不同種源樹番茄果實品質比較及綜合分析

董瓊，李世民，高尚杰，李玉新，段華超，鄭鑫華，姚先富，字強

1(西南林業大學 林學院，云南 昆明，650224)2(芒市林業和草原局，云南 芒市，678400) 3(四排山鄉林業和草原服務中心，云南 耿馬，677500)

樹番茄(CyphomandrabetaceaSendt.)是茄科樹番茄屬小喬木或有時灌木，又名洋酸茄、木本番茄，原產于南美洲，世界熱帶和亞熱帶地區有引種，我國云南和西藏南部有栽培[1]。樹番茄果實味如番茄，可食，作水果或蔬菜，營養豐富，維生素C含量高于普通番茄[2]，還含有人體所必需的鐵、鈣等物質[3]，食用方式也多樣化，可生食、涼拌、加工成果脯、果醬等[4]。果實可以入藥，健脾益胃[5]。此外，還可觀花賞果，是點綴美化庭園和綠化街道、農莊的優良樹種，經濟和實用價值高[6]。

主成分分析法和聚類分析法是評價果實品質較常用的2種方法。主成分分析是利用降維的方法，將多個指標轉化為相互獨立的綜合指標，以此對原數據進行綜合分析[7]。聚類分析是根據樣品品質特性相似程度進行簡化合并，將相似度較大的聚合在一起，使其具有最大的組內相似性和最小的組間相似性的一種綜合比較法[8-9]。目前，基于以上2種方法對果實品質進行綜合評價的研究越來越多，有學者利用主成分分析對43種歐洲李和12種丹森李的果實品質和表型性狀進行了研究[10]。李偉等[11]采用主成分分析法評價不同地區35個品種楊梅的綜合品質，從而篩選出品質較佳的楊梅品種。李躍紅等[12]、劉丙花等[13]利用主成分和聚類分析法分別對不同產地的紅心獼猴桃和22個藍莓品種的果實質品質進行綜合評價，以此分別建立了兩者果實品質評價體系。目前，樹番茄果實方面的相關報道較少，大多只是進行了初步的測定和比較。林奇等[14]經初步測定，樹番茄的果實含糖量為6.55%，含酸量為1.51%，可溶性固形物含量為12%。張東華等[15]研究發現，樹番茄成熟果實的維生素C含量顯著高于未成熟的，但其總酸無差別。然而，有關不同種源樹番茄果實外觀品質、營養品質以及功能性物質水平的特性及差異，以及其綜合評價尚未見報道。為此，本文以7個不同種源的樹番茄果實為試材，通過測定其單果重、橫徑、縱徑、可溶性固形物、可滴定酸、可溶性糖、維生素C、總酚等指標，并運用相關性分析、主成分分析和聚類分析共同構建一個科學合理的樹番茄果實品質評價體系，為樹番茄的優良種質篩選、種植推廣以及后續產品的綜合開發利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為7個不同種源樹番茄果實(每份重量不少于2 kg)(表1)，于2020年11月中旬在云南德宏、保山、普洱、臨滄、西雙版納5個地方采集。依據當地樹番茄分布具體情況，每個地方隨機選取長勢良好、處于盛果期的植株作為樣株，樣株上隨機采集無病蟲害、果實端正、成熟度和大小基本一致的新鮮果實，采樣方位和冠層均一致，在未完全成熟前采摘，進行適當催熟處理，使其達到可食后進行測定。

表1 供試樹番茄基本信息Table 1 Basic information of the test Cyphomandra betacea

1.2 儀器與設備

游標卡尺，上海首豐精密儀器有限公司；DHG-9070A型電熱恒溫鼓風干燥箱，常州普天儀器制造有限公司；JE502型分析天平(感量 0.001 g)，上海浦春計量儀器有限公司；UV-2700 紫外可見分光光度計，日本島津公司；HH-2型數顯恒溫水浴鍋，國華電器有限公司；PAL-1 型數顯折光儀，日本愛宕；SORVALL ST16R 高速冷凍離心機，Thermo Fisher公司。

1.3 品質測定

1.3.1 果實外觀品質測定

單果質量：每份種質取果實30個稱鮮重質量，取其平均值；縱徑與橫徑：利用數顯游標卡尺測量每份種質果實的縱徑和橫徑，取其平均值，按照公式(1)計算果形指數：

(1)

1.3.2 果實營養品質測定

可溶性糖，采用蒽酮比色法[16]；可滴定酸，參照GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定中酸堿滴定法》；維生素C含量測定參照GB 5009.86—2016《食品安全國家標準 食品中抗壞血酸的測定》中2,6-二氯靛酚滴定法；可溶性固形物，室溫下用 PAL-1 型手持袖珍折射儀測定；總酚、類黃酮與花青素測定，參考曹建康等[17]的方法測定，略修改。在冰浴條件下研磨果實樣2 g，加入5 mL預冷的1%(體積分數)HCl溶液。甲醇溶液，混勻后浸提 30 min，于 4 ℃ 10 000 r/min 離心 15 min，收集上清液備用。在280、325、600 和530 nm 分別測定上清液的吸光值，用提取液作為調零管。每組實驗均重復3次。根據公式(2)、(3)分別計算糖酸比和固酸比：

(2)

(3)

1.4 數據分析

采用 Excel 2016對數據進行整理，利用SPSS Statistics 26.0軟件進行數據相關性分析、主成分分析和聚類分析，以及方差分析，LSD多重檢驗樣本間的差異顯著性(P<0.05)，結果以平均值±標準偏差(mean±SD)的形式表示。

2 結果與分析

2.1 不同種源樹番茄果實外觀品質分析

7個不同種源樹番茄果實外觀品質指標測定結果見表2。由表2可知，同一品種不同產地樹番茄果實單果重、縱徑、橫徑和果形指數差異顯著(P<0.01)，其中紅色品種單果質量為35.97～54.59 g，變異系數為17.85%，差異最大，且德宏的果實質量最大，其次是保山和臨滄，最小的是普洱。果實縱徑為44.19 ～58.12 cm，橫徑為36.68～40.34 cm，其中德宏、保山、臨滄的縱徑和橫徑較大，其變異系數分別為11.46%與4.44%。果形指數為1.17～1.44，變異系數為8.53%，其中德宏最大，值為1.44。通過觀察，保山、德宏和臨滄果實為橢圓形，表面光滑，普洱和西雙版納果形指數較小，果實均呈近似圓形表面光滑，手感較好。另外，桔黃色品種果形指數差異最大，其變異系數為8.53%，其次是單果質量和縱徑，分別為7.54%和7.40%，橫徑差異最小，可忽略不計。

由表3可知，同一產地不同品種樹番茄果實外觀品質各指標差異顯著(P<0.01)，其中保山的紅色和桔黃色品種果實的縱徑差異最大，變異系數為6.54%，其次是單果質量和果形指數，變異系數分別為5.41%和4.29%，橫徑差異最小。而德宏的紅色和桔黃色品種果實縱徑變異最大，變異系數為4.78%，其次是單果重和果形指數，橫徑差異最小，可忽略不計。

回顧患者的一般資料和臨床資料，患者一般情況包括年齡、身體質量指數(body mass index，BMI)。患者臨床資料包括：既往基礎疾病及預后計算出CCI(參照2016年Roffman的CCI評分[11]，見表1)、前列腺癌特異性抗原(prostate-specific antigen，PSA)、腫瘤臨床分期(2010年AJCC前列腺癌腫瘤TNM分期標準[12])、穿刺病理分級(ISUP 2014 Gleason分級系統[13])、手術時間、手術失血量、術后病理切緣陽性情況，根據患者RP術后5年后患者患者的生存預后情況分成生存組與死亡組。

表2 同一品種不同產地樹番茄果實樣品的外觀品質Table 2 Appearance quality of tested of different origins of the same variety samples of Cyphomandra betacea

表3 同一產地不同品種樹番茄果實樣品的外觀品質Table 3 Appearance quality of tested the different variety of same origins samples of Cyphomandra betacea

2.2 不同種源樹番茄果實營養品質分析

由表4可知，同一品種不同產地樹番茄果實營養品質指標TSS、可滴定酸、可溶性糖、固酸比和糖酸比之間差異顯著(P<0.01)，其中紅色品種中差異最大的是固酸比，變異系數達47.76%，固酸比為6.03～17.06，平均值為9.63，最高的是普洱，是保山的2.83倍。其次是糖酸比、可滴定酸和可溶性糖，變異系數分別為46.50%、31.81%和17.59%，差異最小的是可溶性固形物含量，變異系數為11.50%。糖酸比是判斷食品風味的重要參數之一，樹番茄果實作為一種酸甜口味的水果，適當的酸甜比例是影響其口感的重要指標，糖酸比為1.37～4.90，平均值為2.86，以普洱最高，最低的是保山。樹番茄果實酸味是影響其風味的重要因素，當酸度含量過低時，會使水果的風味變淡[18]，可滴定酸為0.68%～1.76%，其中保山的可滴定酸最高，最低的是普洱。可溶性糖為2.40%～4.00%，其中保山最高，其次是西雙版納、普洱和德宏，臨滄最小。可溶性固形物含量是樹番茄果實的綜合性指標，其含量直接關系到樹番茄的口感， 可溶性固形物含量為9.07%～12.5%，含量以德宏最高，其值達12.5%。此外，桔黃色品種差異較大的是固酸比和可溶性糖含量，變異系數為20.51%和19.19%，其次是可溶性固形物和糖酸比，可滴定酸差異最小，為1.61%。

由表5可知，同一產地不同品種樹番茄果實營養成分各指標差異顯著(P<0.01)，其中保山的紅色和桔黃色品種果實的糖酸比和可滴定酸差異最大，變異系數分別為18.83%和15.81%，其次是固酸比和可溶性固形物，可溶性糖差異最小。而德宏的紅色和桔黃色兩品種果實糖酸比、固酸比和可滴定酸變異最大，可溶性固形物差異最小。

表4 同一品種不同產地樹番茄果實樣品的營養成分Table 4 Nutritional composition of tested of different origins of the same variety samples of Cyphomandra betacea

表5 同一產地不同品種樹番茄果實樣品的營養成分Table 5 Nutritional composition of tested the different variety of same origins samples of Cyphomandra betacea

2.3 不同種源樹番茄果實功能性物質分析

由表6可知，同一品種不同產地樹番茄果實功能性物質各指標差異顯著(P<0.01)，其中紅色品種花青素差異最大，變異系數達42.8%，其次是類黃酮、總酚，其變異系數分別為23.53%、18.30%，維生素C差異最小，變異系數為9.43%。此外，桔黃色品種類黃酮和總酚含量差異較大，變異系數分別為30.35%和29.17%，其次是花青素，最小的是維生素C。

由表7可知，同一產地不同品種樹番茄果實功能性物質成分各指標差異顯著(P<0.01)，其中保山的紅色和桔黃色品種果實維生素C差異最大，變異系數為21.01%，其次是總酚和類黃酮，變異系數分別為15.44%和15.25%。花青素差異最小。而德宏的紅色和桔黃色兩品種果實類黃酮差異最大，變異系數達28.85%，其次是花青素，總酚和維生素C變異系數分別為15.00%和16.03%。

維生素C是人體必需的化合物，由于人體不能合成維生素C，只能從食物中攝取，因此在日常的飲食中維生素C對人體非常重要。試驗結果表明，樹番茄果實富含豐富的維生素C，7個樹番茄種質果實其維生素C含量為23.21 ～34.61 mg/100g，其中維生素C含量最高的是XS-1，其次是DH-1、BS-1、PE-1和DH-2，LC-1最小。

酚類化合物被證明具有抗腫瘤、預防心血管疾病等作用，而水果和蔬菜中的酚類化合物是天然存在的[19]。研究發現紅肉獼猴桃中的花青素在體外對H2O2清除的貢獻比其他貢獻更大[20]。試樣中PE-1、BS-2和XS-1的總酚含量最高分別為1.81、1.66和1.54 ΔOD/g，DH-2總酚含量最低為1.06 ΔOD/g。PE-1、XS-1、BS-2、DH-1之間類黃酮含量較高分別為0.89、0.80、0.65和0.61 ΔOD/g，PE-1和XS-1之間，以及BS-2和DH-1之間類黃酮含量差異不顯著，但PE-1和XS-1與BS-2、DH-1之間類黃酮含量差異顯著。BS-2類黃酮含量含量最低為0.41 ΔOD/g。花青素含量最高的是BS-1，為0.008 5 ΔOD/g，其次是DH-2、DH-1和 BS-2。花青素含量最低的是LC-1，僅為0.028 ΔOD/g。

表6 同一品種不同產地樹番茄果實樣品的生物活性成分Table 6 Bioactive component of tested of different origins of the same variety samples of Cyphomandra betacea

2.4 不同種源樹番茄果實品質指標相關性分析

本研究采用 Pearson 相關系數分析樹番茄果實13個品質指標之間相關性，結果見表8。由表8可知，單果質量與固酸比、糖酸比、總酚和類黃酮含量呈極顯著負相關(P<0.01)，與縱徑、橫徑、果形指數、可滴定酸和花青素含量呈極顯著正相關(P<0.01)，表明果實質量越大，果實固酸比、糖酸比、總酚和類黃酮含量越低，縱徑、橫徑、果形指數、可滴定酸和花青素含量越高。維生素C與總酚、類黃酮和花青素之間相關關系不顯著，其余各指標相互之間也存在正負相關關系，整體表明7個不同種源樹番茄果實之間的品質相關性比較強。相關性分析結果表明，每個指標均能反映樹番茄果實品質，并且指標間具有不同程度的相關性，本研究采取主成分分析法對品質指標進一步分類和簡化，以提高樹番茄果實品質評價的分析效率和可靠性。

表7 同一產地不同品種樹番茄果實樣品的生物活性成分Table 7 Bioactive component of tested the different variety of same origins samples of Cyphomandra betacea

2.5 不同種源樹番茄果實品質指標主成分分析及綜合評價分析

為了更好地解釋各品質指標與主成分因子之間的關系，將所提取的主成分因子進行旋轉處理，其載荷值大小反映各變量在主成分中的重要程度，分析結果見表10。第一主成分代表了樹番茄果實品質總信息的35.753%，果實的縱徑、單果重、橫徑、花青素和果形指數的正向載荷權數最大，對第一主成分起決定性作用，主要反映了樹番茄果實的外觀品質，果實的縱徑與單果重、橫徑、花青素和果形指數存在顯著正相關(表8)，因此將縱徑作為第一主成分的代表指標。第二主成分代表了樹番茄品質總信息的14.912%，果實的可滴定酸負向載荷權數最大，其值為-0.79，固酸比、維生素C和糖酸比的正向載荷權數最大，其值為0.733、0.755和0.54，第二主成分主要反映了樹番茄果實的風味品質，可滴定酸與糖酸比、維生素C和糖酸比存在顯著負相關，維生素C與固酸比和糖酸比存在顯著正相關，因此將可滴定酸和維生素C作為第二主成分的代表指標。第三主成分代表了樹番茄品質總信息的12.999%，果實總酚和類黃酮正向載荷權數最大，其值為0.902和0.846，表明其對第三主成分起決定性作用，主要反映了樹番茄果實的主要反映了抗氧化能力的信息，總酚與類黃酮存在顯著正相關，總酚為第3主成分的代表指標。第四主成分代表了樹番茄品質總信息的8.749%，綜合了果實的可溶性糖和可溶性固形物，其載荷權數值分別為-0.833和0.794，對第四主成分起決定性作用，主要反映了樹番茄果實的營養品質，且可溶性糖和可溶性固形物存在顯著負相關關系，因此將可溶性糖和可溶性固形物作為第四主成分的代表指標。

表8 樹番茄果實品質指標間的相關性分析Table 8 Correlation analysis between quality indexes of Cyphomandra betacea

經過主成分分析可以得到綜合評價樹番茄果實的最主要的6個指標分別是：縱徑、可滴定酸、維生素C、總酚、可溶性糖、可溶性固形物。

表10 主成分在各品質指標上旋轉后的成分矩陣Table 10 The component matrix after the principal component is rotated on each quality index

用新的 4 個綜合指標來代替原來的13個營養指標對不同種源樹番茄果實品質進行評價，設4個主成分得分依次為F1、F2、F3、F4，以特征向量為權重構建4個主成分的得分表達式：

F1=0.283X1+0.292X2+0.309X3+0.262X4+0.12X5+0.011X6+0.006X7+0.115X8-0.047X9+0.134X10+0.081X11+0.092X12+0.115X13；

F2=0.051X1+0.073X2+0.099X3+0.006X4-0.015X5-0.355X6+0.311X7+0.429X8+0.165X9-0.127X10-0.096X11+0.187X12+0.14X13；

F3=-0.012X1-0.008X2+0.112X3+0.159X4-0.107X5+0.086X6-0.013X7-0.145X8+0.125X9+0.531X10+0.484X11-0.021X12+0.087X13；

F4=0.057X1-0.071X2-0.095X3+0.058X4+0.149X5+0.028X6+0.169X7-0.174X8-0.067X9+0.014X10+0.147X11-0.538X12+0.477X13；

以4個主成分的方差貢獻率為權重，構建樹番茄果實綜合評價模型：

F=35.753%F1+14.912%F2+12.999%F3+8.749%F4

通過計算得分和綜合排名得到結果,如表11所示。對不同種源樹番茄果實進行綜合排名，排名前3是DH-1、DH-2、BS-2。得分最低的3個品種分別BS-1、LC-1、XS-1。

表11 樹番茄果實品質預測評價結果Table 11 Quality prediction and evaluation results of Cyphomandra betacea

2.6 不同種源樹番茄果實聚類分析

用SPSS Statistics 26.0 軟件對樹番茄13項品質指標數據進行標準化處理，數據結果采用系統聚類分析方法，以平方 Euclidean 距離為度量標準，以組間連接為聚類方法，對7個不同種源樹番茄果實進行聚類分析，得到聚類樹狀圖。如圖1 所示，當距離約為11時，7個不同種源樹番茄聚集為三類，結合表2，第一類聚集了DH-1、DH-2、BS-1、BS-2，這類樹番茄果實單果重、縱徑和橫徑較大，可溶性固形物、可溶性糖、固酸比和糖酸比中等偏上，該類果實外觀品質上占有一定優勢，營養品質中等偏上，綜合更容易贏得消費者的喜愛，適合作為食品加工利用；第二類聚集了LC-1，該類果實果重、縱徑和橫徑偏中等，但其可滴定酸含量高，固酸比和糖酸比中等偏下，其在風味上更具特色，可考慮作為調料品開發利用。第三類聚集了PE-1、XS-1，這類產地樹番茄果實單果重、縱徑和橫徑偏小，但其功能性成分維生素C、總酚和類黃酮含量較高，具有較好抗氧化性，果實適合加工高維生素C的保健品以及抗衰產品的開發利用。綜上，聚類分析和主成分綜合評價得分結果較為一致，表明聚類分析和主成分分析均可用來分析樹番茄果實品質指標，綜合評價不同種源樹番茄果實的鮮食或加工品質的優劣。

圖1 樹番茄聚類分析圖Fig.1 Cluster analysis chart of Cyphomandra betacea

3 結論與討論

果實的外觀品質和內在品質，是評價果實品質差異的主要考察對象，兩者的好壞直接影響水果品質和消費者的選購[21-22]。樹番茄果實因其具有獨特的風味、食用、觀賞以及藥用價值而受到歡迎，但由于地理以及品種的差異，因此樹番茄種質資源較多較雜使得其不同種源間品質差異表現較大，對其進行比較及綜合評價將更加有利于優良種質資源的篩選以及推廣栽培。本試驗研究發現，不同產地以及不同品種間果實的品質指標存在顯著性差異(P<0.01)，說明產地以及品種的差異對樹番茄果實品質均有一定程度的影響，且產地因素對果實品質的影響程度遠大于品種因素。不同產地果實從外觀品質上看，其單果重方面差異最大，紅色品種變異系數達17.85%，桔黃色品種為7.54%，其中德宏桔黃色品種(DH-2)單果重最大，達58.24 g，其次是果實縱徑，橫徑差異最小，另外，紅色品種間的變異程度大于桔黃色品種。營養品質方面，紅色品種固酸比和糖酸比差異最大，變異系數達47.76%、46.50%，其次是可滴定酸，為31.81%，可溶性固形物差異最小，而桔黃色品種固酸比和可溶性糖差異最大，可滴定酸差異最小，且桔黃色品種間糖酸比、固酸比和可滴定酸變異程度大于紅色品種糖酸比與固酸比是影響果實風味的重要指標[23]，普洱和西雙版納2個地方的糖酸比和固酸比相對較高，果實味道香甜可口，口感柔軟。功能性物質含量方面，相比較而言，紅色品種普洱和西雙版納兩地維生素C、總酚和類黃酮含量較高，西雙版納的維生素C含量達34.61 mg/100g，臨滄地區的表現最差，德宏和保山兩地次之。而桔黃色品種德宏的維生素C較高，類黃酮和總酚含量以保山的最高。相比紅色品種，桔黃色品種類黃酮和總酚含量差異程度較大。此外，研究還發現，不同品種樹番茄果實，與產地差異一致，外觀品質中單果重差異最大，橫徑差異最小。而營養品質基本上以糖酸比、固酸比和可滴定酸差異較大，可溶性固形物最小。生物活性成分以類黃酮和維生素C含量差異最大。造成其品質差異的原因除了本身的遺傳特性外，還可能：一是不同產地光照條件、肥水供給狀況以及樹體結果數量影響果實單果重及營養成分；二是可能受采樣過程中一些人為因素影響。這與張維等[19]、李躍紅等[12]對不同品種以及不同產地紅心獼猴桃品質研究結果相同，地理環境以及品種的不同可能導致果實在外觀、營養品質和生物活性成分上的差異。

目前，主成分分析已廣泛用于果蔬、食品品質的綜合評價[24-25]，除主成分分析法外，還有合理-滿意度方法[26]、模糊綜合評判法[27]等綜合評價法。利用相關性分析與主成分分析相結合的方法，從13項指標中篩選出6項作為樹番茄果實綜合品質評價的主要品質指標，分別為：縱徑、可滴定酸、維生素C、總酚、可溶性糖和可溶性固形物。聚類分析將7個不同種源樹番茄聚為三類，第一類聚集了DH-1、DH-2、BS-1、BS-2，第二類聚集了LC-1，第三類聚集了PE-1、XS-1。綜合主成分分析、聚類分析的結果表明，保山和德宏兩地DH-1、DH-2、BS-1外觀品質和營養品質較好，口感良好，適合作為鮮食以及食品加工進行推廣；臨滄的LC-1，其在風味上更具特色，可考慮作為調料品開發利用；普洱和西雙版納兩地PE-1、XS-1其功能性成分維生素C、總酚、黃酮等抗氧化物質含量較高，具有較好抗氧化性，果實適合加工高維生素C的保健品以及抗衰產品的開發利用。本研究結果與李躍紅等[12]、劉丙花等[13]采用2種方法分別對不同產地紅心獼猴桃品質和不同藍莓品種品質分析的評判結果一致。此外，在基于主成分及聚類分析的試驗結果基礎上，還需全面考量感官評價、問卷調查或專家評分法等對樹番茄品質進行較完整的綜合評價。本研究可為樹番茄的優良種質篩選、種植推廣以及后續產品的綜合開發利用提供一定理論參考。