不同芒果種質果實品質性狀多樣性分析

石勝友等

摘 要 對保存于中國熱帶農業科學院南亞熱帶作物研究所芒果種質圃的33份種質，采用方差分析、相關性分析和主成分分析方法，研究了芒果果實13個品質性狀（可溶性固形物、可滴定酸、類胡蘿卜素、果糖、葡萄糖、蔗糖、總糖、總酚、抗氧化能力、鉀、鈣、鎂、鐵）的多樣性。結果表明，芒果果實品質性狀變異非常豐富，變異系數在16.05%～70.24%之間，變異幅度以鐵含量最小、蔗糖含量最大。一些果實品質性狀之間存在顯著或極顯著的相關性，但多數品質性狀具有相對獨立性。主成分分析表明，13個品質性狀可綜合為6個主成分，累積貢獻率達86.63%。其中，葡萄糖、果糖、總酚、DPPH、鈣、鐵、鉀、鎂8個性狀是果實內在品質的主要性狀。

關鍵詞 芒果；果實品質；變異；相關性；主成分分析

中圖分類號 S667.7 文獻標識碼 A

Abstract Thirteen fruit quality characters（soluble solids content， titratable acidity， carotenoid， fructose， glucose， sucrose， total sugar， total phenolic， antioxidant capacity， K， Ca， Mg， Fe）of 33 accessions of mango germplasm，preserved in South Subtropical Crops Research Institute，Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences，China，were studied. Variance，correlation and principal component analysis（PCA）were used to evaluate the experimental results. The results showed that the wide variation were among the fruit quality characters of mango with variation efficient of 16.05%-70.24%， the largest coefficient of variation was sucrose while the smallest was iron. Significant correlations were found among the quality attributes， but more quality characters were relatively independent. Principal component analysis suggested that thirteen quality characters could be simplified to six principal components， and their accumulative contribution ration amounted to 86.63%. Glucose， fructose， total phenolic， antioxidant capacity， Ca， Fe， K， Mg were the main characters， which could be used to analize mango fruit quality.

Key words Mango；Fruit quality；Variation；Correlation；Principal component analysis

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2014.11.012

果實品質直接決定果實的商業價值。除了果形、大小、色澤等數量和外觀性狀外，糖酸含量、營養元素含量等傳統品質，以及果實中與次生代謝相關的多酚含量、色素含量和抗氧化能力等營養保健品質常常也成為左右消費者購買的重要因素[1]。中國是僅次于印度的第二大芒果生產國，其主要分布于海南、廣西、廣東、云南和四川的金沙江干熱河谷區域。芒果肉質細嫩、風味濃郁，是消費者非常喜愛的熱帶亞熱帶著名水果，素有“熱帶果王”之美譽。芒果果實內在品質包括糖、酸、風味等多種因素，不同品質因素間既存在相對的獨立性，又有一定的相關性。隨著芒果栽培面積不斷擴大，品種越來越多，如何選擇合適的指標評價芒果果實內在品質的優劣，是育種者和栽培者需要解決的問題。前期有關芒果果實品質的評價多存在分析樣本少、研究指標單一、人為設置性強的問題[2-3]。本文擬采用方差分析法、相關性分析法和主成分分析法對33份芒果種質果實的可溶性固形物、可滴定酸、糖、多酚、類胡蘿卜素、營養元素等內在品質的多樣性及其相互關系進行全面、客觀的分析，其目的是為優質芒果新品種的選育和利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

33份芒果種質（見表1）材料取自南亞熱帶作物研究所芒果種質資源圃。根據生產經驗和果實發育時間，于2013年在各品種的成熟期采摘。每個品種選擇長勢中等的3株樹，在每株樹冠外圍不同方向隨機選取10個大小一致、無病害的果實用于各指標測定。

1.2 實驗方法

1.2.1 pH值、可溶性固形物、可滴定酸、糖含量分析 利用Sartorius酸度計測定果實pH值；手持折光儀測定果肉可溶性固形物含量；NaOH滴定法測定可滴定酸含量（以檸檬酸為標準計算）；單糖含量分析采用高效液相色譜法（HPLC），色譜條件為，流動相：乙腈 ∶ 水為72 ∶ 28（V/V），色譜柱：氨基柱，流速：1.0 mL/min，柱溫：27 °C，進樣量10 μL，測定時間為15 min。根據樣品峰面積和各種糖的標準曲線計算含量；總糖為各單糖含量之和。

1.2.2 類胡蘿卜素含量、多酚含量、抗氧化能力分析 總類胡蘿卜素含量測定參考張金云[5]的方法?？偡雍繙y定使用福林-肖卡法測定[6]。將0.5 mL提取液和0.5 mL FC試劑充分搖勻，1 min之后，加入20%的飽和Na2CO3溶液，避光反應2 h，用分光光度計在765 nm波長下比色，結果以沒食子酸等價值（mg/100 g FW）表示。抗氧化能力分析（DPPH法）參考Brandwilliams等[7]的方法。30 μL樣品提取液加到2 mL DPPH甲醇溶液中，避光反應20 min后在517 nm處測定吸光值，最終結果以μmol/L Trolox等量抗氧化能力表示。

1.2.3 營養元素（K、 Ca、 Mg、 Fe）含量分析 鈣、鎂、鐵采用干灰化-酸溶-原子吸收分光光度法；鉀含量用濃H2SO4-H2O2消化-原子吸收分光光度法；具體測定方法參照《土壤農化分析》[8]。

1.3 數據統計分析

方差分析的極差、標準差和變異系數以及相關性分析采用SPSS13.0軟件處理，主成分分析的特征向量、貢獻率以及累計貢獻率和前兩個主成分的二維散點圖采用XLStat軟件包做處理。

2 結果與分析

2.1 不同芒果種質果實品質的變化情況

從表2可以看出，33份芒果果實品質變異幅度比較大，13個品質指標的變異系數為12.11%～70.24%。其中變異系數最大的是蔗糖和可滴定酸，分別為70.24%和66.28%；其次為葡萄糖（53.66%）、類胡蘿卜素（48.23%）和總酚（41.83%）；說明這些品質指標具有較為豐富的遺傳多樣性和可利用性。PH、Fe和可溶性固形物變異系數較小，為12.11%～19.05%，說明這3個品質指標具有一定的遺傳穩定性，供選擇利用的潛力較小。

2.2 芒果果實品質指標之間的相關性

從表3可以看出13個芒果果實品質指標之間的相關性：可溶性固形物、糖和酸是評價果實品質的3個傳統指標，可溶性固形物與總糖和總酚呈顯著的正相關，與果實Ca含量顯著負相關?？傻味ㄋ崤c果糖和葡萄糖成顯著正相關，與蔗糖成顯著負相關。果糖與葡萄糖之間表現出顯著的正相關；而蔗糖與果糖和葡萄糖之間表現出顯著的負相關。葡萄糖與總酚和抗氧化能力（DPPH）之間成顯著的正相關。胡蘿卜素與果糖和葡萄糖成顯著正相關。總酚與抗氧化能力之間成顯著的正相關。K與Mg之間存在顯著的正相關。

2.3 果實品質主成分分析

利用主成分分析法分析了33個品種的13個品質性狀。由表4可以看出，前6個主成分的累計貢獻率達到86.625%（達到85%以上，符合要求），說明芒果種質品質性狀變異的豐富性，不同性狀的貢獻率比較分散，累積貢獻率增長不明顯。由表5可以看出原始變量與前6個主成分之間的相關性。在第1主成分中，葡萄糖和果糖具有較大的正系數，分別為0.945和0.883；第2主成分中，總糖和蔗糖具有較大的正系數，分別為0.813和0.732；表明主成分1、2反映了果實糖含量。第3主成分中，總酚和DPPH自由基清除能力具有較大正系數，分別為0.639和0.638，反映果實的抗氧化能力。第4主成分中，果實Ca含量具有較大正系數（0.739）；第5主成分中，果實Fe和K含量具有較大正系數，分別為0.477和0.449；第6主成分中，果實Mg含量具有較大正系數（0.397）；表明主成分4、5、6反映了果實中礦質元素含量。綜合分析，13個果實內在品質性狀中，葡萄糖、果糖、總酚、DPPH、Ca、Fe、K、總糖8個性狀是主要性狀。果實糖含量、抗氧化能力和礦質元素含量3個指標可以準確評價芒果果實的內在品質。

由圖1可知，PC1較高的正值表示芒果的葡萄糖、果糖和可滴定酸的含量都較高，呂宋、Kensinton和1030屬于此類的代表品種；PC1較低的負值表示蔗糖和類胡蘿卜素含量較高，Lippens、熱農1號、Tommy和Lilly等屬于此類的代表品種；PC2較高的正值表示芒果的蔗糖、總糖和可溶性固形物含量較高，這一類的代表品種有柬芒、Nandomai、Edward、廣西4號和Saigon等；PC2較低的負值表示芒果的Mg、K、Ca營養元素含量加高，這一類代表品種有金穗、紫花、桂香和粵西1號等。

3 討論

成熟果實品質一般由外觀品質（果實大小、性狀、色澤等）和內在品質（糖、酸、香氣等）兩部分組成。種質資源是作物遺傳育種的物質基礎，優良芒果品種的培育需要加深對芒果種質資源的研究，發掘優異的基因資源[9]。由于果實生長發育的復雜性，果實內在品質各性狀之間存在著錯綜復雜的關聯。品種及評價指標的選擇是否合理，在某種程度上決定著芒果品種多樣性綜合評價工作的成敗。關于芒果果實內在品質的評價工作已有開展。趙家桔[10]、李麗[11]分別比較研究了廣東、廣西、四川、海南主產區芒果果實的糖、酸、類胡蘿卜素和抗氧化能力，但他們沒有考慮不同產區栽培農藝措施和自然環境對果實品質的影響；石勝友[4]、Vásquez-Caicedo等[3]分別對不同品種芒果果實品質性狀進行了評價，但有關糖、香氣、風味的性狀參數是人為設定的，增加了評價的主觀性。本文所利用的33個芒果品種生長在相同的自然環境條件下，并采用統一的栽培管理技術，因此13個果實品質的多樣性充分反映了其遺傳背景的多樣性。

果實風味在很大程度上取決于甜度和酸度，可溶性糖和有機酸的組分、含量及其配比與果實甜酸風味密切相關[12]。本文研究結果表明芒果果實的可滴定酸、果糖、葡萄糖、蔗糖都存在較大的變異系數，這為培育具有合適糖酸度比例的高品質芒果商業品種提供了材料保障。相關性分析表明，芒果種質有些品質性狀之間存在顯著的正相關，但也有些品質性狀之間存在顯著的負相關，如可溶性固形物與總糖和總酚呈顯著的正相關，說明糖是可溶性固形物的主要成分；而可滴定酸與蔗糖之間的存在顯著的負相關?？傮w來說，芒果種質多數品質性狀之間雖存在一定的相關性，但均沒達到顯著關系。關于水果和蔬菜中礦質元素含量的分析已有大量報道，然而對于礦質元素含量和抗氧化能力之間關系的研究很少。相反的，Tewari等[13]研究表明，Mg缺失突變體桑果的抗氧化能力（SOD活性）高于正常桑果。本文的研究結果表明芒果果實的抗氧化能力與礦質元素含量之間不存在顯著的相關性。

因性狀之間的關聯性，通過相關性分析可以加速具有優良營養品質的種質選育。然而，相關性分析考慮了同一時間兩個性狀之間的關系，并沒有給出所有品質性狀之間內在的聯系，也不清楚這些性狀對果實品質的貢獻大小。主成分分析是通過降維思想把全部數據信息集中到少數幾個指標上[14]。本研究結果表明，前6個主成分的累計貢獻率才達到86.625%，說明各性狀貢獻率分散，累積貢獻率不明顯?？梢姡⒐焚|受多個性狀的共同影響，這與Pradeepkumar等[15]的研究結果相似。

參考文獻

[1] Shaida F S， Nor Adlin Md. Y， Ibrahim M E， et al. Correlation between total phenolic and mineral contents with antioxidant activity of eight Malaysian bananas（Musa sp.）[J]. Journal of Food Composition and Analysis， 2011， 24： 1-10.

[2] Liu F X， Fu S F， Bi X F， et al. Physico-chemical and antioxidant properties of four mango（Mangifera indica L.） cultivars in China[J]. Food Chem， 2013， 138： 396-405.

[3] Vásquez-Caicedo A L， Neidhart S， Pathomrungsiyounggul P， et al. Physical， Chemical and Sensory Properties of Nine Thai Mango Cultivars and Evaluation of their Technological and Nutritional Potential[D]. International Symposium Sustaining Food Security and ManagingNatural Resources in Southeast Asia， 2002， Thailand.

[4] 石勝友， 武紅霞， 王松標，等. 杧果種質果實品質性狀多樣性分析[J]. 園藝學報， 2011， 38（5）： 840-848.

[5] 張金云. 芒果類胡蘿卜素與色澤積累規律的研究[D]. 海口： 海南大學碩士學位論文， 2010.

[6] Rapisarda P， Tomaino A， Lo Cascio R， et al. Antioxidant effectiveness as influenced by phenolic content of fresh orange juices[J]， J Agric Food Chem， 1999， 47：4 718-4 723.

[7]Brand-Williams W， Cuvelier M E， Berset C. Use of a free radical method to evaluate antioxidant activity[J]. LWT Food Sci Technol， 1995， 28， 25-30.

[8] 鮑士旦. 土壤農化分析[M]. 北京： 中國農業出版社， 2000.

[9] 楊為海， 王 維， 曾 輝， 等. 澳洲堅果不同種質果實數量性狀的研究[J]. 熱帶作物學報， 2011， 32（8）： 1 434-1 438.

[10] 趙家桔. 芒果品質構成及其發育規律的研究[D]. 海口： 海南大學碩士學位論文， 2010.

[11] 李 麗. 芒果果實主要抗氧化功能成分分析[D]. 廣州： 華南農業大學碩士學位論文， 2011.

[12]左覃元，朱更瑞，王力榮.油桃生產發展中應注意的幾個問題[J].果樹科學， 1996（13）： 206-207.

[13] Tewari R K， Kumar P， Sharma N. Magnesium deficiency induced oxidative stress and antioxidant responses in mulberry plants[J]. Scientia Horticulturae， 2006， 108： 7-14.

[14] Arivalagan M， Gangopadhyay K K， Gunjeet K， et al. Variability in mineral composition of Indian eggplant（Solanum melongena L.）genotypes[J]. Journal of Food Composition and Analysis， 2012（26）： 173-176.

[15] Pradeepkumar T， Joseph P， Johnkutty I. Variability in physico-chemical characteristics of mango genotypes in northern Kerala[J]. Journal of Tropical Agriculture， 2006（44）： 57-60.