重慶市不同區縣‘紅陽’獼猴桃果實品質綜合評價

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（1.重慶文理學院 園林與生命科學學院，重慶 永川 402160；2.重慶市銅梁區科學技術局，重慶 銅梁 402560；3.重慶三磊田甜農業開發有限公司，重慶 黔江 409000）

獼猴桃又名陽桃、毛桃等，為獼猴桃科Actinidiaceae 獼猴桃屬Actinidia多年生落葉藤本植物。獼猴桃果肉富含葡萄糖、果糖、檸檬酸、蘋果酸、維生素C 和酶類、抗癌物質盧丁及葉酸等功能成分[1-2]，故其被譽為“水果之王”和“果中珍品”[3-4]。中國是世界獼猴桃的原產地，野生獼猴桃資源豐富。據統計，全世界獼猴桃屬植物共有54 個種，中國就有52 個種，主要集中分布于秦嶺以南和橫斷山脈以東的大陸地區[5]。‘紅陽’獼猴桃俗稱紅心果、紅肉果，是從中華獼猴桃實生種中選育出的新品種，因其果形好、品質優以及特有的呈放射狀圖案的紅色果心而倍受消費者喜愛，其市場價格長期穩定為10.0 ～12.5 元/kg，經濟效益頗佳，備受果農青睞[6-7]。重慶市地處秦嶺南麓，光熱資源豐富，晝夜溫差較大，海撥為400 ～1 200 m 的地域面積占該市總面積的80%以上，非常適合‘紅陽’獼猴桃的種植。但是，該地區地勢起伏、地形復雜、土壤厚薄不一的特點，導致了獼猴桃果實品質差異明顯，同時也限制了其果品的銷售。因此，開展‘紅陽’獼猴桃果實品質的綜合評價，已成為重慶市獼猴桃種質資源創新、果品選優和市場競爭力提升的重要手段。

獼猴桃果實品質一般由外觀品質（果形、大小和色澤等）和內在品質（風味、質地和營養成分等）構成，涉及的評價指標主要有果形指數、可溶性固形物、可溶性糖以及維生素C 等，這些指標獨立性強而相關性高，故用這些指標評價果實品質存在一定的難度。近年來，主成分分析法作為一種考察多個變量間相關性的多元統計方法，能夠用線性變化將多個變量簡化為少數幾個綜合變量，實現數據降維[8-10]，被廣泛應用于冬棗[11]、梨[12]、柑橘[13-14]、藍莓[15-16]、櫻桃[17]、獼猴桃[18]等果實品質的測定、分析及評價中，但有關主成分分析法在‘紅陽’獼猴桃果實品質綜合評價中應用的研究卻未見報道。因此，本研究以重慶市12 個區縣所產‘紅陽’獼猴桃為研究對象，對其單果質量、果形指數、可溶性固形物含量等9 個品質指標進行了測定和主成分分析，以期構建適用于重慶市‘紅陽’獼猴桃果實品質的評價體系，為該市獼猴桃種植區域調整和標準化栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試樣品采自重慶市12 個獼猴桃主產區縣，其地理氣候概況見表1。所有樣品均采自于獼猴桃果實成熟期，選擇5 棵健康果樹，在每棵樹體中上部的東、南、西、北4 個方向各采集5 個成熟果實，以5 棵果樹的100 個果實作為一份樣品，將所采果實樣品裝入取樣袋中，帶回實驗室立即測定果實的外觀品質指標，其內在品質指標則待果實自然軟化后才測定。

1.2 試驗方法

使用電子天平測定單果質量[19]，使用電子數顯游標卡尺測定果實的縱徑和橫徑[19]，以果實縱徑與橫徑的比值表示果形指數。可溶性固形物含量、可溶性糖含量、可滴定酸含量、維生素C 含量則分別采用手持數顯式糖度計[19]、蒽酮比色法[19]、NaOH 滴定法[19]、2, 6-二氯靛酚滴定法[19]進行測定；采用烘干法測定干物質含量[19]；固酸比和糖酸比分別用可溶性固形物含量、可溶性糖含量與可滴定酸含量的比值來表示。

1.3 數據的標準化處理

為了消除獼猴桃品質指標之間度量及其單位的差異，采用隸屬函數法對測定數據進行歸一化處理，各指標隸屬函數的計算公式[19]分別為：

式中：Uin表示正向指標（單果質量、果形指數、可溶性固形物、可溶性糖、Vc、干物質、固酸比和糖酸比）測試數據經轉化后的隸屬函數值，U′in表示負向指標（可滴定酸）測試數據經轉化后的隸屬函數值；Xin表示第n個樣品第i個指標的測定結果，Ximax和Ximin分別表示測試數據中第i個指標的最大值和最小值。

表1 不同采樣地點的地理氣候概況Table 1 Geography and climate information in different sampling sites

1.4 獼猴桃果實品質的綜合評價方法

使用Excel 2016、SPSS 26.0、Origin 2019b 軟件完成數據的統計與分析。首先，對標準化后的數據進行KMO 與Bartlett’s 球形檢驗[13]，以考察主成分提取的適宜性。其次，采用SPSS 26.0 分析各主成分的特征值、方差貢獻率、因子載荷矩陣及函數表達式。最后，以提取的主成分所對應的方差貢獻率作為權重，采用加權求和的方法，計算不同種植地獼猴桃果實品質指標的綜合得分，計算公式如下：

式中：F為綜合得分，Fn為第n個主成分的得分；Vn為第n個主成分的方差貢獻率。

2 結果與分析

2.1 重慶市不同區縣種植的獼猴桃果實品質指標的比較

本研究以區縣為單位，從重慶市不同區縣的12 個‘紅陽’獼猴桃山地果園中實地取樣，對獼猴桃果實品質指標進行測定分析，結果見表2。從表2中可以看出，不同區縣所產獼猴桃果實的外觀和內在品質指標均存在較大差異，各品質性狀之間存在一定程度的變異。如酉陽縣的獼猴桃單果質量最大、維生素C 含量最高，其測定值分別為120.44 g 和1 710.30 mg·kg-1。奉節縣所產獼猴桃果實中可溶性固形物的含量最高，測定值為10.91%。南川區的獼猴桃果實中可溶性糖的含量最高，為10.87%；但果實中可滴定酸的含量也高至1.52%。黔江區所產獼猴桃的固酸比和糖酸比均最高，分別為11.25 和11.55。上述測定結果表明，若直接對測定數據進行比較分析，則無法判斷出果實品質的優劣，因此，還需要對果實品質指標的測定數據作進一步的處理。

2.2 果實品質指標的主成分分析

2.2.1 KMO 檢驗和Bartlett’s 球形檢驗

KMO 檢驗和Bartlett’s 球形檢驗都是用來考察數據是否適用于主成分分析的方法。KMO 檢測值越大，說明變量之間的相關性越強，信息重疊度越高，用于檢驗的數據才具有用較少的主成分代替較多的原始變量的可行性。本研究所測果實品質的KMO 值為0.531，大于0.50；Bartlett’s 球形檢驗的顯著性概率值小于0.05，表明采用主成分分析法是可行的。

2.2.2 果實品質指標主成分提取

采用SPSS 26.0 對標準化處理后的數據進行主成分的提取，結果見表3。根據特征值大于1.0、累積方差貢獻率大于80%的原則確定主成分的個數。由表3可知，第1、第2、第3 主成分的特征值均大于1，第3 主成分的特征值為1.595，其累積方差貢獻率為80.692%。因此，選取前3 個主成分作為重慶市不同區縣‘紅陽’獼猴桃果實品質的綜合評價指標。

表3 果實品質指標主成分分析的特征值及方差貢獻率Table 3 Eigen value and variance contribution rates of principal component analysis for fruit quality indicators

表4為重慶市不同區縣獼猴桃果實品質指標的主成分載荷矩陣，數據表示的是所提取的各主成分對原始變量的影響程度。由表4可知，第1主成分在固酸比、糖酸比、可滴定酸含量、果形指數上的載荷值均較大，其權重系數分別為0.491、0.482、-0.485、0.361，主要包含了果實果形和酸度方面的信息；第2 主成分在單果質量、可溶性糖含量、干物質含量上的載荷值均較大，其權重系數分別為-0.640、0.589、-0.343，主要包含了果實質量和甜度方面的信息；第3 主成分在可溶性固形物含量、干物質含量、維生素C 含量上的載荷值均較大，其權重系數分別為0.677、0.587、0.269，主要包含了果實風味和營養方面的信息。上述分析結果表明，前3 個主成分綜合反映了獼猴桃果實外在和內在大部分品質指標的信息。

表4 果實品質指標的主成分載荷矩陣Table 4 Load matrix of principal component of fruit quality indicators

2.2.3 果實品質的綜合評價

將單果質量、果形指數、可溶性固形物含量、可溶性糖含量、可滴定酸含量、維生素C 含量、干物質含量、固酸比、糖酸比這9 個品質指標數據標準化后的變量分別用X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9表示，并與特征向量相乘，得到如下3 個主成分的函數表達式：

式中：F1、F2、F3分別表示按此3 個表達式計算得出的不同區縣所產獼猴桃果實品質指標在第1、第2、第3 主成分中的得分。重慶市不同區縣所產獼猴桃果實品質的主成分分析3D 得分圖如圖1所示，其主成分得分及排序情況見表5。圖1直觀地反映了重慶市不同區縣所產獼猴桃果實品質得分值的分布情況。從圖1中可以看出，所有區縣都位于95%的置信橢圓內，在第1 主成分—第2 主成分、第1 主成分—第3 主成分和第2 主成分—第3 主成分的坐標平面上投影的坐標值越大，其對應的果實品質就越好。從表5中可以看出，以第1 主成分進行排序，黔江區、酉陽縣、彭水縣、武隆區、奉節縣、城口縣所產獼猴桃果實品質的得分均較高；以第2 主成分進行排序，南川區、奉節縣、黔江區、萬州區、永川區所產獼猴桃果實品質的得分均較高；以第3 主成分進行排序，萬盛區、奉節縣、彭水縣、酉陽縣、萬州區、永川區所產獼猴桃果實品質的得分均較高。由于主成分分析過程中各個主成分的方差貢獻率是遞減的，故在對果實品質的綜合評價中還需考慮主成分的貢獻率。因此，以各主成分方差貢獻率為權重，利用式（3）計算重慶市不同區縣所產獼猴桃果實品質指標的綜合得分，計算結果表明，該市不同區縣所產獼猴桃果實品質的主成分綜合得分從高到低依次為：黔江區、奉節縣、酉陽縣、彭水縣、武隆區、萬盛區、南川區、城口縣、萬州區、永川區、開州區、江津區。

圖1 主成分分析的3D 得分圖Fig.1 3D (three dimensional) score map of principal component analysis (PCA)

表5 不同區縣所產獼猴桃果實品質指標的主成分得分及排序Table 5 Principal component score and ranking of fruit quality indicators of kiwifruit in different districts and counties

3 討 論

‘紅陽’獼猴桃作為世界上首個紅肉型新品種，其肉質好、風味佳、效益高，在重慶市各區縣廣為種植，但受種植地的海拔、氣候、積溫、降雨量、土壤質地等因素的影響，其果實品質會出現明顯差異[20-21]。隨著重慶市獼猴桃種植面積的逐年擴大，消費者對其果實品質的要求越來越高，獼猴桃種植過程中區域布局不合理、生產水平參差不齊、盲目跟風等問題日漸嚴重。馬云等[22]采用主成分分析法評價了不同品種軟棗獼猴桃的外觀品質和營養成分；劉科鵬等[19]采用主成分分析法揭示了奉新縣15 個園地‘金魁’獼猴桃果實品質之間的差異。以上文獻主要集中于不同品種獼猴桃營養成分的品質分析和評價研究，而對‘紅陽’獼猴桃的研究較少，更未見到有關不同種植區域該品種果實品質綜合評價的研究報道。因此，本研究運用主成分分析法對其果實品質性狀進行分析比較，篩選出適宜種植‘紅陽’獼猴桃的區縣，研究結果能為重慶市獼猴桃種植布局的合理規劃提供技術支撐。

有關香梨[12]、柑橘[13]、櫻桃[17]等果樹的研究結果表明，果實品質在很大程度上取決于果實中所含糖酸的種類和數量，它們既是水果中重要的基礎物質，又是重要的風味物質。‘紅陽’獼猴桃之所以香甜清爽，果味濃，主要原因是其糖分含量高而酸含量低。有關研究結果表明，可溶性糖、可滴定酸、固酸比、糖酸比都是評價水果風味口感的重要指標。本研究通過主成分分析，將上述品質指標進行了綜合簡化和線性組合，根據主成分分析結果，前3 個主成分包含了果實所有品質指標的信息。黔江區是主成分綜合得分最高的區縣，該地區地處武陵山區腹地，屬中亞熱帶濕潤性季風性氣候，年平均溫度在15.7 ℃左右，年平均日照時數為1 075.7 h，晝夜溫差大，光照充足，非常有利于獼猴桃果實糖分、干物質的積累以及營養物質的轉運，故生產的‘紅陽’獼猴桃含糖量高、口感好、品質優，具有較大的推廣潛力。供試獼猴桃樣品的果園管理水平基本一致，但影響獼猴桃品質的因素較多，除了不同種植地區的氣候、海拔、土壤條件等因素之外，不同年份種植的果實品質也會存在差異，所以應增加不同年份的供試樣品，以使研究結果更具科學性和準確性。

4 結 論

果實品質綜合評價對于重慶市‘紅陽’獼猴桃的種植規劃具有重要意義。本研究首先通過隸屬函數對原始數據進行歸一化處理，然后采用主成分分析法篩選了果實品質評價的新變量，計算了重慶市12 個區縣所產‘紅陽’獼猴桃果實品質指標在各主成分上的得分值，并繪制了主成分分析的3D 得分圖。各區縣所產‘紅陽’獼猴桃果實品質主成分綜合得分的高低順序為：黔江區＞奉節縣＞酉陽縣＞彭水縣＞武隆區＞萬盛區＞南川區＞城口縣＞萬州區＞永川區＞開州區＞江津區。其中，黔江區、奉節縣、酉陽縣、彭水縣所產果實品質均優良，武隆區、萬盛區、南川區所產果實品質均為中等，城口縣、萬州區、永川區、開州區、江津區所產果實品質均較差。黔江區是重慶市最適宜種植‘紅陽’獼猴桃的區縣，該區所產果實風味好、口感佳、品質優，建議發展壯大種植規模，形成特色優勢產業。