引种无核葡萄在昆明地区的表现及果实品质综合评价*

张海明，邵建辉，曹慧玲，王淼，朱怡凡，朱书生，何霞红，马春花,3

(1.云南农业大学园林园艺学院，云南 昆明 650201；2.云南农业大学农业生物多样性与病虫害控制教育部重点实验室，云南 昆明 650201；3.云南农业大学云南省高校葡萄与葡萄酒工程技术研究中心，云南 昆明 650201；4.云南农业大学食品科学技术学院，云南 昆明 650201)

因气候优势明显，云南省鲜食葡萄(Vitisvinifera)产业发展迅速，截至2018年，云南省葡萄种植面积已达4.1×104hm2，葡萄总产量约为101.26×104t，仅次于香蕉(Musanana)，成为云南省第二大水果。但自2016年以来，云南葡萄总产量已连续两年大幅下滑，累计达33.14%(数据来源于2019年云南统计年鉴)，这可能与葡萄产业品种结构不合理、优良品种储备不足、上市时间过于集中和市场风险抵御能力薄弱等问题有关[1]。可见云南省葡萄产业急需合理引导，加强良种储备。云南省在葡萄引种、选种方面的研究主要集中于干热河谷地区(如元谋、红河等地)，近年来筛选出‘爱神玫瑰’‘月光无核’‘火焰无核’‘克伦森无核’和‘红艳无核’等无核品种[2-5]以及‘早玫瑰’‘阳光玫瑰’等有核葡萄品种[2,6]。多数研究偏重于引种葡萄的栽培适应性、结实特性和果实基本品质方面的评价，对葡萄颜色、果皮和果肉的物性特征研究较少，尚未建立一套完整的无核葡萄果实品质综合评价体系。

目前，果实品质的综合评价方法主要有模糊数学[7]、隶属函数法[8]、因子分析法[9]、灰色关联法[10]、主成分分析法[11-13]和层次分析法[14]等，其中采用主成分分析法获得的评价结果比较接近真实情况，已广泛应用于猕猴桃(Actinidiachinensis)[15-16]、苹果(Maluspumila)[17]、荔枝(Litchichinensis)[18]、葡萄[11-13]、西洋梨(Pyruscommunis)[19]等果实品质的评价，这为无核葡萄果实品质综合评价体系的建立提供了基础。

由于云南立体气候差异明显，不同地区在筛选葡萄品种时存在较大变数。近年来，昆明及周边地区葡萄产业发展迅速，但葡萄引种、选种方面的相关研究工作开展较少。作为鲜食葡萄的主力军，无核葡萄凭借食用方便的优势越来越受消费者和研究人员的青睐[20]，但是云南各地无核葡萄栽培主要以‘夏黑无核’和‘无核白鸡心’为主，品种单一(均为早熟品种)，上市集中，这无疑增大了市场风险。因此无核葡萄的引种、选育和评价工作就显得尤为重要。本研究以种质资源圃内引种的17个无核葡萄作为研究材料，通过对各品种物候期、生长和结实习性的调查，测定果实(穗)基本形态、颜色、质地和风味特征，通过主成分分析法选取具有代表性的成分因子，建立无核葡萄果实品质综合评价体系，筛选出适宜昆明地区发展的优良无核葡萄品种，为本地区葡萄产业发展提供借鉴和参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料

本研究中17个无核葡萄品种(表1)于2014年引种于中国科学院北京植物研究所，扦插定植于云南农业大学农科教实践教学基地葡萄种质资源圃内，采用避雨栽培模式，东西行向，株行距为1.0 m×2.0 m，架型为水平篱架，扇形整枝，常规管理。

表1 17个无核葡萄品种的基本分类

1.2 试验设计

本研究采用田间调查与实验室分析相结合的方法。自2018年3月起，每周对葡萄品种的物候期和生长结实特性进行调查和记录。葡萄坐果后，全部进行套袋(白色纸袋)处理。在葡萄达到商品成熟度时从每个品种植株的曝光面和遮阴面各随机剪取5个果穗，标记好后放入冰盒内，迅速带回实验室。先称量并记录每个品种的单穗质量，然后分3次从每个果穗的上、中和下部各随机剪取1个果粒，共收集2批样品，每批30个果粒。第一批样品用于测量果粒的纵径、横径、单粒质量和CIRG色度指标(L*，a*，b*)，之后进行穿刺测试；第二批样品用于进行TPA测试。将2批测定后的样品混合榨汁测定可溶性固形物(SSC)和可滴定酸(TA)含量。

1.3 测定方法

用数显游标卡尺测量葡萄果粒的纵径和横径；用电子天平测定单穗质量和单粒质量；用手持数显糖酸度计(日本，Atago PAL-3型)测定果实的SSC和TA含量；用手持式色差计(Konika-Minolta CM 2300d)测定葡萄果实赤道处的CIRG色度空间指标L*、a*、b*值，每颗果粒测定3个不同位点，结果取平均值，并计算色度(C)、色调h°=arctangent(b*/a*)以及葡萄颜色指数CIRG=(180-h°)/(L*+C)。CIRG评价果实色泽的标准参照Carreno等[21]的方法：CIRG<2为黄绿，26为蓝黑。

利用美国FTC TMS-PRO 物性分析仪进行质地分析：分别用直径为2 mm的圆柱形探头P/2和直径为100 mm的圆柱形探头P/100对葡萄果粒进行穿刺和质地剖面分析(TPA)测试。穿刺测试参照马庆华等[22]的方法，略有改动：将果粒平放在测定平板上，采用P/2探头穿刺果实赤道中部，测试速度设定为1 mm/s，触发力为5 g，记录穿刺力(Fsk)、穿刺能量(Wsk)和杨氏模量(Esk)指标。Fsk表征果皮刚性，可定义为探针刺穿果皮需要的力；Wsk定义为刺穿果皮所消耗的能量；Esk表征为穿刺单位厚度的果皮所需要的力[23]。TPA 测试参照张昆明等[24]的方法，略有改动：采用P/100探头，测前、测中和测后速度均设定为1 mm/s，葡萄果肉受压变形25%，触发力为5 g，记录弹性、咀嚼性、胶粘性、粘附性和凝聚性等果肉质地参数。每个葡萄品种的穿刺和TPA测试各重复30次。质地剖面分析(TPA)中的硬度和弹性指标反映了果实的抗压能力及形变恢复能力；内聚性指标反映出果实对第二次压缩的抵抗能力，弹性和胶粘性共同构成了果实的咀嚼特性，粘附性则反映了果实的黏着作用[25-26]。

1.4 统计分析

采用Excel 2010对原始数据进行标准化处理；采用SPSS 20数据分析软件进行主成分分析，依据特征值大于1的原则确定主成分数量，并按最大方差法对因子进行旋转，计算各主成分得分。

2 结果与分析

2.1 供试品种物候期和生长、结实特性对比分析

表2显示，17个供试无核葡萄品种的萌芽期集中在3月24日—31日，始花期在4月14日—21日，坐果期在5月5日—19日，各品种在这3个生长阶段上的差异并不大；转色期集中在6月9日—7月28日，成熟期在7月7日—9月8日。从萌芽到成熟的天数为99～169 d。根据葡萄成熟期分类标准[27]，将17个无核葡萄品种的熟性分为极早熟、早熟、中熟、晚熟和极晚熟品种。‘金星无核’和‘莎巴珍珠’最早进入转色期，‘克伦森无核’最晚；‘昆诺无核’成熟期最短，其次为‘金星无核’‘康能无核’‘希姆劳特’，‘红脸无核’和‘克伦森无核’成熟期最长，属于极晚熟品种。

表2 17个无核葡萄品种在昆明地区的物候期及生长、结实特性

17个无核品种的植株长势差异较大，从弱到极强均有分布，‘莎巴珍珠’长势最弱；‘布朗无核’‘美丽无核’‘克伦森无核’等品种长势最强。‘康能无核’‘布朗无核’‘紫甜无核’‘红宝石无核’和‘希姆劳特’等品种结果枝比率最高，均达到100%；而‘优无核’‘郑果大无核’‘红脸无核’‘无核白’‘美丽无核’‘紫香无核’等品种的结果枝比率较低，均不足50%。结果系数以‘康能无核’和‘布朗无核’最大，‘优无核’和‘紫甜无核’最小。果穗形状除‘红宝石无核’和‘康能无核’分别为分枝形和圆柱形外，其他均为圆锥形。果穗松紧程度介于松-中-紧，其中‘紫香无核’和‘红宝石无核’的果穗偏松；‘昆诺无核’等8个品种偏中等；‘金星无核’等7个品种的果穗偏紧。果实形状以近圆形居多，其次为椭圆形、长椭圆形、倒卵形和鸡心形。总的来看，17个供试无核葡萄品种具有丰富的遗传多样性，蕴含着良好的选择潜力。

2.2 供试品种基本形态指标对比分析

如表3所示，17个无核葡萄品种的平均穗长差异较大，分布于12.21～28.93 cm，以‘红宝石无核’果穗最长，‘优无核’最短。单穗质量介于126.66～451.44 g，大于400 g的品种有‘紫甜无核’和‘森田尼无核’；300～400 g之间的品种有‘金星无核’‘红光无核’‘美丽无核’‘红宝石无核’‘无核白’和‘优无核’；其他品种穗形较小，平均穗重不到300 g。单粒质量介于1.65～6.89 g，其中‘美丽无核’‘郑果大无核’‘森田尼无核’和‘优无核’4个品种的果粒较大，平均在5.00 g以上；‘金星无核’‘康能无核’和‘布朗无核’果粒较小，均不足2.00 g。果形指数介于0.95～1.64之间，其中‘红脸无核’‘美丽无核’‘克伦森无核’和‘森田尼无核’等品种果形指数较大，均大于1.40，果形偏长。17个无核葡萄品种的形态指标变异系数介于13.43%～43.49%，其中百粒重和单粒质量变异系数最大。

表3 17个无核葡萄品种的形态指标

2.3 供试品种着色和成熟指标对比分析

供试品种着色和成熟指标对比分析见表4。

表4 17个无核葡萄品种的CIE 1976颜色和成熟度指标

表4列出了17个无核葡萄品种的CIRG色空间指标(L*，a*，b*，C，h*)、颜色指数(CIRG)和葡萄果实的糖酸含量特征。果实色泽是表征果实外观质量和新鲜度的一个重要指标[28]。按CIRG果实颜色分类标准[21]，可将成熟时的‘郑果大无核’‘莎巴珍珠’‘希姆劳特’‘无核白’‘森田尼无核’和‘优无核’6个白色品种颜色归类为黄绿色；将‘金星无核’‘康能无核’‘红光无核’和‘克伦森无核’归类为粉红色；将‘布朗无核’‘红宝石无核’和‘红脸无核’归类为红色；将‘昆诺无核’‘紫甜无核’‘美丽无核’和‘紫香无核’归为蓝黑色。各指标中，以a*的变异系数最大，h°次之，表征葡萄色度和色调的CIRG的变异系数达到64.12%，说明品种间颜色类型和深度均跨度较大；各葡萄品种成熟时的SSC分布在12.80%～20.50%，其中‘康能无核’最高，‘郑果大无核’最低，SSC大于15.00%的有12个品种，小于15%的有5个品种；各品种的TA含量分布在0.52%～1.30%，以‘红光无核’含量最低，‘紫香无核’最高；固酸比分布在11.90～33.62之间，以‘金星无核’最高，‘美丽无核’最低。这3个指标中以TA变异系数最大，固酸比次之，SSC最小，说明TA是果实品质综合评价的重要指标之一。

2.4 供试品种物性指标对比分析

表5列出了17个无核葡萄品种的穿刺和TPA测试结果，前者表征葡萄果皮的刚度和韧性，后者表征果实的抗压能力、形变恢复能力及咀嚼特性。穿刺测试结果显示各品种的穿刺力(Fsk)介于2.38～5.65 N，穿刺能量(Wsk)介于4.24 ～13.35 mj，其中‘布朗无核’Fsk和Wsk最大，表明果皮不易破裂、韧性好，而‘红光无核’两者值最小，说明果皮很容易破裂，韧性很差；杨氏模量(Esk)介于0.58～4.48 N/mm，以‘优无核’最大，‘西姆劳特’最小，表明果皮的刚性差异很大；变异系数介于23.73%～31.23%，最小为Esk，最大为Wsk。

表5 17个无核葡萄品种的穿刺和TPA特征

各品种TPA测试指标变化区间：硬度为2.60～20.91 N，弹性为1.05～ 4.67 mm，咀嚼性为3.52～26.18 mj，内聚性为0.34～0.69，胶黏性为1.51～7.55 N，粘附性为0.02～0.06 mj，各指标变异系数为26.84%～68.60%。其中硬度、咀嚼性和胶黏性的变异系数较大，均在50%以上，表明不同品种在硬度和口感上存在较大差异，蕴含着选择潜力。其中‘紫甜无核’的弹性、咀嚼性和粘附性等指标均最大，‘希姆劳特’的硬度、咀嚼性和胶黏性均最小，‘优无核’的果实硬度最大，但弹性、内聚性和粘附性指标均最小。然而，不同葡萄品种在不同品质性状上各有优势，很难对其整体品质进行综合衡量，需采用主成分分析法对葡萄果实的主要品质指标进行综合评价。

2.5 17个无核葡萄品种品质指标的主成分分析

2.5.1 品质指标主成分因子的确定

主成分分析是通过降维方式将原有的多重变量转换成彼此不相关但又能综合体现原有指标的新指标[29]，能有效避免性状间的相互影响，较人为打分评价更为科学[30]。综合前人经验并结合实际生产需求，选择了涵盖果实基本形态、糖酸、着色、质地和口感特征的12个品质指标进行主成分分析。

为了更好地对主成分进行提取，将数据经方差最大正交旋转法获得解释的总方差和旋转成分矩阵，选择特征值大于1的前4个主成分，其方差累积贡献率达到了87.67%，能够较好地反映果实品质性状的大部分信息(表6)。第1主成分(PC1)方差贡献率为30.62%，代表指标有单粒质量、横径、纵径和SSC，这些指标影响着葡萄果粒的大小和甜度，可定义为果粒形态和甜度特征；第2主成分(PC2)方差贡献率为20.82%，代表指标有弹性、粘附性、咀嚼性，这些指标影响着葡萄的口感，可定义为口感特征；第3主成分(PC3)方差贡献率为18.33%，代表指标有TA、固酸比和CIRG，影响着葡萄的着色、酸度和糖酸平衡，可定义为颜色和风味特征；第4主成分(PC4)方差贡献率为17.91%，代表指标有Fsk和Wsk，可定义为果皮刚性和韧性特征。

表6 4个主成分的旋转成分矩阵、特征值、方差贡献率和累积贡献率

2.5.2 17个无核葡萄品种的主成分得分及综合评价

因各主成分的方差贡献率不同，在进行果实品质综合评价时，应考虑各主成分的权重。本研究以4个主成分对应的方差贡献率占总累积贡献率的比率作为各自权重，与对应主成分得分进行线性加权求和构建鲜食葡萄果实品质综合评价模型，即：F= 0.349F1+ 0.237F2+ 0.209F3+ 0.204F4，利用该模型计算各品种的综合得分(F)，进行优良度排序，结果如表7所示。综合得分较高、排名前3的是‘美丽无核’‘紫甜无核’‘郑果大无核’，这三者均为中熟品种，属于果粒大、果皮刚性强、果肉致密性强、红色品种颜色深、整体商品性状较好的类型；得分较低的3个品种依次是‘希姆劳特’‘金星无核’‘康能无核’，均为极早熟品种，属于自然果粒偏小、红色品种颜色浅淡，尽管甜度较高，但果肉致密性差、肉质偏软、整体商品性状较差的类型。

表7 17个无核葡萄品种主成分得分、综合得分及排名

2.6 17个无核葡萄品种的聚类分析

选用主成分分析筛选的12个主要品质性状对17个无核葡萄品种做系统聚类分析，分析结果如图1所示。在聚类重新标定距离以10为临界值时，可将17个无核葡萄品种聚类为6大类，其中‘布朗无核’‘昆诺无核’‘红光无核’‘无核白’‘希姆劳特’‘金星无核’和‘康能无核’聚为第I类；‘郑果大无核’‘克伦森无核’和‘红宝石无核’聚为第II类；‘紫甜无核’单独聚为第III类；‘森田尼无核’和‘优无核’聚为第IV类；‘红脸无核’‘莎巴珍珠’和‘紫香无核’聚为第V类；‘美丽无核’单独聚为第VI类。

图1 17个无核葡萄品种的聚类分析图

结合主成分综合得分，第VI类和第III类的‘美丽无核’和‘紫甜无核’综合得分分别为1.82和1.08，分别排在第1和第2位，这两个红色品种的果粒大、颜色深，均为蓝黑色，硬度和弹性较大，综合品质最好；第II类的3个葡萄品种的综合得分均大于0.4，分别排在第3～5位，这3个品种的果粒较大，果皮韧性和刚度、果肉硬度和咀嚼性较高，但2个红色品种着色一般，综合品质不错；第IV、V类的5个品种分别排在第6～10位，综合品质中等；第I类的7个品种的综合得分较低，分别排在第11～17位，这一类葡萄果粒整体偏小、果肉整体偏软，且红色品种除‘昆诺无核’外均比较浅淡。

3 讨论与结论

果实品质的评价是对品种全面评价的基础和前提[9]，但因生产目标、葡萄类型、用途和关注点不同，人们在评价鲜食葡萄果实品质时所选择的评价指标体系往往存在较大差异[7,9,11]。如刘美迎等[7]采用层次分析法评价陕西渭北地区的14个红色鲜食葡萄品种时选择产量、果穗和果粒形态、果实风味和花色素苷含量等指标；白世践等[9]在采用因子分析法对新疆吐鲁番地区15个无核葡萄品种进行综合评价时，选择的评价指标除了果穗和果粒形态、果实风味和营养成分外，还根据当地的生产需求，增加了制干品质相关指标；林蝉蝉等[11]在采用主成分分析法综合评价陕西杨凌12个红色鲜食葡萄品种时，选择的指标比较全面，除单粒质量、果实颜色、风味特征、出汁率和营养成分外，还将果肉质地也纳入评价指标体系。

本研究结合前人经验，比较系统地对17个无核葡萄品种从物候期、生长结实特性、果穗和果粒形态、果皮和果肉质地、颜色和风味特征等方面进行了调查和测定，分别获得了7个描述各品种生长结实特性与果穗形态的基本信息，以及24个与果穗、果粒、外观、质地和风味相关的数据。对于评价指标较多的情况，一般可采用主成分分析对指标进行降维，简化评价因子，更加合理有效地对葡萄品质进行综合评价[9]。为提高分析的有效性和准确度，结合生产实际，排除无法确定对葡萄品质起正向或负向作用的指标，如穗长、单穗质量；以及计算过程指标L*、a*、b*、C、h°，选择能够最大程度描述果粒基本特征的单粒质量、纵径和横径；表征果实风味的可溶性固形物(SSC)、可滴定酸(TA)和固酸比；可综合描述葡萄色度和色调的颜色指数(CIRG)；以及表征果皮刚性和韧性的穿刺力(Fsk)、穿刺能量(Wsk)以及质地剖面分析(TPA)中与口感特征密切相关的咀嚼性、弹性和粘附性等指标进行主成分分析，共提取了4个主成分，累计方差贡献率达到87.67%，构建了无核葡萄果实品质综合评价模型，筛选出表现优良的无核葡萄品种‘美丽无核’‘紫甜无核’‘郑果大无核’‘红宝石无核’和‘克伦森无核’，表现较差的品种有‘希姆劳特’‘金星无核’和‘康能无核’。在聚类分析中，‘美丽无核’和‘紫甜无核’分别单独聚为一类，‘郑果大无核’‘红宝石无核’和‘克伦森无核’3个品种聚为一类，而‘希姆劳特’‘金星无核’和‘康能无核’与其他4个排位靠后的品种聚为一类，较好地把不同优良度的品种区分开来。但对同一类别的品种无法再做更为详细的区分，需要结合主成分分析以完成对本次供试17个无核葡萄品种的果实综合品质评价。

研究发现，‘美丽无核’在昆明地区表现为中熟品种，这与其在元谋干热河谷区表现出的早熟特性不同[31]，可能与两地的气候类型差异有关；在昆明地区的结果枝率和结果系数虽略低于在元谋干热河谷区的表现，但自然果粒大小和单果重均优于元谋产地[31]；该品种的可溶性固形物和固酸比在供试品种中偏低，可滴定酸含量偏高，说明该品种的成熟度还有提升潜力，建议可以适当延长挂树时间，从而提高果实风味。‘紫甜无核’在昆明地区表现出果粒大、颜色深、易着色等优良特性，这与该品种在芜湖地区避雨栽培下的引种表现一致[32]，其风味品质也可以通过延长挂树时间来提高。‘森田尼无核’也称‘无核白鸡心’，是云南特色优良早熟无核葡萄品种之一，在本次综合评价中‘森田尼无核’综合得分排在第6位。另外排名靠前的白色品种只有‘郑果大无核’，而该品种为中熟品种，成熟度略晚于‘森田尼无核’，其果粒大小、果皮刚度、韧性和果肉致密度均优于‘森田尼无核’，但可溶性固形物和可滴定酸含量均偏低，果实风味偏淡，建议昆明地区在葡萄栽培中提高栽培管理措施、适当控制产量，以提高果实风味物质的积累。‘克伦森无核’在昆明地区长势强，属于极晚熟品种，果粒较大、果皮刚性和韧性均较强、果肉硬脆、风味良好，但果面着色不均匀，与张永辉等[4]在云南干热河谷区的引种表现基本一致，在实际生产中需要加强栽培管理措施，提高葡萄着色水平。‘希姆劳特’在昆明地区作为极早熟品种在成熟期间极易发生落粒，且自然果粒偏小、虽然风味好，但果皮刚性弱，不耐运输，与黄建全等[33]在广西的引种表现一致，‘金星无核’和‘康能无核’也存在类似的情况，均不宜作为昆明市主栽品种发展。