12個蘋果品種基于19項果實品質指標的綜合評價

賈朝爽,孫世民,譚煥光,欒福健,王文輝,王志華

(1 中國農業科學院果樹研究所/遼寧省果品貯藏與加工重點實驗室,遼寧興城,125100;2 開魯縣林業工作站,內蒙古開魯,028499;3 開魯縣林果產業技術推廣中心,內蒙古開魯,028499;4 開魯縣建華鎮綜合保障和技術推廣中心,內蒙古開魯,028499)

蘋果(MaluspumilaMill.)是世界四大水果(蘋果、葡萄、柑桔和香蕉)之一,在我國無論是種植面積還是產量均居水果之首[1-2]。蘋果果實營養豐富,中醫認為蘋果有生津、潤肺、醒酒和止瀉等功效,現代科學研究表明蘋果具有抗癌作用[3]。2021年我國蘋果產量達到4 597.34萬t[4]。果實品質是環境因素及其基因型綜合作用的結果,其評價指標繁多,以往因欠缺分析工具,大多只能依據側重點進行判定,隨著化學計量學軟件等分析工具相繼出現,多指標綜合評價得以實現。其中,主成分分析已經廣泛應用于荔枝[5]、桃[6]、梨[7]、櫻桃[8]和棗[9]等果實品質的評價。已有的蘋果果實品質研究大多針對單個品種,少有針對多個品種,且品質指標偏少[10-14],目前暫未見針對不同產區不同蘋果品種進行系統品質分析及綜合評價的報道?；诖?本研究選取了4個蘋果主產區具有代表性的12個蘋果品種,分析測定硬度、可溶性固形物、維生素C、可滴定酸、呼吸強度、乙烯釋放量、穿刺參數和色澤等19個指標,對各指標進行相關性分析,利用因子分析方法進行主因子提取和簡化果實評價指標,并根據主因子綜合得分對各個品種果實品質進行比較,使評判結果更具準確性和科學性。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選取不同產地的12個蘋果品種(見表1),根據淀粉染色結果于適宜采收期采收果實,采收當天運回中國農業科學院果樹研究所。

表1 不同蘋果品種相關信息

1.2 方法

各品種選擇大小均勻、無病蟲害和機械傷的果實,每個品種各600個,用于各項品質指標測定。

果實硬度(去皮):隨機選取大小均勻的20個果實,每個果隨機取果實赤道部對稱的2個點去皮后采用南非GS-15型水果質地分析儀測定,探頭直徑為11.3 mm,單位為kg/cm2。

果實可溶性固形物(TSS)含量:采用日本PR-101α型折糖儀測定,隨機選取大小均勻的20個果實,去果皮、果核后,使用研磨機將其搗碎成漿并過濾,取濾液置于糖度計中進行讀數,重復3次,取其平均值,單位為%。

果實可滴定酸(TA):參考文獻[10]方法稍作修改,隨機選取大小均勻的20個果實,每個果隨機取果實赤道部對稱的2個部位進行取樣壓榨,果肉壓榨后,稱取3 g果汁,加入蒸餾水至刻度線30 mL,用電位滴定儀(瑞士萬通,型號808Titrando,下同)進行測定,結果用%表示。

果實維生素C含量:隨機選取大小均勻的20個果實,每個果隨機取果實赤道部對稱的2個部位去皮,取100 g果肉與100 mL草酸溶液(2%),用高速組織破碎機研磨,隨后稱取30 g漿液,用電位滴定儀測定,結果用mg/100 g表示。

果實呼吸速率和乙烯釋放速率:采用山東魯南瑞虹化工儀器有限公司的SP-7890氣相色譜儀進行測定。采用高純N2作為載氣,壓力0.5 MPa。燃氣采用空氣和氫氣,其中H2壓力為0.2 MPa,空氣為0.4 MPa。轉化爐溫度360 ℃。填充柱采用不銹鋼材質,柱溫為80 ℃。用溫度為160 ℃的FID 檢測器檢測。取挑選出的果實6個,分別置于2.25 L的3個可密封塑料盒內,密封1小時后,用注射器抽取進樣量1 mL進行測定,每盒3次重復。

果實(去皮)穿刺參數:使用TMS-Pro質地分析儀,選用圓柱探頭(直徑6 mm)對去皮后蘋果進行穿刺,穿刺部位選擇蘋果赤道線兩邊兩個部位,用刀片削去外表皮測定,重復3次,共60個果實樣品,求其平均值。獲得的參數有果肉硬度、果肉做功、破裂力、破裂功、破裂位移、屈服力、屈服功和屈服位移。

果面色澤參數:隨機選取大小均勻的20個果實,每個果隨機取果實赤道部對稱的2個點,采用CR-400全自動色差儀(日本,MINOLTA公司)通過反射法測定,漫射照明,0°觀察角,D65光源,測色光斑直徑8 mm,白色標準色校準。獲得的色彩參數有L*、a*、b*、c*值和h°。

1.3 數據分析

采用SPSS 22.0軟件進行差異顯著性分析和相關性分析。

2 結果與分析

2.1 19個品質指標獨立比較

表2結果顯示,不同品種在各品質指標上的差異均有顯著性,且不同品種按各品質指標大小分組排序的結果有明顯變化?！叭鹣慵t”果實的硬度和可溶性固形物含量最高,“瑞陽”“瑞雪”果實的糖酸比最高,“國光”果實的可滴定酸和維生素C含量最高,“華紅”果實的呼吸強度最高,“瑞陽”和“華月”果實的乙烯釋放量顯著高于其他品種,“國光”果實的破裂位移、破裂功和果肉做功最大,“瑞香紅”果實的破裂力、屈服力、屈服功和果肉硬度最大,“華慶”果實的屈服位移最大,“國光”果實的L*值最大,“瑞香紅”果實的a*值最大,“瑞雪”果實的b*、c*、h°值最大。

表2 不同蘋果品種果實品質指標比較

2.2 不同品質指標的Pearson 相關性

由表3可知,所有指標均存在與其他指標相關性達顯著或極顯著的情況。其中,硬度與可溶性固形物、破裂力、破裂功、屈服力、屈服功、果肉硬度、果肉做功呈極顯著正相關,與乙烯釋放量呈顯著負相關?？扇苄怨绦挝锱c破裂力、屈服位移、c*值、屈服功、b*值、屈服力呈正相關,與L*值、呼吸強度呈負相關?？傻味ㄋ崤c維生素C、破裂功、屈服力、果肉硬度、果肉做功呈正相關,與c*值、乙烯釋放量呈負相關。維生素C與呼吸強度、破裂功、屈服力、果肉做功呈正相關,與屈服位移、c*值呈負相關。呼吸強度與L*值呈顯著正相關,與b*值、c*值呈極顯著負相關;乙烯釋放量與屈服力呈顯著負相關;破裂力與破裂功、屈服力、屈服功、果肉硬度、果肉做功呈極顯著正相關;破裂位移與破裂功、果肉硬度、果肉做功呈正相關,與屈服力呈顯著負相關;破裂功與屈服功、果肉硬度、果肉做功呈正相關,與c*值呈負相關;屈服力與屈服功、果肉硬度、果肉做功、h°值呈正相關,與a*值呈負相關;屈服位移與屈服功、c*值呈正相關,與果肉做功、L*值呈負相關;屈服功與果肉硬度、果肉做功呈極顯著正相關;果肉硬度與果肉做功呈極顯著正相關;L*值與b*值、h°值呈極顯著正相關,與a*值呈極顯著負相關;a*值與b*值、h°值呈極顯著負相關;b*值與c*值、h°值呈極顯著正相關。

2.3 主成分分析

由表4和表5可知,以特征值大于1.0的原則提取到5個主成分,累計貢獻率達91.028%,可代表原始數據的大部分信息。第1主成分包含了原始信息量的32.481%,其主要由硬度、可滴定酸、破裂力、破裂功、屈服力、屈服功、果肉硬度、果肉做功決定。第2主成分包含了原始信息的19.939%,其主要由可溶性固形物、維生素C、屈服位移、L*值、a*值和h°值決定。第3主成分包含了原始信息的16.505%,其主要由b*值和c*值決定。第4主成分包含了原始信息的13.662%,其主要由乙烯釋放量、破裂位移決定。第5主成分包含了原始信息的8.441%,其主要由呼吸強度決定。

表4 主成分的特征值及方差貢獻率

表5 因子負荷矩陣

2.4 綜合評價

由于各主因子在因子分析時的方差貢獻率不同,故在綜合評價時不同因子按貢獻率分配權重,將各品種前5個主因子得分(fi)與相應權重乘積的累加和作為綜合得分(F),即F=0.324 8f1+0.199 4f2+0.165 1f3+0.136 6f4+0.084 4f5。利用該模型計算出不同品種蘋果綜合得分和排序結果表明,排在前5位的蘋果品種分別為“國光”“喬納金”“金冠”“瑞雪”“華月”;排名在最后3位的蘋果品種分別是“寒富”“瑞陽”“華慶”(見表6)。

表6 蘋果品種各主因子得分、綜合得分及排序

3 討論

不同蘋果品種果實品質特征相差懸殊。李婭楠等[15]比較86個蘋果品種糖酸組分含量,通過主成分分析和聚類分析,將86個品種分為高糖高酸、高糖低酸、低糖高酸、低糖低酸4類;中晚熟、晚熟品種在高糖低酸類中的占比較高,在低糖低酸類中的占比較低。盧凱政等[16]對引種至河北省內丘縣的10個國內外早中熟蘋果品種的果實外觀、內在品質及產量等進行調查研究,最后得出“紅露”“中秋王”在太行山表現較好,可以在生態條件相似的地區進行引種試栽。楊玲等[17]對“嘎拉”“華月”“富士”3個典型不同質地蘋果品種果肉流變特性差異進行研究,驗證了不同品種果肉流變性存在差異。以上研究選擇的果實品質指標單一,代表性不強。本研究選取不同產地的12個蘋果品種,對果實的19項品質指標進行比較研究,運用主成分分析、因子分析綜合評價法對果實品質進行分析,使結果更加具有科學性和準確性。

硬度、可溶性固形物、維生素C、可滴定酸、呼吸強度、乙烯釋放量、穿刺參數和色澤等19個指標,是評價蘋果品種內外品質和貯藏性的主要指標,可體現蘋果品種特性。由于各指標存在相關性,通過因子分析將指標降維,簡化指標因子,可以更加合理地評價果實品質。第1主成分包含了原始信息量的32.579%,其大小主要由硬度、可滴定酸、破裂力、破裂功、屈服力、屈服功、果肉硬度、果肉做功決定。第2主成分包含了原始信息的22.483%,其大小主要由可溶性固形物、維生素C、屈服位移、L*值、a*值和h°值決定。通過主成分分析對12個蘋果品種的品質指標進行比較,結果表明“國光”蘋果評分最高,“華慶”評分最低?！熬S納斯黃金”蘋果近幾年非常受大眾喜愛,有“蘋果中的貴族”之稱,但在本試驗中由于采摘年份雨水較大,極大地影響了其品質,故在綜合得分中僅排第10名。該評價的12個蘋果品種分別來自4個不同產區,各地不同氣候條件等會對果實品質產生較大的影響,今后在特定產區進行不同蘋果品種測定評價,其結果會更具代表性[18-20]。