基于主成分分析综合评价23个白沙枇杷品种果实品质

赵 双,尤伟忠,黄颖宏,郄红丽

(1 江苏省太湖常绿果树技术推广中心,江苏苏州,215107;2 苏州农业职业技术学院,江苏苏州,215008)

枇杷Eriobotryajaponica(Thunb.) Lindl.属于蔷薇科枇杷属多年生常绿乔木,在我国南方各地广泛栽培,是我国南方特有的水果,因其风味独特,营养丰富,深受消费者青睐[1-3]。枇杷被分为红沙和白沙两个大类,江苏省枇杷种质资源以白沙枇杷为主,且白沙枇杷的鲜食品质优于红沙枇杷,已被江苏省列为重点发展的特色时令鲜果之一[4-5]。江苏省苏州市太湖地区种植枇杷历史悠久,是白沙枇杷的优势产区,也是全国白沙枇杷商品基地之一[6-7]。枇杷果实品质由感官品质和营养品质组成[2,8],果实品质性状评价是筛选优异种质材料的重要依据。目前,枇杷果实品质性状评价已有相关报道[2,9],鲜见多个白沙枇杷品种果实品质的综合评价报道。因此,本研究以23个白沙枇杷品种为样本,测定分析其果实品质指标,旨在为建立白沙枇杷果实品质综合评价体系,从而为选育和推广白沙枇杷良种提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

23个白沙枇杷品种均来自江苏省太湖常绿果树技术推广中心的枇杷资源圃,8年生,树势中等,平地种植,每个品种均随机选择长势良好的植株3～5株,采集大小均一的果实备用;其中一部分果实取相同部位果肉,将其分为3个重复,在液氮中快速冷冻,保存于-80 ℃下用于果实内在品质测定。

1.2 方法

每个品种取10个果实使用电子天平测定单果质量,使用游标卡尺测量果实纵横径,并计算果形指数,果形指数=果实纵径/果实横径。使用手持折光仪测定果实可溶性固形物含量,使用NaOH标准液滴定法测定果实可滴定酸含量[10]。采用苏州科铭生物技术有限公司的试剂盒分别测定果实的可溶性糖、蔗糖、果糖、葡萄糖含量,抗坏血酸和氨基酸含量[11]。

1.3 数据分析

使用Excel 2019与SPSS Statistics统计分析,进行相关性分析以及主成分分析。

2 结果与分析

2.1 果实品质比较

从表1和表2可以看出,供试23个枇杷品种果实性状存在较大差异。其中,“鸡蛋白”(西山)的单果质量最大,平均单果质量为50.80 g;“照种”单果质量最小,平均单果质量为22.13 g。单果质量变异系数为23.49%,处在中等水平;果形指数的变异系数最小,为11.58%。“铜皮”“高粱姜”“千禧佩玉”“软条白沙”“冠玉”果形指数较大,果实长圆形;“甜种”和“宁海白”的果形指数接近于1,果实近圆形;其他品种的果形指数较小,果实扁圆形。

表1 23个枇杷品种果实品质性状比较

表2 23个枇杷果实品质性状变异情况

供试23个枇杷品种果实内在品质存在较为丰富的变异。可溶性固形物的变异系数较小,其中“丰玉”的可溶性固形物含量最高,“冰糖种”次之。糖酸比是果实风味的重要指标,23个枇杷品种糖酸比变化范围在4.78～67.20,变异系数最大;其中,“白玉”的糖酸比最高,“白梨”的糖酸比最低。可滴定酸也是枇杷果实内在品质的重要指标,其变异程度较高,变异系数为44.29%;蔗糖的变异程度也较高,变异系数为44.11%。可溶性糖、葡萄糖、果糖、抗坏血酸和氨基酸的变异程度处在中等水平,变异系数分别为23.74%,25.87%,20.91%,28.85%和22.17%。

2.2 果实品质指标相关性分析

从表3可以看出,单果质量和果形指数呈极显著正相关,果形指数与糖酸比、抗坏血酸、果糖含量之间存在显著或极显著负相关。可溶性固形物与可溶性糖、蔗糖、果糖含量之间呈极显著正相关,表明可溶性总糖、蔗糖和果糖含量显著影响可溶性固形物含量。可溶性糖与糖酸比呈极显著正相关,可滴定酸与可溶性糖、葡萄糖、蔗糖、糖酸比和果糖呈极显著或显著负相关,可溶性糖与葡萄糖、蔗糖和果糖呈极显著正相关,且葡萄糖、蔗糖和果糖属于可溶性糖,表明枇杷果实中可溶性糖与可滴定酸含量共同决定了枇杷果实风味。抗坏血酸与果形指数、可滴定酸含量之间存在显著或极显著负相关,与糖酸比和可溶性糖含量之间存在极显著正相关;氨基酸与抗坏血酸和蔗糖之间呈极显著或显著正相关。说明不同枇杷品种的各项品质指标间存在一定的相关性,且有些指标高度相关,因此,可以对高度相关的指标之间进行筛选,从而简化评价指标体系。

表3 23个枇杷品种果实品质指标间的相关性分析

2.3 果实品质指标主成分分析

从表4可以看出,以主成分特征值大于1为标准,共提取到的4个主成分,前4个主成分的累计方差贡献率为80.47%,能够代表11个果实品质指标的大部分信息。第一个主成分的贡献率为38.72%,主要综合了可溶性糖和蔗糖的信息,反映果实的甜味;第2个主成分的贡献率为16.24%,主要综合了可滴定酸、糖酸比和葡萄糖的信息,反映果实的酸味;第3个主成分的贡献率为14.10%,主要综合了氨基酸的信息;第4个主成分的贡献率为11.40%,主要综合了单果质量的信息。第1、2、3主成分代表果实风味,第4主成分主要代表果实大小。

表4 枇杷果实品质指标的主成分旋转后载荷矩阵、特征值、贡献率和累计贡献率

结合主成分分析和相关性分析结果筛选果实品质核心评价指标。第1主成分中,可溶性糖和蔗糖、果糖呈极显著正相关,相关性系数较高为0.830、0.868,且果糖属于可溶性糖类,可以选择可溶性糖作为评价指标。第2个主成分中可滴定酸与糖酸比和葡萄糖呈极显著负相关,相关性系数较高,分别为-0.852和-0.648,且在第2个主成分中的权重最高,因此选择可滴定酸作为评价指标。第3个主成分中氨基酸的权重高,且与其他风味指标相关性较低,因此选择氨基酸作为评价指标。第4个主成分中单果质量权重高,因此选择单果质量作为果实大小评价指标。

2.4 果实品质综合评价

将枇杷果实品质指标数值依次设为X1、X2、X3,……,X11,使用SPSS软件对各个品质指标进行标准化。根据表4中的特征向量与各个相对应指标的标准化数据乘积再相加,可以得出4个主成分的得分表达式:F1=-0.056X1-0.185X2+0.203X3+0.365X4-0.366X5+0.441X6+0.236X7+0.320X8+0.358X9+0.404X10+0.098X11;F2=-0.236X1-0.240X2+0.231X3-0.303X4+0.369X5+0.019X6-0.565X7+0.197X8+0.326X9+0.129X10+0.352X11;F3=0.528X1+0.312X2+0.488X3-0.225X4+0.212X5+0.221X6+0.033X7-0.272X8+0.257X9+0.161X10-0.275X11;F4=0.412X1+0.472X2-0.059X3+0.013X4-0.089X5-0.092X6+0.040X7+0.382X8+0.061X9-0.221X10+0.622X11。以主成分方差贡献率作为权数,建立果实品质的综合评价方程:F综=0.387F1+0.162F2+0.141F3+0.114F4,以此计算出23个枇杷品种果实品质的综合得分。综合得分由高到低依次是“冰糖种”“丰玉”“苏白一号”“冠玉”“青种”等(见表5)。综合得分越高,表明该枇杷品种的品质越好。

表5 枇杷品种主成分分析得分

3 讨论与结论

果实大小等外观品质,糖、酸含量等内在品质共同构成其综合品质,而果实品质决定了其市场竞争力[12-13]。枇杷果实品质性状评价也是筛选优异种质的重要依据。枇杷果实品质综合评价需要测定一系列品质指标,耗时耗力,而各个指标之间往往具有一定程度的相关性,因此,简化枇杷果实品质评价指标并找到核心评价指标对提高枇杷果实品质综合评价效率具有重要意义。目前,相关性分析以及主成分分析已被广泛应用于多种水果品质综合评价[14-16]。郭清云等[17]通过可溶性固形物、糖酸比等13项指标评价5份榴莲蜜种质的果实品质,通过主成分分析并结合相关性分析和聚类分析简化了果实品质评价指标。魏烈权等[18]通过主成分分析法筛选出酿酒葡萄品质评价的核心指标。本研究通过单果质量、果形指数、可溶性糖、氨基酸等11项指标评价23个白沙枇杷品种果实品质,发现不同品种枇杷果实品质存在显著性差异且各指标之间具有一定的相关性,结合主成分分析和相关性分析简化评价指标,最终确定单果质量、可溶性糖、可滴定酸以及氨基酸含量作为评价枇杷果实品质的核心指标,并得出23个白沙枇杷品种的综合得分和排名。这为今后有效评价白沙枇杷果实品质,筛选优质白沙枇杷品种具有一定参考价值。