基于主成分分析的“大久保桃”果實品質(zhì)綜合評價

關(guān)鍵詞大久保桃；主成分分析；果實品質(zhì)；綜合評價中圖分類號S662.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號 0517-6611（2025）16-0028-03doi： 10.3969/j.issn.0517-6611.2025.16.006

AbstractTocompartfritualityierencesof“Oubopeach”frdiferentorsandreetheeyiicatorsofifreto \"Okubo peach”germplasmresourceswereusedasmaterils.Tenquality indicatorsincludingsinglefruitqaityandanthocyaninswerdeter mined.Thescoreswerecalulatedandthepeachorchards wererankedbyacomprehensiveevaluationmethodcombiningprincipalcomponent analysisandfactoranalysis.Theresultsshowedthattefruitqaltyof“Okubopeach”indiferentproducingareaswasdiferent，andthe range of variation coefficient was wide，ranging from 2.00% to 21.21% . The coefcient of variation of titrable acid content is the largest，reaching 21.21% .Three principalcomponentswereextracted byprincipal componentanalysis，andthecumulativevariancecontributionrate reached 83.311% .Furthermore，solid-acidratio，sugar-acidratioandfruitqualitywere usedasthecore evaluation indexesandacomprehensive evaluation model （ Y=0.417 3F1+0.294 9F2+0.120 9F3 ）was established. The comprehensive quality of T9，T8，T1O，T13 and T1 was excelent，thequalityofpeachfruitiT7，2，11，T3andT5was medm，andhequaltyofpeachfruitinT，T4andTwasre researchresultsproidedentihoeticalgdaefortiaiomanagentdegioalslctioofeelntgeplaso of“ Okubo peach”.

Key WordsOkubo peach;Principal component analysis ;Fruit quality;Comprehensive evaluation

桃屬于薔薇科（Rosaceae）李屬（Prunus）植物[，原產(chǎn)于我國西部地區(qū)，位列第四大水果種類[2]。桃鮮食和加工品類豐富，果實富含糖（果糖、葡萄糖、蔗糖等）、酸（蘋果酸、奎寧酸、檸檬酸等）和多種生物活性物質(zhì)（膳食纖維、酚類化合物、類胡蘿卜素、維生素等）[3-4]。天津市地處暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，光照資源充足，雨量較豐沛，土層深厚，是我國重要的華北中晚熟桃產(chǎn)區(qū)。自20世紀(jì)50年代“大久保桃”品種由日本引入國內(nèi)[5]，推廣種植面積逐步擴大。目前天津市主栽桃品種有20余個，“大久保桃”仍是栽培面積較大的特色品種之一[6]。但長期以來因缺乏對種質(zhì)資源的保存改良和精細(xì)化管理，很多果園存在品質(zhì)降低、整齊度差、品種典型特征不一致等問題，嚴(yán)重制約本地“大久保桃\"的品牌培育和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。因此，篩選品種特色突出、品質(zhì)優(yōu)異的“大久保桃”種植區(qū)，建立果實品質(zhì)綜合評價體系是確保本地桃產(chǎn)業(yè)健康良性發(fā)展的重要任務(wù)。桃的感官品質(zhì)（甜度、酸度、硬度、香氣等）和果實營養(yǎng)成分（維生素C、氨基酸、礦質(zhì)元素、酚類物質(zhì)）是評價品種特質(zhì)的重要指標(biāo)[7-9]。前人利用多種方法對桃的果實品質(zhì)進(jìn)行評價[10-12]，其中主成分分析法是將原有多個變量歸納為幾個少數(shù)關(guān)鍵變量。該方法能最大程度地保留原有數(shù)據(jù)信息[11]，并簡化分析過程。王俊宇等[13]采用該方法對16個草莓品種的果實品質(zhì)進(jìn)行分析與評價，并簡化為3個類型因子對各品種進(jìn)行分類;孫思邈等[14]對23份蘋果種質(zhì)材料進(jìn)行相關(guān)性分析和主成分分析，并將多個評價指標(biāo)概括為3個主要成分，為育種親本的選擇提供參考。此前對“大久保桃”品質(zhì)評價的研究涵蓋品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)有限，對采樣區(qū)域針對性不強，利用主成分分析法綜合評價“大久保桃”果實品質(zhì)更鮮見報道。為進(jìn)一步了解天津市不同產(chǎn)區(qū)“大久保桃”果實品質(zhì)的性狀優(yōu)劣，筆者以采自天津市區(qū)內(nèi)的13個果園樣品為材料，共檢測10項品質(zhì)指標(biāo)，通過主成分分析法篩選適宜的桃品質(zhì)評價指標(biāo)并建立“大久保桃”品質(zhì)綜合評價模型，為天津市桃品種品質(zhì)評價和品種結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級提供參考依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗材料試材選自天津市區(qū)內(nèi)13個果園的“大久保桃”，果園編號為T1～T13。果園栽培管理措施和氣象條件基本一致，樹齡為10～15年。

1.2試驗方法2022年7一8月在果實成熟期，選取每個果園中間和外圍樹勢相近的5棵樹，無明顯病蟲害，在樹冠外圍隨機采取東、西、南、北4個方向的30個果實，單株為1個試驗小區(qū)，重復(fù)5次。采摘后立即保存在低溫保鮮盒中帶回實驗室進(jìn)行指標(biāo)檢測。

1.3測定項目與方法外觀品質(zhì)：單果質(zhì)量用電子天平進(jìn)行稱量。果實縱徑和橫徑用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測量，果形指數(shù)為果實縱徑與橫徑之比。

內(nèi)在品質(zhì)：果實可溶性固形物含量用AntonPaar糖度分析儀測定；可溶性糖采用蒽酮比色法[5測定；果實硬度采用GY-1型果實硬度計測定；可滴定酸含量利用酸堿滴定法測定[]；固酸比和糖酸比分別為可溶性固形物、可溶性糖與可滴定酸的比值;維生素C含量按GB/T5009.86—2003進(jìn)行測定;花色苷含量采用高效液相色譜法（HPLC）測定[17] 。

2結(jié)果與分析

2.1果實品質(zhì)指標(biāo)變異情況由表1可知，采自不同果園的13份“大久保桃”材料變異情況存在較大差異，變異系數(shù)為2.00%～21.21% 。可溶性糖、單果質(zhì)量、果形指數(shù)、硬度、維生素C和花色昔的變異系數(shù)均較小，在 10% 以內(nèi)；可溶性固形物、固酸比、糖酸比和可滴定酸的變異系數(shù)相對較大，均大于10% 。其中，可滴定酸含量的變異系數(shù)最大，為 21.21% 。

表113份“大久保桃”果實品質(zhì)指標(biāo)變異情況

2.2果實品質(zhì)指標(biāo)的主成分分析利用SPSS19.0分析軟件，將從13個“大久保桃”果園獲取的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后得到新的數(shù)據(jù)，用KMO和巴特利特檢驗法進(jìn)行適用性檢驗，結(jié)果表明，KMO值等于0.517，表明各測定指標(biāo)相關(guān)性較強，利用巴特利特球形度檢驗統(tǒng)計量為91.257，顯著性為0.000，說明相關(guān)系數(shù)矩陣與單位陣之間有顯著差異。2項結(jié)果檢驗都表明所選數(shù)據(jù)可以使用主成分分析法進(jìn)行評價。

由表2可知，提取出3個特征值大于1的主成分，分別為F1、F2和F3。這3個主成分可以反映原始變量的 83.311% 的方差，已包含“大久保桃\"果實品質(zhì)性狀的大部分信息。第1主成分方差貢獻(xiàn)率為 41.732% ，第2主成分的方差貢獻(xiàn)率為 29.486% ，累計方差貢獻(xiàn)率為 71.218% ；第3主成分的方差貢獻(xiàn)率為 12.093% ，累計方差貢獻(xiàn)率為 83.311% 。

表2主成分特征值及累計方差貢獻(xiàn)率

Table 2 Characteristic values and cumulative contribution rate of principal components

由表3可知，第1主成分主要包括固酸比、糖酸比和可溶性糖，包含原始信息量的 41.732% ，這些指標(biāo)反映果實的甜酸風(fēng)味，可作為果實的風(fēng)味決定因子；第2主成分單果質(zhì)量和果形指數(shù)等載荷較高，總貢獻(xiàn)率為 29.486% ，可作為果重和形狀因子；第3主成分的方差貢獻(xiàn)率為 12.093% ，主要包括可滴定酸和花色苷等代表性物質(zhì)，可作為果實酸度和抗氧化保健功能因子。

表3果實品質(zhì)指標(biāo)主成分載荷矩陣Table 3 Principal component load matrix of fruit quality index

2.3果實品質(zhì)性狀的綜合評價用SPSS軟件將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，根據(jù)線性組合系數(shù)矩陣，得到主成分 F 由標(biāo)準(zhǔn)化后變量 X 表示線性組合的主成分得分函數(shù)，公式：

F1=0.501X1-0.121X2+0.459X3+0.496X4-0.012X5- 0.277X6+0.152X7-0.216X8-0.039X9+0.302X10 F2=-0.022X1+0.115X2-0.045X3-0.003X4+0.489X5+1 0.342X6+0.478X7+0.471X8-0.21X9+0.153X10 F3=0.091X1+0.75X2-0.209X3-0.147X4+0.095X5- 0.102X6+0.128X7-0.065X8+0.703X9- 0.011X10

式中， ^{F1，F(xiàn)2} 和 F3 表示不同材料在3個主成分上的得分值，X1～X10 分別表示可溶性固形物、固酸比、糖酸比等10項指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值。

以各主成分對應(yīng)的方差貢獻(xiàn)率為權(quán)重，主成分的得分與相應(yīng)權(quán)重乘積的累加建立果實品質(zhì)綜合得分 （F） 的數(shù)學(xué)模型： F=0.417 3F1+0.294 9F2+0.120 9F3

將各項指標(biāo)數(shù)據(jù)帶人數(shù)學(xué)模型表達(dá)式，計算不同果園“大久保桃”綜合得分，并進(jìn)行綜合評價。得分越高，說明該果園生產(chǎn)的“大久保桃\"綜合品質(zhì)越好。綜合得分前10位的果園依次是T9、T8、T10、T13、T1、T7、T12、T11、T3、T5。在第1主成分中，T9、T10、T3、T8、T13得分排在前5;在第2主成分中，T10、T3、T6、T5、T4得分位列前5；在第3主成分中，T11、T12、T8、T1、T10得分位于前5。綜合得分位于前5個的果園中，T9、T10、T8的第1主成分得分值排在前列，生產(chǎn)的桃可溶性糖含量、固酸比和糖酸比均較高，果實內(nèi)在品質(zhì)表現(xiàn)較好；第2主成分中T10、T9、T13的得分排名靠前，單果質(zhì)量和果形指數(shù)較高，果個較大；第3主成分中T8、T1、T13的得分比較靠前，說明果實的營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)比較優(yōu)秀。T6、T4和T2綜合評價值較低，生產(chǎn)的桃果實品質(zhì)表現(xiàn)較差（表4）。

表4果實品質(zhì)的主成分得分及排序

Table 4 Principal component scores and ranking of fruit quality

3討論與結(jié)論

3.1討論“大久保桃”品種在天津市武清區(qū)、靜海區(qū)、濱海新區(qū)等地廣泛種植[18]。一般在7月中下旬至8月上旬成熟。經(jīng)過多年的自然分化、生物學(xué)混雜和跨地區(qū)品種交流，已形成豐富的品種類群，如民間種植較多的早久保、中久保、晚久保、酸久保、久保2號等。這些變異品系大多由果農(nóng)隨意命名，沒有經(jīng)過專業(yè)機構(gòu)的品種審定和登記，果實品質(zhì)差異較大，不同果園、不同產(chǎn)地生產(chǎn)的果實大小、成熟期、果皮顏色、口感參差不齊，有些已失去原有品種的優(yōu)良遺傳特性。當(dāng)前生態(tài)環(huán)境劇變使桃種質(zhì)備受遺傳侵蝕面臨大幅消失，保護(hù)和利用好現(xiàn)有的“大久保桃”桃種質(zhì)資源已迫在眉睫。

該研究采用主成分分析法和因子分析綜合評價法對13個不同桃園的果實進(jìn)行評價并建立果實品質(zhì)評價體系和預(yù)測模型。結(jié)果表明，無論是外觀品質(zhì)還是內(nèi)在品質(zhì)，不同果園間均存在差異，每個指標(biāo)變異系數(shù)也不同。該試驗選用的13個果園栽培管理措施基本一致，但土壤條件有一定差異，可能是導(dǎo)致品質(zhì)差異的因素之一。一般認(rèn)為主成分分析法的累計方差貢獻(xiàn)率達(dá) 80%～85% 即可反映全部指標(biāo)的大部分信息[19]。該研究將10個性狀指標(biāo)綜合為3個主成分，累計方差貢獻(xiàn)率為 83.311% 。10個性狀在3個主成分的載荷值有明顯不同，載荷值絕對值的大小代表該性狀對綜合性狀表現(xiàn)貢獻(xiàn)率的高低。對于桃果實評價因子的選擇，尚娟娥等[20]將固酸比、糖酸比、可溶性糖作為核心評價指標(biāo)。岳海英等[2]認(rèn)為可溶性固形物、總糖等可作為核心評價指標(biāo)。張彥山等[22]將可溶性固形物、糖酸比、固酸比作為桃品質(zhì)評價的核心指標(biāo)。果實中糖、酸的含量和比例（固酸比、糖酸比）直接決定了桃果的風(fēng)味。對于感官品質(zhì)的評價，果實的單果質(zhì)量及外觀形狀也占有較高載荷。

3.2結(jié)論該研究為了科學(xué)評價13個不同產(chǎn)地“大久保桃”的果實品質(zhì)，對10個品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行綜合和簡化分析，結(jié)果表明，10個品質(zhì)指標(biāo)的變異情況存在較大差異，變異系數(shù)為 2.00%～21.21% ，其中可滴定酸的變異系數(shù)最大，達(dá)21.21% 。經(jīng)主成分分析提取出3個特征根大于1的主成分。第1主成分包括固酸比、糖酸比和可溶性糖等指標(biāo)，方差貢獻(xiàn)率為 41.732% ，主要反映果實的甜酸風(fēng)味；第2主成分包括單果質(zhì)量和果形指數(shù)等代表性指標(biāo)，方差貢獻(xiàn)率為 29.486% 主要反映果實大小和形狀；第3主成分主要包括可滴定酸和花色苷等代表性物質(zhì)，方差貢獻(xiàn)率為 12.093% ，反映果實酸度和抗氧化保健功能因子。前3個主成分的累計方差貢獻(xiàn)率為 83.311% ，可代表原性狀的大部分信息。參考前人的研究并結(jié)合實際生產(chǎn)目的（鮮食），將固酸比、糖酸比和單果質(zhì)量作為核心評價指標(biāo)，建立了品質(zhì)綜合評價模型 F=0.4173F1+ ，采用該模型對不同果園進(jìn)行評價，T9、T8、T10，T13，T1 果園的桃綜合品質(zhì)表現(xiàn)優(yōu)異， T7，T12，T11，T3，T5 果園的桃品質(zhì)表現(xiàn)中等， ^16，14，T2 果園桃品質(zhì)表現(xiàn)較差。

該研究將為天津市“大久保桃”的栽培管理和優(yōu)良種質(zhì)資源區(qū)域選擇提供科學(xué)的理論指導(dǎo)。由于樣本覆蓋區(qū)域有限，評價模型適配度還需加強，對其他產(chǎn)區(qū)“大久保桃”品質(zhì)評價還有待進(jìn)一步研究。

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