山東主栽甜石榴品種果實品質特征分析及評價

劉雪梅，趙 飛，潘少香，王文昌，張青青，王承秀，宋 燁*

（1.中華全國供銷合作總社濟南果品研究所，山東 濟南 250220；2.濰坊科技學院賈思勰農學院，山東 濰坊 262700；3.山東省設施園藝生物工程研究中心，山東 濰坊 262700）

石榴是石榴科植物，籽粒汁液豐富，口感酸甜，營養豐富[1-2]，具有較高的食用價值和保健功能[3]。石榴傳入中國已有2 000 多年的歷史[4]，經過漫長的自然進化和人工選擇，在我國形成了以陜西臨潼、新疆葉城、安徽懷遠、河南滎陽、山東棗莊等為中心的7 個栽培群體[5]。其中山東棗莊石榴種植面積達1.04 萬hm2，全市年均總產量約90 000 t，總產值3.3 億元[6]。山東石榴種植品種（型）40 余個，主要有‘大青皮’‘秋艷’‘謝花’等[5]，甜石榴的主要品種有‘大青皮’‘大紅皮甜’‘青皮馬牙’‘崗榴’，約占山東棗莊石榴栽培總量的95%[6]，除此之外，‘三白’‘白花玉石籽’[7]‘泰山紅’[8]也是有名的甜石榴品種。

目前開展的石榴品質評價研究，多關注于石榴外觀[9]和果實的基本理化指標[9-11]。主成分分析（principal component analysis，PCA）是通過降低數據維數，去除共存信息中的重疊部分，把多個指標轉化為少數幾個不相關的綜合指標的一種多元統計分析方法[12]。主成分分析已被廣泛應用于農產品的品質綜合評價[13]。楊雪梅等[14]采用主成分分析法對不同品種石榴的品質屬性進行綜合評價，發現供試的44 個石榴品種中品質前十的均為甜石榴，酸石榴品種的綜合果實特性均表現不突出。現有的石榴研究中，多以外觀、理化指標作為指標構建品質評價體系，暫未將花色苷、酚類物質等功能營養成分納入綜合考量。本文以山東主栽的9 個甜石榴品種為研究對象，關注了出汁率這一影響石榴果汁加工特性的重要指標，同時對維生素C、花色苷、總酚等還原性營養物質的含量進行分析，從外形、理化、加工特性、功能活性成分四個方面綜合解析，通過主成分分析開展不同品種的綜合品質評價，以期為山東省石榴種植資源研究、良種選育及消費者選購提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮食甜石榴（山東棗莊嶧城萬畝石榴園），品種分別為‘泰山紅’‘謝花’‘白花玉石籽’‘三白’‘秋艷’‘超紅’‘小紅皮’‘魯青1 號’和‘大青皮’。

乙酸鋅、亞鐵氰化鉀、氫氧化鈉、無水碳酸鈉、高嶺土、酚酞，天津市大茂化學試劑廠；3,5-二硝基水楊酸、無水乙醇，天津市富宇精細化工有限公司；偏磷酸、沒食子酸、鹽酸、甲基紅、2,6-二氯靛酚、福林酚、葡萄糖，國藥集團化學試劑有限公司；以上試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

ME 204 電子天平，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；HHS-21-8 恒溫水浴鍋，上海博迅實業有限公司；TU-1810 全自動紫外可見分光光度計，北京普析通用儀器有限責任公司；KQ-500 E 超聲波清洗器，南京菲奇工貿有限公司；FE 20 酸度計，梅特勒-托利多國際貿易（上海）有限公司；Labofuge A/Sorvall ST 8 離心機，宏朗精密機械有限公司。

1.3 試驗方法

單果質量：取具有本品種典型特征的10 個果實稱質量，計算平均值；出汁率：參照張歡等[15]的方法測定；可溶性糖含量：按NY/T 2742—2015[16]測定；可滴定酸含量按GB 12456—2021[17]測定；糖酸比由可溶性糖與可滴定酸之比計算可得；維生素C 含量按GB 5009.86—2016 第三法[18]測定；總酚含量采用Folin 比色法，按邱濤濤等[19]的方法測定；花色苷含量，制成汁液后離心，取上清液采用pH示差法，參考溫度郭松年等[20]的方法測定。

1.4 數據處理

數據采用3 次平行測定的平均值，采用SPSS 16.0 的Duncan 方法進行顯著性分析，應用降維因子做相關性和主成分分析。

2 結果與分析

2.1 不同品種甜石榴果實品質的比較

2.1.1 不同品種甜石榴果實基礎指標的比較

單果質量是評價果實等級規格的一個重要指標，《LY/T 2135—2018 石榴質量等級》[21]中規定了大、中、小果型石榴特、一、二級單果質量的等級要求。如圖1 所示，9 個品種的單果質量均在325～577 g 之間，滿足大果型石榴的二級果要求，甜石榴品種間的單果質量差異顯著。‘超紅’‘大青皮’占據單果質量前兩位，均符合大果型石榴特級果的要求；‘小紅皮’單果質量次之，顯著高于其余6 個品種。

出汁率是評價果實鮮榨加工適用性的一個重要指標[22]，也是感官評價重要指標汁水量的數字化體現，對石榴的鮮食體驗有極大影響。如圖2 所示，9 個甜石榴品種的出汁率在69.6%～79.2%，其中‘秋艷’出汁率最高（79.2%），與其它品種存在顯著性差異（P＜0.05）；其次為‘小紅皮’（73.3%）、‘泰山紅’（73.2%）；‘白花玉石籽’（69.6%）、‘三白’（70.1%）‘超紅’（70.3%） 分別位居出汁率末三位，三者之間無顯著性差異（P＜0.05）。

圖2 不同品種甜石榴果實的出汁率比較Fig.2 Comparison of juice yield of different varieties of sweet pomegranate fruits

2.1.2 不同品種甜石榴果實營養指標的比較

（1）可溶性糖、可滴定酸、糖酸比

可溶性糖含量是果實的一個重要構成品質，包括能溶于水的葡萄糖、果糖、蔗糖等。如圖3 所示，9 個甜石榴品種可溶性糖含量在10.89%～17.14%之間，9 個品種之間差異顯著性（P＜0.05）。‘秋艷’可溶性糖含量最高（17.14%），‘謝花甜’（16.48%） 次之，‘泰山紅’（16.04%）第三，三個品種間差異顯著（P＜0.05）；‘白花玉石籽’可溶性糖含量最低（10.89%）。

圖3 不同品種甜石榴果實的可溶性糖含量比較Fig.3 Comparison of the content of soluble sugar in different varieties of sweet pomegranate fruits

由圖4 可知，‘小紅皮’‘魯青1 號’石榴的可滴定酸含量豐富，明顯高于其他品種，差異顯著（P＜0.05），比‘泰山紅’高出5 倍多，其余7 個品種石榴的可滴定酸含量均低于0.40 g/100 g，符合《LY/T 2135—2018 石榴質量等級》[21]標準中對特級甜石榴的規定要求（特級≤0.40）。

圖4 不同品種甜石榴果實的可滴定酸含量比較Fig.4 Comparison of the content titrable acids of different varieties of sweet pomegranate fruits

糖酸比是影響果實風味品質的重要因素之一，能夠反映甜石榴的酸甜屬性。如圖5 所示，9 個品種甜石榴的糖酸比范圍在20.9～160.3 之間，其中‘泰山紅’的糖酸比最高，口感最甜，‘白花玉石籽’次之，兩品種間差異顯著（P＜0.05）；‘魯青1 號’和‘小紅皮’表現出較低的糖酸比，口感偏酸。

圖5 不同品種甜石榴果實的糖酸比比較Fig.5 Comparison of sugar-acid ratio of different varieties of sweet pomegranate fruits

（2）維生素C

維生素C 是石榴果實主要的抗氧化活性物質，能夠減緩人體內氧化過程，減少沉積氧化膽固醇數量。如圖6 所示，9 個品種甜石榴的維生素C 含量在7.47～10.73 mg/100 g 之間，‘謝花’的維生素C 含量顯著高于其他品種（P＜0.05），‘泰山紅’維生素C 含量最低。

圖6 不同品種甜石榴果實的維生素C 含量比較Fig.6 Comparison of the content of vitamin C in different varieties of sweet pomegranate fruits

（3）總酚

酚類物質是果實中最重要且分布最廣泛的次生代謝物質之一，也是石榴生理活性的重要物質基礎，具有較高的藥用和食用價值[23]。如圖7 所示，9 個品種甜石榴的總酚含量在51.15～74.10 mg/100 g 范圍內變化，品種間總酚含量差異顯著（P＜0.05）。‘魯青1 號’‘小紅皮’果實的總酚含量顯著高于其他品種（P＜0.05）；‘泰山紅’‘超紅’‘大青皮’總酚含量較高；‘秋艷’總酚含量最低（51.15 mg/100 g）。這與張巖等[23]的研究結果基本一致，棗莊主栽的不同品種石榴果汁，總酚含量高低順序為‘謝花’＞‘三白’＞‘秋艷’‘謝花’與‘大青皮’差異不顯著。

圖7 不同品種甜石榴果實的總酚含量比較Fig.7 Comparison of thecontont of total phenols in different varieties of sweet pomegranate fruits

（4）花色苷

花色苷不僅可以賦予石榴鮮艷的色澤，且具有清除體內自由基、增殖葉黃素、抗腫瘤、抗癌、抗炎、預防糖尿病、減肥、保護視力等功效[24]。如圖8 所示，9 個品種甜石榴的花色苷含量在0.004 0%～0.474 3%之間，品種間差異顯著（P＜0.05），‘魯青1 號’的花色苷含量最高，‘白花玉石籽’的花色苷含量最低。

圖8 不同品種甜石榴果實的花色苷含量比較Fig.8 Comparison of the content of anthocyanins in different varieties of sweet pomegranate fruits

2.2 甜石榴果實質量指標相關性分析與品質評價模型建立

主成分分析不僅能夠降低維度，而且能使變量之間的關系更加清晰[25]。因單果質量并不直接影響石榴果實內在品質，將出汁率、可溶性糖、可滴定酸、糖酸比、維生素C、總酚、花色苷等7 個指標做甜石榴果實質量指標相關性分析。由表1 可以看出，出汁率與可溶性糖呈極顯著的正相關；糖酸比與可滴定酸呈極顯著負相關，與總酚、花色苷呈顯著負相關；總酚與可滴定酸、花色苷之間呈極顯著正相關；維生素C 與可溶性糖呈顯著正相關。由于不同品種甜石榴各質量指標間差異不同，指標間又存在不同程度的相關性，無法通過某一特定指標評定不同品種甜石榴的品質優劣，因此進一步采用主成分分析評價不同品種甜石榴的品質。

表1 甜石榴果實質量指標相關性分析Table 1 Correlation analysis on quality indexes of sweet pomegranate fruits

主成分數目的確定要求既滿足數據的降維又能包括原始數據的大部分信息，累積方差貢獻率通常反映主成分所包含的原始信息的比率[26-27]。對7 個甜石榴果實品質指標做主成分分析，主成分特征值、貢獻率及累計貢獻率如表2 所示，前三個主成分累計方差貢獻率達到84.866%，可代表84.866%原始數據可通過主成分分析來對甜石榴的品質進行評價。

表2 甜石榴果實質量指標的主成分特征值、貢獻率和累計貢獻率Table 2 Principal component characteristic values,contribution rates, and cumulative contribution rates of sweet pomegranate quality index

不同甜石榴果實主成分初始因子載荷矩陣分析如表3 所示，從中可以得出主成分1 中主要代表的指標信息為可滴定酸、總酚、糖酸比、花色苷，反映了甜石榴果實的酸類、酚類、花色苷類物質的含量情況；主成分2 中主要代表指標信息為出汁率、可溶性糖含量，反映了甜石榴的滋味品質；主成分3 中主要代表的指標為維生素C，反映了甜石榴果實中維生素C 的含量情況。

根據主成分分析中的載荷矩陣和特征向量矩陣，得出主成分的表達式：y1=-0.025x1-0.270x2+0.279x3+0.312x4+0.085x5-0.058x6+0.258x7；y2=-0.458x1-0.069x2-0.100x3+0.056x4+0.353x5+0.465x6-0.001x7；y3=0.219x1+0.393x2+0.267x3-0.055x4-0.547x5+0.323x6+0.462x7（1）

式中，y1、y2、y3分別為主成分1、主成分2、主成分3；x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7分別表示出汁率、糖酸比、總酚含量、可滴定酸、維生素C、可溶性糖、花色苷。利用3個主成分的得分（y）及方差權重構造綜合評價模型為y=0.438y1+0.251y2+0.160y3。

為了更加清晰的表達各個指標與得分之間的關系，構建甜石榴果實營養評價模型為：y＝0.139 048x1－0.072 699x2＋0.139 822x3＋0.141 912x4＋0.038 313 x5＋0.142 991x6＋0.186 673x7。

2.3 不同品種甜石榴果實的品質評價

運用評價模型對9 個山東主栽品種的甜石榴品質進行評價，得出了甜石榴品種的綜合品質排序見表4，從高到低排列依次為‘魯青1 號’‘小紅皮’‘秋艷’‘謝花’‘超紅’‘泰山紅’‘大青皮’‘三白’‘白花玉石籽’。通過此模型可以直觀明了地看出每個指標對石榴品質評價的貢獻值，品質得分前兩名為‘魯青1 號’‘小紅皮’，這兩個品種石榴果實的可滴定酸、花色苷和總酚均顯著高于其他品種。唐貴敏等[28]通過不同類型石榴品種果實品質分析與質構特性評價研究，得出結論石榴的風味與該品種所含的酸含量有密切關系。另一方面，糖酸比是用于表示果實品質的重要指標，汪小飛[29]研究發現，糖酸比在10∶1 以上和40∶1 以下時，石榴為酸甜口味，比較適合鮮食，‘魯青1 號’‘小紅皮’糖酸比分別為23.3、20.9，因含有較多的有機酸類物質，風味物質更為豐富。因此，‘魯青1 號’‘小紅皮’綜合評價品質優異。

表4 不同品種甜石榴主成分得分Table 4 Principal component score of different varieties of sweet pomegranate

3 結論

3.1 不同品種甜石榴的品質特征分析

‘魯青1 號’總酚、花色苷含量最高，可滴定酸含量豐富；‘小紅皮’果實大，可滴定酸含量最高，總酚、花色苷含量居第二位；‘泰山紅’總酚、花色苷、可溶性糖含量較高，維生素C 含量最低；‘秋艷’可溶性糖含量最高，總酚含量最低；‘謝花’維生素C 含量最高，可溶性糖含量較高；‘超紅’‘大青皮’果實大，總酚含量較高；‘三白’花色苷含量低；‘白花玉石籽’糖酸比較高，花色苷、可溶性糖含量最低，可滴定酸含量很低。

3.2 不同品種甜石榴品質綜合評價

選取與甜石榴品質直接相關的7 個指標進行主成分分析，從中提取出3 個主成分，累計貢獻率達到84.866%，可較好反映甜石榴品質的綜合信息。主成分1主要反映甜石榴果實的營養品質，主成分2 主要反映甜石榴果實的風味品質，主成分3 反映甜石榴果實的維生素C 含量。通過綜合評價得出山東9 個主栽甜石榴品種品質優劣順序為‘魯青1 號’‘小紅皮’‘秋艷’‘謝花’‘超紅’‘泰山紅’‘大青皮’‘三白’‘白花玉石籽’。

評價品種優劣的一個重要依據是果實品質，本文從基礎指標和營養品質兩個方面測定了9 種不同甜石榴品種的8 個指標，用主成分分析法對不同品種甜石榴進行綜合評價排序，‘泰山紅’‘白花玉石籽’的甜酸比高、甜味濃，可用于鮮食品種推廣栽培；‘秋艷’‘小紅皮’‘泰山紅’汁液豐富，可考慮用于石榴制汁加工。‘魯青1 號’‘小紅皮’為酸甜口，有機酸類物質含量豐富，可考慮用于石榴制汁、釀酒等以充分利用，以期為石榴種植資源研究、良種選育及消費者選購提供參考。

石榴生長過程中的氣候條件對果實品質具有重大影響，生長期、成熟期及果實發育后期的光照、氣溫、空氣濕度、降水量大大影響果實營養品質[30]。因此同一品種，同一地區的石榴在不同年份品質可能會存在差異。本研究暫未涉及不同年份間甜石榴的品質比較，后續將繼續收集這些品種的品質數據，驗證完善評價模型，以期對鮮食甜石榴綜合品質進行更加科學、系統地評價和預測。