主要樱桃品种果实营养性状分析

贾朝爽，单长松，周 涛，李向阳，吴 澎,*，孙玉刚*

（1.山东农业大学食品科学与工程学院，山东省高校食品加工技术与质量控制重点实验室，山东省粮食加工技术工程技术研究中心，山东 泰安 271018；2.南京农业大学食品科技学院，江苏 南京 210095；3.山东省果树研究所，山东 泰安 271018）

樱桃为蔷薇科李属樱亚属经济树木，既可观赏也可作果树栽培[1]。樱桃果实发育期短，成熟期早，有“早春第一果”之称，此时正处于鲜果市场淡季，果实酸甜可口，富含糖类、有机酸、维生素、微量元素[2-5]，还含有大量的花色苷、酚酸类、黄酮类等多酚类物质，具有抗氧化活性和保健功效，是营养与风味俱佳的鲜食果品，也可用于加工果汁、酿酒或制脯等[6-8]。

目前，樱桃品种繁多，生产中由于农户对品种不了解，盲目引种，往往造成管理不善、产量低下、产品销路不畅等问题。因此，有必要对主要樱桃品种的果实营养性状进行比较研究，为人们在选择品种时提供帮助。本研究选择30 个樱桃品种，对其果实营养性状进行比较，以期了解主要樱桃品种果实营养性状的差异，并采用主成分分析和聚类分析法对其进行综合评价，筛选出富含功能营养成分和综合品质较高的樱桃品种，为我国樱桃优良新品种的选育及不同用途的品种筛选提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

供试的30 个樱桃品种见表1，其中红灯、美早、早大果、布鲁克斯、雷尼等为甜樱桃主栽品种，H-1、H-2、H-3、H-4、H-8等为酸樱桃栽培品种。分别按成熟期于2017年5月22日、6月6日、6月8日、6月14日采集鲜果。供试样品以单株实验单元进行取材，3 次重复，每个樱桃品种每株随机取样80 个果实。所有果实均在采收当天运回实验室，剔除病、残、次果后进行形态指标的测定，并摘除果柄后进行清洗、消毒、沥干，随后用液氮速冻，－80 ℃超低温冰箱保存备用。材料均取自山东省果树研究所天平湖试验基地，基地位于泰安市岱岳区天平湖北岸，土壤为丘陵山地，土质瘠薄，2010年建园，株行距2.0 m×4.5 m，纺锤形。

葡萄糖标准品（纯度≥99%） 天津市凯通化学试剂有限公司；L（＋）-抗坏血酸标准品（纯度≥99%）上海蓝季科技发展有限公司；无水乙醇、盐酸、无水乙酸钠、氯化钾、柠檬酸、柠檬酸钠、氢氧化钠、偏磷酸、草酸、碳酸氢钠、2,6-二氯靛酚、硫酸铜、亚甲基蓝、酒石酸钾钠、乙酸锌、冰乙酸、亚铁氰化钾均为国产分析纯。

表1 供试樱桃材料Table 1 Information about Chinese cherry cultivars tested in this study

1.2 仪器与设备

UV-8000型紫外-可见分光光度计 上海元析仪器有限公司；TGL-20bR高速台式冷冻离心机 上海安亭科学仪器厂；PHS-3C酸度计 杭州汇尔仪器设备有限公司；HH-4数显恒温水浴锅 国华电器有限公司；JA2003A电子天平 上海精天电子仪器有限公司；SHB-III型循环水式多用真空泵 郑州长城科工贸有限公司；SB-1000型水浴锅 上海爱朗仪器有限公司；KQ-500DE型数控超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司；RE-52AA旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂；JYZ-D51榨汁机 九阳股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 果实风味、品质的鉴评

请15 位专业品评人员根据口感分为酸甜、甜酸、甜、酸，根据果肉质地分为软、韧、较韧，根据果肉汁液可分为多、中、少，根据果肉粗细可分为细、粗、中，根据果型可分为卵圆形、椭圆形、肾形、扁圆形、宽心脏形、圆形、心形，最终进行感官评分，根据得分来评价不同品种[9]。

1.3.2 主要理化性质测定

单果质量测定：用电子天平测定每个品种30 个果实，计算平均值即为单果质量[10-11]。

pH值测定：称取破碎后的樱桃浆5 g，使用酸度计进行读数，平行测定3 次，计算平均值即为pH值。

总糖含量测定（以葡萄糖计）：参考GB 5009.8—2016《食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖的测定》；还原糖含量测定：参考GB 5009.7—2016《食品中还原糖的测定》；总酸含量测定：参考GB/T 12456—2008《食品中总酸的测定》；VC含量测定：参考GB 5009.86—2016《食品中抗坏血酸的测定》。

花色苷含量测定：称取5 g破碎后的樱桃浆，用pH 3.0的60%乙醇溶液按1∶20（g/mL）的比例混合均匀，在40 ℃的条件下使用旋转蒸发仪进行浓缩，得到红色黏稠粗提液[12-13]。采用pH示差法测定花色苷含量，样品重复3 次，取平均值。花色苷含量按下式计算：

式中：A为吸光度；Mw为花色苷的摩尔质量（449.2 g/moL）；e为矢车菊-3-葡萄糖苷的摩尔消光系数（26 900 L/（mol·cm））；N为稀释倍数；V为提取液总体积/mL；L为比色杯的宽度（1 cm）；m为试样质量/g。

1.4 数据处理

采用Origin软件、SPSS 19.0软件进行数据统计分析，均值间比较采用Duncan’s法（P＜0.05）；因子分析采用主成分分析法；聚类分析采用Ward’s method分层聚类，样本之间距离采用欧式距离平方，得出聚类树。

2 结果与分析

2.1 果实风味、品质的鉴评结果

由表2可知，感官评分排名前10的樱桃品种分别是布鲁克斯、冰糖脆、红蜜、明珠、Red、彩玉、佳红、早玉、早大果、鲁玉，其中布鲁克斯、冰糖脆樱桃评分较高，显著高于其他樱桃品种。俄罗斯酸樱桃、H-8酸樱桃、H-2酸樱桃、H-3酸樱桃、H-1酸樱桃、H-4酸樱桃等樱桃感官评分偏低，其中俄罗斯酸樱桃评分最低。通过感官评分可知，酸樱桃的感官评分明显低于甜樱桃，这也与酸樱桃不适宜鲜食的现状相吻合。

表2 樱桃果实感官评分Table 2 Sensory evaluation scores of Chinese cherry fruit from different cultivars

2.2 不同品种樱桃功能营养成分含量比较

2.2.1 单果质量差异比较

图1 不同品种樱桃的单果质量Fig. 1 Single fruit mass of different Chinese cherry cultivars

如图1所示，不同品种樱桃单果质量范围在3.96～9.75 g之间，均值为6.14 g，变异系数为48.70%。SPSS软件方差分析显示，各品种间单果质量存在差异，13-33樱桃单果质量最高，为9.75 g，与其他樱桃存在显著差异（P＜0.05）；H-4樱桃单果质量最低，为3.96 g；单果质量较高的有布鲁克斯、明珠、红灯、美早等樱桃；单果质量较低的有早玉、H-3、H-2。

2.2.2 pH值差异比较

图2 不同品种樱桃的pH值Fig. 2 pH values of Chinese cherry fruit from different cultivars

如图2所示，不同品种樱桃pH值范围在2.11～4.40之间，均值为3.72，变异系数为22.31%。SPSS软件方差分析显示，各品种间pH值存在差异，早红珠樱桃pH值最高，为4.40，与其他樱桃存在显著差异（P＜0.05）；俄罗斯酸樱桃pH值最低，为2.11；pH值较高的有黑珍珠、美早、红蜜、Red、秦林、早露等樱桃；pH值较低的有H-3、H-2、H-8。

2.2.3 总糖含量差异比较

图3 不同品种樱桃的总糖含量Fig. 3 Total sugar contents of Chinese cherry fruit from different cultivars

如图3所示，不同品种樱桃总糖质量分数在7.00%～13.98%之间，均值为10.26%，变异系数为40.64%；SPSS软件方差分析显示，各品种间总糖含量存在差异，红蜜樱桃总糖质量分数最高，为13.98%，与其他樱桃存在显著差异（P＜0.05），俄罗斯酸樱桃总糖质量分数最低，为7.00%；总糖质量分数较高的有Red、早露、秦樱一号、早大果实生、秦林等樱桃；较低的有H-2、H-8、H-3、布鲁克斯。

2.2.4 还原糖含量差异比较

图4 不同品种樱桃的还原糖含量Fig. 4 Reducing sugar contents of Chinese cherry fruit from different cultivars

如图4所示，不同品种樱桃还原糖质量分数在6.68%～13.64%之间，均值为9.67%，变异系数为34.54%。SPSS软件方差分析显示，各品种间还原糖质量分数存在差异，红蜜樱桃还原糖质量分数最高，为13.64%，与其他樱桃存在显著差异（P＜0.05）；13-33樱桃还原糖质量分数最低，为6.68%；还原糖质量分数较高的有Red、秦樱一号、早露、早大果实生等樱桃；较低的有H-2、俄罗斯酸樱桃、H-3、H-8。

2.2.5 总酸含量差异比较

图5 不同品种樱桃的总酸含量Fig. 5 Total acid contents of Chinese cherry fruit from different cultivars

如图5所示，不同品种樱桃总酸含量在16.43～87.81 g/kg之间，均值为34.37 g/kg，变异系数为23.60%。SPSS软件方差分析显示，各品种间总酸含量存在差异，H-2樱桃总酸含量最高，为87.81 g/kg，与其他樱桃存在显著差异（P＜0.05）；早红珠樱桃总酸含量最低，为16.43 g/kg；总酸含量较高的有H-8、H-1、俄罗斯酸樱桃、H-3、早大果实生、秦樱一号等樱桃；含量较低的有Red、美早、黑珍珠。

2.2.6 VC含量差异比较

如图6所示，不同品种樱桃V C含量范围在1.02～5.12 mg/100 g之间，均值为2.23 mg/100 g，变异系数为81.61%。SPSS软件方差分析显示，各品种间VC含量存在差异，H-3樱桃VC含量最高，为5.12 mg/100 g，与其他樱桃存在显著差异（P＜0.05）；冰糖脆樱桃含量VC最低，为0.51 mg/100 g；VC含量较高的有13-33、彩玉、丽珠、明珠等樱桃；含量较低的有冰糖脆、红蜜、布鲁克斯、秦樱一号。

图6 不同品种樱桃的VC含量Fig. 6 VC contents of Chinese cherry fruit from different cultivars

2.2.7 花色苷含量差异比较

图7 不同品种樱桃的花色苷含量Fig. 7 Anthocyanin contents of Chinese cherry fruit from different cultivars

如图7所示，不同品种樱桃花色苷含量在24.35～363.01 mg/100 g之间，均值为80.26 mg/100 g，变异系数为27.75%。SPSS软件方差分析显示，各品种间花色苷含量存在差异，秦林樱桃花色苷含量最高，为363.01 mg/100 g，与其他樱桃存在显著差异（P＜0.05）；13-33樱桃花色苷含量最低，为24.35 mg/100 g；花色苷含量较高的有早大果实生、早大果、早玉、H-2、H-8、美早等樱桃；含量较低的有佳红、冰糖脆、彩玉。

2.3 相关性分析结果

表3 樱桃果实性状相关性分析Table 3 Correlation analysis of fruit nutritional traits of Chinese cherry

如表3所示，总糖与还原糖和pH值存在极显著正相关（r＝0.924，r＝0.660），与总酸存在显著负相关（r＝－0.425）；还原糖和pH值存在极显著正相关（r＝0.586）；总酸与pH值存在极显著负相关 （r＝－0.8 0 6），与单果质量存在显著负相关 （r＝－0.415）；VC、花色苷之间无显著性相关，可能是由于二者在栽培樱桃中代谢途径不同。

2.4 主成分分析结果

表4 2 个主成分的特征向量、特征值、贡献率和累计贡献率Table 4 Eigenvectors, eigenvalues, variance contribution rates of first two principal components

采用主成分分析法，将原来数量众多且相关的指标转化为个数较少且彼此不相关的变量，利用较少的变量去解释原有变量的大部分变异情况，构建评价模型，将原有复杂信息简单化，避免了重复信息的干扰[14-17]。以7 个主要性状指标为变量，运用SPSS 19.0统计软件，计算30 种樱桃成分特征、贡献率、累计贡献率，如表4所示。第1主成分、第2主成分特征值都大于1，并且累计方差贡献率达到67.718%，前2 个主成分反映了原始变量的绝大部分信息。因此提取前2 个主成分代替原7 个指标评价樱桃品质，由初始的7 个指标分为2 个彼此不相关的主成分，达到降维的目的。主成分特征向量绝对值越大，其对该变量代表性越大[18]。

第1主成分特征值为3.113，方差贡献率为44.466%。在第1主成分中，pH值、总糖和还原糖特征向量较大，分别为0.913、0.856和0.823，它们共同构成第1主成分方差变异主要因素，均与第1主成分呈正相关。第1主成分较大时，说明樱桃中总糖、还原糖含量和pH值较高；在第2主成分中，单果质量、花色苷、还原糖和总酸的特征向量较大，分别为－0.845、0.558、0.452和0.495，它们共同构成第2主成分方差变异主要因素，单果质量与第2主成分呈负相关，花色苷、还原糖和总酸与第2主成分呈正相关。第2主成分较大时，说明樱桃中花色苷、还原糖和总酸含量较高，单果质量普遍较低。在育种时，可以根据育种目标对其指标进行选择，筛选优异品种。

根据综合评价模型，计算出不同品种樱桃综合得分和排序结果，综合得分排在前10位的樱桃品种分别为红蜜、13-33、秦林、布鲁克斯、H-3、俄罗斯酸樱桃、早大果实生、秦樱一号、H-8、早玉、H-2和Red。

2.5 系统聚类分析结果

表5 30 种樱桃果实的主成分得分Table 5 Scores of principal components from 30 Chinese cherry cultivars

图8 30 种樱桃聚类分析Fig. 8 Cluster analysis of 30 Chinese cherry cultivars

采用离差平方和法对综合得分进行系统聚类分析，根据系统聚类分析结果，取遗传距离为12，将30 种樱桃分为5 类，如图8所示：第1类为H-3；第2类为H-1、H-2、H-8、俄罗斯酸樱桃；第3类为13-33；第4类为秦林、早大果实生、早玉、早大果；第5类为剩余的20 种樱桃。

表6 5 种分类樱桃果实性状比较Table 6 Comparison of fruit traits among five classes of Chinese cherry

根据聚类分析将樱桃分为5 类，计算各个分类樱桃果实营养性状均值如表6所示。结果表明，不同类群樱桃果实营养性状存在一定差异。第3类与第4类、第5类总糖和pH值都显著高于第1类与第2类（P＜0.05）；第1类VC含量显著高于其他类樱桃（P＜0.05）；第2类总酸含量显著高于其他类樱桃（P＜0.05）；第3类单果质量显著高于其他类樱桃（P＜0.05）；第4类花色苷含量显著高于其他类樱桃（P＜0.05）。第4类与第5类还原糖含量显著高于其他3 类（P＜0.05）。5 类樱桃品质分别具有不同特点，第1类的典型特点为VC含量最高，但单果质量最低；第2类的典型特点为总酸含量最高，其他成分含量居中；第3类的典型特点为单果质量最高，但花色苷、总酸含量最低；第4类的典型特点为花色苷含量最高，其他成分含量居中；第5类的典型特点为VC含量最低。

3 结论与讨论

樱桃因其独特的口感和较高的营养价值受到越来越多人们的喜爱。樱桃品种基于自身的遗传因素和生长环境使得品种间营养性状差异表现较大，对其进行适当的评价和筛选是有效利用和选育优异种质资源并推广栽培的基础和前提。樱桃果实营养性状是较多因素相互作用的结果，通过主成分分析，依据不同育种目的有针对性地选择指标[19-20]，将测定樱桃果实的7 个主要性状指标简化成2 个彼此不相关的综合指标，其累计贡献率达67.718%，反映了原始数据的绝大部分信息，极大减少了计算量，避免原始数据丢失和主观因素的干扰，评价结果更合理、客观。利用聚类分析法，将样品按照品质特性相似程度进行聚合[21-24]，将30 个樱桃品种分为5 类，第1类的典型特点为VC含量最高，可用于筛选高VC含量的樱桃资源；第2类可用于筛选高总酸含量的樱桃资源；第3类可用于筛选高单果质量的樱桃资源；第4类可用于筛选高花色苷含量的樱桃资源。主成分分析对聚类分析的类群进行排序和优选，是对聚类分析结果的深入分析[25-30]，结合主成分分析，第1类樱桃综合品质高，其余樱桃品质居中或偏低。

本研究通过主成分分析和聚类分析对主要樱桃品种的果实营养性状进行比较，结果表明秦林、早大果实生、早玉、H-2、H-8、美早的花色苷含量高，其中秦林樱桃外观、口感较好，花色苷含量高，受到种植者和消费者的青睐；H-2、H-8、H-1、俄罗斯酸樱桃、H-3的总酸含量高，进一步证实了酸樱桃中的总酸含量显著高于甜樱桃。总糖、还原糖、VC含量会影响果实的口感，通常受果实发育成熟度及栽培措施影响较大，但近年来由于果农受利益驱动，樱桃采收期普遍被提前，严重影响了樱桃果实糖度和酸度的含量。不同樱桃品种在各个品质指标中存在一定差异，而关于品质指标的代谢途径规律以及樱桃间各个指标产生的差异，还有待于进一步深入研究。

王贤萍等[31]对甜樱桃多酚含量及其相关成分与生物学特性之间的关系进行探究；张洪胜[32]明确了大樱桃果实质量的评价指标；史洪琴等[33]根据总酸和总糖的差异，介绍了不同风味樱桃的品质指标；蔡宇良等[34]以欧洲甜樱桃为材料，分析了不同品种甜樱桃果实VC、总糖、蛋白质和总酸等内含物的差异。以上学者研究对象主要以甜樱桃为主，针对酸樱桃和甜樱桃品种间果实营养性状比较及相关性研究较少，本实验材料包括22 种甜樱桃、8 种酸樱桃，实验品种齐全，果实的单果质量、总酸、总糖等植物学和理化指标的测定可作为果农选育樱桃品种的重要依据；果皮的颜色、汁液、口感等经济性状的测定可作为果农在生产上引种栽培的依据；花色苷、VC可作为樱桃果实鲜食或加工品种选择的依据。通过对30 个樱桃品种果实营养性状指标进行评价，筛选出红蜜、13-33、秦林综合品质高，其总糖、花色苷、总酸含量都普遍较高或居中，可作为候选株系，在今后的研究中可以结合其生长条件、丰产性及抗逆性等进一步筛选，为我国樱桃品质改良、育种及樱桃资源开发利用提供丰富的可利用资源。