主要櫻桃品種果實營養性狀分析

賈朝爽，單長松，周 濤，李向陽，吳 澎,*，孫玉剛*

（1.山東農業大學食品科學與工程學院，山東省高校食品加工技術與質量控制重點實驗室，山東省糧食加工技術工程技術研究中心，山東 泰安 271018；2.南京農業大學食品科技學院，江蘇 南京 210095；3.山東省果樹研究所，山東 泰安 271018）

櫻桃為薔薇科李屬櫻亞屬經濟樹木，既可觀賞也可作果樹栽培[1]。櫻桃果實發育期短，成熟期早，有“早春第一果”之稱，此時正處于鮮果市場淡季，果實酸甜可口，富含糖類、有機酸、維生素、微量元素[2-5]，還含有大量的花色苷、酚酸類、黃酮類等多酚類物質，具有抗氧化活性和保健功效，是營養與風味俱佳的鮮食果品，也可用于加工果汁、釀酒或制脯等[6-8]。

目前，櫻桃品種繁多，生產中由于農戶對品種不了解，盲目引種，往往造成管理不善、產量低下、產品銷路不暢等問題。因此，有必要對主要櫻桃品種的果實營養性狀進行比較研究，為人們在選擇品種時提供幫助。本研究選擇30 個櫻桃品種，對其果實營養性狀進行比較，以期了解主要櫻桃品種果實營養性狀的差異，并采用主成分分析和聚類分析法對其進行綜合評價，篩選出富含功能營養成分和綜合品質較高的櫻桃品種，為我國櫻桃優良新品種的選育及不同用途的品種篩選提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

供試的30 個櫻桃品種見表1，其中紅燈、美早、早大果、布魯克斯、雷尼等為甜櫻桃主栽品種，H-1、H-2、H-3、H-4、H-8等為酸櫻桃栽培品種。分別按成熟期于2017年5月22日、6月6日、6月8日、6月14日采集鮮果。供試樣品以單株實驗單元進行取材，3 次重復，每個櫻桃品種每株隨機取樣80 個果實。所有果實均在采收當天運回實驗室，剔除病、殘、次果后進行形態指標的測定，并摘除果柄后進行清洗、消毒、瀝干，隨后用液氮速凍，－80 ℃超低溫冰箱保存備用。材料均取自山東省果樹研究所天平湖試驗基地，基地位于泰安市岱岳區天平湖北岸，土壤為丘陵山地，土質瘠薄，2010年建園，株行距2.0 m×4.5 m，紡錘形。

葡萄糖標準品（純度≥99%） 天津市凱通化學試劑有限公司；L（＋）-抗壞血酸標準品（純度≥99%）上海藍季科技發展有限公司；無水乙醇、鹽酸、無水乙酸鈉、氯化鉀、檸檬酸、檸檬酸鈉、氫氧化鈉、偏磷酸、草酸、碳酸氫鈉、2,6-二氯靛酚、硫酸銅、亞甲基藍、酒石酸鉀鈉、乙酸鋅、冰乙酸、亞鐵氰化鉀均為國產分析純。

表1 供試櫻桃材料Table 1 Information about Chinese cherry cultivars tested in this study

1.2 儀器與設備

UV-8000型紫外-可見分光光度計 上海元析儀器有限公司；TGL-20bR高速臺式冷凍離心機 上海安亭科學儀器廠；PHS-3C酸度計 杭州匯爾儀器設備有限公司；HH-4數顯恒溫水浴鍋 國華電器有限公司；JA2003A電子天平 上海精天電子儀器有限公司；SHB-III型循環水式多用真空泵 鄭州長城科工貿有限公司；SB-1000型水浴鍋 上海愛朗儀器有限公司；KQ-500DE型數控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司；RE-52AA旋轉蒸發儀 上海亞榮生化儀器廠；JYZ-D51榨汁機 九陽股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 果實風味、品質的鑒評

請15 位專業品評人員根據口感分為酸甜、甜酸、甜、酸，根據果肉質地分為軟、韌、較韌，根據果肉汁液可分為多、中、少，根據果肉粗細可分為細、粗、中，根據果型可分為卵圓形、橢圓形、腎形、扁圓形、寬心臟形、圓形、心形，最終進行感官評分，根據得分來評價不同品種[9]。

1.3.2 主要理化性質測定

單果質量測定：用電子天平測定每個品種30 個果實，計算平均值即為單果質量[10-11]。

pH值測定：稱取破碎后的櫻桃漿5 g，使用酸度計進行讀數，平行測定3 次，計算平均值即為pH值。

總糖含量測定（以葡萄糖計）：參考GB 5009.8—2016《食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖的測定》；還原糖含量測定：參考GB 5009.7—2016《食品中還原糖的測定》；總酸含量測定：參考GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》；VC含量測定：參考GB 5009.86—2016《食品中抗壞血酸的測定》。

花色苷含量測定：稱取5 g破碎后的櫻桃漿，用pH 3.0的60%乙醇溶液按1∶20（g/mL）的比例混合均勻，在40 ℃的條件下使用旋轉蒸發儀進行濃縮，得到紅色黏稠粗提液[12-13]。采用pH示差法測定花色苷含量，樣品重復3 次，取平均值。花色苷含量按下式計算：

式中：A為吸光度；Mw為花色苷的摩爾質量（449.2 g/moL）；e為矢車菊-3-葡萄糖苷的摩爾消光系數（26 900 L/（mol·cm））；N為稀釋倍數；V為提取液總體積/mL；L為比色杯的寬度（1 cm）；m為試樣質量/g。

1.4 數據處理

采用Origin軟件、SPSS 19.0軟件進行數據統計分析，均值間比較采用Duncan’s法（P＜0.05）；因子分析采用主成分分析法；聚類分析采用Ward’s method分層聚類，樣本之間距離采用歐式距離平方，得出聚類樹。

2 結果與分析

2.1 果實風味、品質的鑒評結果

由表2可知，感官評分排名前10的櫻桃品種分別是布魯克斯、冰糖脆、紅蜜、明珠、Red、彩玉、佳紅、早玉、早大果、魯玉，其中布魯克斯、冰糖脆櫻桃評分較高，顯著高于其他櫻桃品種。俄羅斯酸櫻桃、H-8酸櫻桃、H-2酸櫻桃、H-3酸櫻桃、H-1酸櫻桃、H-4酸櫻桃等櫻桃感官評分偏低，其中俄羅斯酸櫻桃評分最低。通過感官評分可知，酸櫻桃的感官評分明顯低于甜櫻桃，這也與酸櫻桃不適宜鮮食的現狀相吻合。

表2 櫻桃果實感官評分Table 2 Sensory evaluation scores of Chinese cherry fruit from different cultivars

2.2 不同品種櫻桃功能營養成分含量比較

2.2.1 單果質量差異比較

圖1 不同品種櫻桃的單果質量Fig. 1 Single fruit mass of different Chinese cherry cultivars

如圖1所示，不同品種櫻桃單果質量范圍在3.96～9.75 g之間，均值為6.14 g，變異系數為48.70%。SPSS軟件方差分析顯示，各品種間單果質量存在差異，13-33櫻桃單果質量最高，為9.75 g，與其他櫻桃存在顯著差異（P＜0.05）；H-4櫻桃單果質量最低，為3.96 g；單果質量較高的有布魯克斯、明珠、紅燈、美早等櫻桃；單果質量較低的有早玉、H-3、H-2。

2.2.2 pH值差異比較

圖2 不同品種櫻桃的pH值Fig. 2 pH values of Chinese cherry fruit from different cultivars

如圖2所示，不同品種櫻桃pH值范圍在2.11～4.40之間，均值為3.72，變異系數為22.31%。SPSS軟件方差分析顯示，各品種間pH值存在差異，早紅珠櫻桃pH值最高，為4.40，與其他櫻桃存在顯著差異（P＜0.05）；俄羅斯酸櫻桃pH值最低，為2.11；pH值較高的有黑珍珠、美早、紅蜜、Red、秦林、早露等櫻桃；pH值較低的有H-3、H-2、H-8。

2.2.3 總糖含量差異比較

圖3 不同品種櫻桃的總糖含量Fig. 3 Total sugar contents of Chinese cherry fruit from different cultivars

如圖3所示，不同品種櫻桃總糖質量分數在7.00%～13.98%之間，均值為10.26%，變異系數為40.64%；SPSS軟件方差分析顯示，各品種間總糖含量存在差異，紅蜜櫻桃總糖質量分數最高，為13.98%，與其他櫻桃存在顯著差異（P＜0.05），俄羅斯酸櫻桃總糖質量分數最低，為7.00%；總糖質量分數較高的有Red、早露、秦櫻一號、早大果實生、秦林等櫻桃；較低的有H-2、H-8、H-3、布魯克斯。

2.2.4 還原糖含量差異比較

圖4 不同品種櫻桃的還原糖含量Fig. 4 Reducing sugar contents of Chinese cherry fruit from different cultivars

如圖4所示，不同品種櫻桃還原糖質量分數在6.68%～13.64%之間，均值為9.67%，變異系數為34.54%。SPSS軟件方差分析顯示，各品種間還原糖質量分數存在差異，紅蜜櫻桃還原糖質量分數最高，為13.64%，與其他櫻桃存在顯著差異（P＜0.05）；13-33櫻桃還原糖質量分數最低，為6.68%；還原糖質量分數較高的有Red、秦櫻一號、早露、早大果實生等櫻桃；較低的有H-2、俄羅斯酸櫻桃、H-3、H-8。

2.2.5 總酸含量差異比較

圖5 不同品種櫻桃的總酸含量Fig. 5 Total acid contents of Chinese cherry fruit from different cultivars

如圖5所示，不同品種櫻桃總酸含量在16.43～87.81 g/kg之間，均值為34.37 g/kg，變異系數為23.60%。SPSS軟件方差分析顯示，各品種間總酸含量存在差異，H-2櫻桃總酸含量最高，為87.81 g/kg，與其他櫻桃存在顯著差異（P＜0.05）；早紅珠櫻桃總酸含量最低，為16.43 g/kg；總酸含量較高的有H-8、H-1、俄羅斯酸櫻桃、H-3、早大果實生、秦櫻一號等櫻桃；含量較低的有Red、美早、黑珍珠。

2.2.6 VC含量差異比較

如圖6所示，不同品種櫻桃V C含量范圍在1.02～5.12 mg/100 g之間，均值為2.23 mg/100 g，變異系數為81.61%。SPSS軟件方差分析顯示，各品種間VC含量存在差異，H-3櫻桃VC含量最高，為5.12 mg/100 g，與其他櫻桃存在顯著差異（P＜0.05）；冰糖脆櫻桃含量VC最低，為0.51 mg/100 g；VC含量較高的有13-33、彩玉、麗珠、明珠等櫻桃；含量較低的有冰糖脆、紅蜜、布魯克斯、秦櫻一號。

圖6 不同品種櫻桃的VC含量Fig. 6 VC contents of Chinese cherry fruit from different cultivars

2.2.7 花色苷含量差異比較

圖7 不同品種櫻桃的花色苷含量Fig. 7 Anthocyanin contents of Chinese cherry fruit from different cultivars

如圖7所示，不同品種櫻桃花色苷含量在24.35～363.01 mg/100 g之間，均值為80.26 mg/100 g，變異系數為27.75%。SPSS軟件方差分析顯示，各品種間花色苷含量存在差異，秦林櫻桃花色苷含量最高，為363.01 mg/100 g，與其他櫻桃存在顯著差異（P＜0.05）；13-33櫻桃花色苷含量最低，為24.35 mg/100 g；花色苷含量較高的有早大果實生、早大果、早玉、H-2、H-8、美早等櫻桃；含量較低的有佳紅、冰糖脆、彩玉。

2.3 相關性分析結果

表3 櫻桃果實性狀相關性分析Table 3 Correlation analysis of fruit nutritional traits of Chinese cherry

如表3所示，總糖與還原糖和pH值存在極顯著正相關（r＝0.924，r＝0.660），與總酸存在顯著負相關（r＝－0.425）；還原糖和pH值存在極顯著正相關（r＝0.586）；總酸與pH值存在極顯著負相關 （r＝－0.8 0 6），與單果質量存在顯著負相關 （r＝－0.415）；VC、花色苷之間無顯著性相關，可能是由于二者在栽培櫻桃中代謝途徑不同。

2.4 主成分分析結果

表4 2 個主成分的特征向量、特征值、貢獻率和累計貢獻率Table 4 Eigenvectors, eigenvalues, variance contribution rates of first two principal components

采用主成分分析法，將原來數量眾多且相關的指標轉化為個數較少且彼此不相關的變量，利用較少的變量去解釋原有變量的大部分變異情況，構建評價模型，將原有復雜信息簡單化，避免了重復信息的干擾[14-17]。以7 個主要性狀指標為變量，運用SPSS 19.0統計軟件，計算30 種櫻桃成分特征、貢獻率、累計貢獻率，如表4所示。第1主成分、第2主成分特征值都大于1，并且累計方差貢獻率達到67.718%，前2 個主成分反映了原始變量的絕大部分信息。因此提取前2 個主成分代替原7 個指標評價櫻桃品質，由初始的7 個指標分為2 個彼此不相關的主成分，達到降維的目的。主成分特征向量絕對值越大，其對該變量代表性越大[18]。

第1主成分特征值為3.113，方差貢獻率為44.466%。在第1主成分中，pH值、總糖和還原糖特征向量較大，分別為0.913、0.856和0.823，它們共同構成第1主成分方差變異主要因素，均與第1主成分呈正相關。第1主成分較大時，說明櫻桃中總糖、還原糖含量和pH值較高；在第2主成分中，單果質量、花色苷、還原糖和總酸的特征向量較大，分別為－0.845、0.558、0.452和0.495，它們共同構成第2主成分方差變異主要因素，單果質量與第2主成分呈負相關，花色苷、還原糖和總酸與第2主成分呈正相關。第2主成分較大時，說明櫻桃中花色苷、還原糖和總酸含量較高，單果質量普遍較低。在育種時，可以根據育種目標對其指標進行選擇，篩選優異品種。

根據綜合評價模型，計算出不同品種櫻桃綜合得分和排序結果，綜合得分排在前10位的櫻桃品種分別為紅蜜、13-33、秦林、布魯克斯、H-3、俄羅斯酸櫻桃、早大果實生、秦櫻一號、H-8、早玉、H-2和Red。

2.5 系統聚類分析結果

表5 30 種櫻桃果實的主成分得分Table 5 Scores of principal components from 30 Chinese cherry cultivars

圖8 30 種櫻桃聚類分析Fig. 8 Cluster analysis of 30 Chinese cherry cultivars

采用離差平方和法對綜合得分進行系統聚類分析，根據系統聚類分析結果，取遺傳距離為12，將30 種櫻桃分為5 類，如圖8所示：第1類為H-3；第2類為H-1、H-2、H-8、俄羅斯酸櫻桃；第3類為13-33；第4類為秦林、早大果實生、早玉、早大果；第5類為剩余的20 種櫻桃。

表6 5 種分類櫻桃果實性狀比較Table 6 Comparison of fruit traits among five classes of Chinese cherry

根據聚類分析將櫻桃分為5 類，計算各個分類櫻桃果實營養性狀均值如表6所示。結果表明，不同類群櫻桃果實營養性狀存在一定差異。第3類與第4類、第5類總糖和pH值都顯著高于第1類與第2類（P＜0.05）；第1類VC含量顯著高于其他類櫻桃（P＜0.05）；第2類總酸含量顯著高于其他類櫻桃（P＜0.05）；第3類單果質量顯著高于其他類櫻桃（P＜0.05）；第4類花色苷含量顯著高于其他類櫻桃（P＜0.05）。第4類與第5類還原糖含量顯著高于其他3 類（P＜0.05）。5 類櫻桃品質分別具有不同特點，第1類的典型特點為VC含量最高，但單果質量最低；第2類的典型特點為總酸含量最高，其他成分含量居中；第3類的典型特點為單果質量最高，但花色苷、總酸含量最低；第4類的典型特點為花色苷含量最高，其他成分含量居中；第5類的典型特點為VC含量最低。

3 結論與討論

櫻桃因其獨特的口感和較高的營養價值受到越來越多人們的喜愛。櫻桃品種基于自身的遺傳因素和生長環境使得品種間營養性狀差異表現較大，對其進行適當的評價和篩選是有效利用和選育優異種質資源并推廣栽培的基礎和前提。櫻桃果實營養性狀是較多因素相互作用的結果，通過主成分分析，依據不同育種目的有針對性地選擇指標[19-20]，將測定櫻桃果實的7 個主要性狀指標簡化成2 個彼此不相關的綜合指標，其累計貢獻率達67.718%，反映了原始數據的絕大部分信息，極大減少了計算量，避免原始數據丟失和主觀因素的干擾，評價結果更合理、客觀。利用聚類分析法，將樣品按照品質特性相似程度進行聚合[21-24]，將30 個櫻桃品種分為5 類，第1類的典型特點為VC含量最高，可用于篩選高VC含量的櫻桃資源；第2類可用于篩選高總酸含量的櫻桃資源；第3類可用于篩選高單果質量的櫻桃資源；第4類可用于篩選高花色苷含量的櫻桃資源。主成分分析對聚類分析的類群進行排序和優選，是對聚類分析結果的深入分析[25-30]，結合主成分分析，第1類櫻桃綜合品質高，其余櫻桃品質居中或偏低。

本研究通過主成分分析和聚類分析對主要櫻桃品種的果實營養性狀進行比較，結果表明秦林、早大果實生、早玉、H-2、H-8、美早的花色苷含量高，其中秦林櫻桃外觀、口感較好，花色苷含量高，受到種植者和消費者的青睞；H-2、H-8、H-1、俄羅斯酸櫻桃、H-3的總酸含量高，進一步證實了酸櫻桃中的總酸含量顯著高于甜櫻桃。總糖、還原糖、VC含量會影響果實的口感，通常受果實發育成熟度及栽培措施影響較大，但近年來由于果農受利益驅動，櫻桃采收期普遍被提前，嚴重影響了櫻桃果實糖度和酸度的含量。不同櫻桃品種在各個品質指標中存在一定差異，而關于品質指標的代謝途徑規律以及櫻桃間各個指標產生的差異，還有待于進一步深入研究。

王賢萍等[31]對甜櫻桃多酚含量及其相關成分與生物學特性之間的關系進行探究；張洪勝[32]明確了大櫻桃果實質量的評價指標；史洪琴等[33]根據總酸和總糖的差異，介紹了不同風味櫻桃的品質指標；蔡宇良等[34]以歐洲甜櫻桃為材料，分析了不同品種甜櫻桃果實VC、總糖、蛋白質和總酸等內含物的差異。以上學者研究對象主要以甜櫻桃為主，針對酸櫻桃和甜櫻桃品種間果實營養性狀比較及相關性研究較少，本實驗材料包括22 種甜櫻桃、8 種酸櫻桃，實驗品種齊全，果實的單果質量、總酸、總糖等植物學和理化指標的測定可作為果農選育櫻桃品種的重要依據；果皮的顏色、汁液、口感等經濟性狀的測定可作為果農在生產上引種栽培的依據；花色苷、VC可作為櫻桃果實鮮食或加工品種選擇的依據。通過對30 個櫻桃品種果實營養性狀指標進行評價，篩選出紅蜜、13-33、秦林綜合品質高，其總糖、花色苷、總酸含量都普遍較高或居中，可作為候選株系，在今后的研究中可以結合其生長條件、豐產性及抗逆性等進一步篩選，為我國櫻桃品質改良、育種及櫻桃資源開發利用提供豐富的可利用資源。