南疆地区甜樱桃品种果实品质测定与评价

王 琴,王建友,韩宏伟,李 勇,蒋江照,巴图巴雅尔,毛金梅,刘凤兰

(1.新疆林科院经济林研究所,新疆乌鲁木齐 830063;2.新疆林业科学院科技推广处,新疆乌鲁木齐 830063)

甜樱桃(PrunusaviumL.)又名大樱桃,为蔷薇科李属樱亚属乔木果树,原产于黑海沿岸和亚洲西部,现以欧洲和北美主要集中栽培[1-2]。甜樱桃是一种国际、国内市场中的高档鲜食水果,栽培适应性和耐贮性强,果实艳丽诱人、晶莹亮泽,富含花色苷、维生素[3-5]等营养成分。2016年我国甜樱桃种植面积约18万hm2,产量约70万t,主要于山东、辽宁、陕西、西南地区、甘肃、京、津地区、河北、河南等地栽培。在新疆南疆地区于5月中下旬成熟,为全年最早上市的鲜果。南疆光照充足、昼夜温差大、干旱少雨等得天独厚的自然条件,更赋予其和加州甜樱桃相媲美的果实品质,该产区甜樱桃产业发展潜力巨大。

果实品质是决定果品市场竞争力的重要因素。主成分分析通过将多个存在相关关系的性状指标,转化为几个能够反应原来多个性状指标主要信息的新综合指标,简化数据结构,较全面揭示果实品质,在葡萄[6]、猕猴桃[7]、核桃[8]、荔枝[9]、杨梅[10]等果实品质的综合评价方面均有应用。目前,对于南疆地区甜樱桃的研究主要集中在抗寒性[11]、栽培砧木[12]及果实品质测定[13],但利用主成分分析法对南疆地区甜樱桃品种的果实品质的进行综合评价,尚未见报道。

本研究通过对南疆阿克苏地区引进的11个甜樱桃品种的13个果实品质指标进行测定和综合评价,旨在为南疆地区甜樱桃的品种选择和结构调整提供一定的参考依据,以促进新疆甜樱桃产业健康、可持续发展。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

供试品种 为早大果(Prunusavium‘Early big)、先锋(Prunusavium‘Van’)、斯坦勒(Prunusavium‘Stella’)、美早(Prunusavium‘Tieton’)、波兰特(Prunusavium‘Burlat’)、吉美(Prunusavium‘Jimei’)、拉宾斯(Prunusavium‘Lapins’)、艳阳(Prunusavium‘Sunburst’)、秦樱(Prunusavium‘Qinying’)、希望(Prunusavium‘Xiwang’)、新星(Prunusavium‘Xinxing’)11个甜樱桃品种,均取自位于阿克苏的新疆林业科学院扎木台造林试验站,栽植株行距为2 m×3 m,树龄10年,管理条件一致。于2017年5月24日～6月12日,根据不同品种甜樱桃果实的成熟期适时采样;氢氧化钠、酚酞、乙醇、盐酸、蒽酮、浓硫酸、葡萄糖、偏磷酸、草酸、碳酸氢钠、2,6-二氯靛酚、硫酸铜、硫酸钾、硼酸 均为分析纯,购自天津市博迪化工有限公司。

电子数显卡尺 桂林量具刃具有限责任公司;PAL-1型数字式折光仪 日本Atago公司;GY-3型果实硬度计 浙江托普仪器有限公司;CR-10小型色差计 日本柯尼卡美能达公司;DHG-9140A电热恒温鼓风干燥箱 上海齐欣科学仪器有限公司;BSA224S万分之一天平 上海菲恰尔分析仪器有限公司;EHD36电热消解仪 北京莱伯泰科仪器股份有限公司;K9860凯氏定氮仪 济南海能仪器股份有限公司;UV2600紫外分光光度计 日本岛津公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品的获取 每品种选取3株树,每株树随机采集90个无病虫害、无机械损伤的外围果实,将其带回实验室置于4 ℃冷藏柜中保藏,立即测定各项指标。

1.2.2 指标测定

1.2.2.1 色泽指标测定 每品种选择30个甜樱桃果实,采用色差计测定果实的L*、a*、b*值,采用电子天平测定单果重,采用电子数显卡尺测定果实纵径、横径,果形指数以果实纵径和果实横径的比值表示,采用果实硬度计测定果实硬度。

1.2.2.2 生化指标测定 每品种取90个甜樱桃果实,去除果核后混合打浆,采用数字式折光仪测定可溶性固形物;参照丁礼琴[14],采用蒽酮硫酸法测定总糖含量;参照GB/T 12456-2008《食品中总酸的测定》,采用酸碱滴定法,测定总酸含量;参照GB 5009.5-2010《食品中蛋白质的测定》,采用凯氏定氮法,测定蛋白质含量;参照GB/T 5009.86-2003《蔬菜、水果及其制品中总抗坏血酸的测定》,采用2,4-二硝基苯肼法,测定VC含量;参照GB/T 5009.3-2010《食品中水分的测定》,采用直接干燥法,测定含水量。各指标测定均重复3次。

1.2.2.3 感官指标测定 小组人数10人,通过视觉、嗅觉、味觉感觉器官评定甜樱桃品质。品尝后,分别对果实形状、果实颜色、果肉颜色、果实风味、果肉质地和果皮特性进行评价。

1.3 数据处理

采用DPS7.05软件进行显著性检验,采用SPSS 23.0软件对果实品质指标进行相关性分析和主成分分析。根据主成分的函数表达式,计算出各甜樱桃品种的综合得分并排序。

2 结果与分析

2.1 不同甜樱桃品种的果实品质指标分析

甜樱桃品种类型丰富,供试的11种甜樱桃可分为3个色系,早大果、美早、秦樱为紫黑色系,斯坦勒、吉美、拉宾斯、新星、希望为深红色系,先锋、波兰特、艳阳为红色系。根据单果重,艳阳和先锋为大果型,波兰特、斯坦勒、早大果、美早、拉宾斯、秦樱为中果型,吉美、新星、希望为小果型。由表1可知,不同甜樱桃品种的果实品质差异明显。波兰特、斯坦勒、艳阳的硬度均大于1.00 kg/cm2;先锋、拉宾斯、美早、吉美硬度为0.72～0.81 kg/cm2;早大果、秦樱、新星、希望硬度为0.60 kg/cm2。可溶性固形物由大到小分别为:美早>早大果>斯坦勒>秦樱>艳阳>波兰特>拉宾斯>吉美>新星>希望>先锋。糖酸比由大到小分别为:早大果>秦樱>美早>斯坦勒>先锋>吉美>艳阳>波兰特>拉宾斯>新星>希望。美早和秦樱的蛋白质含量较高,均大于2.00 g/100 g。新星的VC含量最高,为65.49 mg/100 g。除早大果和美早外,其余品种水分含量均大于80 g/100 g。

表1 不同甜樱桃品种的果实品质指标Table 1 Fruit quality factors of different sweet cherry cultivars

南疆阿克苏产区早大果的可溶性固形物和总糖含量,比山东泰安产区[15]分别高8.63%和10.09%,比四川汉源产区[16]分别高3.77%和9.77%。与陕西杨凌产区[17-18]相较,南疆阿克苏产区艳阳的可溶性固形物和总糖含量分别高0.99%和3.15%。南疆地区大陆性气候强烈,自然条件利于果实糖分积累,所以与山东、四川产区相较,相同品种的甜樱桃果实可溶性固形物和总糖含量更高,更能完全表现出果树的优良经济性状。

南疆阿克苏产区早大果的VC含量,比山东泰安[15]产区和四川汉源产区[16]分别高10.70和22.55 mg/100 g;艳阳的VC含量比陕西杨凌产区[17]高18.60 mg/100 g。果实中VC含量与太阳辐射强度呈正相关[19]。与山东、四川、陕西地区相比,南疆地势海拔高,太阳辐射强,更利于甜樱桃果实中VC积累。南疆阿克苏产区甜樱桃VC含量丰富,是菠萝[20]的1.5～1.7倍、香蕉的2～3倍、小白杏[21]的3～4倍、梨的4～5倍、苹果的6～7倍。

2.2 不同甜樱桃品种的感官指标分析

由表2可知,11个供试品种果实和果肉颜色丰富。早大果、美早为近圆形,先锋、波兰特、秦樱为短心脏形,斯坦勒、拉宾斯为心脏形,吉美为鸡心形,艳阳为圆形,新星、希望为圆球形。甜樱桃酸甜可口,美早果香最浓郁,新星和希望口感略差、后味微苦,其他品种均带有果香。先锋、斯坦勒、波兰特、吉美、拉宾斯、艳阳果肉质地较紧实,早大果、美早、秦樱、新星、希望果肉质地较细致。早大果、美早果皮较薄、韧性略差,新星和希望果皮厚度适中、较具有韧性,其他品种果皮均厚而韧。

表2 不同甜樱桃品种的感官指标Table 2 Fruit sensory factors of different sweet cherry cultivars

2.3 不同甜樱桃品种果实品质指标的相关性分析

在此基础上,对11个甜樱桃品种的L*、a*、b*、单果重、果形指数等13个指标进行相关性分析。由表3可看出,L*与a*、b*成极显著(p<0.01)正相关,相关系数分别为0.8350和0.9700;a*与b*成极显著(p<0.01)正相关,相关系数为0.9340,与果实硬度呈显著(p<0.05)正相关;b*与果实硬度呈显著正相关;可溶性固形物与总糖、蛋白质含量呈极显著(p<0.01)正相关,相关系数分别为0.8670和0.7700,与水分呈极显著(p<0.01)负相关,相关系数为-0.9460;总糖与糖酸比呈正相关,与蛋白质含量呈极显著(p<0.01)正相关,相关系数为0.8050,与水分呈极显著(p<0.01)负相关,相关系数为-0.8550;总酸与糖酸比呈极显著(p<0.01)负相关,相关系数为-0.7400,与VC含量呈极显著(p<0.01)正相关,相关系数为0.7690;蛋白质含量与水分呈极显著(p<0.01)负相关,相关系数为-0.7360。表3表明,各指标间均存在不同程度的相关性。

表3 不同甜樱桃品种果实品质指标的相关性Table 3 Correlation between fruit quality factors of different sweet cherry cultivars

2.4 不同甜樱桃品种果实的主要品质性状的主成分分析

将表1中13个果实指标标准化处理后进行主成分分析。由表4可知,第1主成分的特征值为5.693,方差贡献率为43.791%,为最重要的主成分;第2、3的主成分重要性依次减少。前3个主成分的累计方差贡献率为84.322%,即这3个独立的综合性新指标能够总体上反映出全部甜樱桃品种的13个果实指标。所以,选取这3个主成分作为甜樱桃果实品质的综合评价指标。

表4 不同甜樱桃品种果实品质的主成分分析的方差贡献率Table 4 Variance contribution rates of principal component to fruit quality of different sweet cherry cultivars

表5为不同甜樱桃品种品质性状的主成分分析载荷矩阵,反映了该指标对主成分的影响程度。在第1主成分中,L*、a*、b*果实硬度的特征向量较大,蛋白质、总糖、可溶性固形物含量的特征向量绝对值较大,第1主成分主要反映了果实色泽、果实硬度、可溶性固形物、总糖和蛋白质含量;在第2主成分中,糖酸比和单果重的特征向量较大,总酸含量特征向量的绝对值较大,第2主成分主要反映了果实风味和单果重;在第3主成分中,果形指数特征向量的绝对值较大,第3主成分主要反映了果形指数。

表5 不同甜樱桃品种果实品质指标的主成分载荷矩阵Table 5 Load matrixs of principal components to fruit quality factors of different sweet cherry cultivars

2.5 不同甜樱桃品种果实品质性状的主成分得分和综合评价

将L*、a*、b*、单果重、果形指数、果实硬度、可溶性固形物、总糖、总酸、糖酸比、蛋白质、VC、水分分别用X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11、X12、X13来表示。由初始因子载荷矩阵及表3中各主成分的特征值,可计算得到不同甜樱桃品种果实品质相关矩阵的特征向量(表6),以特征向量为权重,与标准化后的数据相乘,即可得到3个主成分的函数表达式(式中ZX表示标准化后的数据)。

表6 不同甜樱桃品种果实品质相关矩阵的特征向量Table 6 Eigenvectors of correlation matrix for fruit quality of different sweet cherry cultivars

F1=0.351ZX1+0.374ZX2+0.377ZX3+0.150ZX4+0.221ZX5+0.224ZX6-0.289ZX7-0.308ZX8-0.132ZX9-0.120ZX10-0.338ZX11-0.205ZX12+0.325ZX13

F2=0.155ZX1+0.109ZX2+0.150ZX3+0.374ZX4+0.010ZX5+0.238ZX6+0.336ZX7+0.305ZX8-0.412ZX9+0.423ZX10+0.154ZX11-0.306ZX12-0.268ZX13

F3=0.225ZX1+0.137ZX2+0.189ZX3+0.281ZX4-0.576ZX5+0.357ZX6+0.093ZX7+0.150ZX8+0.393ZX9-0.253ZX10+0.034ZX11+0.315ZX12+0.080ZX13

综合模型:F=0.569 F1+0.370 F2+0.157F3

由综合模型计算出11个甜樱桃品种果实品质的综合得分,并进行排序(表7)。由表7可知,综合得分的排名为先锋、波兰特、艳阳、斯坦勒、吉美、拉宾斯、早大果、美早、秦樱、希望、新星。

表7 不同甜樱桃品种的果实品质指标的主成分因子得分Table 7 Principal component scores of fruit quality factors of different sweet cherry cultivars

3 结论与讨论

甜樱桃果实品质物理指标包括色泽、单果重、果实大小、果实硬度。紫黑色系甜樱桃中,早大果和美早果形较大,美早较早大果硬度更大。拉宾斯和艳阳分别为深红色系和红色系里的中大果型、硬度较大的品种。化学指标则为可溶性固形物、总糖、总酸、糖酸比、蛋白质、VC和水分。美早、早大果、斯坦勒的可溶性固形物含量和糖酸比高,艳阳、波兰特、拉宾斯的可溶性固形物含量和糖酸比适中。感官指标包括果实颜色、果肉颜色、果实风味、果肉质地等。早大果、美早果肉质地较细致,果皮较薄,口感偏软滑。先锋、斯坦勒、波兰特、吉美、拉宾斯果肉质地较紧实,果皮韧而厚,口感偏重硬脆。

利用主成分分析方法,依据累积方差贡献率大小,将11个甜樱桃品种的13个果实指标归纳为3个主成分,保留原始性状84.322%的信息。建立甜樱桃果实品质评价模型,由综合得分进行排名。红色系甜樱桃综合果实品质:先锋>波兰特>艳阳,深红色系甜樱桃:斯坦勒>吉美>拉宾斯>希望>新星,紫黑色系甜樱桃:早大果>美早>秦樱。主成分分析法结果与甜樱桃外观品质和内在品质的综合评价,在果实颜色和果实硬度方面结果较一致,可见在甜樱桃品种品质性状评价上具有一定参考价值。

综合甜樱桃物理指标、化学指标、感官指标和主成分分析结果,11个引进品种优良性状独具特色。作为优良、商品性强的鲜食品种,紫黑色系早大果和美早、深红色系拉宾斯、红色系艳阳综合表现最好,可在南疆地区适度推广种植。今后可进一步追踪观测和深入研究,充分发挥不同品种的综合优势,优化甜樱桃的鲜食和加工品种,促进新疆甜樱桃产业快速发展。