野生酸棗資源果實品質因子分析及評價指標選擇

孫亞強，吳翠云，2，*，王 德，王志強

（1.新疆塔里木大學植物科學學院，新疆 阿拉爾 843300；2.新疆生產建設兵團塔里木盆地生物資源保護利用重點實驗室，新疆 阿拉爾 843300）

野生酸棗資源果實品質因子分析及評價指標選擇

孫亞強1，吳翠云1，2，*，王 德1，王志強1

（1.新疆塔里木大學植物科學學院，新疆 阿拉爾 843300；2.新疆生產建設兵團塔里木盆地生物資源保護利用重點實驗室，新疆 阿拉爾 843300）

本研究利用初步篩選的50 份酸棗資源，采用SPSS分析軟件進行因子分析和聚類分析，完成對單果質量、果皮色澤、可溶性糖、可滴定酸、VC含量、果形指數、單核質量等16 個果實品質性狀的評價和分類。結果表明：因子分析提取了果實質量、果核質量、外觀、營養成分等6 項主因子，累計方差貢獻率達83.173%。將前6 個主因子載荷值進行主成分聚類分析，簡化后的果實品質評價指標為：果皮色澤、單果質量、可滴定酸（或者VC）含量、單核質量、果核指數、果形指數（或者淀粉含量）、可溶性糖含量。選取簡化后果實品質評價指標對酸棗資源進行聚類分析，在平方Euclidean距離為14.0時，可將供試50 份資源分為4 類，其中第一類可以作為酸度較大，果實色澤較好資源，第二類可作為果實大，可食率較大資源，第三類可作為選育糖度高的資源。

野生酸棗；果實品質；因子分析；聚類分析

酸棗（Ziziphus jujuba var. spinosa）是原產于我國的鼠李科（Rhamnaceae）棗屬（Ziziphus Mill.）植物，為栽培棗的原生種［1］。在我國北方諸省中酸棗是一種較普遍的野生資源，根據文獻記載，酸棗具有悠久的傳承歷史［2］。漫長的發展和適應過程中，使得酸棗的種質資源和遺傳多樣性極其豐富。

酸棗果實中具有豐富的營養成分。果實品質的好壞，直接影響著人們選擇，果實風味和口感一般以糖、酸、汁液的多少來判定。隨著野生資源的開發利用，具有優良品質的果實脫穎而出，但是繁雜而大量的測定工作給果實的綜合評價工作帶來了不便。因此，建立和尋求一種快速評價果實品質的方法成為一項首要任務。因子分析常被應用于對多指標進行綜合評價的分析方法，它可以最大地保留原始信息量，近年來，一些學者采用因子分析對制干、鮮食棗品種品質性狀進行評價［3-4］，對冬棗優良單株果實品質綜合評價［5］，對芒果［6］、蘋果［7］、核桃［8］、桃［9］、葡萄［10］、板栗［11］、蜜橘［12］的品質評價選擇進行了研究。而主成分分析和聚類分析是簡化評價因子的重要手段［13］，在運用過程中結合合理-滿意度［14］、灰色關聯度［15］、層析分析法［16］和多維價值理論等分析法進一步評價，李龍飛等［17］利用主成分分析和聚類分析方法將10 個香梨雜交品種10 個品質指標簡化為6 個，品質指標聚為6 類。目前，有關酸棗品質評價指標的研究少有報道。因此，本研究以引種自不同種源地的酸棗為試材，采用多元統計分析中的因子分析和聚類分析對各品質指標進行研究，旨在揭示各品質性狀之間關系，確定主要的評價因子，簡化酸棗果實評價指標，以期為酸棗果實品質的科學評價與優異資源的選擇提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

實驗地位于塔里木大學園藝實驗站酸棗資源圃，選擇生長發育良好、樹齡、水肥管理基本一致的實驗樹（酸棗種子來自山東、山西、陜西及本地，于2010年統一播種，各種質編號分別為X-1、X-2、X-3、…、X-48、X-49、X-50），通過初步篩選的50 份酸棗資源于2014年9月中下旬從樹冠的中部東、西、南、北方向隨機選取果實成熟度一致的全紅果實，每個酸棗資源取20 粒正常果實，放入冰盒，帶回實驗室測定果實外觀及內在品質。單株為一個實驗小區，重復3 次。

1.2 儀器與設備

T6新世紀紫外-可見分光光度計 北京普析通用儀器公司；HunterLab UltraScan PRO色差儀 上海韻鼎國際貿易有限公司；BP211D電子天平 北京賽多利斯儀器系統有限公司；HH-W420三用恒溫水箱 上海精宏實驗設備有限公司；電子數顯卡尺 桂林量具刃具有限責任公司。

1.3 實驗方法

果實采回來后立即使用色彩色差儀測定果皮色澤指標亮度（L*）值、紅度（a*）值、黃度（b*）值，測定時每個果樣測定向陽面和背陰面兩面，測定20 次，取平均值。L*值越大表示果面亮度越高；a*值代表紅綠軸色品指數，正值愈大表示顏色愈偏向紅色；b*值代表黃藍軸色品指數，正值愈大表示顏色愈偏向黃色［18］。

酸棗果實樣品帶回實驗室采用電子天平測定單果質量、單核質量，游標卡尺測定果實的縱、橫徑，果核的縱、橫徑，并計算果形指數、果核指數。可溶性糖含量用蒽酮比色法［19］測定，可滴定酸含量用酸堿滴定法［20］，VC含量用2，6-二氯酚靛酚滴定法［21］測定，淀粉含量用蒽酮比色法［19］測定，每次測定重復3 次，取平均值。可食率、果形（核）指數［22］計算公式如下。

1.4 數據處理

數據計算采用Excel軟件，數據分析采用DPS7.55統計分析軟件。

因子分析前，采用隸屬函數法對數據進行轉化：正相關指標（單果質量、單核質量、可溶性糖含量、可滴定酸含量、VC含量、可食率、淀粉含量）依據公式（3），負相關指標（果形指數、果核指數、果皮亮度、果皮a*值和果皮b*值）依據公式（4）。使用SPSS 20.0軟件進行因子分析，得到各樣品的公因子分值Fjn。

式中：Uin和U'in分別為第n個樣品第i個指標的原始數據經轉化后的隸屬函數值；Xin為第n個樣品第i個指標的原始測定結果；Ximax和Ximin分別為樣品組中第i個指標的最大值和最小值。

2 結果與分析

2.1 不同酸棗類型果實品質性狀分析

由表1可知，各酸棗類型間的品質性狀變異差異較大，其中尤以單果質量的變化幅度最大，最大為8.04 g，最小為0.77 g，變異系數為70.67%。其次變異幅度較大的是可滴定酸含量和淀粉含量，分別為40.94%和42.19%；變異系數最小的是果核橫徑，為9.7%，說明果核橫徑具有較穩定的遺傳性。其他指標變異系數大致在10.40%～29.00%之間。上述分析結果說明不同酸棗類型具有豐富的遺傳多樣性，蘊含著選擇潛力。然而，不同種源地酸棗果實綜合品質難以表現，因此，需要對其進行綜合評價。

2.2 酸棗種質資源果實品質的因子分析

根據隸屬函數法對數據進行轉化，轉換后的16 項指標前6 個公因子依據最大四次方值法旋轉得到因子載荷矩陣如表2所示。前6 個公因子的累計貢獻率達83.173%，說明前6 個公因子可以代表16 項性狀指標的基本信息。數據經旋轉后各因子載荷值趨于兩極化，說明各因子具有較明顯的生物學意義。由各載荷值可知，第1公因子中起作用指標是可食率、單果質量、果實縱徑和橫徑，稱為果實質量因子，累計貢獻率為22.387%；第2公因子中單核質量和果核橫徑載荷值較大，因子載荷分別為0.947、0.946，故稱為果核質量因子；第3公因子中起作用指標是果皮L*、b*值，稱為果實外觀因子；第4公因子中起作用指標是果核縱徑和果核指數，稱為果核外觀因子；第5公因子中可溶性糖、可滴定酸和VC含量載荷值較大，稱為果實營養因子；第6公因子中果形指數和淀粉含量的載荷值較大，累計貢獻率最小為8.486%，稱為其他因子。

2.3 不同類型酸棗果實品質評價因子聚類分析

表1中的數據經過極差標準化變換后，采用組間聯接和平方Euclidean距離，并根據因子分析的結果將各果實品質指標進行聚類，16 項指標的聚類結果如圖1所示。依據聚類距離和聚類的先后步驟可以看出，果皮a*和果皮b*值首先聚為一類，說明兩個變量的相關性較強；以此類推，單果質量、果實橫徑和果實縱徑首先聚在一起，再和可食率聚為第二類，說明單果質量與果實縱橫徑成正相關關系，同時單果質量的大小也關系到可食率的大小；可滴定酸和VC含量聚為一類，再與果皮a*值聚為第三類；單核質量和果核橫徑聚為第四類；果核縱徑和果核指數成正相關關系，聚為第五類；果形指數與淀粉含量聚為第六類；可溶性糖含量可單獨聚為第七類，說明該指標具有相對獨立性。

結合因子分析結果和聚類分析結果以及《中國棗種質資源》［23］描述規范標準有關指標的要求，將上述各品質指標進行簡化為：果皮色澤、單果質量、可滴定酸含量或者VC含量、單核質量、果核指數、果形指數或者淀粉、可溶性糖含量。因此，上述50 份酸棗資源果實品質評價指標可以用這7 個品質指標基本反映。

2.4 不同種源地酸棗資源品質聚類分析

依據圖1確定的評價體系，選取果皮色澤、單果質量、可滴定酸含量、單核質量、果核指數、果形指數、可溶性糖含量7 個品質指標，綜合評價50 份不同種源地酸棗果實品質，結果如圖2所示。在遺傳距離14.0時，可將50 份酸棗資源劃分為四大類群，第一類X-19、X-36、X-49、X-20、X-21、X-16和X-24，第一類的特征是酸度較大，果實色澤較好（表3）；第二類為X-39、X-47、X-31、X-45、X-11、X-50、X-33等，第二類的特征是果實、果核較大，可食率較大；相對于其他三類，此類酸棗資源有較低的可溶性糖、酸含量；第三類X-3、X-40、X-13、X-32、X-12、X-26、X-22、X-6和X-1，其特征是可溶性糖含量最高；X-1單獨聚為第四類，其特征是果個最小，酸度較小。

3 結論與討論

酸棗種質資源作為一種寶貴的基因庫，是發掘優異基因和選種、育種的源基礎。在北方諸省具有廣泛的分布區域，由于近年來野生資源的開發利用，酸棗豐富的營養成分和藥用成分得到了廣泛的關注。對于新疆來講，酸棗是廣泛作為砧木來嫁接紅棗，但由于市面上的種子良莠不齊，導致紅棗的直播建園效率低、棗品質下降、抗逆性降低等后果。為了更好地探究問題根源，發揮酸棗最大利用價值，本研究用山西、陜西、山東及本地混雜種源地酸棗種子進行播種繁殖，以不同種源地酸棗為試材，研究發現植株個體間存在較大的變異性，經過初步篩選后確定50 份酸棗資源。

果實色澤、可溶性糖含量、可滴定酸含量等16 項指標是評價酸棗果實外觀、內質的主要指標。評價因子的確定是正確進行品質評價的基礎，直接決定著評價的效果［24］。研究表明，在特異性強、變異度大的資源中，觀測指標變量間存在密切的相關性，易造成提供的整體信息發生重疊，使得相關的品質評價不易得出簡易的規律性［25］，野生酸棗由于經過長期的進化，其個體間在枝、葉、花、果等植物學性狀上有較廣的變異度，在對其果實品質進行評價，確定建立統一評價體系中存在較大難度。而因子分析利用降維的思想，將原始信息進行壓縮，使得各主成分間互不相關又能反應各因子的信息。通過利用因子評價，可以達到簡化指標因子，合理有效評價果實品質的目的。聚類分析是對質量性狀和數量性狀的綜合考察和分類，主觀因素少，結果更加客觀和科學［26］。因此，本實驗為了科學評價酸棗果實品質，擬將兩者結合。本研究因子結果表明，影響酸棗果實評價的關鍵因子是：果實質量因子、果核質量因子、果實外觀因子、果實營養因子及其他因子，也就是說酸棗的果質量是主要的因子，其次是果色、糖、酸等其他指標。相對于野生資源來講，其他品種資源評價注重果實風味［27］、鮮食品種注重果實甜度和酥脆［4］等。因此，在針對不同資源或品種進行評價時，可以根據具體的評價要求和傾向，有針對性的選擇和利用。聚類結果表明，在結合因子分析后，可將酸棗果實品質評價因子簡化為單果質量、可溶性糖含量、單核質量、果核指數、果形指數、果皮色澤、可滴定酸含量等7 個指標。樊保國等［3］在測定制干棗品質時，確定了包括單果質量在內的5 個決定性指標。雷瑩等［28］采用主成分分析和聚類分析對18 項夏橙果實品質指標進行簡化，確定了果形指數、可溶性固形物、囊瓣數、抗壞血酸、果肉色調角及總可溶性糖含量6 個評價指標。陸育生等［29］對13 個黃皮果實進行評價，確定了果形指數、化渣度、可滴定酸含量、VC含量、可溶性固形物含量5 個簡化指標。

通過進一步的評價，可以初步確定供試酸棗種質資源果實品質類間差異，采用平方Euclidean距離和類平均法，根據因子分析的簡化指標將供試酸棗資源進行聚類。結果表明，可將不同種源地酸棗分為四大類群中，其中第一類可以作為酸度較大，果實色澤較好資源，第二類可果實大，可食率較大資源，第三類可作為選育糖度高的資源。本研究雖對酸棗的外觀品質和內在品質進行簡化評價，但對于野生資源風味、適應性、豐產性、抗逆性等有待進一步研究。

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Selection of Quality Indicators and Factor Analysis for Fruit Quality Evaluation of Ziziphus jujuba var. spinosa Germplasms

SUN Yaqiang1， WU Cuiyun1，2，*， WANG De1， WANG Zhiqiang1
（1. College of Plant Science， Tarim University， Alar 843300， China； 2. Xinjiang Production and Construction Corps Key Laboratory of Protection and Utilization of Biological Resources in Tarim Basin， Alar 843300， China）

In order to establish suitable methods to evaluate jujube quality and consequently guide the development and utilization of wild jujube germplasms and the selection of excellent germplasms， evaluation and classification of 16 fruit quality attributes such as single fruit weight， pericarp color， soluble sugar， titratable acid， vitamin C， fruit shape index， and single stone weight were carried out on 50 germplasms of Ziziphus jujuba var. spinosa by factor analysis and cluster analysis using SPSS software. The results showed that factor analysis extracted 6 main factors including single fruit weight， single stone weight， appearance and nutrients， with a cumulative variance contribution rate of 83.173%. Principal component analysis and cluster analysis were carried out using the loadings of the first 6 principal components. Pericarp color， single fruit weight， titratable acid （or vitamin C）， single stone weight， fruit shape index （or starch content）， and soluble sugar content were selected for cluster analysis of Ziziphus jujuba var. spinosa germplasms. When the squared Euclidean distance was 14.0， the 50 germplasms could be classified into 4 categories. The first category had better fruit color with higher acidity， the second one had larger fruits with higher proportion of edible part， and the third one contained higher sugar contents.

Ziziphus jujuba var. spinosa； fruit quality； factor analysis； cluster analysis

10.7506/spkx1002-6630-201609006

S665.1

A

1002-6630（2016）09-0029-06

孫亞強， 吳翠云， 王德， 等. 野生酸棗資源果實品質因子分析及評價指標選擇［J］. 食品科學， 2016， 37（9）： 29-34. DOI：10.7506/spkx1002-6630-201609006. http：//www.spkx.net.cn

SUN Yaqiang， WU Cuiyun， WANG De， et al. Selection of quality indicators and factor analysis for fruit quality evaluation of Ziziphus jujuba var. spinosa germplasms［J］. Food Science， 2016， 37（9）： 29-34. （in Chinese with English abstract）DOI：10.7506/spkx1002-6630-201609006. http：//www.spkx.net.cn

2015-06-23

國家自然科學基金地區科學基金項目（31360465）；新疆生產建設兵團科技創新團隊建設項目（2014CC006）

孫亞強（1991—），男，碩士研究生，主要從事酸棗種質資源與遺傳育種研究。E-mail：sun123.ya-2@163.com

*通信作者：吳翠云（1968—），女，教授，碩士，主要從事園藝植物種質資源與遺傳育種研究。E-mail：wcyby@163.com