基于相關性和主成分分析評價南瓜的營養品質

任廣乾 楊世康 卞世杰 郭衛麗 李新崢

摘 要：為評價南瓜品種果實品質，測定14個南瓜品種的果實外觀性狀、口感品質、營養成分和微量元素含量，并進行相關性分析和主成分分析。結果表明，果實還原糖含量（w，后同）為3.59～2.49 g·100 g-1；氨基酸含量為118.39～66.61 mg·100 g-1；水分含量為83.51%～90.31%；灰分含量為0.58%～1.84%；微量元素Ca含量最高（240.66 μg·g-1），Mn含量最低（4.88 μg·g-1）。灰分與還原糖、水分含量存在顯著負相關，與Ca含量存在極顯著正相關。主成分分析綜合得分最高品種是汕美2號，其次依次是優豐蜜本、興蔬大果蜜本和金囷蜜本。試驗結果可為今后南瓜品種評價及應用推廣提供基本信息。

關鍵詞：南瓜；果實性狀；營養成分；微量元素；相關性分析；主成分分析

中圖分類號：S642.1 文獻標志碼：A 文章編號：1673-2871（2023）06-037-06

Evaluation of pumpkin nutrient quality based on correlation and principal component analysis

REN Guangqian1， YANG Shikang2， BIAN Shijie2， GUO Weili2， LI Xinzheng2

（1. Xinxiang City Academy of Agricultural Sciences， Xinxiang 453003， Henan， China; 2. College of Horticulture and Landscape Architecture， Henan Institute of Science and Technology， Xinxiang 453003， Henan， China）

Abstract： In order to evaluate the fruit quality of Cucurbita moschata Duchesn， the appearance traits， taste， nutrients and mineral elements of 14 pumpkin varieties were determined and summarized by its correlation analysis and principal component analysis. The results showed that the reducing sugar content of the fruit ranged from 3.59 g·100 g-1 to 2.49 g·100 g-1; the amino acid content ranged from 118.39 mg·100 g-1 to 66.61 mg·100 g-1; the water content was 83.51%～90.31%. The content of ash is between 0.58% and 1.84%. The content of Ca in mineral elements was the highest （240.66 μg·g-1） and the content of Mn was the lowest （4.88 μg·g-1）. There was a significant negative correlation between ash content and reducing sugar and water， and a significant positive correlation with Ca. Principal component analysis indicated that the best variety is Shanmei 2， followed by Youfeng Miben， Xingshudaguo Miben， and Jinqun Miben.

Key words： Cucurbita moschata; Fruit traits; Nutrients; Mineral elements; Correlation analysis; Principal component analysis

我國主栽南瓜品種有中國南瓜（Cucurbita moschata）和印度南瓜（Cucurbita maxima），中國南瓜以食用老熟瓜為主，果肉中富含糖類、維生素C、果膠、淀粉、微量元素等多種營養成分，具有極高的營養、保健與藥用價值，其中微量元素具有降血壓、降血糖等功效[1-4]。據中國園藝學會南瓜研究分會2020年統計，我國南瓜種植面積28.67萬hm2，產量達1126萬t。

目前，老熟瓜的重要經濟指標是營養成分和口感品質，國內生產中把口感品嘗作為南瓜口感品質鑒定的主要手段，果肉營養成分研究多注重干物質、可溶性固形物、可溶性糖、淀粉、多糖等成分含量的測定。楊宏等[5]對47份南瓜材料進行老熟瓜口感評價及營養成分研究，測定了干物質、可溶性固形物、可溶性糖、維生素C、淀粉、纖維含量等6個指標，得出干物質、淀粉、可溶性糖、維生素C及可溶性固形物含量升高、纖維含量降低導致口感變好，且采用逐步回歸分析建立一個評價南瓜食用口感的分級標準和快速鑒定方法（口感評價公式Y=-5.481+17.974 X1+10.716 X2+12.473 X3，X1為干物質百分含量，X2為可溶性糖百分含量，X3為淀粉百分含量）。劉文君等[6]對2l份南瓜材料進行研究發現，干物質含量、可溶性固形物含量、可溶性糖含量、淀粉含量相互之間呈極顯著正相關，且平均隸屬函數值≥0.6時，南瓜風味很甜，品質優良。喬丹丹[7]對百蜜系列10個南瓜品種口感品質和營養成分含量進行分析，可溶性糖含量、淀粉含量與甜度、質地和綜合品質呈顯著正相關。閆春冬等[8]對20份肉用南瓜進行營養品質測定以及老熟瓜品嘗鑒定，結果表明可溶性固形物含量與干物質含量、甜度和面度呈極顯著正相關，與可溶性糖含量和淀粉含量呈顯著正相關，得出可溶性固形物含量可作為肉用南瓜品質評價的簡易指標。但由于南瓜品種繁多，品種間差異大，營養成分的含量因品種不同存在差異[3，9-10]，而且肉用南瓜營養成分綜合評價復雜，目前尚無統一的鑒定方法。筆者通過對14個南瓜新品種農藝性狀、果實品質的調查分析和營養成分、微量元素的測定，采用相關性及主成分分析法對其進行綜合品質的評價，為選育具有特定營養和保健功能的南瓜新品種提供充分依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為14個中國南瓜品種（表1），試驗于2015年4—8月在河南科技學院南瓜試驗基地（輝縣常村）進行，4月29—30日定植，7月27—28日統一采收。老熟瓜采收標準：老熟瓜在謝花后35～60 d采收。南瓜應在充分成熟、皮蠟粉濃、難以刻劃、皮色轉黃后采收。小區設計雙行種植，行長12 m，行距3.6 m，株距1 m，每行定植12株，每小區定植24株，占地86.4 m2，隨機區組排列，3次重復。

1.2 方法

1.2.1 ? ?感官評價 ? ?嚴格按照國家標準（NY/T 2762－2015）對14個中國南瓜品種進行外觀品質和口感品質的評定。南瓜果實的性狀分析調查內容主要是：果實數量性狀有縱徑（代碼5）、單瓜質量、橫徑（代碼5）、果肉厚度（代碼5）；外觀性狀有嫩瓜皮色、熟瓜皮色（代碼4）、瓜棱深度（代碼3、5、7）、果實形狀（代碼4、9、11、12）、瓜瘤大小（代碼9）；瓜把長：瓜縱向切開后，從果蒂到瓜腔近端的距離；瓜肚長：瓜腔的兩長端距離；熟瓜肉色分黃白、淺黃、黃、金黃、深黃、橙黃、橙紅。果實口感性狀指標：（1）口感甜度，蒸熟后召集10人以上進行品嘗（每嘗一個瓜進行一次漱口），包括甜上、甜、中甜、甜下；（2）口感面度，蒸熟后召集10人以上進行品嘗，面度可分為不面、微面、中面、面；（3）熟后質地，蒸熟后召集10人以上進行品嘗，包括細膩有絲、細膩、中、較粗、粗糙；（4）綜合品質根據口感性狀進行綜合評價，包括下、中下、中、中上、上、上上。

1.2.2 ? ?營養指標測定 ? ?在14個南瓜品種中，每個品種選取3個果實，每個果實測定1次，取3次的平均值。還原糖含量采用葡萄糖直接滴定法測定[11]；氨基酸含量采用茚三酮分光光度法測定[12]；水分含量采用直接測定法中的常壓干燥法測定[13]；灰分含量采用高溫灼燒的方法測定[14]；微量元素含量采用等離子體原子發射光譜法測定[15]。

1.2.3 ? ?數據分析 ? ?以上數據均取3次重復的平均值，用SPSS 19.0進行單因素新復極差法（Duncan）方差分析和變異性分析，用Excel 2007作圖。

2 結果與分析

2.1 14個中國南瓜品種果實性狀調查

由表2可知，興蔬大果蜜本單果質量最大，為5.8 kg；金囷蜜本果實相對較小，但果實果肉厚度較厚，為4.2 cm；優豐蜜本、白沙蜜本和興蔬大果蜜本為甜度最高品種；優豐蜜本和白沙蜜本含絲最少。綜合分析表2中16個果實性狀指標，品質表現為上等的是：蜜本、金囷蜜本、優豐蜜本、白沙蜜本、興蔬大果蜜本、蜜本3號、百蜜2號、甜蜜1號、汕美2號。

2.2 14個中國南瓜品種果實主要營養成分的含量

由表3可知，果實還原糖含量為2.49～3.59 g·100 g-1，其中最高是百蜜6號；氨基酸含量為66.61～118.39 mg·100 g-1，其中最高是優豐蜜本；水分含量為83.51%～90.31%，其中最高是七葉早；灰分含量為0.58%～1.84%，其中最高是白沙蜜本。各營養元素中氨基酸含量的變異系數最大（1 822.02%），其次是水分含量的變異系數（216.57%），還原糖含量變異系數最小（28.03%）。

2.3 14個中國南瓜品種果實微量元素的含量

由表4可知，綜合14個南瓜品種每g鮮果實微量元素含量，由高到低依次是Ca、Fe、Mg、K/Na、Cu/Zn、Mn。其中Ca元素含量最高，為240.66 μg·g-1，其次是Fe元素含量，為166.87 μg·g-1，Ca元素與Fe元素占據南瓜果實所含微量元素中的絕大比重。其中，Ca含量最高的是蜜本3號，為383.17 μg·g-1，Fe含量最高的是汕美2號，為753.00 μg·g-1，Cu/Zn最高的是百蜜2號，為15.71 μg·g-1，K/Na最高的是惠研早蜜6號，為18.37 μg·g-1，Mg含量最高的是惠研早蜜6號，為338.81 μg·g-1，Mn含量最高的是優豐蜜本，為25.61 μg·g-1。各微量元素中Mn的變異系數最大（133.20%），其次是Fe元素的變異系數（115.72%），K/Na變異系數最小（22.99%）。在對微量元素有特殊需求時，依據微量元素變異系數和最大值可指導南瓜品種的選擇。

2.4 14個中國南瓜品種果實營養成分相關性分析

對14個南瓜品種營養成分進行相關性分析（表5），Ca與灰分含量在0.01水平上呈極顯著正相關，即灰分含量高的南瓜品種微量元素Ca含量較高；Fe含量與Cu/Zn、Mg含量與K/Na在0.05水平上呈顯著正相關；還原糖與氨基酸、灰分、多種微量元素含量呈負相關，即還原糖含量高的南瓜品種營養物質和微量元素含量較低；水分含量與灰分含量、Ca含量、K/Na呈負相關；Mn含量與K/Na、Mg含量呈負相關；其他成分間無顯著相關性。

2.5 14個中國南瓜品種果實營養成分含量的主成分分析

2.5.1 ? ?主成分特征值、累積貢獻率和特征向量分析 ? ?14個南瓜品種中主成分的特征值和方差貢獻率如表6所示，特征值大于1的主成分共4個，累計貢獻率達到了80.12%，表明４個主成分反映了80%全部果實營養成分的綜合特征。

由表7可知，在第1主成分的特征向量中，特征值較大且為正的性狀是灰分含量、Ca含量和K/Na，第2主成分的特征向量特征值較大且為正的成分是氨基酸含量、Fe含量、Mn含量，第3主成分的特征向量特征值較大且為正的成分是Cu/Zn，第4主成分的特征向量特征值較大且為正的成分是Mg含量。

2.5.2 ? ?主成分值及營養品質得分 ? ?按照公式：綜合得分Y=0.321×F1+0.203×F2+0.148×F3+0.127×F4計算14個南瓜品種綜合營養含量并排名（表8），汕美2號營養品質最優，其次為優豐蜜本、興蔬大果蜜本、金囷蜜本、惠研早蜜6號，這些品種多含有較多營養元素與微量元素，結合其果實性狀（表2），多表現為果實長筒形、果肉較厚、瓜把較長、瓜肚大、單瓜質量較大。

3 討論與結論

南瓜外觀品質，如果皮、形狀、瓜棱、瓜瘤、肉色等，以及內部特征，如肉質、甜度、面度、熟后質地等，直接影響產品的經濟價值和營養價值。筆者對14個中國南瓜品種果實性狀進行綜合分析，品質表現為上等的是：蜜本、金囷蜜本、優豐蜜本等。南瓜果肉中富含干物質、還原糖、蛋白質和果膠等多種營養成分，這些物質與南瓜的營養品質、成熟度和耐貯藏性密切相關[6] ，而且南瓜中含有人體所需的營養成分和對糖脂代謝相關的礦質元素，如Ca、Mg等[16]。本試驗結果表明，100 g中國南瓜鮮質量中平均還原糖含量為3.19 g，略低于楊紅娟等[17]測定的印度南瓜還原糖含量5.54 g，遠高于郭言言等[18]測定的印度南瓜還原糖含量0.906 g；其氨基酸含量86.02 mg·100 g-1遠低于郭言言等[18]測定的印度南瓜氨基酸含量1.37 g·100 g-1、范文秀等[19]測定的南瓜老熟瓜氨基酸含量0.91%；灰分含量1.07%，與林德佩等[20]測定的的灰分含量0.8 g·100 g-1相近；水分含量為87.00%，與褚盼盼等[21]測定的中國南瓜老瓜水分為92.80%相近。此外，本試驗中Ca、Mg含量較高，Ca含量240.66 μg·g-1略高于范文秀等[19]測定的Ca含量205.456 μg·g-1和郭言言等[18]測定的Ca含量222.9 μg·g-1，Mg含量93.12 μg·g-1略低于范文秀等[19]測定的Mg含量103.40 μg·g-1和孫士詠等[22]測定的Mg含量121.14 μg·g-1。以上這些南瓜營養成分和微量元素含量的變化可能是品種或采收時期不同造成的。4種營養成分和6種礦質營養變異系數均超過20%，氨基酸變異系數和Mn變異系數最大。變異系數越大表明其遺傳基礎越廣泛，可為育種工作提供育種材料。

蔬菜營養品質綜合評價和品種評價方法常用主成分分析法，在南瓜、生姜、大蔥、菜心上均有應用[22-25]。孫士詠等[22]通過主成分分析６個南瓜雜交組合果實營養品質差異并篩選出最優雜交組合。在本試驗中利用相關性主成分分析營養成分和微量元素指標變化，將14份中國南瓜綜合營養成分進行評價，篩選出汕美2號、優豐蜜本和興蔬大果蜜本等優質南瓜品種，果實性狀多表現為果實長筒形、果肉較厚、瓜肚大、瓜把較長、單瓜質量較大，熟后質地細膩，適合北方南瓜品種的市場需求。

筆者將肉用南瓜中的多種營養成分通過相關性分析和主成分分析，得出影響南瓜營養品質的主要成分為灰分、Ca、氨基酸、Fe、Mn、Mg含量和K/Na，綜合外觀性狀、口感品質和以上品質指標來衡量14個南瓜品種的品質優劣。在今后的研究中，筆者將繼續收集大量有代表性的南瓜品種材料進行多個地點的廣泛研究，有望能夠推廣應用于南瓜品種的育種實踐。

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