湖南红心猕猴桃品种品质评价及综合分析

张维，付复华，罗赛男，赖灯妮，朱向荣*,张群*

1(湖南大学 研究生院隆平分院，湖南 长沙，410125)2(湖南省农产品加工研究所，湖南 长沙，410125)3(果蔬贮藏加工与质量安全湖南省重点实验室，湖南 长沙，410125)4(湖南省园艺研究所，湖南 长沙，410125)

猕猴桃(ActinidiachinensisPlanch)俗称阳桃、毛桃、山洋桃、毛梨桃等，也称奇异果[1]。猕猴桃主要分为绿肉、黄肉、红心三大类。目前，国内外栽培的猕猴桃90%以上是绿肉和黄肉品种，极少数是红肉品种[2]。国际上商品化的红肉猕猴桃主要来源于中国[3]。红心猕猴桃果肉绿中带红，其维生素C(VC)含量高、果肉细嫩、香气浓郁、口感甘甜[4],是一种药食一体的水果，具有预防癌症、抗衰老、提高人体免疫、改善肠道健康、防治口腔溃疡等药用价值[5-6]。红心猕猴桃因其诱人的颜色和良好的风味，商品价值普遍高于绿肉以及黄肉猕猴桃[7]。因此,对不同地区栽培的红心猕猴桃品种果实营养品质进行分析有利于引导果农选择更好的红心猕猴桃品种，提高经济收入，促进红心猕猴桃产业推广。

主成分分析(principal component analysis,PCA)是利用降维的思想，通过对指标体系内部结构关系的研究，将多个指标转化为相互独立的综合指标，用简化的数据反映原始数据的多元统计分析方法[8-9]。聚类分析(cluster analysis,CA)是目前数据挖掘技术发展最好的分支之一，能在多维空间或模式空间发现隐藏的结构，能利用确定的标准,如欧几里德距离和曼哈坦距离,计算出所有样品间的相关性，能够根据原始数据的相似性，将原始数据简化合并，从而更加直观地进行相似组分信息的综合比较[10]。为更全面地对湖南红心猕猴桃品种的品质特性进行评价，本文运用PCA和CA并结合感官评价，就分布于湖南的26个红心猕猴桃品种的外观品质、果实感官品质、营养成分等进行了详细研究，为红心猕猴桃的品种选育、种植推广以及后续产品的开发提供一定理论参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试猕猴桃来自湖南各个地区的猕猴桃种植基地，采摘时期为9～10月份，在未完全成熟前采摘，进行适当催熟处理，使其达到可食后进行测定。品种及产地见表1。

1.2 仪器与设备

千分尺,成都成量工具有限公司；CT-3质构仪,Brookfield工程实验室公司;Color Quest XE型全自动色度分析仪,美国Hunter Lab公司；WZB 45型数显折光仪,上海仪电物理光学仪器有限公司；JE502型分析天平(感量0.001 g),上海浦春计量仪器有限公司;JYLC020E型料理机,九阳股份有限公司。

表1 供试红心猕猴桃品种及产地Table 1 Varieties and producing regions of kiwifruits

1.3 品质测定

1.3.1 果实外观品质测定

1.3.1.1 纵横径及单果质量

选取果实大小相对均一，无病虫害的果实30个，分成3份，每份10个，用电子天平测定单果质量，用千分尺测定果实赤道部位的纵径、横径。

1.3.1.2 果肉色差

采用Hunter Lab色度系统对猕猴桃果肉进行颜色测定，白板校正。将猕猴桃样品切开进行色度测定，每组10个猕猴桃样品，取平均值。采用国际照明委员会制定的均匀色空间L*、a*、b*表色系统评价果实色泽：L*代表亮度，L*值越大，表示果面亮度越高，反之越低；a*代表红绿轴色品指数，正值愈大表示颜色越偏向红色，负值越小表示颜色越偏向绿色；b*代表黄蓝轴色品指数，正值越大表示颜色越偏向黄色，负值越小表示颜色越偏向蓝色[11]。

1.3.2 果实质构测定

将红心猕猴桃去皮，再将其放置于质构仪下测定。质构仪在TPA模式下，采用TA39探头进行压缩实验，测试速率2.00 mm/s，每个果测2次，每次10个果。

1.3.3 果实营养品质测定

将猕猴桃去皮，匀浆，用于指标测定。

1.3.3.1 可溶性固形物和可滴定酸测定

用手持糖酸仪测定猕猴桃的可溶性固形物(soluble solids contrnt,SSC)和可滴定酸含量(titratable acid,TA)。

1.3.3.2 水分含量测定

参照 GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》。

1.3.3.3 VC含量

依据GB/T 5009.86—2016《食品安全国家标准 食品中抗坏血酸的测定》。

1.3.3.4 色素测定

参考李合生[12]的方法，略有改动。称取猕猴桃冻样2 g，研磨成粉末，加8 mL 体积分数95%乙醇，涡旋混匀，于4 ℃冰箱静置，待组织变白后过滤，取滤液于665、649和470 nm波长处测定吸光值，每个处理重复3次，计算叶绿素及类胡萝卜素含量。

1.3.3.5 总酚、类黄酮与花青素含量测定

参考曹健康等[13]的方法测定，略修改。称取研磨成粉末的猕猴桃样2 g，加入5 mL预冷的1%HCl-甲醇溶液，混匀后浸提30 min，于4 ℃下10 000 r/min离心15 min，收集上清液备用。在280、325、600和530 nm波长处分别测定上清液的吸光值，实验重复3次，用提取液作为调零管。

1.4 果实感官评价

感官评定小组由6名相关专业人员构成，对每个品种猕猴桃的10个项目进行评分。感官评定员独立打分,不交流,不讨论。

1.5 数据统计

利用Excel 2010与SPSS 22软件处理数据，结果以平均值±标准偏差表示，均值间比较采用Duncan’s法(P<0.05)，每组实验重复3次。

表2 红心猕猴桃的感官评价Table 2 Sensory evaluation of red kiwifruit

2 结果与分析

2.1 外观品质分析

单果质量和纵横径是评价猕猴桃大小和形状的重要指标[14]。由表3可知，单果质量变化范围为39.94～120.43 g，变异系数为28%,存在品种间差异。其中编号为FH-9-26-01的果实质量最大，其次是HH-9-11-02;果质量最轻的是CS-10-15-10。

果实纵径变化范围为3.90～6.60 cm，其中纵径较大的猕猴桃品种为FH-9-26-01、ZJJ-9-26-02、LH-10-8-02。果实横径变化范围3.35～6.02 cm，其中HH-9-11-01、XT-10-14-03、FH-9-26-01横径较大。果实纵径和横径的变异系数分别为13.59%与16.67%。

色泽对水果的商品价值起着重要作用，同时也是评价果实品质优劣的重要指标之一[15]。因此对不同品种红心猕猴桃的色泽的鉴定是十分必要。由表3中L*、a*、b*值可以看出，不同品种的红心猕猴桃色泽变化比较大。

表3 不同红心猕猴桃品种外观品质Table 3 Appearance quality of different red kiwifruit varieties

L*值的变化范围为31.38～67.58，其变异系数为17.79%，在各项指标中较为稳定。其中L*值最大的品种是HH-9-11-02，说明其果肉颜色最为明亮。a*值的范围为-6.77～0.36，其变异系数为-84.68%，其中a*值最大的品种是HY-9-18-01，a*值越大说明果肉的红色越深。b*值的变化范围为9.3～26.24，b*值越大说明果肉的黄色越深。

2.2 质构品质分析

对红心猕猴桃成熟后的质构进行测定能够客观、详细地反映不同品种红心猕猴桃质地状态[16]。质地在食品物性学中被广泛用来表示食品的组织状态、口感及美味感觉等[17]。硬度反映猕猴桃果实在外力作用下发生形变所需要的屈服力大小[18]，对硬度进行测定可以反映猕猴桃在成熟后的货架期。由表4可知猕猴桃的硬度为17.00～65.50。其中硬度排前3的品种是YY-9-18-01、FH-9-26-01、ZJJ-9-26-02分别为65.50、60.50、59.83 g。硬度最低的品种是HH-9-11-01仅为17.00 g。

表4 不同红心猕猴桃品种质构品质Table 4 Texture quality of different red kiwifruit varieties

咀嚼性是评价果实对咀嚼的持续抵抗性能力，反映果实坚实度大小的指标[19]。成熟后的红心猕猴桃其咀嚼性较好的是ZJJ-9-20-02、HY-9-18-03、HH-9-11-02。

内聚性、胶着性、弹性也是影响猕猴桃外观以及口感的重要指标。其中弹性在0.10～1.17 mm，弹性最大和最小的红心猕猴桃品种分别是ZJJ-9-20-02和FH-9-17-01。凝聚性也被称为内聚性，在咀嚼过程中反映了果肉抵抗受损能力并使其内部紧密结合保持整体的完整性[20]。研究表明,猕猴桃果实在成熟过程中其凝聚性呈现先上升后下降的趋势，果肉组织松软,口感较好[21]。凝聚性的变化范围为0.13～0.287 mm，变异系数为109.68%，样品凝聚性较小的猕猴桃分别是LX-9-6-01、XT-10-14-03、ZJJ-9-20-02。胶着性反映为咀嚼过程中克服猕猴桃果肉粘附牙齿所用的力，样品胶着性的变化范围为3.37～20.43 mm，胶着性最大的是YY-9-18-01，其次是SY-9-18-03和MY-9-19-03。

2.3 营养品质分析

果实水分含量的高低对果实的口感和风味有一定影响[22]。如表5所示，不同品种猕猴桃果实水分含量的变化区间为76.55%～85.20%，水分含量较高的品种是HY-9-18-01与HY-9-18-03。但是不同品种间水分含量的差异不显著，其变异系数仅为3.46%，这说明成熟猕猴桃均具有较高的水分含量。

可溶性固形物含量是评价猕猴桃品质的综合性指标,其含量直接关系到猕猴桃的口感[23]。在本研究中不同品种猕猴桃可溶性固形物质量分数为7.63%～22.47%，变异系数为19.75%，存在品种间差异。可溶性固形物含量最高的品种为HH-9-11-03，其次是MY-9-19-03、ZJJ-9-26-04、SY-9-18-03，含量最低的是XT-10-14-03。

猕猴桃作为一种酸甜口味的水果，适当的酸味也是影响其风味的重要因素。不同品种红心猕猴桃酸度范围在0.5～2.82 g/100 mL，变异系数为30.24%，品种间存在较大差异。一般来说酸度较小的猕猴桃其口感较好。但是当酸度含量过低时，会使水果的风味变淡[24]。因此适宜酸度的猕猴桃品种风味最好。其中酸度最高的猕猴桃品种是MY-9-19-01、酸度最低的是XT-10-14-03。

由于人体不能合成VC，因此在日常的饮食中VC对人体非常重要。而猕猴桃中含有丰富的VC，是其他水果的几倍甚至十几倍，又被称为“维C之王”，因此猕猴桃是极好的补充VC的水果[25]。不同品种的猕猴桃VC含量在28.77～210.56 mg/100 g之间，其中VC含量最高的是LH-10-8-3，其次是HH-9-11-03以及MY-9-19-03。

叶绿素、类胡萝卜素、花青素等的含量和比例决定猕猴桃果肉的颜色。红心猕猴桃品种叶绿素含量较绿肉猕猴桃品种整体偏低，叶绿素含量在3.16～52.52 μg/g，变异系数为63.47%，不同品种之间叶绿素含量差异极显著。类胡萝卜素是维生素A的前体物质，可以减缓疾病进程，类胡萝卜素积累可使果肉呈黄色、橙色、红色[26]。不同品种红心猕猴桃类胡萝卜素含量1.83～28.49 μg/g，其中HY-9-18-03、MY-9-19-03、FH-9-26-01类胡萝卜素含量较高。

酚类化合物被证明具有抗肿瘤、预防心血管疾病等作用，而水果和蔬菜中的酚类化合物是天然存在的。研究表明,与绿肉和黄肉猕猴桃相比，红心猕猴桃含有更多的酚类和黄酮类物质，具有更高的营养价值[27]。LIU等[28]的研究证明红肉猕猴桃中的总酚以及花青素含量高于绿肉猕猴桃，且它们所含有的丰富的花青素在体外对H2O2清除的贡献比其他酚类化合物更大。因此，红肉猕猴桃也将是非常有前途的天然抗氧化剂来源。试样中YY-9-18-01、MY-9-19-03两个品种总酚含量最高分别为6.63与6.46 △OD/g，YS-9-24-03总酚含量最低为0.85 △OD/g。FH-9-26-01、MY-9-19-03、HY-9-18-01类黄酮含量较高分别为1.94、1.88、1.86 △OD/g,3个品种间类黄酮含量无显著差异。HH-9-11-01含量最低为0.44 △OD/g。花青素含量最高的品种是YY-9-18-01，为0.076△OD/g，其次是MY-9-19-03和CS-10-15-10。花青素含量最低的是HH-9-11-01，仅为0.012 △OD/g。

表5 不同红心猕猴桃品种营养品质Table 5 Nutritional quality of different red kiwifruit varieties

2.4 相关性分析

采用二项正态分布置信检测方法对每项指标进行置信检测，采用Pearson相关系数分析主要品质参数间的相关性，如表6所示,不同的红心猕猴桃品质指标间存在正负相关，大部分呈显著相关，表明不同红心猕猴桃间的品质相关性比较强，可应用PCA来分析不同红心猕猴桃品种间的品质关系。

表6 红心猕猴桃品种相关系数矩阵Table 6 Correlation coefficient matrix of red kiwifruit varieties

2.5 主成分分析

将26个品种的猕猴桃的20个品质指标进行主成分分析，得到其kmo=0.604>0.5，适合做主成分分析。得到如表7所示的7个主成分，其特征值均大于1，综合贡献率为79.829%，能够代表所有指标的绝大部分信息,综合反映26个红心猕猴桃品种的果实品质特性，可以作为红心猕猴桃评价的综合指标。

表7 主成分的特征值和贡献率Table 7 Eigenvalue and contribution rate of principal components

为更好地解释各品质指标与主成分因子间的关系，将所提取的主成分因子进行旋转处理，其载荷值大小反映各变量在主成分中的重要程度，分析结果见表8。第1主成分主要综合了胶着性、纵径、横径、硬度,反映了红心猕猴桃果实的外形和质构品质，胶着性与纵径、硬度间存在显著性正相关,与横径无显著性相关，因此将胶着性、横径作为第1主成分的代表指标。第2主成分主要包括弹性、类黄酮、花青素、总酚,主要反映了抗氧化能力的信息。弹性与类黄酮间存在极显著性相关，与花青素间不显著相关，因此将弹性、花青素作为第2主成分的代表指标。第3主成分综合了b*、VC、可溶性固形物,主要反映果实的颜色特征。第4主成分主要包括水分含量、内聚性,反映了果实的水分,水分含量与内聚性间存在显著相关，因此将水分含量作为第4主成分的代表指标。第5主成分正数系数最大的是单果质量,反映了果实的大小。第6主成分中正系数最大的是类胡萝卜素,反映了营养品质。第7主成分中系数较大的是总酸、a*,反映了猕猴桃的风味及色泽。

经过主成分分析可以得到综合评价红心猕猴桃最主要的7个指标分别是胶着性、弹性、b*、水分含量、单果质量、类胡萝卜素、总酸。

表8 主成分在各品质指标上旋转后的成分矩阵Table 8 The component matrix after the principal component is rotated on each quality index

用上述7个综合指标来代替原来的20个营养指标对不同品种红心猕猴桃品质进行评价,得到红心猕猴桃中前7个主成分的得分函数表达式(F1，F2，F3，F4，F5，F6，F7)

F1=0.381Χ1+0.362Χ2+0.327Χ3+0.316Χ4+0.230Χ5+0.226Χ6…-0.127Χ15+0.266Χ16-0.043Χ17-0.051Χ18+0.0261Χ19-0.210Χ20；

F2=0.007Χ1-0.183Χ2-0.162Χ3+0.213Χ4+0.243Χ5+0.226Χ6…+0.263Χ15-0.153Χ16+0.008Χ17+0.285Χ18-0.005Χ19+0.053Χ20;

F3=-0.278Χ1+0.165Χ2-0.134Χ3+0.255Χ4-0.159Χ5-0.228Χ6…+0.336Χ15+0.25Χ16+0.182Χ17+0.201Χ18+0.150Χ19+0.277Χ20；

F4=-0.048Χ1+0.066Χ2-0.04Χ3-0.274Χ4+0.126Χ5-0.076Χ6…+0.171Χ15+0.396Χ16+0.363Χ17+0.035Χ18+0.044Χ19+0.111Χ20；

F5=0.074Χ1-0.238Χ2+0.266Χ3+0.067Χ4-0.156Χ5-0.202Χ6…-0.144Χ15+0.069Χ16+0.529Χ17-0.130Χ18-0.174Χ19-0.043Χ20；

F6=0.005Χ1+0.104Χ2-0.206Χ3-0.068Χ4+0.140Χ5+0.421Χ6…+0.362Χ15+0.083Χ16+0.168Χ17-0.595Χ18-0.21Χ19-0.27Χ20;

F7=-0.029Χ1-0.009Χ2-0.094Χ3-0.066Χ4+0.343Χ5+0.121Χ6…-0.169Χ15+0.054Χ16+0.083Χ17+0.078Χ18-0.609Χ19+0.554Χ20

各得分值与相应特征值的方差贡献率的乘积累加得出不同红心猕猴桃品种的综合评价指数F，以此来评价不同红心猕猴桃品种的综合品质。

F=0.205F1+0.173F2+0.119F3+0.101F4+0.088F5+0.057F6+0.055F7

通过计算得分和综合排名得到结果如表9所示,对26个不同红心猕猴桃品质进行综合排名前5名的依次是ZJJ-9-26-04、MY-9-19-03、FH-9-26-01、HY-9-18-01、SY-9-18-03。得分最低的3个品种分别是SY-9-18-04、XT-10-14-03、FH-9-17-01。

表9 红心猕猴桃品质预测评价结果Table 9 Quality prediction and evaluation results of red kiwifruit

2.6 聚类分析

根据红心猕猴桃主要品质指标，采用SPSS 22.0 软件Pearson相关性方法对26个红心猕猴桃品种进行系统聚类分析,得到聚类树状图。如图1所示，当距离为10时，将26个猕猴桃品种聚为3 类。第一大类聚集了24个品种，分别是ZJJ-9-20-01、ZJJ-9-26-02、MY-9-19-01、YS-9-24-03、LH-10-8-3、SY-9-18-04、LH-10-8-02、FH-9-17-01、LX-9-6-01、HH-9-11-03、YZ-9-10-04、AH-9-07-01、YY-9-22-05、CS-9-20-03、SY-9-18-03、HH-9-11-02、YY-9-18-01、MY-9-19-03、HY-9-18-03、ZJJ-9-20-02、FH-9-26-01、HH-9-11-01、CS-10-15-10、XT-10-14-03,这表明绝大部分的红心猕猴桃其基本特征一致。第二类聚集了一个品种HY-9-18-01，水分含量高、甜度适中，抗氧化物质含量高，具有很好的营养价值。第三类聚集了一个品种ZJJ-9-26-04,该果实质构品质较好、果实偏大，水分含量高，甜度大，具有较好的口感。

图1 红心猕猴桃聚类分析图Fig.1 Cluster analysis chart of red kiwifruit

2.7 感官分析

食品的感官特性与消费者的偏好密切相关，并决定产品的可接受性。一般来说猕猴桃的食用品质可通过果实外观部分的果实大小、果形、果皮色泽、果面洁净度、整齐度等来判断,并可通过果实内质的风味、可溶性固形物、果肉质地、果肉色泽、果汁含量来评价。如表10所示,不同品种红心猕猴桃间感官品质差异很大。其中FH-9-26-01、MY-9-19-03、YS-9-24-03、HY-9-18-03、ZJJ-9-26-04为感官评价中排名前5的品种,其得分分别为91.92、90.29、89.63、89.33、88.75。在感官评价中，风味及可溶性固形物的评分占比高。排名前5的红心猕猴桃品种其风味以及甜度明显优于其他品种。

表10 红心猕猴桃风味品质评价Table 10 Evaluation of flavor quality of red kiwifruit

3 结论

本研究对湖南不同地区26份红心猕猴桃的外观品质、理化及营养品质、感官品质进行了比较分析，26份红心猕猴桃试样间存在品种相同的情况，但其种植区域，种植海拔、土壤以及处理方式不同，导致猕猴桃之间存在品质差异。结果表明,26个红心猕猴桃之间大部分的品质指标变异系数较大，其中可滴定酸、质构(硬度、弹性、咀嚼性、内聚性、胶着性)、a*、VC含量、叶绿素含量、类胡萝卜素含量、总酚含量、类黄酮含量、花青素含量的变异系数均大于30%，凝聚性的变异系数最大达到109.68%，说明不同品种红心猕猴桃间存在较大的品质差异。利用相关性分析与主成分分析相结合的方法，从20项指标中筛选出7个指标作为红心猕猴桃综合品质评价的主要指标,分别为：胶着性、弹性、b*、水分含量、单果质量、类胡萝卜素、总酸。聚类分析将不同地区26个品种的红心猕猴桃分为3类。

综合主成分分析、聚类分析以及感官评价的结果,ZJJ-9-26-04具有果实品质指标良好、口感风味良好的特点，适合作为鲜食猕猴桃品种进行推广，而HY-9-18-01口感较好，其总酚、黄酮等抗氧化物质含量较高，适合加工成猕猴桃保健品。本研究为湖南地区的红心猕猴桃品种栽培、品种选育、品种推广提供了理论基础。