到F1、F2、F33 個公因子（表3），其方差貢獻(xiàn)率分別為43.886%、18.668%和17.713%，累計方差貢獻(xiàn)率為80.267%，包含了10 個口感型番茄品質(zhì)指標(biāo)的大部分信息。選取各公因子旋轉(zhuǎn)元件矩陣中載荷絕對值大于0.8 的指標(biāo)為解釋指標(biāo)，F(xiàn)1解釋指標(biāo)為可溶性固形物含量、單果重、還原性糖含量，稱為糖度和單果重因子；F2解釋指標(biāo)為芳香物質(zhì)含量，稱為芳香因子；F3解釋指標(biāo)為糖酸比和可滴定酸含量，稱為糖酸比因子。

表3 品質(zhì)指標(biāo)旋轉(zhuǎn)后的因子載荷值Table 3 Quality index factor load value after rotation

根據(jù)各因子對應(yīng)成分得分系數(shù)（表4），計算出3個公因子與10 個品質(zhì)指標(biāo)的線性組合，即

表4 旋轉(zhuǎn)后的成分得分系數(shù)Table 4 The component score coefficient after rotation

F1=0.249X1+0.153X2+0.095X3+0.222X4+0.080X5-0.279X6-0.101X7-0.145X8-0.172X9-0.107X10

F2=-0.110X1+0.077X2+0.028X3-0.126X4-0.002X5+0.238X6-0.213X7-0.084X8+0.581X9+0.473X10

F3=-0.010X1+0.130X2-0.495X3-0.171X4+0.476X5-0.012X6+0.119X7-0.066X8-0.120X9+0.128X10

式中，X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10分別為可溶性固形物含量、還原性糖含量、可滴定酸含量、VC 含量、糖酸比、單果重、果實(shí)橫徑、果實(shí)縱徑、芳香物質(zhì)含量、番茄紅素含量的標(biāo)準(zhǔn)化處理數(shù)據(jù)。

2.3 綜合評價

以各公因子的貢獻(xiàn)率為權(quán)重進(jìn)行線性加權(quán)求和，得到模型Y 綜合得分=0.439F1+0.197F2+0.177F3，計算各品種果實(shí)品質(zhì)的綜合得分。以綜合得分為因變量，3 個公因子所包含的6 個指標(biāo)為自變量，運(yùn)用逐步回歸分析，得到3 個有效預(yù)測模型，有效預(yù)測模型R2=0.974，大于0.9，選擇模型Y′綜合得分=0.753X還原性糖含量-0.340X單果重-0.170X可滴定酸含量。計算各品種的Y′綜合得分，相關(guān)性分析表明，Y′綜合得分與Y綜合得分呈極顯著相關(guān)（0.974**）。因此，可以用模型對口感型番茄果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行評價，通過3 個公因子篩選到的6 個指標(biāo)：可溶性固形物含量、單果重、還原性糖含量、芳香物質(zhì)含量、可滴定酸含量、糖酸比，可以代表果實(shí)品質(zhì)在不同品種間的差異。

2.4 相關(guān)性分析和指標(biāo)簡化

對各指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析（表5）。F1公因子中可溶性固形物含量與還原性糖含量呈顯著正相關(guān)，兩者都代表果實(shí)中糖分含量，以簡單易用原則，選擇可溶性固形物含量為代表因子；單果重與可溶性固形物含量和還原性糖含量呈顯著負(fù)相關(guān)，且與F3公因子中糖酸比顯著負(fù)相關(guān)，說明單果重越大，果實(shí)風(fēng)味越差。F3公因子的糖酸比和可滴定酸含量顯著負(fù)相關(guān)，選擇糖酸比為代表因子。綜合F2芳香物質(zhì)含量因子，最終選取可溶性固形物含量、單果重、芳香物質(zhì)含量、糖酸比為評價口感型番茄果實(shí)品質(zhì)數(shù)量性狀的4 項代表指標(biāo)。

表5 各指標(biāo)間相關(guān)性分析Table 5 Correlation analysis of different indexes

2.5 果實(shí)品質(zhì)綜合評價

分別以第1 公因子和第2 公因子、第1 公因子和第3 公因子作二維排序圖（圖1）。由圖1a 可知，品種9 第1 公因子和第2 公因子均較大，即可溶性固形物含量和芳香物質(zhì)含量較高。結(jié)合圖1b，品種10、13、8、17 第1 公因子和第3 公因子較大，即可溶性固形物含量高、果實(shí)單果重小、糖酸比高、可滴定酸含量相對較小。品種14、12 第2 公因子和第3 公因子較大，第1 公因子處于中等水平，即芳香物質(zhì)含量和糖酸比較高，可溶性固形物含量和單果重適中。品種4、5、7 公因子水平均較低，即可溶性固形物含量低、單果重大、芳香物質(zhì)含量少、糖酸比小，品質(zhì)較差。品種1 和品種2 雖然有較高的糖酸比（第3 公因子），但其可溶性固形物含量和芳香物質(zhì)含量較少，風(fēng)味欠佳。結(jié)合公式Y(jié)綜合得分=0.439F1+0.197F2+0.177F3，17 份材料綜合品質(zhì)得分排列順序?yàn)椋?、13、14、10、8、17、12、3、15、16、11、6、1、7、2、5、4，綜合得分依次為 0.71、0.67、0.55、0.37、0.32、0.32、0.28、0.06、0、-0.02、-0.03、-0.13、-0.33、-0.37、0.39、-0.85、-1.17。綜合得分排名與二維排序結(jié)果基本一致，可用二維排序結(jié)果作為選擇高品質(zhì)材料的依據(jù)。

圖1 口感型番茄品種各因子二維排序圖Figure 1 Two-dimensional ordination diagram of factors of taste type tomato varieties

3 討論與結(jié)論

番茄有很多種屬及變異類型，不同品種間果實(shí)品質(zhì)存在差異性[22-24]。馬海翔等[21]對35 份加工番茄的27 個表型性狀遺傳多樣性進(jìn)行分析，其中，可溶性總糖含量的遺傳多樣性指數(shù)最高，番茄紅素變異系數(shù)最大。薛坤[14]對29 份櫻桃番茄的品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行評測，結(jié)果表明，不同材料間番茄紅素的變異系數(shù)最大，為59%，橫徑的變異系數(shù)最小，僅有11%。本試驗(yàn)中，17 個番茄品種的品質(zhì)性狀變異系數(shù)為9.56%～66.49%，其中，還原性糖含量、可滴定酸含量、糖酸比、VC 含量、單果重、芳香物質(zhì)含量變異系數(shù)均大于20.00%，僅有果實(shí)橫徑變異系數(shù)（9.56%）小于10.00%，說明試驗(yàn)所選用的17 份口感型番茄樣本間多樣性水平較高，可作為口感型番茄品質(zhì)綜合評價的試驗(yàn)材料來篩選優(yōu)質(zhì)品種。本試驗(yàn)中，可溶性固形物含量、可溶性糖含量、可滴定酸含量、果實(shí)橫徑、果實(shí)縱徑變異系數(shù)與馬海翔等[21]研究結(jié)果相似，番茄紅素變異系數(shù)與張傳偉等[12]、薛坤[14]研究結(jié)果有差異，這可能是受品種類型及栽培方式、氣候、土肥、采摘時期等因素的影響。

果實(shí)品質(zhì)的形成主要受果實(shí)的外觀品質(zhì)、風(fēng)味品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)以及香味物質(zhì)的混合因素所影響，評價因子復(fù)雜且貢獻(xiàn)程度難以評判[25]。因子分析是尋找潛在的起支配作用的因子最常用的統(tǒng)計分析方法[26]。本試驗(yàn)對17 份口感型番茄品種的10 個果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了測定和多元統(tǒng)計分析，試驗(yàn)在相同地點(diǎn)和條件下進(jìn)行，排除了因地域和管理技術(shù)帶來的差異；利用因子分析將10 個指標(biāo)綜合為3 個公因子，篩選出6 個重要指標(biāo)，再通過因子分析、逐步回歸分析和相關(guān)性分析，最終篩選出可溶性固形物含量、單果重、芳香物質(zhì)含量、糖酸比4 項指標(biāo)為評價口感型番茄品質(zhì)的代表性指標(biāo)。本試驗(yàn)在前人的研究基礎(chǔ)上，首次將芳香物質(zhì)含量納入評價指標(biāo)，并通過多元數(shù)據(jù)分析證明芳香物質(zhì)在番茄果實(shí)品質(zhì)評價中占有重要作用。

相關(guān)性分析表明，口感型番茄品質(zhì)指標(biāo)表現(xiàn)出不同程度的相關(guān)性，不同材料之間代表果實(shí)大小的單果重、果實(shí)橫徑、果實(shí)縱徑與可溶性固形物含量、還原性糖含量、糖酸比、可滴定酸含量之間呈負(fù)相關(guān)，果實(shí)越大，風(fēng)味品質(zhì)越低。結(jié)合二維排序圖和綜合得分，在可溶性固形物含量和芳香物質(zhì)含量較低的情況下，即使有較高的糖酸比也不能形成較好的果實(shí)品質(zhì)。因此，在口感型番茄品種評價和品種選育時，應(yīng)在考慮果實(shí)青肩、果實(shí)顏色等質(zhì)量性狀指標(biāo)的前提下，結(jié)合市場需求選擇大小適中、可溶性固形物含量高、可滴定酸含量適中、香味濃郁的品種。

根據(jù)二維排序圖及綜合品質(zhì)得分可直觀反映材料優(yōu)劣，本次參試的17 個品種中品種9 甜味、香味較足，糖酸比適中；品種12、14 甜味適中、香味足、糖酸比高；品種10、13、8、17 甜味足、糖酸比高、香味一般；品種1、2、4、5、7 果實(shí)單果重大，甜味和香味較淡。綜合以上可知，品種航粉高糖、700、1933、美戴、2001、甜戀和涇番一號果實(shí)品質(zhì)較好，可在栽培時選擇使用。