新疆不同产区灰枣和骏枣的质构分析

黄 瑶，刘丰鸣，赵 文，孙 佳，万 胜，王利娜，王姝婧，杨智鹏，马路婷，禄彩丽，李建贵

（1.新疆农业大学 a.林学与风景园林学院；b.草业与环境科学学院，新疆 乌鲁木齐 830052；2.新疆红枣工程技术研究中心，新疆 乌鲁木齐 830013；3.新疆大学 资源与环境科学学院，新疆 乌鲁木齐 830046）

枣Ziziphus jujuba为鼠李科Rhamnaceae 枣属植物，是我国原产重要果树和第一大干果经济林树种，栽培历史悠久，品种资源非常丰富[1]。枣树作为生态林和经济林造林兼用树种，具有抗旱、抗寒、耐土壤瘠薄、枣果经济价值高等优良特性，一直受到广泛的重视。目前，新疆枣种植面积和产量均居全国前列，枣也是新疆种植面积最大的特色林果树种[2]。南疆环塔里木盆地的降水量少，蒸发量大，空气极端干燥，昼夜温差大，全年日照3 000 h 以上，不小于10 ℃积温3 500 ℃以上[3]，该气候条件有利于枣果营养积累。骏枣和灰枣是新疆的区域特色主栽品种，其枣果品质优、商品性好。由于特殊的气候、环境条件，与原产地相比，其枣果总糖含量高、糖酸比高、果实品质好[4-5]，形成了新疆特有的红枣品牌。

果实品质决定了其商品价值，果实质地品质直接影响着消费者的选择，而且采后果实质地迅速发生变化，直接关系到其运输及贮藏性能[6]。近些年，国内外诸多学者使用质构仪等仪器测定果实质地，使得评价内容更丰富，评价参数更客观。可根据样品的质构特性设定不同的质构仪测试模式，其中质构剖面分析（texture profile analysis，TPA）模式通过模拟人口腔的咀嚼运动，对样品进行2 次压缩，从而得出与人口感相关样品质构特性参数[7-10]。目前，国内采用TPA 法测定果实质地的相关研究报道较多，如用于西瓜[11]、芒果[10]、苹果[12-13]、甜瓜[14]、葡萄[15]等果实品质的评价。但对不同产区及不同品种枣质地差异进行分类评价的研究鲜见报道。本研究中基于TPA 法评价新疆不同产区完熟时期灰枣、骏枣的果实质地，量化描述枣果实的质地品质，探究不同产区及不同品种枣果实的质地差异，旨在为建立量化评价红枣品质方法和确定枣果食用和加工适宜采收期提供参考。

1 材料与方法

1.1 样品与仪器

选择16 个具有代表性的新疆环塔里木盆地主要红枣种植县（市）作为采样区，见表1。在每县（市）种植区枣树的东、西、南、北方位，随机采摘50个处于完熟时期的枣果，要求枣果发育形态规则完整、大小形状一致、无伤痕和坏点，供试枣样共计213 份，包括灰枣129 份、骏枣84 份。采摘后运回实验室，冷藏于4 ℃冰箱中，备用。使用TAXT plus 质地分析仪（Stable Micro Systems Ltd.，英国）进行测定。

表1 枣果样品信息Table 1 Sample information of jujube

1.2 质构指标的测定

将完整的枣果置于质构仪的载物台上进行TPA 挤压测试。每次测试时，枣果实的放置位置、方向相同，参照禄彩丽等[16]、赵爱玲等[17]和马庆华等[18]的方法并略加修改。测前、测试中、测后速率平均为1 mm/s，最小感知力5 g。采用P/2n针状探头（直径2 mm），为避免探头触到果核，将测试深度设为3.7 mm。测试时选取果实阳面中部较平整的部分作为测试面，使探头贯入时正对果实中部。每组样品重复测定3 个枣果。利用TPA 软件，实时传输数据并绘制检测过程曲线，根据测得的质地特征曲线得到TPA 参数。

1.3 数据统计分析

每组数据平行测定3 次，使用IBM SPSS Statistics 25 软件进行方差分析，将数据表示为“平均数±标准偏差”。使用Excel、R 语言等软件统计数据、绘图，并进行相关性分析、主成分分析及聚类分析等。

2 结果与分析

2.1 枣果的TPA 参数

2.1.1 不同产区枣果的TPA 参数

不同产区灰枣和骏枣的TPA 参数分别见表2～3。从表2～3 可以看出，总体上灰枣的硬度大于骏枣，并且从产区来看，灰枣、骏枣硬度均值由大到小依次皆为巴州、阿克苏、和田，其中灰枣的硬度最大的是巴州的若羌县，骏枣的硬度最大的是阿克苏地区的新和县。另外，各产区中枣果的硬度最小的均是和田地区，分别是民丰县的灰枣、皮山县的骏枣。

表2 不同产区灰枣的TPA 参数Table 2 Results of TPA parameters of Hui jujube in different production areas

表3 不同产区骏枣的TPA 参数Table 3 Results of TPA parameters of Jun jujube in different production areas

按照灰枣的黏附性均值由大到小排序，各产区依次为巴州、和田、阿克苏。其中，巴州且末县灰枣的黏附性最大，阿克苏地区库车市灰枣的黏附性小于其他各产区。按照骏枣的黏附性均值由大到小排序，各产区依次为和田、巴州、阿克苏，其中巴州若羌县骏枣的黏附性均大于其他产区，阿克苏新和县骏枣的黏附性均小于其他产区。

按照灰枣的弹性均值由大到小排序，各产区依次为和田、阿克苏、巴州，其中和田洛浦县灰枣的弹性最大，阿克苏阿拉尔市灰枣的弹性小于其他产区。按照骏枣的弹性均值由大到小排序，各产区依次为巴州、和田、阿克苏，其最大值和最小值均在巴州，分别是若羌县、库尔勒市。

另外，各产区灰枣的内聚性、回复性最大的分别是阿克苏的沙雅县、阿瓦提县，胶着度、咀嚼度最大的均为巴州若羌县。总体上，按照骏枣的胶着度、咀嚼度、回复性等参数的均值由大到小排序，各产区依次皆为巴州、阿克苏、和田，其中3 个参数的最小值分别在和田地区的洛浦县、洛浦县和皮山县。

2.1.2 整体上枣果的TPA 参数

整体上灰枣和骏枣的TPA 参数见表4。变异系数可以在一定程度上反映性状的离散程度[19]。由表4可知，灰枣的TAP 指标的变异系数为7.07%～125.06%，骏枣的TAP 指标的变异系数为15.74%～76.46%，其中黏附性的变异系数皆为最大，说明在不同产区同品种枣果的黏附性差异较大。灰枣的内聚性变异系数最小，为7.07%，说明在各产区灰枣的内聚性保持在一定范围内，波动不大。骏枣的内聚性为0.20 ～0.86，变异系数为20.76%。由表4可知，灰枣的咀嚼度和回复性均大于骏枣。

表4 整体上灰枣和骏枣的TPA 参数Table 4 Results of TPA parameters of Hui jujube

2.2 枣果TPA 参数间的相关性

对灰枣7 个TPA 参数进行相关性分析，结果见表5。由表5可知，灰枣果实质地品质指标并不是完全独立的，存在关联性，但关联程度不同。灰枣果实的硬度分别与胶着度、咀嚼度呈现显著正相关，内聚性与回复性及弹性与内聚性均呈现显著正相关，弹性、内聚性、胶着度与咀嚼度均呈现显著正相关，黏附性与弹性、内聚性、咀嚼度均呈现显著负相关。

对骏枣7 个TPA 参数进行相关性分析，结果见表5。由表5可知，骏枣果实的硬度分别与胶着度、咀嚼度呈现显著正相关，黏附性与内聚性呈现显著正相关，弹性与内聚性、胶着度、咀嚼度均呈现显著正相关，内聚性与胶着度、咀嚼度、回复性均呈现极显著正相关，胶着度与咀嚼度、回复性呈现极显著正相关，咀嚼度与回复性呈现极显著正相关。

表5 枣果TPA 参数的相关性†Table 5 Correlation of TPA parameters in jujube fruit

2.3 不同产区枣果质地品质分级

在果实品质评价体系中，为了能更全面、准确地反映数据的特征及规律，对于度量单位不同的指标，首先对原始指标数据进行标准化处理，原始数据经过标准化处理后符合标准正态分布，即均值为0，标准差为1，再通过主成分分析（principal component analysis，PCA），在损失较少信息的前提下用降维的思想，把多个指标转化为几个综合指标进一步分析。

2.3.1 枣果质地品质指标的主成分分析

枣果质地品质指标主成分分析结果见表6。由表6可知，灰枣、骏枣的前3 个主成分分别解释了全部方差的83.921%、85.604%，累计贡献率均大于80%，说明提取的3 个主成分能够全面、客观地反映新疆各采样地区的枣果质地品质。

表6 枣果质地品质指标主成分分析结果Table 6 Principal component analysis results of jujube fruit texture quality indexes

枣果质地品质指标主成分载荷矩阵见表7。由表7可以看出：灰枣果实质地品质第1 主成分的决定指标有硬度、咀嚼度、胶着度，第1 主成分的贡献率为43.81%；骏枣果实质地品质第1 主成分的决定指标有咀嚼度、胶着度，第1 主成分的贡献率为50.174%。灰枣果实质地品质第2 主成分的决定指标主要是内聚性，第2 主成分的总贡献率为25.575%；骏枣果实质地品质第2 主成分的决定指标有内聚性、硬度、黏附性，第2 主成分的总贡献率为20.987%。内聚性是评价果肉组织结构的重要参数，可反映微观组织的结构状况，展示果肉细胞间的聚合力[11]。灰枣、骏枣果实质地品质第3 主成分的决定指标分别是黏附性和弹性，第3 主成分的总贡献率分别为14.535%、14.443%。黏附性可反映咀嚼果肉时，果肉对口腔接触面黏着的性质，与果肉感官品质呈现负相关，黏附性低的枣果实爽口性较好[9]。参与前3 个主成分的质地指标可用于枣果实质地品质的综合评价分析及枣果肉质地选择。

表7 枣果质地品质指标主成分载荷矩阵Table 7 Principal component load matrix of jujube fruit texture quality index

2.3.2 不同产区枣果实质地品质综合评价

灰枣果实质地品质的前3 个主成分得分的线性方程分别为

Y1=0.530X1-0.055X2+0.202X3+0.128X4+0.557X5+0.568X6+0.162X7；

Y2=-0.263X1-0.223X2+0.242X3+0.647X4+0.729X5+0.742X6+0.212X7；

Y3=0.034X1+0.791X2-0.491X3+0.249X4+0.094X5+0.249X7。

式中：Yi代表灰枣第i主成分的得分（i=1，2，3），Xj代表灰枣第j个指标的标准化值。

骏枣果实质地品质的前3 个主成分的线性组合分别为

Y′1=0.314X′1-0.027X′2+0.197X′3+0.370X′4+0.517X′5+0.522X′6+0.432X′7；

Y′2=-0.550X′1+0.506X′2-0.191X′3+0.524X′4-0.100X′5-0.116X′6+0.328X′7；

Y′3=-0.413X′1-0.323X′2+0.799X′3+0.209X′4-0.180X′5+0.043X′6-0.100X′7。

式中：Y′i代表骏枣第i主成分的得分（i=1，2，3），X＇j代表骏枣第j个指标的标准化值。

以各主成分方差贡献率占3 个主成分总方差贡献率的比率为权重（bi），根据主成分得分，计算综合得分[20]，公式为。最终构建的综合评价模型为

Z=0.438 10Y1+0.257 5Y2+0.118 57Y3；

Z′=0.501 74Y′1+0.209 87Y′2+0.144 437Y′3。式中：Z和Z′分别代表灰枣、骏枣果实质地品质前3 个主成分的综合得分。

根据以上模型算出不同产区枣果实质地指标综合得分，灰枣、骏枣果实质地指标的综合得分排在前20 位的产区及其综合得分见表8。从表8可看出，在各产区中，巴州灰枣果实质地指标的综合得分均排名前列，阿克苏骏枣质地指标的综合得分排名优于其他产区。

表8 各产区灰枣、骏枣果实质地指标的综合得分（前20 位）Table 8 Comprehensive score of fruit texture indexes of Hui jujube and Jun jujube in each producing area (top 20)

2.3.3 不同产区枣果质地品质聚类分析

对不同产区灰枣果实质地品质指标进行聚类分析，结果如图1所示。由图1可见，不同产区灰枣果实根据其质地品质指标可分为3 类。第Ⅰ类灰枣分布在阿克苏地区，共有5 份样品；第Ⅱ类灰枣均分布在巴州，共有10 份样品；第Ⅲ类灰枣分布在阿克苏、巴州、和田，共有83 份样品。

图1 各产区灰枣果实质地品质的聚类结果Fig.1 The clustering results of fruit texture quality of Hui jujube in each production area

各类产区灰枣果实质地品质指标见表9。由表9可知，这3 类灰枣果实的硬度、咀嚼度、胶着度、黏附性这4 个质地指标值的差异较大，第Ⅰ类中灰枣果实的硬度、咀嚼度、胶着度均居于第Ⅱ类、第Ⅲ类之间。第Ⅰ类中：灰枣果实硬度为227.71 ～400.24 N，整体硬度平均值为309.36 N；咀嚼度为177.06 ～290.21，平均值为241.68 N；胶着度为188.39 ～308.09 N，平均值为256.24 N；黏附性为-6.93 ～-3.19 N·s，平均值为-4.65 N·s。第Ⅱ类中：灰枣果实硬度为405.03 ～655.97 N，平均值为568.51 N，硬度较大，果肉的坚实度较强；咀嚼度为323.94 ～495.22，平均值为412.56；胶着度为340.48 ～523.48 N，平均值为451.12 N；黏附性为-1.07 ～-0.12 N·s，平均值为-0.62 N·s。第Ⅲ类中：灰枣果实硬度为158.78 ～452.03 N，平均值为286.64 N；咀嚼度为108.89 ～279.36，平均值为191.76；胶着度为124.72 ～315.98 N，平均值为217.40 N；黏附性为-1.54 ～-0.05 N·s，平均值为-0.61 N·s。

表9 各类产区灰枣果实质地品质指标†Table 9 Texture quality indexes of Hui jujube fruits in different production areas

对不同产区骏枣果实质地指标进行聚类分析，结果如图2所示。由图2可见，不同产区骏枣果实根据质地指标可分为3 类。第Ⅰ类骏枣分布在阿克苏地区，共有2 份样品；第Ⅱ类骏枣分布在阿克苏、巴州、和田3 个产区，共有20 份样品；第Ⅲ类骏枣分布在阿克苏、巴州、和田3 个产区，共有58 份样品。

图2 各产区骏枣果实质地品质的聚类结果Fig.2 The clustering results of fruit texture quality of Jun jujube in each production area

各类产区骏枣果实质地品质指标见表10。由表10 可知，这3 类骏枣果实的黏附性、弹性、咀嚼度、胶着度这4 个指标值有较大的差异。第Ⅰ类中：骏枣果实的黏附性为-1.67 ～-1.53 N·s，平均值为-1.60 N·s；弹性为0.95 ～1.18 mm，平均值为1.06 mm； 胶着度为37.18 ～77.81 N，平均值为57.50 N；咀嚼度为43.71 ～74.13， 平均值为58.92。第Ⅱ类中：骏枣果实的黏附性为-1.88 ～-0.10 N·s，平均值为-0.70 N·s；弹性为0.70 ～0.97 mm，平均值为0.90 mm；胶着度为153.30 ～253.98 N，平均值为194.62 N；咀嚼度为110.18 ～247.47，平均值为176.49。第Ⅲ类中：骏枣果实的黏附性为-1.89 ～-0.03 N·s，平均值为-0.56 N·s；弹性为0.63 ～1.00 mm，平均值为0.89 mm；胶着度为50.04 ～196.15 N，平均值为128.45 N；咀嚼度为37.49 ～192.71，平均值为115.18。

表10 各类产区骏枣果实质地品质指标†Table 10 Texture quality indexes of Jun jujube fruits in different production areas

3 结论与讨论

新疆不同产区的灰枣TPA 参数中，在各产区间果实弹性的差异不大，其他参数均有明显差异，其中硬度、胶着度、咀嚼度最大的为巴州灰枣，黏附性、内聚性、回复性最大的是阿克苏灰枣，和田灰枣的各TPA 参数均偏低。新疆不同产区的骏枣TPA 参数中，胶着度、咀嚼度最大的为巴州骏枣，在各产区间胶着度和咀嚼度的差异明显，各产区间其他质地参数的差异不大。通过对供试各产区枣果TPA 参数的系统聚类分析，将新疆不同产区的213 份供试枣样分为3 类。在7 个质地指标中，3 类灰枣和骏枣果实均有4 个质地指标的差异较大，灰枣果实差异较大的指标是咀嚼度、胶着度、黏附性、硬度，骏枣果实差异较大的指标是咀嚼度、胶着度、黏附性、弹性。灰枣果实质地品质综合得分排名靠前的均分在第Ⅱ类，该类中灰枣果实的硬度均值为568.51 N，在3 类灰枣中属于硬度较高的枣果。第Ⅱ类灰枣样品共10 份，即巴州若羌县灰枣共9 份，阿克苏沙雅县灰枣共1 份。骏枣果实质地品质综合得分排名靠前的均分在第Ⅱ类，该类中骏枣果实的弹性均值为0.903 mm，在3 类骏枣中属于弹性偏大的枣果。第Ⅱ类骏枣样品共20 份，即阿克苏地区的温宿县共3 份、库车县共2 份、阿拉尔市共1 份、新和县共1 份、阿瓦提县共3 份，和田地区的策勒县共4 份、民丰县共1 份、于田县共1 份，巴州的若羌县共1 份、尉犁县共1 份、轮台县共2 份。

本研究结果表明，不同产区及不同品种的枣果质地之间存在着较大的差异，各产区供试灰枣果实样品的硬度大于骏枣，与陈恺等[21]的研究结果一致，并且总体上灰枣果实的内聚性、咀嚼度、回复性均大于骏枣。新疆环塔里木盆地的地域空间广阔，导致不同品种枣果的质地品质在各区域范围的表现存在一定的差异。一般认为变异系数大于10%的样本间差异较大[22]。本研究中除了灰枣果实的内聚性变异系数最小（7.07%），其他TPA 参数的变异系数均在10%之上，说明新疆红枣的质构指标变化较大，建模数据丰富[23]，有利于新疆优质枣果的比较和筛选。

枣果TPA 参数的相关性分析结果表明，质构指标间存在不同程度的相关性，灰枣、骏枣果实的硬度分别与胶着度、咀嚼度呈现显著正相关，即果实的硬度越大，胶着度、咀嚼性越高，果实胶着度越高，越耐咀嚼，与禄彩丽等[16]的研究结果相符。进入完熟期后，枣果质地变化较大，完熟期的灰枣、骏枣果实更适合作为制干枣食用。

在果实品质的综合评价中已广泛使用主成分分析及聚类分析法。樊树雷等[24]为优化品种结构，采用主成分分析法对引种的10 个杨梅品种在宁波市的主要生产性状进行综合评价，并以此为依据对各品种进行聚类分析，筛选适合宁波市种植发展的杨梅栽培品种。郭家刚等[25]采用主成分分析法和聚类分析法建立综合评价模型，进行蓝莓品质性状综合评价。于玉红等[26]对154 份西瓜种质资源果实性状的变异进行了主成分分析和聚类分析，研究了西瓜育种材料果实性状在品种间的相似度和遗传多样性。刘亚斌等[27]以6 个板栗群体的39 份种质资源为研究对象，根据聚类结果可知地理分布相近的板栗群体可以相互引种。

在枣果品质方面：张梅等[28]应用层次分析和灰色关联度分析相结合的方法对新疆不同县市骏枣品质进行综合评价；杨植等[9]用聚类分析方法将56 个品种分为中间类群、低弹软质群和高弹硬质群3 类；武琳霞等[29]基于主成分分析和聚类分析对不同产地冬枣品质特性进行比较。本研究中，不同产区灰枣、骏枣果实质地的前3 个主成分的累计贡献率均大于80%，能够全面、客观地反映新疆不同产区的枣果实质地品质。根据各主成分得分，以各主成分方差贡献率占前3 个主成分总方差贡献率的比率为权重，计算综合得分。综合得分排名结果表明不同产区枣果的质地品质之间存在定性和定量差异。

为了准确找到各指标间的差异范围，采用聚类分析根据质地指标将不同产区灰枣和骏枣果实均分为3 类。在3 类灰枣中果实的硬度、咀嚼度、胶着度、黏附性的差异较大，在3 类骏枣中果实的黏附性、弹性、咀嚼度、胶着度的差异较大。灰枣综合得分排名靠前的产区均分在第Ⅱ类，骏枣综合得分排名靠前的阿克苏地区也分在第Ⅱ类。决定2 个品种第1 主成分的参数均有咀嚼度、胶着度。在枣果的食用口感方面咀嚼度和胶着度均对评分有重要影响。咀嚼性反映果肉对咀嚼发生时的持续抵抗，果肉咀嚼性高，表明果肉肉质粗、有渣感[30]；胶着度反映的是在持续咀嚼过程中的黏稠度。本研究中使用质构多面分析仪测定果实的各质地品质指标，来代替传统的感官鉴评，能将质地指标的定性描述快速转变为客观、准确、高效率的定量描述。

本研究中仅对新疆枣果主产区中16 个具有代表性的枣果种植县市的枣果进行质地分析，决定果实品质的因素较多，如外在形态和内在营养等，因此本研究中得出的综合得分排名不直接代表枣果的品质排名，仅表明新疆不同产区各品种枣果的质地品质之间存在定性和定量差异。其次，枣果质地变化的内在原因是其微观组织结构的不同[31]，在后续的枣果质构分析方面可从果肉细胞及其孔隙特征入手，枣果果肉组织结构的分析可从二维角度转变到三维角度，构建仿真几何模型，再结合细胞的组成物质及成分含量去揭示不同枣果间质地特性形成的因素。另外，可在质地评价的基础上，结合深入量化研究，评价果实品质的发育生理性状，从而进一步丰富新疆红枣品质评价方法。