不同口感型番茄品种的品质鉴定及多元统计分析

蔡 润 孙正梁 胡京昂 宫海军* 张 颜

（1 西北农林科技大学，陕西杨凌 712100；2 郑州市蔬菜研究所，河南郑州 450015；3 山东农业大学，山东泰安 271018）

番茄（Solanumlycopersicum）是重要的蔬菜作物，其果实颜色丰富、风味独特、营养价值高，含有丰富的糖类、有机酸、维生素、氨基酸、番茄红素和矿物质元素等，具有降血压、降胆固醇、防癌、减少心脑血管疾病的发生等多种功效（Ubago-Guisado et al.，2021），受到广大消费者的喜爱，是日常生活中不可或缺的蔬菜。目前番茄是我国栽培面积最广的蔬菜作物之一，已经成为带动乡村振兴、农村致富和农民增收的重要产业（李景富 等，2018）。

近些年，人们对番茄品质越来越重视，对果实口感和风味的要求也越来越高（许向阳 等，2022）。口感型番茄是近几年出现的一类高品质番茄，其皮薄、肉厚、多汁、风味浓郁、酸甜适中，深受市场欢迎，已成为番茄生产和育种的发展方向（张桂凡和崔兰舫，2018；陈国亭 等，2022；陈佳倩 等，2023）。果实品质的高低直接影响消费者的购买欲望和生产者的经济效益。番茄的品质主要包括商品品质和营养品质。其中，果色是重要的外观品质，也是受消费者重视的主要感官指标之一（徐丽丽 等，2015）；果实硬度是影响番茄运输效益和产出品质的重要指标（杨生保 等，2017），对番茄的货架期至关重要；可溶性糖、有机酸、可溶性固形物的含量和糖酸比是构成番茄品质和口感的关键因素（刘光财 等，2019；李有福 等，2022）。

番茄优良品种筛选以及实际生产中，对品质的综合评价十分重要。番茄中已有的品质评价体系多是依靠多元统计分析法，主要包括主成分分析法、聚类分析法、描述性分析法、判别分析法、相关分析法等。近年来，基于主成分分析法、聚类分析法、相关性分析法在普通番茄、樱桃番茄和加工番茄中进行品种比较的报道较为常见（岳冬 等，2017；张紫薇 等，2018；李伟明 等，2022）。

番茄品种选育主要侧重于产量、耐贮性、果实大小、抗逆性、抗病性等指标，对营养风味品质方面的研究不多，而对品质的综合评价大多集中于普通番茄、樱桃番茄和加工番茄，在口感型番茄中涉及较少。本试验以15 份口感型番茄材料为研究对象，对其商品品质和营养品质指标进行测定，并运用隶属函数、相关性分析、聚类分析及主成分分析相结合的方法对各品种的品质进行综合鉴定与评价，以期筛选出综合品质较好的口感型番茄品种，为其推广种植提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试的15 份口感型番茄品种由郑州市蔬菜研究所提供，均为一代杂种，无限生长类型，果色均为粉色，品种名称（编号）分别为：乾德（910）、青恋2 号（KG757）、青恋5914（KG1636）、青恋101（P101）、青恋521（P121）、青恋124（P124）、青恋190（P190）、青恋209（P209）、青恋1号（P210）、青恋303（P303）、青恋1314（P567）、青恋665（P665）、青恋868（P868）、欧克，对照品种为普罗旺斯。

1.2 试验设计

试验材料于2022 年1 月12 日播种，穴盘育苗，2 月23 日统一定植于陕西省杨凌区五泉镇日光温室中，该地日照均衡，昼夜温差大，土质为壤土，土壤肥力良好。采取随机区组排列，设置3 次重复，每个重复定植8 株，周围设保护行。所有材料统一管理，以施入腐熟有机肥为主，适当加入中微量元素肥，坐果中后期冲施高钾肥，采用膜下滴灌，7～10 d 灌溉1 次。单干整枝，留5 穗果，每穗留4～5 个果实，上留2 片叶摘心。

1.3 番茄果实品质指标测定

1.3.1 商品品质测定 商品品质测定参照《番茄种质资源描述规范和数据标准》（李锡香和杜永臣，2006）。选取植株第2 穗果的10 个成熟果实（达到商品成熟度），利用精确度为0.1 g 的电子天平测量单果质量，利用数显游标卡尺测量从果蒂到果顶的直线长度，即纵径，与纵径垂直的最大横切面的直径为横径，计算果形指数（纵径/横径）。果形指数 ＞ 1.0 为高圆形果，0.86～1.0 为圆形果，0.71～0.85 为扁圆形果，≤ 0.70 为扁形果。在果实纵径1/3 处，测量从果皮至心室外缘的厚度，即果肉厚。测量果梗洼处的最大直径，即果梗洼大小。

用GY-4 数显式水果硬度计测量果实硬度，在每个果实果肩处及侧面中间位置选择3 点进行测量，取平均值。采用目测法观察果实表型张裂程度，分为无裂、不易裂、中裂、易裂表型。将果实横切，统计心室个数。计算畸形果率（畸形果数/总果数×100%）。

1.3.2 营养品质测定 在第2 穗或第3 穗果上选取5 个大小均一、无病虫害、健康发育的成熟果实用于测定营养品质指标，3 次重复，即每个品种测定15 个果实，取平均值。

使用PAL-BX/ACID F5 仪器测定可溶性固形物含量及总酸含量，向仪器的棱镜槽中滴入0.3 mL的番茄匀浆，直接读取可溶性固形物含量数值，另称取1 g 番茄匀浆，加入50 mL 蒸馏水稀释，充分搅拌均匀，向棱镜槽滴入0.3 mL 稀释后的样品，读取总酸含量数值；可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法（李合生，2000），计算果实糖酸比（可溶性糖含量/总酸含量）；VC 含量测定采用钼蓝比色法（李小芳和张志良，2016）；番茄红素含量测定采用紫外可见分光光度计法（Ksenija et al.，2006）；可溶性蛋白含量测定采用考马斯亮蓝G-250 染色法，硝酸盐含量测定采用紫外可见分光光度计法（李合生，2000）；总酚含量测定采用福林酚比色法（曹炜和索志荣，2003）；类黄酮含量测定采用亚硝酸钠-硝酸铝比色法（Pan & Guo，2016）。

1.4 口感品鉴

番茄口感品鉴参考王仁杰等（2022）的方法，并进行了改进。由25 名没有严重味觉问题的健康青年志愿者和10 名番茄领域的专家组成口感品鉴小组，根据果实的整体口感以及酸甜程度给出精确评分。每个番茄品种选取5 个成熟果实，于3 min内完成口感评价并打分，在2 个品种的品鉴之间用清水漱口以降低彼此之间的影响，舒缓感官疲劳以保证鉴评的客观性。评分采取10 分制，其中酸甜适中（甜味偏高，带有一定的酸味，番茄风味浓郁，口感极佳）为9 分，甜（以甜味为主，略带酸味，番茄风味偏浓，口感佳）为7 分，甜酸（酸味略高，番茄风味中等，口感普通）为5 分，酸甜（以酸味为主，略带甜味，番茄风味较淡，口感差）为3 分，酸（以酸味为主，基本无甜味，番茄风味寡淡，口感极差）为1 分。

1.5 数据分析

试验数据通过Excel 进行整理；采用SPSS 20.0 软件进行单因素方差分析、差异显著性分析（Duncan 多重比较）、描述性分析、Pearson 相关性分析、主成分分析、聚类分析；采用隶属函数分析法对番茄品质指标进行评价（马洪英 等，2016），计算各指标的具体隶属函数值及平均值，平均值越大，表示该品种优异性越好（朱鑫和沈火林，2014）。隶属函数值 = （X－Xmin）/（Xmax－Xmin）×100%，式中X为某个品种的某一指标测定值，Xmax为所有待测定品种的某一指标测定值的最大值，Xmin为所有待测定品种的某一指标测定值的最小值；运用GraphPad Prism 8 软件作图。

2 结果与分析

2.1 商品品质指标比较

由表1 可知，15 份口感型番茄品种为大果和中小果，商品品质差异明显。果实硬度范围1.07～1.86 kg · cm-2，其中KG1636 硬度最大，KG757 硬度最小，910、P101、P190、P567、P868和欧克硬度均高于对照普罗旺斯。果肉厚5.08～8.84 mm，P209 果肉厚最小，普罗旺斯果肉厚最大。果实纵径45.39～61.21 mm，横径57.58～75.91 mm，果形指数0.77～0.88，普罗旺斯、P121、P567 为圆形果，其余品种均为扁圆形果，果梗洼大小7.35～9.45 mm。心室数是影响番茄果实大小的重要因素，心室数越多，果实越大，越容易形成畸形果（李天来和张振武，1989），910、P121、P190、P567、P868 和欧克心室数较多，其果实较大，畸形果率较高。只有P665 表现为易裂果，其余均无裂果或不易裂果。

表1 番茄果实商品品质指标测定结果

2.2 营养品质指标比较

由图1 可知，15 个口感型番茄品种的可溶性糖含量为1.53%～3.55%，其中P209 可溶性糖含量最高，P567 最低，910、P101、P124、P190、P209、P665 的可溶性糖含量均显著高于普罗旺斯，总酸含量0.37%～0.56%，糖酸比最高的品种为910，最低的为欧克，910、P190、P290 显著高于普罗旺斯。

图1 不同口感型番茄果实可溶性糖、总酸含量及糖酸比

由图2 可知，15 个口感型番茄品种的VC 含量在264～392 mg · kg-1，P665 最高，P101 最低，910、P209、P210、P665 和欧克的VC 含量均高于普罗旺斯；番茄红素含量范围在40.4～119.3 mg · kg-1，P101 番茄红素含量最高，P665 最低，KG757、P303 和P665 的番茄红素含量低于普罗旺斯，910、P101、P121、P124、欧克显著高于普罗旺斯；可溶性固形物含量在5.2%～7.8%，KG757可溶性固形物含量最高，欧克最低，P121、P567和欧克均低于对照普罗旺斯，其余11 个品种除910外均显著高于普罗旺斯；可溶性蛋白含量范围在162.6～249.2 mg · kg-1，P209 可溶性蛋白含量最高，P303 含量最低，P209、P190、P868 的可溶性蛋白含量显著高于普罗旺斯，910、KG757、KG1636、P303、P567、欧克的可溶性蛋白含量低于普罗旺斯，且品种间无显著差异。

图2 不同口感型番茄果实VC、番茄红素、可溶性固形物、可溶性蛋白含量

硝酸盐含量范围在50.4～108.8 mg · kg-1，910、P124、P190、P209、P868 的硝酸盐含量低于对照普罗旺斯，其余9 个品种均高于普罗旺斯；总酚含量范围在383.1～735.1 mg · kg-1，P209、P665 的总酚含量显著高于普罗旺斯，P868 和欧克的总酚含量显著低于普罗旺斯；类黄酮含量范围在39.5～155.9 mg · kg-1，910、P101、欧克、P121、P303 的类黄酮含量均低于普罗旺斯，其余9 个品种均高于普罗旺斯，且P209 和P124 与普罗旺斯差异显著（图3）。

图3 不同口感型番茄硝酸盐、总酚、类黄酮含量

2.3 口感品鉴分析

番茄口感品鉴结果表明（表2），志愿者与专家的口感评分趋势一致，综合两组口感评分，最高的为P209，最低的是P567，且P209、P665、P190、910、P101、P124 的评分均高于普罗旺斯。其中P190、P209 和P665 酸甜适中，风味浓郁，口感极佳；910、P101 和P124 口感甜，风味偏浓；KG1636、P121、P303 和普罗旺斯口感甜酸，风味中等；P210 和欧克口感酸甜；KG757、P567 和P868 口感酸。整体来看，一半以上的品种口感清甜或酸甜适中。

表2 不同口感型番茄品种口感评分及描述

2.4 果实品质性状的综合评价

2.4.1 隶属函数法分析 由表3 可知，平均隶属函数值最大的番茄品种是P209，最小的是KG757；优异性排序前5 位的品种分别是P209、P124、P665、P101 和P190，且在志愿者和专家口感评分中排序居前6 位，两种评价结果相似度很高。

表3 不同口感型番茄果实品质指标隶属函数值

2.4.2 相关性分析 根据15 个口感型番茄品种的品质指标和口感评价的相关性分析结果可知（表4），专家口感得分和志愿者口感得分呈极显著相关，专家口感得分和志愿者口感得分均与可溶性糖含量、糖酸比呈极显著正相关；可溶性糖含量和糖酸比呈极显著正相关；果肉厚和总酸含量呈显著负相关，与可溶性固形物含量呈极显著负相关；果实硬度与总酸含量呈显著负相关；可溶性固形物与总酸含量呈显著正相关。以上结果表明，两组人员的口感品鉴结果较高程度相似，可溶性糖积累及糖酸比的增加会提升口感型番茄的品质，而果肉太厚可能会降低口感型番茄的品质和口感。

表4 不同口感型番茄果实品质性状与口感得分相关性分析结果

2.4.3 主成分分析 利用SPSS 软件进行KMO（Kaiser-Meyer-Olkin）检验和巴特利特（Bartlett）球度检验，得到KMO ＞0.5，显著性p＜ 0.05，验证了各因子相关水平较高，主成分分析结果较为理想。由图4-a 可知，特征值大于1 的主成分有4个，并且都位于坡度较陡的部分，表示所涵盖信息量大。从主成分5 开始碎石图进入渐缓期，后面特征值均小于1，所包含的信息量少。如图4-b 所示，载荷图可以在三维空间上显示出各成分的贡献情况，越靠近的变量间正相关性越强。

图4 主成分分析碎石图（a）和空间载荷图（b）

基于番茄果实12 个品质指标进行主成分分析。由表5 可知，SPSS 主成分分析提取的前4 个主成分的特征值均大于1，并且累积方差贡献率为79.023%，在很大程度上可以反映口感型番茄的变异来源。因而，本试验选取这4 个主成分来综合评价口感型番茄品种的品质。主成分分析中，第1 主成分的方差贡献率最大，为38.350%，其中类黄酮和总酚的载荷值较大，分别为0.846、0.711，两者表现为正相关，主要与果实次级代谢产物相关；第2 主成分的方差贡献率为18.053%，其中糖酸比和可溶性糖含量的载荷值较大，分别为0.892、0.791，两者表现为正相关，是决定果实风味的关键因子；第3 主成分的方差贡献率为13.345%，其中果实硬度的载荷绝对值较高，达到0.817，是影响番茄储藏运输品质的关键因素；第4 主成分的方差贡献率为9.275%，其中VC 的载荷值最大，为0.955，主要反映果实营养品质。

表5 不同口感型番茄果实各品质指标主成分分析结果

计算各指标在各主成分线性组合中的系数，获得4 个主成分得分公式。

B1= 0.094A1- 0.207A2- 0.018A3- 0.060A4- 0.023A5-0.072A6- 0.212A7+ 0.233A8+ 0.220A9- 0.155A10+ 0.178A11+0.317A12

B2= 0.004A1+ 0.065A2+ 0.283A3- 0.012A4+ 0.343A5+0.003A6+ 0.356A7- 0.157A8+ 0.079A9- 0.232A10+ 0.032A11-0.076A12

B3= - 0.418A1- 0.088A2+ 0.152A3+ 0.433A4- 0.015A5+0.057A6+ 0.067A7+ 0.121A8- 0.156A9+ 0.232A10+ 0.071A11-0.191A12

B4= - 0.114A1+ 0.211A2+ 0.051A3- 0.024A4+ 0.105A5+0.837A6- 0.305A7- 0.091A8+ 0.049A9+ 0.019A10- 0.063A11+0.019A12

式中，A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10、A11、A12分别代表果实硬度、果肉厚、可溶性糖含量、总酸含量、糖酸比、VC 含量、番茄红素含量、可溶性固形物含量、可溶性蛋白含量、硝酸盐含量、总酚含量、类黄酮含量。

将4 个主成分对应的方差贡献率作为权重，构建出综合评价关系式：C = 0.383 5B1+ 0.180 5B2+0.133 5B3+ 0.092 8B4，计算15 份口感型番茄品种的各主成分得分以及综合得分，可以全面地判别出不同品种在综合品质和4 个主成分上的差别，从而筛选出品质出众的优异品种。如表6 所示，综合得分前5 位的品种分别是P209、P665、P124、P190和P210，该结果与口感品鉴和隶属函数法分析的结果相似度较高，因此可以作为番茄品种综合品质的评价模式。

表6 不同口感型番茄品种的主成分得分和综合得分

2.4.4 聚类分析 以品质指标为依据，利用欧式聚类为遗传距离对15 份口感型番茄品种进行系统聚类分析，由图5 可知，当欧式距离为7.5 时，15 个品种被划分为3 个大类，第一大类包括KG1636、P101、P124、P190、P303 和P868，这些品种的可溶性固形物含量较接近，均在6%以上，果梗洼大小、心室数相似，番茄红素含量较高；第二大类包括KG757、P209、P210 和P665，这些品种的单果质量为89.3～110.3 g，总酸含量较接近，VC 含量较高，其中P209 和P210 的VC 含量均高于350 mg ·kg-1；第三大类包括普罗旺斯、910、P121、P567和欧克，这些品种的单果质量均在150 g 以上，硬度较大，果肉较厚，耐贮性较好，总酸含量较低，隶属函数法和主成分分析法的综合得分较低。此外，3 个大类之间在品质和遗传距离方面均存在较大差异，同一类群的品种间遗传相似性较高，不同类群的品种间遗传差距大。

图5 不同口感型番茄品种的聚类分析结果

3 讨论

番茄果实品质主要包括果实大小、硬度、可溶性糖、总酸、VC、番茄红素、可溶性固形物等（张向梅 等，2019）。通过对品质指标的测定，综合比较、多元统计分析评价不同番茄品种的品质，可以明确影响果实品质的核心要素，为优异品种推广提供理论依据（谷端银 等，2022）。

本试验对15 份口感型番茄品种进行了品质测定、口感品鉴及多元统计分析。相关性分析表明，可溶性糖含量和糖酸比呈极显著正相关，果实硬度与总酸含量呈显著负相关，果肉厚与可溶性固形物含量呈极显著负相关。

适宜的糖、酸含量以及糖酸比是番茄风味品质构成的基础，也是番茄口感的重要参数，风味浓郁的番茄，不仅要有较高的糖度，也要维持一定的酸度，高糖低酸则口感单调味淡，高酸低糖则果实口感偏酸，不易被人们接受。糖酸比通常作为评价番茄口感的关键指标，糖酸比在6.0 以上时，番茄口感较佳，糖酸比越小，果实口感越差（王丹丹 等，2019）。本试验中，P124、P190、P209 和P665 这4 个品种的可溶性总糖含量较高，而910、P124、P190 和P209 的糖酸比均高于6.0，P665 也接近6.0，而志愿者和专家的口感品鉴结果表明，910、P124、P190、P209 和P665 评分较高，口感较好，说明糖酸比可以作为评价番茄口感的重要指标。

隶属函数法是基于模糊数学原理，计算各自指标对应的隶属函数值，得到平均隶属函数值进行综合价值的评价，现已广泛应用于品种资源的综合评价，能够较简洁、客观、详细地体现出品种资源综合品质的优劣程度（刘珮君 等，2020）。本试验运用隶属函数法分析发现，P665、P101、P124、P190和P209 这5 个品种的综合品质排名靠前，与糖酸比和口感品鉴的结果较大程度上相似，表明该方法的可靠性。

本试验通过主成分分析法和聚类分析法对口感型番茄品种的品质进行了综合评价，得出排名前5位的品种为P124、P190、P209、P210 和P665。利用主成分分析法获得的结果与人工品鉴评价和隶属函数法分析的结果相似度较高，具有科学性，同时可以熟悉不同品种的综合品质（岳冬 等，2017）。

此外，本试验采用系统聚类分析将15 份口感型番茄品种划分为3 个大类，更全面、客观、不同维度地评价各品种的综合品质。第一大类中的P124、P101、P190 的可溶性固形物含量较高，达到6%以上，口感酸甜适中，风味偏浓，品质较好；第二大类中P209、P210 和P665 的VC 含量较高，具有较高的营养价值；第三大类中P121 和P567 的单果质量较大、硬度较高，具有良好的耐贮性。综上，利用主成分分析法和聚类分析法有助于全面系统、多层次地评价番茄的综合品质，是番茄不同品种比较的优选方法。

4 结论

本试验对15 份口感型番茄品种的品质指标进行了测定，利用隶属函数法、主成分分析法和聚类分析法进行品质的综合分析，口感型番茄的口感品质与可溶性糖含量、糖酸比、总酚含量等品质性状密切相关，3 种方法均筛选出综合品质较好的3 个品种P190、P124 和P209，它们在口感鉴评中均得分较高，具有较高的番茄红素、VC、类黄酮和总酚含量，营养品质好，可溶性糖含量较高且具有一定酸度，口感好，因此具有良好的推广价值。