貴州不同產區百香果紫香1號果實品質分析與評價

袁啟鳳，陳 楠，史斌斌，嚴培玲，王紅林，李仕品，韓秀梅，馬玉華

(貴州省農業科學院 果樹科學研究所，貴州 貴陽 550025)

【研究意義】百香果(PassifloraedulisSims.)學名西番蓮，又名雞蛋果、熱情果、巴西果，是西番蓮科(Passifloraceae)西番蓮屬(Passiflora) 多年生常綠藤本植物，屬于熱帶和亞熱帶果樹[1]，因其含有蘋果、草莓、芒果、菠蘿等多種水果香氣而得名，風味濃郁、芳香怡人[2]。《生藥學》中記載，百香果可用于神經痛，失眠癥，月經痛及下痢等癥，有麻醉及鎮靜作用；《四川中藥志》中記載，百香果可除風清熱，止咳化痰，治風熱頭昏，鼻塞流涕。百香果富含17種人體必需的氨基酸以及蛋白質、還原糖、維生素和鈣、鐵等160多種化合物[3]，具有抗焦慮[4]、消炎[5]、止咳化痰[6]等作用，其功能性成分越來越受到廣大消費者的青睞。紫香1號百香果果皮呈紫紅色或深紫色，表皮光滑，果肉黃色，果汁香味濃郁，酸甜可口，現作為鮮食品種在廣西、廣東和福建等地已成規模發展。為了滿足人們對百香果的需求，促進其產業化發展，貴州省于2015年引進紫香1號進行試種，現種植面積逐年增加，市場潛力大，發展前景好，在促進農業增效、果農增收方面起著不可替代的作用。【前人研究進展】果實品質是決定市場競爭力的重要因素，也是其適應性評價及能否推廣栽培的基礎和前提。前期對貴州紫香1號果實的17種氨基酸含量進行分析發現，具有豐富的藥用氨基酸，占氨基酸總量的62.68%[7]，有機糖(蔗糖、果糖和葡萄糖)以蔗糖含量最高(3852.47 mg/100 g)，有機酸(檸檬酸、蘋果酸、琥珀酸、乳酸和丙二酸)以檸檬酸含量最高(99.54 mg/100 g)，維生素(維生素A、維生素B1、維生素C和維生素E)以維生素E含量最高(43.06 mg/100 g)，其次是維生素C(16.56 mg/100 g)[8]。廣西百香果紫香1號其總糖含量為9.34 g/100 g，維生素C含量為17.2 mg/100 g[9]；云南紫果百香果的可溶性固形物含量為12%～14%，總糖為6.8%[10]。【本研究切入點】目前未見有關貴州百香果紫香1號品質分析的相關報道，因此對貴州9個不同產區的紫香1號果實外觀質量(單果重、縱徑、橫徑、果形指數、種子粒數、可食率、果皮厚度)、外觀色澤(果皮明度、紅綠值、黃藍值、色彩飽合度、色度角)和內在品質(可溶性總糖、可滴定酸、維生素C、可溶性固形物、糖酸比、固酸比)等指標進行了檢測。【擬解決的關鍵問題】通過多元統計分析的主成分分析法和聚類分析法對果實品質評價的主要因素進行分析，選出紫香1號果實品質評價的主要因素，構建科學的果實評價體系，以期為紫香1號品質指標的制定提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 百香果果實 百香果紫香1號分別采自貴州惠水、鎮寧、羅甸、天柱、平塘、從江、晴隆、荔波和貞豐產區，共計9個采樣點。各采樣點隨機選取3個采樣區域采摘成熟、健康果實30個，采摘后立即運回實驗室進行相關指標測定。

1.1.2 主要設備 美能達CR-400全自動色差計(日本)，梅特勒ME204E電子天平(德國)，BT4171數顯游標卡尺(中國)，普析TU1901紫外可見分光光度計(中國)，TD-45數顯手持折光儀(中國)。

1.2 試驗方法

1.2.1 果實外觀品質測定 參考陳小利等[11-12]的方法，采用經校正的色差計圍繞果實中部測定果皮明度(L)、紅綠值(a)、黃藍值(b)，每次試驗取10個果實樣品，每個果實測定果皮色度2次，并以測得的紅綠值(a)、黃藍值(b)計算色彩飽和度值(C)和色度角(h°)。單果重用精度為1%的電子天平稱重(g)，果實縱徑、橫徑用游標卡尺測量(mm)。

C=(a2+b2)1/2

h°=arctan(b/a)/6.2823×360°(a≥0且b≥0)

果形指數=縱徑/橫徑

可食率(%)=(果實總重-皮重)/果實總重×100%

1.2.2 果實內在品質測定 橫切剖開果實，用沙布過濾果汁，將果汁快速混合均勻并進行以下指標檢測，重復3次。

可溶性總糖采用蒽酮比色法測定[13]，取1 g果汁，加入5 mL蒸餾水，沸水浴30 min，冷卻后取1 mL液體于容量瓶，蒸餾水定容至250 mL，根據蒽酮比色法取0.5 mL稀釋液，于620 nm處進行檢測。可溶性固形物采用有溫度自動補償功能的數顯折光儀測定[14]。可滴定酸采用氫氧化鈉滴定法[15]測定，取10 g果汁于容量瓶，蒸餾水定容至100 mL，根據滴定法取10 mL稀釋液用0.01 mol/L氫氧化鈉標準液進行滴定。Vc采用二甲苯—二氯靛酚比色法測定[16]。取10 g混勻果汁，用2%偏磷酸定容至100 mL，根據比色法取5 mL樣液，于500 nm處進行檢測。

1.3 數據處理與分析

試驗數據應用Excel 2003進行統計，并采用SPASS 18.0進行相關性、主成分和聚類分析[17-19]。

2 結果與分析

2.1 不同產區紫香1號的果實品質

2.1.1 果實的外觀性狀 從表1看出，9個產區的紫香1號果實整體表現出縱徑略大于橫徑；果形指數平均值為1.11， 紫香1號的果形指數均大于1。果皮色澤以惠水產區紫香1號的果皮表面亮度最高；紅綠值(a)均為正值(紅色)，以鎮寧紫香1號的最高，荔波最低，這與肉眼看到的果實本色相同，鎮寧產的果皮紅色成分占比較多；9個產區果實的黃藍值(b)均呈不同程度的微黃色，且惠水和鎮寧兩地果實的果皮黃色成分相對較高；色彩飽合度(C)以鎮寧、羅甸的較高，色澤最鮮艷；色度角(h°)平均<50°，呈紅色，以從江產區果實的紅色程度最高，更接近果實固有色澤。果實外觀性狀各指標間均存在一定的差異顯著水平。

2.1.2 果實的內在品質 從表2看出，可溶性總糖含量以鎮寧和貞豐較高，分別為16.94%和16.57%，兩者間差異不顯著，均顯著高于其余產區；羅甸、晴隆、從江、荔波在14.25%～14.61%，4個產區間差異不顯著，均顯著高于天柱、平塘、和惠水；惠水最低，僅為12.43%，顯著低于其他產區。各地果實的可滴定酸含量以平塘的最高，為3.06%，其次是天柱，為2.61%，鎮寧最低，為1.29%；各產地間存在一定的差異水平。各產區果實的Vc平均含量在22.93 mg/100 g，以鎮寧的最高，為30.77 mg/100 g；其次是惠水，為28.41 mg/100 g；天柱最低，為19.39 mg/100 g；不同產區間差異顯著。可溶性固形物平均含量在17.33%，以鎮寧最高，為18.77%；其次是羅甸，為17.97%；平塘最低，為16.47%；各處理間差異顯著。糖酸比是果實風味的直接體現，鎮寧產區果實的糖酸比最高，為13.17，貞豐次之，為11.21其余產區果實的糖酸比均小于10。固酸比以鎮寧最高，為14.58；貞豐次之，為11.86；平塘最低，為5.38。

表2 不同產區紫香1號果實內在品質檢測結果

2.2 不同產區紫香1號果實品質因子的相關性分析

對百香果紫香1號果實外觀性狀和品質指標的相關性分析結果(表3)表明，18個果實品質因子間存在密切的相關性或相對獨立性。其中，單果重與縱徑和橫徑、果皮厚度與黃藍值和維生素C、紅綠值與色彩飽合度和可溶性固形物、黃藍值與色彩飽合度、色彩飽合度與可溶性固形物、可溶性總糖與糖酸比和固酸比、可溶性固形物與固酸比、糖酸比與固酸比間均呈極顯著正相關；可溶性總糖與可滴定酸、可滴定酸與糖酸比和固酸比間呈極顯著負相關；單果重與種子數、縱徑與橫徑、果皮厚度與紅綠值和色彩飽合度及可溶性固形物、紅綠值與糖酸比和固酸比、黃藍值與維生素C和可溶性固形物、色彩飽合度和固酸比、可溶性固形物與糖酸比間均呈顯著正相關；果皮厚度與紅綠值、色彩飽合度及可溶性固形物、紅綠值與可滴定酸、可滴定酸與可溶性固形物間呈顯著負相關。其余指標間呈正相關或負相關，相關性不顯著。

2.3 不同產區紫香1號果實品質性狀的主成分分析

由表4可知，前4個主成分的特征值均大于 1，方差貢獻率分別為41.351%、20.910%、18.553%、11.647%，累積方差貢獻率達92.461%，說明此4個主成分反映了原始變量的絕大部分信息。因此，提取前4個主成分代替原來的18項品質指標來評價百香果紫香1號果實的品質性狀。對百香果紫香1號果實品質評價指標由初始的18個降為4個彼此不相關的主成分，達到降維的目的。

從表5看出，第1主成分中載荷較高的品質指標主要是可溶性固形物、a值、C值、固酸比和糖酸比，主要體現了果實色度和口感方面的指標；這5個指標對第1主成分產生正向影響，且可溶性固形物含量載荷權數最大(0.939)，a值(0.934)、C值(0.929)次之，說明第1主成分大時，可溶性固形物含量越高，色澤相關的a值與C值越大。第2主成分中縱徑的載荷權數為0.770，其次是色度角(h°)為0.739，單果重載荷權數(0.719)略低，主要反映了果實大小與色度相關的指標，且這3項指標對第2主成分的影響亦為正向。第3主成分主要體現的是可食率指標，其載荷權數為-0.836，即對第3主成分產生負向影響，說明第3主成分大時，可食率越小。果形指數和種子粒數在第4主成分中的載荷較高，且為正，表明第4主成分大時，果形指數和種子粒數的指標也大。

表3 不同產區紫香1號果實品質因子的相關性分析

表4 不同產區紫香1號果實品質特征主成分的方差貢獻率

表5 不同產區紫香1號果實品質指標的主成分載荷矩陣

2.4 不同產區紫香1號果實品質性狀的主成分得分分析

各指標變量的主成分載荷(表5)除以主成分相對應的特征值開平方根(表4)，得到 4個主成分中每個指標所對應的系數，即特征向量，以特征向量為權重構建4個主成分的表達函數式，其中X1～X18代表原始數據標準后的值：

Z1=-0.043X1-0.012X2-0.035X3+0.033X4-0.038X5+0.043X6-0.106X7+0.085X8+0.125X9+0.096X10+0.125X11-0.018X12+0.088X13-0.106X14+0.080X15+0.126X16+0.111X17+0.118X18

Z2=0.191X1+0.205X2+0.177X3+0.029X4+0.148X5+0.014X6+0.014X7+0.159X8-0.015X9+0.127X10+0.019X11+0.196X12-0.107X13+0.041X14+0.183X15+0.053X16-0.048X17-0.022X18

Z3=0.164X1+0.153X2+0.191X3-0.067X4+0.007X5-0.250X6+0.014X7-0.101X8-0.040X9-0.134X10-0.064X11-0.121X12+0.161X13-0.157X14-0.013X15+0.024X16+0.155X17+0.139X18

Z4=0.077X1+0.158X2-0.123X3+0.410X4+0.340X5+0.145X6-0.169X7-0.170X8+0.032X9-0.111X10-0.003X11-0.205X12+0.080X13+0.053X14+0.022X15-0.063X16+0.005X17-0.019X18

以各個主成分對應的方差貢獻率作為權重，由主成分得分和對應的權重線性加權求和得到綜合評價函數：Z=0.414Z1+0.209Z2+0.186Z3+0.116Z4。式中，Z為不同產區的綜合評價得分，根據綜合評價模型，計算出不同產區綜合得分和排序結果(表6)，前3位的分別為鎮寧、羅甸和貞豐，說明此3個產區紫香1號果實品質較優。

2.5 不同產區百香果紫香1號果實品質性狀的聚類分析

將表1中的18個品質指標數據進行標準化描述，再依據標準化后的數據采用離差平方和法(Ward法)對9個產區的紫香1號進行聚類結果(圖1)表明，在類間距離為10時，9個產區的樣品分為4類：第1類聚集了羅甸、貞豐、鎮寧3個產區的紫香1號，第2類聚集了天柱和晴隆2個產區的樣品，第3類聚集了從江、荔波和平塘3個地區的樣品，第4類為惠水的樣品。羅甸、貞豐、鎮寧紫香1號的可溶性總糖和可溶性固形物含量較高，酸含量偏低，糖酸比以及固酸比較高，鮮食口感較佳；天柱和晴隆地區的紫香1號果實縱徑、橫徑以及單果重都偏小；從江、荔波和平塘果實的亮度值、黃藍值、色彩飽合度值較小，可溶性固形物含量偏低，果皮色澤和口感較其他產區的略差；惠水產的紫香1號的單果重、縱徑、橫徑、果皮厚度、亮度值、黃藍值、色度角值都較高，但可溶性總糖含量偏低，說明該區果實較大、果皮較厚，但甜度略低。

結合主成分得分與排名情況，紫香1號綜合品質較高的3個產區為羅甸、貞豐和鎮寧。

3 討 論

百香果營養成分十分豐富，富含多酚、花青素、類黃酮、類胡蘿卜素等[20-23],是一種天然的優質果品[24-25]，其根、莖、葉、花均可入藥[26-27]。從果實內在品質來看，本試驗測定的9個產區百香果紫香1號可溶性總糖含量在12.43%(惠水)～16.94%(鎮寧)，其中鎮寧和貞豐兩產地的可溶性總糖含量高于余東等[3，9，28]在西番蓮、廣西百香果紫香1號和紫香中的檢測值(9.34%～15.2%)；而可滴定酸含量則與可溶性總糖相反，其測定值在1.29% (鎮寧)～3.06% (平塘)，貞豐、鎮寧，羅甸3個產區的含量均低于余東等[3，29]測出的西番蓮(1.80%～4.0%)；可溶性固形物為16.47%(平塘)～18.77%(鎮寧)，高于蔣俊蘭等[10，30-31]所測的云南紫果百香果(12%～14%)、紫果(15.0%)和海南百香果(15.15%)；維生素C含量在19.39 mg/100 g (天柱)～30.77 mg/100 g (鎮寧)，與Devi等[29，32]測出的西番蓮Vc含量差別不大(19.6、32 mg/100 g)；固酸比5.38(平塘)～14.58(鎮寧)，只有鎮寧、羅甸和貞豐3個產區的高于Devi等[28]對西番蓮的測定值(9.6)。從外觀品質看，不同產區的紅綠值(a)均為正值(紅色)，這與肉眼看到的百香果紫香1號果實本色相同；黃藍值(b)都呈現出不同程度的微黃色；色度角(h°)均小于50°，呈紅色；說明貴州產地的百香果紫香1號可溶性總糖、維生素C和可溶性固形物含量偏高，可滴定酸含量相對偏低。這些差異除與其品種自身遺傳有關外，還與種植地自然環境、栽培管理方式有關。

表6 不同產區紫香1號主成分因子得分與排名

近年來，主成分分析和聚類分析被廣泛用于蘋果[18]、獼猴桃[33]等植物的營養成分分析與評價。主成分分析是采用少量綜合指標代替原來多個指標大部分信息的一種降維分析方法，而聚類分析是將研究對象相似程度高的合并為一類，著重區分類別內和類別間的指標成分，但不會對信息進行刪減[34]。本研究運用主成分分析法，將測定的紫香1號果實18項品質指標降維為4個不相關的主成分，其累積貢獻率達92.461%，避免了繁雜數據的干擾，評價結果更為客觀、合理。通過分析得出綜合評價函數模型：Z=0.414Z1+0.209Z2+0.186Z3+0.116Z4，且主成分分析綜合得分排在前3位的產區分別是鎮寧、羅甸和貞豐。利用聚類分析的方法，將9個產區紫香1號分為了4類：第1類聚集了羅甸、貞豐、鎮寧3個產區，第2類聚集了天柱和晴隆2個產區的樣品，第3類聚集了從江、荔波和平塘3個地區的樣品，第4類為惠水的樣品。

4 結 論

不同產區百香果紫香1號的單果重、單果重、種子數、可食率、果皮厚度、亮度值L、紅綠值(a)、黃藍值(b)、色彩飽合度C 、色度角(h°)、可溶性總糖、總酸、維生素C含量、可溶性固形物、糖酸比和固酸存在顯著差異，這些差異與其品種自身遺傳有關外，還可能與種植地自然環境、栽培管理方式有關，這些指標間通過相關性分析，存在一定的相關性。結合運用主成分分析和聚類分析方法，得分排前3位的紫香1號產區分別是鎮寧、羅甸和貞豐，3個產區生產的紫香1號可溶性總糖和可溶性固形物含量較高，酸含量偏低，糖酸比以及固酸比的值較高，鮮食口感較佳，這與主成分分析結果相一致。9個產區的聚類結果表明紫香1號果實品質在存在地域性特征。