甜瓜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)分析及其代表性指標(biāo)探究

閆巧俐 - 張雁鳴 - 陶永霞 -何偉忠 - 王 成

(1. 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所，新疆 烏魯木齊 830091；3. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 830091； 4. 新疆農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 830091；5. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院科研管理處，新疆 烏魯木齊 830091)

據(jù)2018年國(guó)家統(tǒng)計(jì)年鑒[1]顯示，中國(guó)甜瓜產(chǎn)量達(dá)到403.7萬(wàn)t，占全年果用瓜產(chǎn)量44.7%。目前多從外形、單果重、表皮特征、有無裂紋等方面，進(jìn)行甜瓜的質(zhì)量評(píng)價(jià)[2-3]。開展甜瓜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)表征指標(biāo)的研究分析，可在進(jìn)一步充實(shí)甜瓜質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的同時(shí)，明確區(qū)域主栽品種甜瓜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)特點(diǎn)，支撐品牌形成及構(gòu)建。

國(guó)內(nèi)外已有關(guān)于甜瓜或西瓜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的研究報(bào)道；但報(bào)道內(nèi)容多集中在通過改良培育手段改善營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)等技術(shù)領(lǐng)域。如謝秀芳等[4]研究表明磷素對(duì)提高甜瓜可溶性固形物、VC等營(yíng)養(yǎng)成分的含量具有積極作用；孫爽等[5]研究表明硼營(yíng)養(yǎng)利于增加甜瓜的總酸、可溶性糖等含量；熊韜等[6]認(rèn)為適量的鉀有利于甜瓜品質(zhì)的提升；湯謐等[7]報(bào)道了可通過改進(jìn)育種手段和栽培方式來提高甜瓜營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味品質(zhì)的技術(shù)方法。Flores等[8]利用近紅外光譜法對(duì)西瓜中的可溶性固形物進(jìn)行了測(cè)定，并且依據(jù)測(cè)定結(jié)果對(duì)西瓜進(jìn)行了分級(jí)。Barrett等[9]認(rèn)為水果營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)也是影響消費(fèi)者接受度的最重要因素，并論述不同加工方法對(duì)果品的風(fēng)味、質(zhì)地的影響。關(guān)于甜瓜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)表征指標(biāo)及其不同品種營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)特點(diǎn)的研究報(bào)道較少，黃倩等[10]研究?jī)H針對(duì)甜瓜的可溶性固形物、VC、可溶性糖等5個(gè)指標(biāo)進(jìn)行甜瓜品質(zhì)的評(píng)價(jià)，并未篩選出代表甜瓜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的代表性指征。

試驗(yàn)擬以常見的13種甜瓜為研究對(duì)象，在完成試樣灰分、蛋白質(zhì)、脂肪、粗纖維、VB1、VB2、煙酸、煙酰胺、酒石酸、蘋果酸、檸檬酸、富馬酸、果糖、葡萄糖、蔗糖、總糖、可溶性固形物、總酸18項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)研究分析的基礎(chǔ)上，依據(jù)所得數(shù)據(jù)，通過主成分、聚類等多種分析方法，深入探討代表甜瓜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的表征指標(biāo)及其特點(diǎn)[11-13]。旨在將受試13種甜瓜依據(jù)各自營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行分類，從而使甜瓜銷售過程中的商品化程度更高。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

86、雜交伽師瓜、伽師瓜、奎克拜熱、辟山、風(fēng)味8號(hào)、綠肉伽師瓜、金龍、甲黃蜜2號(hào)、西州蜜25號(hào)、冰糖雪梨、綠寶石甜王、花寶13種甜瓜(成熟度相同)：采購(gòu)于喀什市農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)，經(jīng)打漿處理后，置于-20 ℃冰柜冷凍保藏；

乙酸鎂、濃鹽酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀、酚酞、乙酸鋅、亞鐵氰化鉀、磷酸、硫酸、酒石酸鉀鈉、硫酸銅等：分析純，天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司；

甲醇、無水乙醇、乙腈：色譜純，美國(guó)Fisher Chemical公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

電感耦合等離子體發(fā)射光譜-質(zhì)譜儀：iCAP6300型，德國(guó)賽默飛公司；

電子天平：BSA223s型，美國(guó)賽多利斯公司；

微波消解儀：Mars型，美國(guó)CEM公司；

原子吸收分光光度計(jì)：900F型，美國(guó)PE公司；

氣相色譜儀(配FID檢測(cè)器)：7890A型，美國(guó)安捷倫科技有限公司；

高效液相色譜儀：Waters2695型，美國(guó)Waters公司；

全自動(dòng)凱氏定氮儀：8400型，丹麥FOSS公司。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

灰分、蛋白質(zhì)、總酸、可溶性固形物、總糖、脂肪、粗纖維、酒石酸、蘋果酸、檸檬酸、富馬酸、蔗糖、果糖、葡萄糖、VB1、VB2、煙酸、煙酰胺18個(gè)營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)均采用現(xiàn)行有效的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法。

1.4 數(shù)據(jù)分析

參照吳東峰等[14]數(shù)據(jù)分析方法，應(yīng)用SPSS 21.0軟件對(duì)試驗(yàn)所得13種甜瓜的營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上，選用聚類分析結(jié)合品質(zhì)數(shù)據(jù)，進(jìn)行13種受試甜瓜的分類和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)特點(diǎn)的研究與探討。

2 結(jié)果分析

2.1 甜瓜品質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性分析

由表1可知，部分營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)間存在相關(guān)性，18個(gè)指標(biāo)間存在一定的關(guān)聯(lián)性，試驗(yàn)結(jié)果表明指標(biāo)間有可能重疊了部分信息，故借助主成分分析法對(duì)其實(shí)行降維處理。

2.2 特征值與累積貢獻(xiàn)率分析

由表2可知，主成分1～3的特征根超過1，總貢獻(xiàn)率為70.533%，相比之下，主成分4～5的方差貢獻(xiàn)率較低，第3主成分的方差貢獻(xiàn)率為第4主成分的1.51倍。這在一定程度上說明前面3個(gè)主成分已然可體現(xiàn)出原始變量的大多數(shù)信息，故本試驗(yàn)選取主成分1～3予以深入分析。

2.3 因子載荷矩陣

由表3可知，第1主成分與灰分、VB1、蔗糖、總糖、可溶性固形物高度正相關(guān)；第2主成分與脂肪、煙酸高度正相關(guān)；第3主成分與酒石酸、總酸高度正相關(guān)。總方差近70%的貢獻(xiàn)來自前3個(gè)主成分，故篩選出高度正相關(guān)的9個(gè)指標(biāo)即灰分、脂肪、VB1、煙酸、酒石酸、蔗糖、總糖、可溶性固形物、總酸為評(píng)價(jià)甜瓜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的主要指標(biāo)。

甜瓜的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)取決于其自身含有的可溶性固形物、可溶性糖、維生素和有機(jī)酸等物質(zhì)的含量[15]。且含糖量為決定甜瓜品質(zhì)的重要因素，決定了甜瓜作為商品的價(jià)值高低[16]。張銀歡等[17]研究表明甜瓜果實(shí)中的糖、有機(jī)酸、維生素和纖維素是反映甜瓜內(nèi)在營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)。試驗(yàn)結(jié)果也表明酒石酸、蔗糖、總糖、可溶性固形物、總酸等指標(biāo)適合用于甜瓜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)評(píng)價(jià)。

2.4 甜瓜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)

將各品質(zhì)指標(biāo)變量的主成分載荷值與其對(duì)應(yīng)的特征值進(jìn)行除法計(jì)算，而后再開平方根，即可獲得3個(gè)主成分中各指標(biāo)的系數(shù)，也可將其稱為特征向量，如表4所示。

表1 甜瓜各項(xiàng)指標(biāo)相關(guān)性?

? X1灰分；X2蛋白質(zhì)；X3總酸；X4可溶性固形物；X5總糖；X6脂肪；X7粗纖維；X8酒石酸；X9蘋果酸；X10檸檬酸；X11富馬酸；X12蔗糖；X13果糖；X14葡萄糖；X15VB1；X16VB2；X17煙酸；X18煙酰胺。“*”在0.05 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)；“**”在0.01 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

表2 特征值與累積貢獻(xiàn)率

以特征向量為權(quán)重確定各主成分函數(shù)：

Z1=0.13X1+0.087X2-0.014X3+…-0.042X18，

(1)

Z2=0.033X1+0.170X2+0.197X3+…+0.061X18，

(2)

Z3=-0.188X1-0.104X2-0.098X3-…+0.274X18。

(3)

以分析所得各個(gè)對(duì)應(yīng)的主成分方差貢獻(xiàn)率作為權(quán)重，應(yīng)用各主成分得分與對(duì)應(yīng)的權(quán)重進(jìn)行線性加權(quán)求和運(yùn)算，得綜合評(píng)價(jià)函數(shù)如式(4)。

F= 37.031Z1+20.575Z2+12.927Z3。

(4)

根據(jù)以上主成分分析的各項(xiàng)結(jié)果計(jì)算可得甜瓜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)得分模型，應(yīng)用其模型可計(jì)算出13個(gè)不同品種甜瓜的綜合得分值及排序結(jié)果(表5)。其中綜合得分前3位的優(yōu)質(zhì)甜瓜品種依次為甲黃蜜2號(hào)、金龍、辟山。

表3 甜瓜品質(zhì)指標(biāo)的3個(gè)主成分的因子載荷矩陣

表4 主要果實(shí)性狀相關(guān)矩陣的特征向量

采用9種甜瓜品質(zhì)代表性表征指標(biāo)進(jìn)行聚類分析，由圖1可知，受試13個(gè)品種大致可分為兩類，分別是伽師瓜、西州蜜25號(hào)、綠寶石甜王、花寶、奎克拜熱、冰糖雪梨、風(fēng)味8號(hào)為一類；86、雜交伽師瓜、綠肉伽師瓜、辟山、甲黃蜜2號(hào)、金龍為一類；且各類營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)特點(diǎn)各有不同。

由表6可知，以86、雜交伽師瓜為代表的一類甜瓜總糖、可溶性固形物和蔗糖含量較高；以伽師瓜、西州蜜25號(hào)為代表的甜瓜脂肪和總酸含量相對(duì)豐富。

張先亮等[18]針對(duì)西瓜的口感進(jìn)行了研究，結(jié)果表明纖維素的含量與西瓜的質(zhì)地有關(guān)，纖維含量越高，果肉越粗；果糖的甜味峰值比其他風(fēng)味出現(xiàn)得早，因此果糖為消費(fèi)者感官評(píng)價(jià)最先感受到的。而可溶性固形物則在實(shí)際生產(chǎn)中代表了西瓜中果糖、葡萄糖、蔗糖綜合含量，因此可溶性固形物高的瓜類，消費(fèi)者往往都有更好的甜度體驗(yàn)。試驗(yàn)以86、雜交伽師瓜為代表的一類甜瓜，具有較豐富的蔗糖、總糖、可溶性固形物，因此在感官上可能表現(xiàn)出更甜一些的特性，適合嗜甜的消費(fèi)者。以伽師瓜、西州蜜25號(hào)為代表的一類的甜瓜則可能表現(xiàn)出甜酸適口的感官特性。

表5 不同品種甜瓜的主成分因子得分

圖1 甜瓜聚類分析結(jié)果

表6 甜瓜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)聚類分析結(jié)果

3 結(jié)論

通過對(duì)13個(gè)品種甜瓜的灰分、總酸、總糖等18項(xiàng)糖酸類和基本成分含量的研究分析，結(jié)合主成分分析法篩選了9個(gè)指標(biāo)，即灰分、脂肪、VB1、煙酸、酒石酸、蔗糖、總糖、可溶性固形物、總酸適合作為甜瓜品質(zhì)表征指標(biāo)，可通過這些指標(biāo)進(jìn)行不同品種甜瓜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的研究比較。受試甜瓜可分為兩類，第1類包括86、雜交伽師瓜、綠肉伽師瓜、辟山、甲黃蜜2號(hào)、金龍，具有灰分、VB1、煙酸、酒石酸、蔗糖、總糖、可溶性固形物含量相對(duì)豐富的特點(diǎn)；第2類包括伽師瓜、西州蜜25號(hào)、綠寶石甜王、花寶、奎克拜熱、冰糖雪梨、風(fēng)味8號(hào)，具有脂肪和總酸含量相對(duì)豐富的特點(diǎn)。試驗(yàn)對(duì)甜瓜的特征營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)進(jìn)行了篩選，并根據(jù)依據(jù)篩選結(jié)果對(duì)甜瓜進(jìn)行了聚類分析，但并未結(jié)合具體的感官特性進(jìn)行分類分級(jí)。因此結(jié)合具體的感官指標(biāo)和營(yíng)養(yǎng)特征指標(biāo)進(jìn)行分類和分級(jí)將是后續(xù)對(duì)甜瓜商品化分類分級(jí)研究的側(cè)重點(diǎn)。