山东主栽甜石榴品种果实品质特征分析及评价

刘雪梅，赵 飞，潘少香，王文昌，张青青，王承秀，宋 烨*

（1.中华全国供销合作总社济南果品研究所，山东 济南 250220；2.潍坊科技学院贾思勰农学院，山东 潍坊 262700；3.山东省设施园艺生物工程研究中心，山东 潍坊 262700）

石榴是石榴科植物，籽粒汁液丰富，口感酸甜，营养丰富[1-2]，具有较高的食用价值和保健功能[3]。石榴传入中国已有2 000 多年的历史[4]，经过漫长的自然进化和人工选择，在我国形成了以陕西临潼、新疆叶城、安徽怀远、河南荥阳、山东枣庄等为中心的7 个栽培群体[5]。其中山东枣庄石榴种植面积达1.04 万hm2，全市年均总产量约90 000 t，总产值3.3 亿元[6]。山东石榴种植品种（型）40 余个，主要有‘大青皮’‘秋艳’‘谢花’等[5]，甜石榴的主要品种有‘大青皮’‘大红皮甜’‘青皮马牙’‘岗榴’，约占山东枣庄石榴栽培总量的95%[6]，除此之外，‘三白’‘白花玉石籽’[7]‘泰山红’[8]也是有名的甜石榴品种。

目前开展的石榴品质评价研究，多关注于石榴外观[9]和果实的基本理化指标[9-11]。主成分分析（principal component analysis，PCA）是通过降低数据维数，去除共存信息中的重叠部分，把多个指标转化为少数几个不相关的综合指标的一种多元统计分析方法[12]。主成分分析已被广泛应用于农产品的品质综合评价[13]。杨雪梅等[14]采用主成分分析法对不同品种石榴的品质属性进行综合评价，发现供试的44 个石榴品种中品质前十的均为甜石榴，酸石榴品种的综合果实特性均表现不突出。现有的石榴研究中，多以外观、理化指标作为指标构建品质评价体系，暂未将花色苷、酚类物质等功能营养成分纳入综合考量。本文以山东主栽的9 个甜石榴品种为研究对象，关注了出汁率这一影响石榴果汁加工特性的重要指标，同时对维生素C、花色苷、总酚等还原性营养物质的含量进行分析，从外形、理化、加工特性、功能活性成分四个方面综合解析，通过主成分分析开展不同品种的综合品质评价，以期为山东省石榴种植资源研究、良种选育及消费者选购提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲜食甜石榴（山东枣庄峄城万亩石榴园），品种分别为‘泰山红’‘谢花’‘白花玉石籽’‘三白’‘秋艳’‘超红’‘小红皮’‘鲁青1 号’和‘大青皮’。

乙酸锌、亚铁氰化钾、氢氧化钠、无水碳酸钠、高岭土、酚酞，天津市大茂化学试剂厂；3,5-二硝基水杨酸、无水乙醇，天津市富宇精细化工有限公司；偏磷酸、没食子酸、盐酸、甲基红、2,6-二氯靛酚、福林酚、葡萄糖，国药集团化学试剂有限公司；以上试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

ME 204 电子天平，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；HHS-21-8 恒温水浴锅，上海博迅实业有限公司；TU-1810 全自动紫外可见分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司；KQ-500 E 超声波清洗器，南京菲奇工贸有限公司；FE 20 酸度计，梅特勒-托利多国际贸易（上海）有限公司；Labofuge A/Sorvall ST 8 离心机，宏朗精密机械有限公司。

1.3 试验方法

单果质量：取具有本品种典型特征的10 个果实称质量，计算平均值；出汁率：参照张欢等[15]的方法测定；可溶性糖含量：按NY/T 2742—2015[16]测定；可滴定酸含量按GB 12456—2021[17]测定；糖酸比由可溶性糖与可滴定酸之比计算可得；维生素C 含量按GB 5009.86—2016 第三法[18]测定；总酚含量采用Folin 比色法，按邱涛涛等[19]的方法测定；花色苷含量，制成汁液后离心，取上清液采用pH示差法，参考温度郭松年等[20]的方法测定。

1.4 数据处理

数据采用3 次平行测定的平均值，采用SPSS 16.0 的Duncan 方法进行显著性分析，应用降维因子做相关性和主成分分析。

2 结果与分析

2.1 不同品种甜石榴果实品质的比较

2.1.1 不同品种甜石榴果实基础指标的比较

单果质量是评价果实等级规格的一个重要指标，《LY/T 2135—2018 石榴质量等级》[21]中规定了大、中、小果型石榴特、一、二级单果质量的等级要求。如图1 所示，9 个品种的单果质量均在325～577 g 之间，满足大果型石榴的二级果要求，甜石榴品种间的单果质量差异显著。‘超红’‘大青皮’占据单果质量前两位，均符合大果型石榴特级果的要求；‘小红皮’单果质量次之，显著高于其余6 个品种。

出汁率是评价果实鲜榨加工适用性的一个重要指标[22]，也是感官评价重要指标汁水量的数字化体现，对石榴的鲜食体验有极大影响。如图2 所示，9 个甜石榴品种的出汁率在69.6%～79.2%，其中‘秋艳’出汁率最高（79.2%），与其它品种存在显著性差异（P＜0.05）；其次为‘小红皮’（73.3%）、‘泰山红’（73.2%）；‘白花玉石籽’（69.6%）、‘三白’（70.1%）‘超红’（70.3%） 分别位居出汁率末三位，三者之间无显著性差异（P＜0.05）。

图2 不同品种甜石榴果实的出汁率比较Fig.2 Comparison of juice yield of different varieties of sweet pomegranate fruits

2.1.2 不同品种甜石榴果实营养指标的比较

（1）可溶性糖、可滴定酸、糖酸比

可溶性糖含量是果实的一个重要构成品质，包括能溶于水的葡萄糖、果糖、蔗糖等。如图3 所示，9 个甜石榴品种可溶性糖含量在10.89%～17.14%之间，9 个品种之间差异显著性（P＜0.05）。‘秋艳’可溶性糖含量最高（17.14%），‘谢花甜’（16.48%） 次之，‘泰山红’（16.04%）第三，三个品种间差异显著（P＜0.05）；‘白花玉石籽’可溶性糖含量最低（10.89%）。

图3 不同品种甜石榴果实的可溶性糖含量比较Fig.3 Comparison of the content of soluble sugar in different varieties of sweet pomegranate fruits

由图4 可知，‘小红皮’‘鲁青1 号’石榴的可滴定酸含量丰富，明显高于其他品种，差异显著（P＜0.05），比‘泰山红’高出5 倍多，其余7 个品种石榴的可滴定酸含量均低于0.40 g/100 g，符合《LY/T 2135—2018 石榴质量等级》[21]标准中对特级甜石榴的规定要求（特级≤0.40）。

图4 不同品种甜石榴果实的可滴定酸含量比较Fig.4 Comparison of the content titrable acids of different varieties of sweet pomegranate fruits

糖酸比是影响果实风味品质的重要因素之一，能够反映甜石榴的酸甜属性。如图5 所示，9 个品种甜石榴的糖酸比范围在20.9～160.3 之间，其中‘泰山红’的糖酸比最高，口感最甜，‘白花玉石籽’次之，两品种间差异显著（P＜0.05）；‘鲁青1 号’和‘小红皮’表现出较低的糖酸比，口感偏酸。

图5 不同品种甜石榴果实的糖酸比比较Fig.5 Comparison of sugar-acid ratio of different varieties of sweet pomegranate fruits

（2）维生素C

维生素C 是石榴果实主要的抗氧化活性物质，能够减缓人体内氧化过程，减少沉积氧化胆固醇数量。如图6 所示，9 个品种甜石榴的维生素C 含量在7.47～10.73 mg/100 g 之间，‘谢花’的维生素C 含量显著高于其他品种（P＜0.05），‘泰山红’维生素C 含量最低。

图6 不同品种甜石榴果实的维生素C 含量比较Fig.6 Comparison of the content of vitamin C in different varieties of sweet pomegranate fruits

（3）总酚

酚类物质是果实中最重要且分布最广泛的次生代谢物质之一，也是石榴生理活性的重要物质基础，具有较高的药用和食用价值[23]。如图7 所示，9 个品种甜石榴的总酚含量在51.15～74.10 mg/100 g 范围内变化，品种间总酚含量差异显著（P＜0.05）。‘鲁青1 号’‘小红皮’果实的总酚含量显著高于其他品种（P＜0.05）；‘泰山红’‘超红’‘大青皮’总酚含量较高；‘秋艳’总酚含量最低（51.15 mg/100 g）。这与张岩等[23]的研究结果基本一致，枣庄主栽的不同品种石榴果汁，总酚含量高低顺序为‘谢花’＞‘三白’＞‘秋艳’‘谢花’与‘大青皮’差异不显著。

图7 不同品种甜石榴果实的总酚含量比较Fig.7 Comparison of thecontont of total phenols in different varieties of sweet pomegranate fruits

（4）花色苷

花色苷不仅可以赋予石榴鲜艳的色泽，且具有清除体内自由基、增殖叶黄素、抗肿瘤、抗癌、抗炎、预防糖尿病、减肥、保护视力等功效[24]。如图8 所示，9 个品种甜石榴的花色苷含量在0.004 0%～0.474 3%之间，品种间差异显著（P＜0.05），‘鲁青1 号’的花色苷含量最高，‘白花玉石籽’的花色苷含量最低。

图8 不同品种甜石榴果实的花色苷含量比较Fig.8 Comparison of the content of anthocyanins in different varieties of sweet pomegranate fruits

2.2 甜石榴果实质量指标相关性分析与品质评价模型建立

主成分分析不仅能够降低维度，而且能使变量之间的关系更加清晰[25]。因单果质量并不直接影响石榴果实内在品质，将出汁率、可溶性糖、可滴定酸、糖酸比、维生素C、总酚、花色苷等7 个指标做甜石榴果实质量指标相关性分析。由表1 可以看出，出汁率与可溶性糖呈极显著的正相关；糖酸比与可滴定酸呈极显著负相关，与总酚、花色苷呈显著负相关；总酚与可滴定酸、花色苷之间呈极显著正相关；维生素C 与可溶性糖呈显著正相关。由于不同品种甜石榴各质量指标间差异不同，指标间又存在不同程度的相关性，无法通过某一特定指标评定不同品种甜石榴的品质优劣，因此进一步采用主成分分析评价不同品种甜石榴的品质。

表1 甜石榴果实质量指标相关性分析Table 1 Correlation analysis on quality indexes of sweet pomegranate fruits

主成分数目的确定要求既满足数据的降维又能包括原始数据的大部分信息，累积方差贡献率通常反映主成分所包含的原始信息的比率[26-27]。对7 个甜石榴果实品质指标做主成分分析，主成分特征值、贡献率及累计贡献率如表2 所示，前三个主成分累计方差贡献率达到84.866%，可代表84.866%原始数据可通过主成分分析来对甜石榴的品质进行评价。

表2 甜石榴果实质量指标的主成分特征值、贡献率和累计贡献率Table 2 Principal component characteristic values,contribution rates, and cumulative contribution rates of sweet pomegranate quality index

不同甜石榴果实主成分初始因子载荷矩阵分析如表3 所示，从中可以得出主成分1 中主要代表的指标信息为可滴定酸、总酚、糖酸比、花色苷，反映了甜石榴果实的酸类、酚类、花色苷类物质的含量情况；主成分2 中主要代表指标信息为出汁率、可溶性糖含量，反映了甜石榴的滋味品质；主成分3 中主要代表的指标为维生素C，反映了甜石榴果实中维生素C 的含量情况。

根据主成分分析中的载荷矩阵和特征向量矩阵，得出主成分的表达式：y1=-0.025x1-0.270x2+0.279x3+0.312x4+0.085x5-0.058x6+0.258x7；y2=-0.458x1-0.069x2-0.100x3+0.056x4+0.353x5+0.465x6-0.001x7；y3=0.219x1+0.393x2+0.267x3-0.055x4-0.547x5+0.323x6+0.462x7（1）

式中，y1、y2、y3分别为主成分1、主成分2、主成分3；x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7分别表示出汁率、糖酸比、总酚含量、可滴定酸、维生素C、可溶性糖、花色苷。利用3个主成分的得分（y）及方差权重构造综合评价模型为y=0.438y1+0.251y2+0.160y3。

为了更加清晰的表达各个指标与得分之间的关系，构建甜石榴果实营养评价模型为：y＝0.139 048x1－0.072 699x2＋0.139 822x3＋0.141 912x4＋0.038 313 x5＋0.142 991x6＋0.186 673x7。

2.3 不同品种甜石榴果实的品质评价

运用评价模型对9 个山东主栽品种的甜石榴品质进行评价，得出了甜石榴品种的综合品质排序见表4，从高到低排列依次为‘鲁青1 号’‘小红皮’‘秋艳’‘谢花’‘超红’‘泰山红’‘大青皮’‘三白’‘白花玉石籽’。通过此模型可以直观明了地看出每个指标对石榴品质评价的贡献值，品质得分前两名为‘鲁青1 号’‘小红皮’，这两个品种石榴果实的可滴定酸、花色苷和总酚均显著高于其他品种。唐贵敏等[28]通过不同类型石榴品种果实品质分析与质构特性评价研究，得出结论石榴的风味与该品种所含的酸含量有密切关系。另一方面，糖酸比是用于表示果实品质的重要指标，汪小飞[29]研究发现，糖酸比在10∶1 以上和40∶1 以下时，石榴为酸甜口味，比较适合鲜食，‘鲁青1 号’‘小红皮’糖酸比分别为23.3、20.9，因含有较多的有机酸类物质，风味物质更为丰富。因此，‘鲁青1 号’‘小红皮’综合评价品质优异。

表4 不同品种甜石榴主成分得分Table 4 Principal component score of different varieties of sweet pomegranate

3 结论

3.1 不同品种甜石榴的品质特征分析

‘鲁青1 号’总酚、花色苷含量最高，可滴定酸含量丰富；‘小红皮’果实大，可滴定酸含量最高，总酚、花色苷含量居第二位；‘泰山红’总酚、花色苷、可溶性糖含量较高，维生素C 含量最低；‘秋艳’可溶性糖含量最高，总酚含量最低；‘谢花’维生素C 含量最高，可溶性糖含量较高；‘超红’‘大青皮’果实大，总酚含量较高；‘三白’花色苷含量低；‘白花玉石籽’糖酸比较高，花色苷、可溶性糖含量最低，可滴定酸含量很低。

3.2 不同品种甜石榴品质综合评价

选取与甜石榴品质直接相关的7 个指标进行主成分分析，从中提取出3 个主成分，累计贡献率达到84.866%，可较好反映甜石榴品质的综合信息。主成分1主要反映甜石榴果实的营养品质，主成分2 主要反映甜石榴果实的风味品质，主成分3 反映甜石榴果实的维生素C 含量。通过综合评价得出山东9 个主栽甜石榴品种品质优劣顺序为‘鲁青1 号’‘小红皮’‘秋艳’‘谢花’‘超红’‘泰山红’‘大青皮’‘三白’‘白花玉石籽’。

评价品种优劣的一个重要依据是果实品质，本文从基础指标和营养品质两个方面测定了9 种不同甜石榴品种的8 个指标，用主成分分析法对不同品种甜石榴进行综合评价排序，‘泰山红’‘白花玉石籽’的甜酸比高、甜味浓，可用于鲜食品种推广栽培；‘秋艳’‘小红皮’‘泰山红’汁液丰富，可考虑用于石榴制汁加工。‘鲁青1 号’‘小红皮’为酸甜口，有机酸类物质含量丰富，可考虑用于石榴制汁、酿酒等以充分利用，以期为石榴种植资源研究、良种选育及消费者选购提供参考。

石榴生长过程中的气候条件对果实品质具有重大影响，生长期、成熟期及果实发育后期的光照、气温、空气湿度、降水量大大影响果实营养品质[30]。因此同一品种，同一地区的石榴在不同年份品质可能会存在差异。本研究暂未涉及不同年份间甜石榴的品质比较，后续将继续收集这些品种的品质数据，验证完善评价模型，以期对鲜食甜石榴综合品质进行更加科学、系统地评价和预测。