南疆地區(qū)甜櫻桃品種果實品質(zhì)測定與評價

王 琴,王建友,韓宏偉,李 勇,蔣江照,巴圖巴雅爾,毛金梅,劉鳳蘭

(1.新疆林科院經(jīng)濟林研究所,新疆烏魯木齊 830063;2.新疆林業(yè)科學院科技推廣處,新疆烏魯木齊 830063)

甜櫻桃(PrunusaviumL.)又名大櫻桃,為薔薇科李屬櫻亞屬喬木果樹,原產(chǎn)于黑海沿岸和亞洲西部,現(xiàn)以歐洲和北美主要集中栽培[1-2]。甜櫻桃是一種國際、國內(nèi)市場中的高檔鮮食水果,栽培適應性和耐貯性強,果實艷麗誘人、晶瑩亮澤,富含花色苷、維生素[3-5]等營養(yǎng)成分。2016年我國甜櫻桃種植面積約18萬hm2,產(chǎn)量約70萬t,主要于山東、遼寧、陜西、西南地區(qū)、甘肅、京、津地區(qū)、河北、河南等地栽培。在新疆南疆地區(qū)于5月中下旬成熟,為全年最早上市的鮮果。南疆光照充足、晝夜溫差大、干旱少雨等得天獨厚的自然條件,更賦予其和加州甜櫻桃相媲美的果實品質(zhì),該產(chǎn)區(qū)甜櫻桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

果實品質(zhì)是決定果品市場競爭力的重要因素。主成分分析通過將多個存在相關關系的性狀指標,轉(zhuǎn)化為幾個能夠反應原來多個性狀指標主要信息的新綜合指標,簡化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),較全面揭示果實品質(zhì),在葡萄[6]、獼猴桃[7]、核桃[8]、荔枝[9]、楊梅[10]等果實品質(zhì)的綜合評價方面均有應用。目前,對于南疆地區(qū)甜櫻桃的研究主要集中在抗寒性[11]、栽培砧木[12]及果實品質(zhì)測定[13],但利用主成分分析法對南疆地區(qū)甜櫻桃品種的果實品質(zhì)的進行綜合評價,尚未見報道。

本研究通過對南疆阿克蘇地區(qū)引進的11個甜櫻桃品種的13個果實品質(zhì)指標進行測定和綜合評價,旨在為南疆地區(qū)甜櫻桃的品種選擇和結(jié)構(gòu)調(diào)整提供一定的參考依據(jù),以促進新疆甜櫻桃產(chǎn)業(yè)健康、可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

供試品種 為早大果(Prunusavium‘Early big)、先鋒(Prunusavium‘Van’)、斯坦勒(Prunusavium‘Stella’)、美早(Prunusavium‘Tieton’)、波蘭特(Prunusavium‘Burlat’)、吉美(Prunusavium‘Jimei’)、拉賓斯(Prunusavium‘Lapins’)、艷陽(Prunusavium‘Sunburst’)、秦櫻(Prunusavium‘Qinying’)、希望(Prunusavium‘Xiwang’)、新星(Prunusavium‘Xinxing’)11個甜櫻桃品種,均取自位于阿克蘇的新疆林業(yè)科學院扎木臺造林試驗站,栽植株行距為2 m×3 m,樹齡10年,管理條件一致。于2017年5月24日～6月12日,根據(jù)不同品種甜櫻桃果實的成熟期適時采樣;氫氧化鈉、酚酞、乙醇、鹽酸、蒽酮、濃硫酸、葡萄糖、偏磷酸、草酸、碳酸氫鈉、2,6-二氯靛酚、硫酸銅、硫酸鉀、硼酸 均為分析純,購自天津市博迪化工有限公司。

電子數(shù)顯卡尺 桂林量具刃具有限責任公司;PAL-1型數(shù)字式折光儀 日本Atago公司;GY-3型果實硬度計 浙江托普儀器有限公司;CR-10小型色差計 日本柯尼卡美能達公司;DHG-9140A電熱恒溫鼓風干燥箱 上海齊欣科學儀器有限公司;BSA224S萬分之一天平 上海菲恰爾分析儀器有限公司;EHD36電熱消解儀 北京萊伯泰科儀器股份有限公司;K9860凱氏定氮儀 濟南海能儀器股份有限公司;UV2600紫外分光光度計 日本島津公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品的獲取 每品種選取3株樹,每株樹隨機采集90個無病蟲害、無機械損傷的外圍果實,將其帶回實驗室置于4 ℃冷藏柜中保藏,立即測定各項指標。

1.2.2 指標測定

1.2.2.1 色澤指標測定 每品種選擇30個甜櫻桃果實,采用色差計測定果實的L*、a*、b*值,采用電子天平測定單果重,采用電子數(shù)顯卡尺測定果實縱徑、橫徑,果形指數(shù)以果實縱徑和果實橫徑的比值表示,采用果實硬度計測定果實硬度。

1.2.2.2 生化指標測定 每品種取90個甜櫻桃果實,去除果核后混合打漿,采用數(shù)字式折光儀測定可溶性固形物;參照丁禮琴[14],采用蒽酮硫酸法測定總糖含量;參照GB/T 12456-2008《食品中總酸的測定》,采用酸堿滴定法,測定總酸含量;參照GB 5009.5-2010《食品中蛋白質(zhì)的測定》,采用凱氏定氮法,測定蛋白質(zhì)含量;參照GB/T 5009.86-2003《蔬菜、水果及其制品中總抗壞血酸的測定》,采用2,4-二硝基苯肼法,測定VC含量;參照GB/T 5009.3-2010《食品中水分的測定》,采用直接干燥法,測定含水量。各指標測定均重復3次。

1.2.2.3 感官指標測定 小組人數(shù)10人,通過視覺、嗅覺、味覺感覺器官評定甜櫻桃品質(zhì)。品嘗后,分別對果實形狀、果實顏色、果肉顏色、果實風味、果肉質(zhì)地和果皮特性進行評價。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用DPS7.05軟件進行顯著性檢驗,采用SPSS 23.0軟件對果實品質(zhì)指標進行相關性分析和主成分分析。根據(jù)主成分的函數(shù)表達式,計算出各甜櫻桃品種的綜合得分并排序。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同甜櫻桃品種的果實品質(zhì)指標分析

甜櫻桃品種類型豐富,供試的11種甜櫻桃可分為3個色系,早大果、美早、秦櫻為紫黑色系,斯坦勒、吉美、拉賓斯、新星、希望為深紅色系,先鋒、波蘭特、艷陽為紅色系。根據(jù)單果重,艷陽和先鋒為大果型,波蘭特、斯坦勒、早大果、美早、拉賓斯、秦櫻為中果型,吉美、新星、希望為小果型。由表1可知,不同甜櫻桃品種的果實品質(zhì)差異明顯。波蘭特、斯坦勒、艷陽的硬度均大于1.00 kg/cm2;先鋒、拉賓斯、美早、吉美硬度為0.72～0.81 kg/cm2;早大果、秦櫻、新星、希望硬度為0.60 kg/cm2。可溶性固形物由大到小分別為:美早>早大果>斯坦勒>秦櫻>艷陽>波蘭特>拉賓斯>吉美>新星>希望>先鋒。糖酸比由大到小分別為:早大果>秦櫻>美早>斯坦勒>先鋒>吉美>艷陽>波蘭特>拉賓斯>新星>希望。美早和秦櫻的蛋白質(zhì)含量較高,均大于2.00 g/100 g。新星的VC含量最高,為65.49 mg/100 g。除早大果和美早外,其余品種水分含量均大于80 g/100 g。

表1 不同甜櫻桃品種的果實品質(zhì)指標Table 1 Fruit quality factors of different sweet cherry cultivars

南疆阿克蘇產(chǎn)區(qū)早大果的可溶性固形物和總糖含量,比山東泰安產(chǎn)區(qū)[15]分別高8.63%和10.09%,比四川漢源產(chǎn)區(qū)[16]分別高3.77%和9.77%。與陜西楊凌產(chǎn)區(qū)[17-18]相較,南疆阿克蘇產(chǎn)區(qū)艷陽的可溶性固形物和總糖含量分別高0.99%和3.15%。南疆地區(qū)大陸性氣候強烈,自然條件利于果實糖分積累,所以與山東、四川產(chǎn)區(qū)相較,相同品種的甜櫻桃果實可溶性固形物和總糖含量更高,更能完全表現(xiàn)出果樹的優(yōu)良經(jīng)濟性狀。

南疆阿克蘇產(chǎn)區(qū)早大果的VC含量,比山東泰安[15]產(chǎn)區(qū)和四川漢源產(chǎn)區(qū)[16]分別高10.70和22.55 mg/100 g;艷陽的VC含量比陜西楊凌產(chǎn)區(qū)[17]高18.60 mg/100 g。果實中VC含量與太陽輻射強度呈正相關[19]。與山東、四川、陜西地區(qū)相比,南疆地勢海拔高,太陽輻射強,更利于甜櫻桃果實中VC積累。南疆阿克蘇產(chǎn)區(qū)甜櫻桃VC含量豐富,是菠蘿[20]的1.5～1.7倍、香蕉的2～3倍、小白杏[21]的3～4倍、梨的4～5倍、蘋果的6～7倍。

2.2 不同甜櫻桃品種的感官指標分析

由表2可知,11個供試品種果實和果肉顏色豐富。早大果、美早為近圓形,先鋒、波蘭特、秦櫻為短心臟形,斯坦勒、拉賓斯為心臟形,吉美為雞心形,艷陽為圓形,新星、希望為圓球形。甜櫻桃酸甜可口,美早果香最濃郁,新星和希望口感略差、后味微苦,其他品種均帶有果香。先鋒、斯坦勒、波蘭特、吉美、拉賓斯、艷陽果肉質(zhì)地較緊實,早大果、美早、秦櫻、新星、希望果肉質(zhì)地較細致。早大果、美早果皮較薄、韌性略差,新星和希望果皮厚度適中、較具有韌性,其他品種果皮均厚而韌。

表2 不同甜櫻桃品種的感官指標Table 2 Fruit sensory factors of different sweet cherry cultivars

2.3 不同甜櫻桃品種果實品質(zhì)指標的相關性分析

在此基礎上,對11個甜櫻桃品種的L*、a*、b*、單果重、果形指數(shù)等13個指標進行相關性分析。由表3可看出,L*與a*、b*成極顯著(p<0.01)正相關,相關系數(shù)分別為0.8350和0.9700;a*與b*成極顯著(p<0.01)正相關,相關系數(shù)為0.9340,與果實硬度呈顯著(p<0.05)正相關;b*與果實硬度呈顯著正相關;可溶性固形物與總糖、蛋白質(zhì)含量呈極顯著(p<0.01)正相關,相關系數(shù)分別為0.8670和0.7700,與水分呈極顯著(p<0.01)負相關,相關系數(shù)為-0.9460;總糖與糖酸比呈正相關,與蛋白質(zhì)含量呈極顯著(p<0.01)正相關,相關系數(shù)為0.8050,與水分呈極顯著(p<0.01)負相關,相關系數(shù)為-0.8550;總酸與糖酸比呈極顯著(p<0.01)負相關,相關系數(shù)為-0.7400,與VC含量呈極顯著(p<0.01)正相關,相關系數(shù)為0.7690;蛋白質(zhì)含量與水分呈極顯著(p<0.01)負相關,相關系數(shù)為-0.7360。表3表明,各指標間均存在不同程度的相關性。

表3 不同甜櫻桃品種果實品質(zhì)指標的相關性Table 3 Correlation between fruit quality factors of different sweet cherry cultivars

2.4 不同甜櫻桃品種果實的主要品質(zhì)性狀的主成分分析

將表1中13個果實指標標準化處理后進行主成分分析。由表4可知,第1主成分的特征值為5.693,方差貢獻率為43.791%,為最重要的主成分;第2、3的主成分重要性依次減少。前3個主成分的累計方差貢獻率為84.322%,即這3個獨立的綜合性新指標能夠總體上反映出全部甜櫻桃品種的13個果實指標。所以,選取這3個主成分作為甜櫻桃果實品質(zhì)的綜合評價指標。

表4 不同甜櫻桃品種果實品質(zhì)的主成分分析的方差貢獻率Table 4 Variance contribution rates of principal component to fruit quality of different sweet cherry cultivars

表5為不同甜櫻桃品種品質(zhì)性狀的主成分分析載荷矩陣,反映了該指標對主成分的影響程度。在第1主成分中,L*、a*、b*果實硬度的特征向量較大,蛋白質(zhì)、總糖、可溶性固形物含量的特征向量絕對值較大,第1主成分主要反映了果實色澤、果實硬度、可溶性固形物、總糖和蛋白質(zhì)含量;在第2主成分中,糖酸比和單果重的特征向量較大,總酸含量特征向量的絕對值較大,第2主成分主要反映了果實風味和單果重;在第3主成分中,果形指數(shù)特征向量的絕對值較大,第3主成分主要反映了果形指數(shù)。

表5 不同甜櫻桃品種果實品質(zhì)指標的主成分載荷矩陣Table 5 Load matrixs of principal components to fruit quality factors of different sweet cherry cultivars

2.5 不同甜櫻桃品種果實品質(zhì)性狀的主成分得分和綜合評價

將L*、a*、b*、單果重、果形指數(shù)、果實硬度、可溶性固形物、總糖、總酸、糖酸比、蛋白質(zhì)、VC、水分分別用X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11、X12、X13來表示。由初始因子載荷矩陣及表3中各主成分的特征值,可計算得到不同甜櫻桃品種果實品質(zhì)相關矩陣的特征向量(表6),以特征向量為權(quán)重,與標準化后的數(shù)據(jù)相乘,即可得到3個主成分的函數(shù)表達式(式中ZX表示標準化后的數(shù)據(jù))。

表6 不同甜櫻桃品種果實品質(zhì)相關矩陣的特征向量Table 6 Eigenvectors of correlation matrix for fruit quality of different sweet cherry cultivars

F1=0.351ZX1+0.374ZX2+0.377ZX3+0.150ZX4+0.221ZX5+0.224ZX6-0.289ZX7-0.308ZX8-0.132ZX9-0.120ZX10-0.338ZX11-0.205ZX12+0.325ZX13

F2=0.155ZX1+0.109ZX2+0.150ZX3+0.374ZX4+0.010ZX5+0.238ZX6+0.336ZX7+0.305ZX8-0.412ZX9+0.423ZX10+0.154ZX11-0.306ZX12-0.268ZX13

F3=0.225ZX1+0.137ZX2+0.189ZX3+0.281ZX4-0.576ZX5+0.357ZX6+0.093ZX7+0.150ZX8+0.393ZX9-0.253ZX10+0.034ZX11+0.315ZX12+0.080ZX13

綜合模型:F=0.569 F1+0.370 F2+0.157F3

由綜合模型計算出11個甜櫻桃品種果實品質(zhì)的綜合得分,并進行排序(表7)。由表7可知,綜合得分的排名為先鋒、波蘭特、艷陽、斯坦勒、吉美、拉賓斯、早大果、美早、秦櫻、希望、新星。

表7 不同甜櫻桃品種的果實品質(zhì)指標的主成分因子得分Table 7 Principal component scores of fruit quality factors of different sweet cherry cultivars

3 結(jié)論與討論

甜櫻桃果實品質(zhì)物理指標包括色澤、單果重、果實大小、果實硬度。紫黑色系甜櫻桃中,早大果和美早果形較大,美早較早大果硬度更大。拉賓斯和艷陽分別為深紅色系和紅色系里的中大果型、硬度較大的品種。化學指標則為可溶性固形物、總糖、總酸、糖酸比、蛋白質(zhì)、VC和水分。美早、早大果、斯坦勒的可溶性固形物含量和糖酸比高,艷陽、波蘭特、拉賓斯的可溶性固形物含量和糖酸比適中。感官指標包括果實顏色、果肉顏色、果實風味、果肉質(zhì)地等。早大果、美早果肉質(zhì)地較細致,果皮較薄,口感偏軟滑。先鋒、斯坦勒、波蘭特、吉美、拉賓斯果肉質(zhì)地較緊實,果皮韌而厚,口感偏重硬脆。

利用主成分分析方法,依據(jù)累積方差貢獻率大小,將11個甜櫻桃品種的13個果實指標歸納為3個主成分,保留原始性狀84.322%的信息。建立甜櫻桃果實品質(zhì)評價模型,由綜合得分進行排名。紅色系甜櫻桃綜合果實品質(zhì):先鋒>波蘭特>艷陽,深紅色系甜櫻桃:斯坦勒>吉美>拉賓斯>希望>新星,紫黑色系甜櫻桃:早大果>美早>秦櫻。主成分分析法結(jié)果與甜櫻桃外觀品質(zhì)和內(nèi)在品質(zhì)的綜合評價,在果實顏色和果實硬度方面結(jié)果較一致,可見在甜櫻桃品種品質(zhì)性狀評價上具有一定參考價值。

綜合甜櫻桃物理指標、化學指標、感官指標和主成分分析結(jié)果,11個引進品種優(yōu)良性狀獨具特色。作為優(yōu)良、商品性強的鮮食品種,紫黑色系早大果和美早、深紅色系拉賓斯、紅色系艷陽綜合表現(xiàn)最好,可在南疆地區(qū)適度推廣種植。今后可進一步追蹤觀測和深入研究,充分發(fā)揮不同品種的綜合優(yōu)勢,優(yōu)化甜櫻桃的鮮食和加工品種,促進新疆甜櫻桃產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。