因子分析法綜合評價1-甲基環丙烯處理對青脆李低溫貯藏品質的影響

雷麗，何靖柳，劉曉燕，胡可，黃文部，孫涵，秦文*

1 (四川農業大學食品學院，四川 雅安，625000) 2(阿壩藏族羌族自治州工業經濟研究所，四川 阿壩藏族羌族自治州，624000)

青脆李(Prunusamericana)是薔薇科(Roaceae)李屬(Prunus)核果類傳統果樹之一，是四川省主栽的地方品種[1]。成熟的青脆李具有果實脆、硬、汁多、味甜中帶苦的特點。特別是阿壩州獨特的氣候和日照條件使當地的青脆李具有特殊的質地與風味。李屬于呼吸躍變型果實[2]，采收期集中在高溫季節，采后生理代謝旺盛，果實迅速軟化，水分和營養成分流失快，果實在3～5 d內失去原有的質地與風味，需要采取適宜的措施進行貯藏保鮮[3]。

1-MCP可與果實體內的乙烯競爭受體，延緩果實后熟與軟化過程。不同濃度1-MCP對李果實呼吸作用、乙烯生成、活性氧代謝，可溶性固形物含量(soluble solid content, SSC)、可滴定酸(titratable acid, TA)、果皮色澤等采后生理與品質指標的影響有多篇報道，但研究結果多為孤立的單個指標變化規律，難以比較不同處理間果實綜合品質的變化[4-5]。目前多變量分析統計法已廣泛應用于果蔬貯藏品質的綜合評價，其中隸屬函數法對不同指標進行模糊定量分析能避免人為權重偏差，因子分析法采用降維的思想，將提取的少數重組因子代替原有指標所包含的大部分信息，對果實品質進行綜合評價[6-7]。本研究擬將2種方法結合用于系統科學地描述果實品質的變化過程，以期為李果實采后貯藏品質的綜合評價提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

青脆李(Prunusamericana)：采自四川省阿壩州茂縣水西村，采摘成熟度為8成熟，采后用泡沫箱分裝且內置冰塊，迅速運回四川農業大學農產品加工與貯藏實驗室，剔除病果、傷果、畸形果，挑選色澤鮮亮、無病蟲斑、大小均勻、成熟度一致的果實，在15℃條件下預冷24 h后備用。

安喜布：成都優鮮農業科技有限公司，在40 L空間里釋放的1-MCP濃度為0.9 μL/L。

1.1.2 處理方法

將預冷后的青脆李分為4組，每組1.5 kg(約50個果實)，每組重復3次。分別做如下處理，0.50、0.75、1.00 μL/L 1-MCP組：分別將1/20、1/13.33、1/10片安喜布放入(3.6+1.5)L密封泡沫箱中，每隔5 d更換一次安喜布。對照組：將其中一組青脆李置于泡沫箱中。將處理組和對照組青脆李置于(4±1)℃、相對濕度90%～95%冷藏柜中。從各組中隨機取5個果實測定各項品質指標。貯藏過程中每5 d從各組中隨機取5個果實測定各項品質指標，貯藏時間為25 d。

1.1.3 儀器與設備

質構儀，TA-XT，超技儀器有限公司；手持折光儀(VBR90A)，杭州匯爾儀器設備有限公司；全自動色差儀(SC-80C)，北京康光儀器有限公司；紫外可見光分光光度計(UV-1800PC)，上海美譜達儀器有限公司；超純水儀(Mili-Q Gradient)，美國Millipore公司；電子分析天平(FA1204)，上海上平儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 果實硬度的測定

采用TA-XT質構儀測定果實硬度，參數設置：P/5型探頭，測定速度1.0 mm/s，深度為3 mm，每個處理每次隨機取樣3個果實，每個果實測定3次，取9次測定的平均值以kg/cm2表示

1.2.2 SSC的測定

采用VBR90A手持折光儀測定SSC，隨機選擇3個果實勻漿后取樣，平行測定3次，取平均值。

1.2.3 色度測定

采用SC-80C色差儀進行果皮色度L*、a*、b*值的測定，每個處理每次隨機取樣3個果實，每個果實測定3次，取9次測定的平均值，分別計算色度角、飽和度及色澤比，公式分別為：

(1)

飽和度(C)=[(a*)2+(b*)2]1/2

(2)

(3)

1.2.4 TA含量的測定

采用標準NaOH滴定法，取3個果實勻漿后的樣液，平行測定3次，取平均值。

1.2.5 還原糖含量的測定

參考曹健康等[8]的方法，采用3,5-二硝基水楊酸法測定還原糖含量，取3個果實勻漿后的樣液，平行測定3次，取平均值。

1.2.6 失重率的測定

失重率的測定采用稱量法，取15個果實測定質量，計算失重率。

1.3 數據統計分析

應用SPSS 19.0對數據進行單因素方差分析(ANOVA)和因子分析，在所得的主要因子和得分系數矩陣的基礎上建立綜合評價模型，得出果實品質的綜合得分。在因子分析之前，用隸屬函數對數據進行轉化，其中正相關指標包括硬度、SSC、TA、還原糖含量、b*值、色度角和飽和度，根據公式(4)進行轉化，負相關指標包括失重率、L*值、a*值和色差比，根據公式(5)進行轉化[9]。

(4)

(5)

2 結果與分析

2.1 單因素方差分析

2.1.1 果皮色度

表1為不同處理對果實果皮色度的影響。結果表明，在整個貯藏過程中，對照組果實a*和b*值均持續上升，a*值的持續上升為果實逐漸褪綠的過程，b*值持續上升表示果實逐漸黃化，這與果實葉綠素含量的不斷降低和花色苷含量不斷增加相一致，是其正常后熟和衰老的表現[10]。對照組果實在貯藏過程中褪綠嚴重，在16～25 d時最為明顯，L*的變化趨勢為先增大后減小，且12 d時為峰值。1-MCP處理則明顯抑制了貯藏過程中a*和b*值的上升，減緩果實由綠向黃的轉變，在整個貯藏過程中與初始值相比無明顯下降趨勢，說明對果實低溫貯藏過程中的亮度有明顯改善作用。對照組和1.00 μL/L 1-MCP果實的色度角、飽和度和色澤比在貯藏8 d內保持穩定，0.50、0.75 μL/L 1-MCP處理能保持果皮色度16 d。除了L*以外所有指標在貯藏16 d到25 d時變化急劇明顯，為貯藏果實品質劣變的高峰期，宜在此時間段之前終止貯藏。及華[11]、MINAS等[12]研究發現1-MCP對“安哥諾”李、“黑琥珀”李和“紅巷”李也有相同作用。

2.1.2 果實硬度、SSC、TA、還原糖及失重率

從表2可得出，在貯藏0～12 d之間各處理組硬度變化趨勢較緩慢，12 d之后變化急劇，其中不同處理硬度下降趨勢快慢分別為：0.75 μL/L<0.5 μL/L<1.00 μL/L<對照組，說明1-MCP能抑制青脆李果實硬度的降低，這與及華等[11]的研究結果相一致，與KHAN[13]等得出的1-MCP濃度越高處理效果越明顯的研究結果不一致，可能是由于李果實品種的差異所致。不同處理組SSC變化與初始值18.00%相比整體呈下降趨勢，且SSC變化趨勢復雜，整體波動比較大，各處理組測定值相互交錯，但1.00 μL/L 1-MCP處理在整個貯藏過程中的抑制效果略微優于其他處理組，有研究表明1-MCP對李果實SSC影響并不大[12, 14-15]。隨著貯藏時間的延長，青脆李果實中的含酸量逐漸下降，與貯藏時間呈負相關關系，與對照組相比不同濃度1-MCP處理均抑制了TA含量的下降，這與MINAS等[12]的研究結果相一致，其中0.75、0.50 μL/L 1-MCP處理的抑制效果優于對照組和1.00 μL/L 1-MCP處理組。青脆李在貯藏前的還原糖含量為8.09%，隨貯藏時間延長，還原糖含量有所增加，分析其原因可能是由于在貯藏初期溫度的降低，果實呼吸受到抑制，非糖物質轉化的增加[16]，形成了還原糖逐漸上升的趨勢，在貯藏后期由于呼吸的消耗與氧化作用的進行，還原糖含量逐漸降低。與對照組相比，1-MCP處理減少了貯藏過程中的失重，0.75、1.00 μL/L 1-MCP處理間差異不顯著(p>0.05)，0.5 μL/L 1-MCP處理對失重率的抑制效果最佳，與對照組、0.75、1.00 μL/L 1-MCP處理間差異顯著(p<0.05)。LIPPERT[17]等也表明，0.5 μL/L 1-MCP處理歐洲李后低溫貯藏4周，其失重率顯著低于對照組(p<0.05)。

表1 1-MCP處理對青脆李低溫貯藏條件下果實果皮色度的影響

注：不同小寫字母表示同一時間段不同處理間差異顯著(p<0.05)。

表2 1-MCP處理對青脆李低溫貯藏條件下果實硬度、SSC、TA、還原糖和失重率的影響

注：不同字母表示同一時間段不同處理間差異顯著(p<0.05)。

2.2 果實品質的主成分分析及綜合評價

2.2.1 KMO檢驗

經過隸屬函數轉化后的值通過KMO和Bartlett’s Test檢驗變量間的相關性。結果KMO值為0.779，其值大于0.70，表明該數據適合用作因子分析。Bartlett’s 檢驗統計值的概率為0.000，小于0.01，表明該數據具有相關性，可做因子分析。

2.2.2 相關性分析

相關性分析可以衡量2個變量因素的相關密切程度。根據下表的簡單相關矩陣進行直觀檢驗，發現大部分相關系數均大于0.3，且存在多組顯著或極顯著相關關系，說明轉化后的數據間相關性明顯，適合做因子分析[18]。果皮色度(L*值、a*值、色度角、飽和度、色澤比)與硬度、TA和失重率之間呈極顯著相關關系(p<0.01)，b*值與其他指標相關性都不高，還原糖與其他指標呈顯著相關關系，失重率與其余指標呈顯著負相關關系，a*值與其余指標呈顯著負相關關系。由此能簡單說明，果實轉黃與硬度、糖、酸含量、失水程度無明顯相關性(p>0.05)，果皮色度(L*值、a*值、色度角、飽和度、色澤比)與其他品質指標相互影響。

表3 青脆李果實低溫貯藏期間各品質指標間相關性分析

注:*表示差異顯著(p<0.05)；**表示差異極顯著(p<0.01)。

2.2.3 因子分析

對表1、表2中的數據用隸屬函數轉化后進行因子分析，前2個因子(特征根>1)方差累積貢獻率為80.896%，可用這2個因子較好地代替上述11個指標對果實品質進行評價。由此取前2個主因子繪制因子載荷圖。如圖1所示，SSC和b*值在因子2的正負方向有較高的載荷，還原糖、TA、硬度、飽和度、色澤比、色度角、L*值在因子1的正方向上有較高的載荷，失重率和a*值在因子1的負方向上有較高的載荷。在因子1和因子2上載荷的大小(圖1)依次為(色度角、色澤比、飽和度、L*、a*、b*、硬度、失重率、SSC、TA、還原糖)，由于色度角、色澤比、飽和度在成分2上的載荷極小，且在因子2正方向上的載荷大致相同，因此在分析時可只取色度角測定值。綜上分析可得知，硬度和果皮色度對果實綜合品質的評價有重要的意義，青脆李品質劣變的主要因子就包括果皮黃化和水分散失，而決定品質高低的還有SSC、TA和糖含量。

2.2.4 因子得分及綜合模型的構建

由于第1、第2因子已基本保留了原來11個指標的所有信息，因此采用Y1和Y2表示2個主因子，以各自的方差貢獻率為權重構建綜合評價模型，即綜合得分越高，品質越好。依次用B1,B2,…,B11表示11個品質指標，由因子得分系數矩陣得出因子得分模型：

表4 因子分析得到的方差貢獻率

圖1 旋轉因子得分載荷圖Fig.1 Loading and scores of rotation factors

Y1=0.115B1+0.079B2+0.105B3+0.088B4-

0.115B5+0.127B6-0.127B7+0.007B8+0.132B9+0.125B10+0.132B11

(6)

Y2=0.260B1-0.412B2-0.127B3+0.021B4+0.027B5-0.033B6-0.008B7+0.641B8+0.000B9+0.140B10-0.011B11

(7)

以各因子貢獻率為權重計算綜合得分：

Y=(0.676 40Y1+0.132 56Y2)/0.808 96

(8)

由綜合得分圖可知，對照組青脆李果實品質在整個貯藏過程中呈下降趨勢(見圖2)，可見對照組青脆李果實品質在采收時最高，在貯藏至12 d時品質呈均勻下降趨勢，貯藏16 d以后品質急劇下滑，在貯藏20 d左右開始出現負值，結合貯藏經驗可知，此時的果實組織松散不具有脆硬的口感、風味淡薄、色澤暗沉，已經完全失去其商品價值(見表1)；經過1-MCP處理后的果實，到貯藏4 d時其綜合得分略有上升趨勢，由表1分析可得知，將青脆李貯藏于較低溫度條件下，由于溫度的變化果實硬度和SSC含量都有所上升，具體原因尚不明確，需后期進一步探究。

圖2 不同處理條件下青脆李低溫貯藏品質綜合得分Fig.2 Comprehensive scores of prunus americana Plums with different treatments during cold storage

貯藏至8 d時0.75、1.00 μL/L 1-MCP處理組果實綜合品質都未見明顯降低，而在實際測定中也可發現硬度、還原糖、果皮色度值均維持較高水平，在貯藏8～16 d時，1.00 μL/L 1-MCP處理組果實品質不斷下降且低于0.50 μL/L 1-MCP處理組，其原因可能是因為較高濃度的1-MCP與乙烯結合位點結合，從而阻止了乙烯作用影響果蔬后熟進程和相關風味物質的呈現[19]?？梢钥闯鲈谫A藏8～12 d時0.75 μL/L 1-MCP處理組能較好維持果實綜合得分且高于其他處理組和對照組，而貯藏16 d以后不同處理組和對照組果實品質都急劇下降，可近似地認為在16 d時為青脆李品質急劇變化的關鍵點，此后果實硬度、糖、酸含量嚴重降低，果皮色度變化快，商品價值不斷降低，不適宜繼續貯藏。

3 結論

通過隸屬函數法對青脆李品質測定的11指標進行標準化處理，通過因子分析將上述多個指標進行降維，提取出能夠代表11個指標大部分信息的2個主因子，經過因子載荷分析可知，影響青脆李品質的主要因子為硬度與果皮色度，導致果實劣變的主要因子為果皮黃化指數與果實失水程度，而決定品質高低的還有SSC、TA和還原糖含量。本文采用了隸屬函數結合因子分析的方法綜合評價了果實品質的變化，也得出相同的結論，且更為科學與合理地解釋了影響青脆李低溫貯藏過程中品質變化的主要因子。

由綜合得分可知，對照組青脆李果實品質在采收時最佳，貯藏過程中不斷下降，在貯藏20 d時其綜合得分開始出現負值，果實品質開始出現嚴重劣變，失去食用價值，而經過1-MCP處理后明顯延長了果實貯藏期。JIANG等[20]研究表明1-MCP處理對果實品質的影響與劑量有關，并且高劑量1-MCP處理能促進果實腐爛發生，本文采用1-MCP處理均明顯抑制青脆李果實貯藏過程中品質的降低，未出現濃度過高引起腐爛的現象，這可能與果實品種和處理時間相關，其中0.75 μL/L為適宜青脆李長期貯藏的1-MCP濃度，貯藏16 d能很好地保持青脆李的食用品質。

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