馮 娟，任小林，田建文，3，樊 麗，王曉飛

（1.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)與工程，寧夏銀川750021；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院，陜西楊陵712100；3.寧夏科學(xué)技術(shù)廳，寧夏銀川 750001）

富士蘋(píng)果是我國(guó)栽培面積最大的蘋(píng)果品種，產(chǎn)量占我國(guó)蘋(píng)果總產(chǎn)量的60.4%[1]。品質(zhì)是決定蘋(píng)果口感、風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)的關(guān)鍵因素，直接影響著蘋(píng)果質(zhì)量等級(jí)和商品價(jià)值，果實(shí)品質(zhì)優(yōu)劣是決定其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的根本因素。品質(zhì)評(píng)價(jià)是良種選擇和優(yōu)選果品的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，果實(shí)品質(zhì)狀況直接影響其品質(zhì)區(qū)劃[2]，我國(guó)蘋(píng)果產(chǎn)業(yè)正在逐步提高完善，趨勢(shì)從“數(shù)量效益型”向“質(zhì)量效益型”轉(zhuǎn)變[3]，人們對(duì)蘋(píng)果品質(zhì)的要求不單單在外觀上，更注重的是內(nèi)在品質(zhì)和風(fēng)味營(yíng)養(yǎng)。影響果實(shí)品質(zhì)因子較多，由果實(shí)內(nèi)在、外在和加工方面等復(fù)合因子構(gòu)成，各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定起來(lái)既繁瑣又較復(fù)雜且主次難分，尤其對(duì)于不同產(chǎn)地的品質(zhì)差異，更不易比較與分析。有鑒于此，人們對(duì)桃[4]、板栗[5]、椪柑[6]、臍橙[7]的品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了研究和簡(jiǎn)化，也取得一定進(jìn)展。目前關(guān)于富士蘋(píng)果采后研究大多集中在與其他不同品種的比較方面[8-9]，而關(guān)于不同產(chǎn)地的比較研究較少，如何客觀、科學(xué)、準(zhǔn)確、有效地對(duì)果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)是亟待解決的課題。據(jù)此，本文采用主成分分析和聚類(lèi)分析法對(duì)品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行簡(jiǎn)化分類(lèi)，再根據(jù)綜合品質(zhì)評(píng)價(jià)得分比較出不同產(chǎn)地富士蘋(píng)果的品質(zhì)差異。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

富士蘋(píng)果 分別產(chǎn)自陜西（洛川、安塞、銅川、延安、扶風(fēng)）、甘肅（靜寧、天水）、山東（煙臺(tái)）、河南（三門(mén)峽）、新疆（阿克蘇），成熟度相似（所選果樹(shù)樹(shù)齡、栽培管理和樹(shù)勢(shì)基本一致），采好存于零度冷庫(kù)，用于果實(shí)品質(zhì)分析。

GS-15型水果質(zhì)地分析儀 南京歐熙科貿(mào)有限公司；日本美能達(dá)CR-400型色度計(jì) 日本美能達(dá)；PAL-1型數(shù)顯糖度計(jì) 日本Atago愛(ài)宕公司；GMK-835F型蘋(píng)果酸度計(jì) 常州銳品精密儀器有限公司；榨汁機(jī) 上海飛利浦公司；UV-2201型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) 美國(guó)PE公司；低溫高速離心機(jī) 德國(guó)Eppendorf公司；恒溫箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司；分析天平 梅特勒一托利多儀器有限公司等。

1.2 指標(biāo)測(cè)定方法

1.2.1 外觀品質(zhì)測(cè)定

1.2.1.1 單果質(zhì)量測(cè)定 采用電子天平測(cè)定。

1.2.1.2 果形指數(shù)測(cè)定 游標(biāo)卡尺測(cè)定果實(shí)的縱徑、橫徑，果形指數(shù)=縱徑/橫徑。

1.2.1.3 果皮色澤測(cè)定 參考Iglesias等[10]和Tijskensa等[11]的方法，采用進(jìn)行色度儀測(cè)定，用L*、a*、b*表示。每個(gè)地區(qū)十個(gè)重復(fù)，沿果實(shí)表面赤道面取5個(gè)點(diǎn)測(cè)量，L*表示色澤明亮度，c*=（a*+b*）1/2，代表鮮艷度。

1.2.2 內(nèi)在品質(zhì)測(cè)定

1.2.2.1 酸度測(cè)定 采用酸度計(jì)測(cè)定。

1.2.2.2 可溶性固形物測(cè)定 采用糖度計(jì)測(cè)定。1.2.2.3 硬度測(cè)定 采用水果質(zhì)地分析儀測(cè)定。

1.2.2.4 果肉密度測(cè)定 采用排水法測(cè)定，取一定大小的果肉，使用天平稱(chēng)重測(cè)出質(zhì)量m，然后用排水法測(cè)出體積V，根據(jù)公式（1）計(jì)算果肉密度：

1.2.2.5 果肉色澤測(cè)定 采用色度儀測(cè)定，測(cè)定時(shí)除了削皮換個(gè)探頭外，其他同果皮色澤測(cè)定方法一致。

1.2.3 加工品質(zhì)測(cè)定

1.2.3.1 果汁密度測(cè)定 采用婆梅比重計(jì)測(cè)定。

1.2.3.2 褐變指數(shù)測(cè)定 采用紫外分光光度計(jì)測(cè)定，參考Edna等[12]的方法，并做出了一定的修改。具體方法：將蘋(píng)果樣品榨汁，分別加入兩個(gè)燒杯中，每個(gè)燒杯加4mL，其中一個(gè)迅速加入6mL三氯乙酸（對(duì)照組），將兩個(gè)燒杯在20℃條件下放置2h，在另一個(gè)燒杯中加入6mL三氯乙酸（處理組）。將對(duì)照組和處理組在5000r/min離心20min后，取上清液在420nm[13]處測(cè)定吸光值，計(jì)算其ΔOD值，作為褐變指數(shù)。

1.2.3.3 出汁率測(cè)定 參照魯玉妙等[14]的方法，取一定量的蘋(píng)果切塊并稱(chēng)重，用榨汁機(jī)榨汁，稱(chēng)果汁的質(zhì)量。根據(jù)公式（2）計(jì)算出汁率：

出汁率（%）=蘋(píng)果汁的質(zhì)量/原料質(zhì)量×100 式（2）

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理和簡(jiǎn)單計(jì)算，再用SPSS19.0進(jìn)行主成分分析，然后用DPS7.05進(jìn)行聚類(lèi)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 富士蘋(píng)果果實(shí)品質(zhì)分析

10個(gè)不同產(chǎn)地富士蘋(píng)果主要果實(shí)品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。表中數(shù)據(jù)反應(yīng)了不同產(chǎn)地富士蘋(píng)果品質(zhì)基本指標(biāo)，體現(xiàn)各產(chǎn)地果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)的簡(jiǎn)單相互關(guān)系。外在品質(zhì)中，單果重方面煙臺(tái)和洛川兩個(gè)產(chǎn)地蘋(píng)果最重，銅川最低；果形指數(shù)方面扶風(fēng)、天水兩個(gè)產(chǎn)地的測(cè)量值最大，果形接近橢圓形或圓錐形，外觀端正；果皮色澤方面，延安的蘋(píng)果色澤比其他產(chǎn)地蘋(píng)果艷麗，內(nèi)在品質(zhì)中，果肉色澤方面阿克蘇、靜寧兩個(gè)產(chǎn)地要優(yōu)于其他產(chǎn)地；硬度方面銅川、阿克蘇、三門(mén)峽、靜寧大于其他產(chǎn)地，松脆可口；可溶性固形物方面靜寧、三門(mén)峽含量大于其他產(chǎn)地；酸度方面阿克蘇、三門(mén)峽、煙臺(tái)含酸量大于其他產(chǎn)地；可溶性糖方面延安的最高，靜寧、煙臺(tái)和阿克蘇三個(gè)產(chǎn)地相對(duì)較高；加工品質(zhì)中，褐變指數(shù)方面最高的為阿克蘇蘋(píng)果，ΔOD值為0.300，褐變指數(shù)最低的為煙臺(tái)蘋(píng)果，ΔOD值為0.166，安塞、銅川、天水、靜寧、扶風(fēng)這五個(gè)產(chǎn)地褐變指數(shù)相對(duì)都較高；果汁密度方面扶風(fēng)和煙臺(tái)最高，延安產(chǎn)地最低，其他產(chǎn)地之間相差不大；出汁率方面阿克蘇、煙臺(tái)、靜寧、天水大于其他產(chǎn)地的蘋(píng)果，即加工品質(zhì)要優(yōu)于其他產(chǎn)地。但是，不同產(chǎn)地間富士果實(shí)綜合品質(zhì)在表中不易體現(xiàn)，為此，需要對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

表1 不同產(chǎn)地富士蘋(píng)果果實(shí)品質(zhì)分析結(jié)果（x±s，n=10）Table 1 The fruit quality of Fuji apple among different cultivating regions（x±s，n=10）

表2 各指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)矩陣Table 2 Correlation matrix of indexes

2.2 富士蘋(píng)果果實(shí)品質(zhì)評(píng)價(jià)因子的選擇

富士蘋(píng)果果實(shí)品質(zhì)的構(gòu)成因子較多，不同果實(shí)品質(zhì)因子之間存在著密切相關(guān)性和相對(duì)獨(dú)立性。對(duì)供試的10個(gè)產(chǎn)地富士蘋(píng)果主要品質(zhì)指標(biāo)應(yīng)用多元統(tǒng)計(jì)法的主成分分析和聚類(lèi)分析，選擇出品質(zhì)評(píng)價(jià)的主要因子并進(jìn)行分類(lèi)。

2.2.1 主成分分析的檢驗(yàn) 表2是所測(cè)定的各個(gè)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行無(wú)量綱標(biāo)準(zhǔn)化處理后，求得的相關(guān)系數(shù)矩陣，其中X（1）、X（2）……X（12）代表品質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。根據(jù)KMO檢驗(yàn)和Bartlett球度檢驗(yàn)[15]，表3得出：KMO值為0.764，根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)家Kaiser之前規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)KMO取值大于0.6時(shí)，適合因子分析。Bartlett球度檢驗(yàn)得出的相伴概率為0.0014，小于顯著性水平0.05，因此拒絕Bartlett球度檢驗(yàn)的零假設(shè)，認(rèn)為適合于因子分析。檢驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果表明，本實(shí)驗(yàn)符合因子分析。

表3 KMO檢驗(yàn)和Bartlett球度檢驗(yàn)Table 3 KMO and Bartlett’s test

2.2.2 主成分因子的選擇 根據(jù)特征值大于1的原則提取了4個(gè)主成分，其特征值分別為3.776、2.971、1.934、1.571，各個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率分別為31.470%、24.759%、16.115%、13.094%，累積貢獻(xiàn)率達(dá)85.439%（表4），能夠反應(yīng)果實(shí)品質(zhì)大部分信息。

表4 主成分分析表Table 4 Analysis of the principle components

從表4可以看出，決定第1主成分大小的主要是果肉色澤和可溶性固形物；決定第2主成分大小的主要是果形指數(shù)和單果重；決定第3主成分大小的主要是果汁密度和酸；決定第4主成分大小的主要是出汁率和褐變指數(shù)。為了使提取出的4個(gè)主成分能夠更好的定義及描述，對(duì)成分矩陣進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，結(jié)果見(jiàn)表5，決定第1主成分的主要是果皮色澤和可溶性糖；決定第2主成分大小的主要是硬度和果肉密度；決定第3主成分大小的主要是酸；決定第4主成分的主要是出汁率和褐變指數(shù)。依據(jù)這兩種方法的分析結(jié)果，將第1主成分可定義為蘋(píng)果內(nèi)在品質(zhì)的甜味；第2主成分可定義為蘋(píng)果的外觀品質(zhì)；第3主成分可定義為蘋(píng)果內(nèi)在品質(zhì)的酸味；第4主成分可定義為蘋(píng)果的加工品質(zhì)。

表5 旋轉(zhuǎn)主成分分析表Table 5 Rotating of the principle component’s analysis

2.2.3 主成分因子的聚類(lèi)分析 用系統(tǒng)聚類(lèi)分析建立果實(shí)品質(zhì)評(píng)價(jià)體系[16]，如果單用主成分分析只可選擇出果實(shí)品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)，并不能更有效挑選出影響其果實(shí)品質(zhì)較大的指標(biāo)。將表6前4個(gè)各個(gè)主成分的特征向量進(jìn)行系統(tǒng)聚類(lèi)，最大距離約為0.61時(shí)可化分為4個(gè)類(lèi)別（如圖1）。

從圖1可以看出，果形指數(shù)（8）、出汁率（10）分別單列為一類(lèi)，單果重和果汁密度（1、9）聚為一類(lèi)，果皮色澤、可溶性固形物、可溶性糖、果肉色澤、果肉色澤、硬度、果肉密度、褐變指數(shù)和酸度（2、3、12、6、5、7、11、4）8個(gè)指標(biāo)同聚為一類(lèi)。其中單為一類(lèi)的品質(zhì)因素具有相對(duì)獨(dú)立性；同聚為一類(lèi)的果實(shí)品質(zhì)因素之間有密切的相關(guān)性。由此，富士蘋(píng)果12個(gè)果實(shí)品質(zhì)因素可以選出4個(gè)因子予以簡(jiǎn)化，簡(jiǎn)化后的評(píng)價(jià)因子是：果形指數(shù)、出汁率、單果重或果汁密度、果皮色澤或可溶性固形物或可溶性糖或果肉色澤或硬度或果肉密度或褐變指數(shù)或酸度。

2.3 不同產(chǎn)地富士蘋(píng)果果實(shí)品質(zhì)聚類(lèi)分析

依據(jù)圖1果實(shí)品質(zhì)評(píng)價(jià)體系并結(jié)合表4、表5主成分因子的選擇，選取單果重、果形指數(shù)、可溶性固形物、酸和出汁率5個(gè)果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)為富士蘋(píng)果品質(zhì)簡(jiǎn)化后的評(píng)價(jià)體系，綜合評(píng)價(jià)10個(gè)不同產(chǎn)地富士蘋(píng)果果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)。從圖2可以看出，當(dāng)最大距離為8.03時(shí)可聚為4類(lèi)，洛川聚為第1類(lèi)；煙臺(tái)聚為第2類(lèi)；安塞、延安、扶風(fēng)、天水、靜寧、三門(mén)峽、阿克蘇聚為第3類(lèi)；銅川聚為第4類(lèi)。

2.4 不同產(chǎn)地富士蘋(píng)果綜合品質(zhì)高低比較

依據(jù)提取出來(lái)的4個(gè)主成分因子為綜合評(píng)價(jià)品質(zhì)指標(biāo)，求得各個(gè)產(chǎn)地主成分得分及綜合得分，見(jiàn)表7。得到不同產(chǎn)地富士蘋(píng)果綜合品質(zhì)高低的順序?yàn)椋喊⒖颂K＞靜寧＞三門(mén)峽＞煙臺(tái)＞延安＞安塞＞天水＞洛川＞銅川＞扶風(fēng)。

表6 各指標(biāo)的特征向量Table 6 Feature vector of indexes

表7 各產(chǎn)地主成分得分及綜合得分Table 7 Score and general score of principal components of different cultivating regions

3 結(jié)論與討論

本文通過(guò)比較分析不同產(chǎn)地富士蘋(píng)果果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)，比較10個(gè)產(chǎn)地蘋(píng)果的差異，選取單果重、果形指數(shù)、可溶性固形物、酸和出汁率為品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)，得出各個(gè)產(chǎn)地蘋(píng)果綜合品質(zhì)高低的順序?yàn)椋喊⒖颂K＞靜寧＞三門(mén)峽＞煙臺(tái)＞延安＞安塞＞天水＞洛川＞銅川＞扶風(fēng)。

應(yīng)用數(shù)學(xué)多元統(tǒng)計(jì)方法中的主成分分析[17]和聚類(lèi)分析[18]能夠?qū)^多品質(zhì)性狀進(jìn)行綜合考察，主觀因素少，能在保留指標(biāo)大部分信息的前提下對(duì)指標(biāo)簡(jiǎn)化為新的個(gè)數(shù)較少且彼此獨(dú)立的綜合指標(biāo)，分類(lèi)結(jié)果更加客觀科學(xué)從而更準(zhǔn)確地分析果實(shí)品質(zhì)。魏欽平等[19]利用主成分分析法對(duì)不同品種蘋(píng)果果實(shí)的主要品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分析，選擇了單果質(zhì)量、可溶性固形物、總糖等評(píng)價(jià)指標(biāo)，使蘋(píng)果的品質(zhì)評(píng)價(jià)工作簡(jiǎn)化，而本文與前人研究結(jié)果有共同之處，并有所改進(jìn)，保證了富士蘋(píng)果果實(shí)綜合品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)更有針對(duì)性，避免盲目測(cè)定大量可能影響品質(zhì)的所有指標(biāo)，減少了工作量，較簡(jiǎn)單地對(duì)不同產(chǎn)地富士蘋(píng)果進(jìn)行分類(lèi)也比較出不同產(chǎn)地富士蘋(píng)果果實(shí)綜合品質(zhì)差異性，為提高蘋(píng)果的品質(zhì)提供了一定理論依據(jù)。但蘋(píng)果果實(shí)品質(zhì)因受很多客觀和主觀上因素影響較大[20]，其中包括氣象因子（如海拔、年降水量、日照、氣溫）、栽植條件、肥水管理水平等，因此會(huì)因產(chǎn)地不同而呈現(xiàn)出較大差異。可以通過(guò)對(duì)這些影響因素的研究達(dá)到對(duì)蘋(píng)果品質(zhì)的深度認(rèn)識(shí)，從而為提高其品質(zhì)提出一些更有力可行的方法，對(duì)于實(shí)現(xiàn)我國(guó)果實(shí)品質(zhì)調(diào)控，提高蘋(píng)果國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，增加出口有著重大意義。

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