基于主成分分析的甜樱桃贮藏品质评价研究

顾秋香，安迪，徐凯，王海富，郑伟尉*

(1.浙江农林大学农业与食品科学学院/浙江省农产品品质改良技术研究重点实验室，浙江临安 311300；2.扬州御之苑生态农业观光有限公司)

甜樱桃(PrunusaviumL.)属于蔷薇科(Rosaceae)李属(PrunusL.)，富含钙、磷、铁和多种维生素，被誉为“果中珍品”[1]。甜樱桃果实肉软、皮薄、汁多，采摘后几天内就会出现枯梗、果实软化和风味变淡等现象，失去其商品价值和食用价值[2]。因此果实贮藏品质是决定甜樱桃生产最重要的经济指标[3,4]。

果实贮藏品质包括外观指标和内在品质指标，主成分分析法能较全面反映果实品质，已广泛用于山葡萄[5]、猕猴桃[6]、李[7]等的果实品质综合评价，但在甜樱桃果实品质的评价上应用较少。笔者以萨米脱和美早2个甜樱桃品种为试材，对12个果实贮藏品质指标进行测定，分析各指标间的相关性，并采用主成分分析法对果实品质进行综合评价，为优质甜樱桃品种选育及推广提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试甜樱桃品种为美早、萨米脱，砧木均为大青叶，树龄6年，株行距为4m×4m，树体为自由纺锤形。于2016年6月8日晴好天气上午10时前采收九成熟、果形端正、大小均匀、果面清洁、色泽鲜艳、无病虫害和机械伤害的果实，置于铺有弹性材料的泡沫保温箱，内衬甜樱桃保鲜专用袋，运至浙江省农产品品质改良技术研究重点实验室，预冷后分装到有孔塑料盒，4℃保鲜柜贮藏。

1.2 方法

从2016年6月10日起，对甜樱桃果实样品进行测定分析，每7天取样测定1次，重复5次，至样品失去商品价值结束试验。用游标卡尺测果实纵径和横径、果柄长度、上果柄粗度(近果实端果柄粗度)、中果柄粗度(果柄中间粗度)、下果柄粗度(远果实端果柄粗度)、种子纵径和横径；用GY-1型果实硬度计测果实硬度；用电子天平测定单果重和种子重；用手持折光仪测果实的可溶性固形物含量。

1.3 数据处理

试验结果为5次重复的平均值，数据的相关性和差异显著性使用SPSS 22.0软件统计分析。通过标准化值做主成分分析，最后对供试2个甜樱桃品种的贮藏品质进行综合评价。

2 结果与分析

2.1 甜樱桃果实品质分析

由表1可见，2个甜樱桃品种的单果重随贮藏时间延长均呈下降趋势，至贮藏42天时，萨米脱单果重由9.66g降至5.02g，下降48%；美早由11.81g降至6.78g，下降43%。贮藏过程中果实硬度逐渐下降，萨米脱由4.3kg/cm2降至1.5kg/cm2，下降65%；美早由4.6kg/cm2降至1.7kg/cm2，下降63%。果实可溶性固形物含量均呈逐渐升高趋势，其中萨米脱由14.36%升高至15.88%；美早由12.88%升高至14.08%。

种子重量和果实纵横径均与果实品质有重要相关性[8,9]。贮藏至42天时，萨米脱种子重量由0.48g降至0.36g，下降25%；美早由0.57g下降至0.46g，下降19%。两个品种的果实均是横径略大于纵径，近椭圆形或长圆形，随着贮藏时间延长，果实纵横径均变小。萨米脱果实纵径由2.50cm降至2.05cm，下降20%；美早由2.56cm降至2.23cm，下降13%。萨米脱果实横径由2.99cm降至2.12cm，下降29%；美早由3.02cm降至2.36cm，下降22%。与贮藏前相比，萨米脱和美早的种子纵横径均变化不大。

果柄是水分和碳水化合物运输到果实内的必经之路，其长短与粗细也可能影响到果实品质性状[10]。贮藏过程中萨米脱和美早果柄长度均变短，果柄粗度变细，但品种间有较大差异。果柄长度，至贮藏末期萨米脱缩短17%，美早缩短16%。上果柄粗度，萨米脱贮藏末期下降19%，美早下降29%；中果柄粗度，萨米脱下降36%，美早下降21%；下果柄粗度，萨米脱下降44%，美早下降28%。

表1 甜樱桃果实品质分析

2.2 果实品质指标相关性分析

对甜樱桃12个果实品质指标进行相关性分析(表2)。结果表明，果实纵、横径与上、中、下果柄粗度，单果重，呈极显著正相关，与种子重量呈显著正相关；上、中、下果柄粗度与单果重、种子重量呈极显著正相关；种子纵横径与种子重量呈显著正相关。可溶性固形物含量与种子重量、果柄长度与种子重量呈极显著负相关，中、下果柄粗度均与可溶性固形物呈极显著负相关。

2.3 甜樱桃贮藏品质主成分分析

对12个品质指标数据进行主成分分析(表3)。结果表明，前3个主成分Z1、Z2、Z3(特征值>1)累计贡献率达到84.670%，说明这3个主成分能够全面反映甜樱桃果实贮藏品质。另外，由各特征向量值可以看出(考虑特征向量绝对值大小，值越大说明影响越大)，决定第1主成分大小的主要是果实横径、中果柄粗度、下果柄粗度、单果重、种子重量；决定第2主成分大小的主要是果柄长度、种子横径；决定第3主成分大小的主要是果实硬度、种子纵径。

表2 甜樱桃果实品质性状的相关性分析

注：**和*分别表示在0.01极显著相关和0.05水平显著相关。

表3 12个主成分的特征向量、特征值、贡献率及累计贡献率

2.4 甜樱桃贮藏品质的综合评价

主成分是原变量的正规化线性组合，主成分中各性状载荷值的大小体现了各性状在主成分中的重要程度。根据各性状相关矩阵的特征向量(表3)，可列出前3个主成分的函数表达式：

F1=0.315X0+0.360X1-0.133X2+0.307X3+0.351X4+0.366X5+0.363X6+0.116X7-0.302X8+0.185X9+0.154X10+0.329X11

F2=248X0+0.199X1+0.553X2+0.274X3+0.147X4+0.033X5+0.107X6-0.010X7+0.101X8-0.239X9-0.573X10-0.298X11

F3=297X0+0.113X1+0.323X2-0.159X3-0.147X4-0.185X5+0.094X6-0.602X7+0.060X8+0.561X9+0.156X10+0.007X11

式中：Xi为标准化后的数据，i=0，1，2，…，11。

综合表达式为：F=6.723F1+2.126F2+1.311F3

利用公式计算出综合得分，结果表明在0～4℃条件下，随着贮藏时间的延长，萨米脱和美早的综合得分均呈下降趋势(图1)，说明采后甜樱桃果实的品质逐渐劣变。贮藏7天时萨米脱的综合得分仍为正值，而后迅速下降；至35天时，其综合得分已降为-1.88。美早的综合得分明显高于萨米脱，至14天时综合得分为0.87，至35天时降为0。贮藏至42天时，萨米脱和美早的综合得分分别降为-3.65和-1.48，说明萨米脱不如美早耐贮藏。

图1 甜樱桃贮藏品质综合评价

3 小结与讨论

果实品质评价指标往往众多且主次难分。主成分分析法在不损失或很少损失原有信息的前提下，将原来个数较多而且彼此相关的指标转化为新的个数较少且彼此独立或相关性较小的综合指标，避免了重复信息的干扰[11]。结果具有准确性和科学性。邵明灿等[12]、陈书霞等[13]、刘科鹏等[6]已通过主成分分析法对绿芦笋、大蒜、猕猴桃等品质进行了综合评价。李伟等[14]采用主成分分析法评价杨梅品种的综合品质，从而筛选出品质较佳的杨梅品种。Pinho等[15]根据11个野生食用菌的主要风味物质，并应用主成分分析和聚类分析法对其分类。因此，将12个甜樱桃果实贮藏品质指标简化为相对独立的3个主要因子，对果实贮藏品质进行评价。在0～4℃条件下，果实的综合评价指标F值均呈先平稳变化再急剧下降的变化趋势。萨米脱的F值在贮藏的前7天为正值，美早的F值在贮藏前35天为正值。说明萨米脱果实在低温贮藏条件下的最长贮藏期限为7天，美早果实的最长贮藏期限为35天。根据甜樱桃果实品质综合得分，美早贮藏期间品质远高于萨米脱。