劉丙花，孫 銳，王開芳，舒秀閣，孫 蕾,*

（1.山東省林業(yè)科學(xué)研究院，山東 濟南 250014；2.國家林業(yè)局經(jīng)濟林產(chǎn)品質(zhì)量檢驗檢測中心（濟南），山東 濟南 250014；3.齊魯工業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東 濟南 250353）

藍莓（Vaccinium spp.）是一種具有多種營養(yǎng)和保健功能的新興果樹，既可鮮食，亦可作為加工品原料，具有較高的經(jīng)濟價值和廣闊的開發(fā)前景[1-3]。近年來，我國藍莓種植面積不斷擴大，產(chǎn)量逐年增加，但由于藍莓品種混雜、深加工技術(shù)水平較低，導(dǎo)致藍莓綜合利用率低，深加工產(chǎn)業(yè)鏈短，致使果農(nóng)和深加工企業(yè)的效益均無法保證。藍莓果實在生長、發(fā)育、成熟、貯藏過程中，經(jīng)歷一系列復(fù)雜的生理生化變化，主要包括外觀大小、形狀、顏色，內(nèi)在營養(yǎng)成分和質(zhì)地的改變，這些因素影響藍莓的綜合品質(zhì)[4-5]。目前，國內(nèi)外有關(guān)藍莓品質(zhì)的研究多集中在某一個或幾個指標上，而對多個藍莓品種不同利用性的綜合評價及各品質(zhì)指標間的相關(guān)性分析尚存在很大的欠缺[6-11]。因此，分析評價不同藍莓品種果實品質(zhì)特性，選擇適宜鮮食或加工的藍莓品種，能夠有針對性地引導(dǎo)果農(nóng)種植專用品種，提高經(jīng)濟收入，降低企業(yè)原料成本，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，更好地促進藍莓行業(yè)的健康發(fā)展。

鑒于此，本研究對山東省引進的22 個藍莓品種果實的外觀品質(zhì)和內(nèi)在品質(zhì)進行了比較，分析了各品質(zhì)指標間的相關(guān)性，并對主要品質(zhì)指標進行了主成分分析和聚類分析，對22 個藍莓品種的不同利用性進行了綜合評價，旨在為進一步完善藍莓品質(zhì)評價體系，生產(chǎn)高品質(zhì)、專用型藍莓品種選育和良種采后儲運、加工及銷售提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

實驗材料為山東省引進的22 個藍莓品種，各品種果實均于2016年6月采自沃林農(nóng)業(yè)（青島）有限公司日照市陳疃鎮(zhèn)藍莓生產(chǎn)基地。對各個藍莓品種均選擇果實大小一致、果面完全著均勻藍色且無病、蟲、傷害的果實分別進行采收分裝，置于4 ℃聚乙烯保鮮盒（長、寬、高分別為60、40、50 cm）帶回實驗室用于實驗指標測定。

1.2 儀器與設(shè)備

CR-210色度計 日本Konica Minolta公司；TA-XT Plus物性分析儀 英國Stable Micro Systems公司；PAL-1手持式糖量計 日本Atago公司；6010便攜式pH計美國JENCO公司；1100高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）儀 美國Agilent公司。

1.3 品質(zhì)測定

1.3.1 外觀品質(zhì)測定

平均單果質(zhì)量：采用直接稱質(zhì)量法，每次稱取10 個果實，計算平均單果質(zhì)量，重復(fù)6 次，計算平均值。

果形指數(shù)：用游標卡尺直接測量果實的橫徑和縱徑，果形指數(shù)＝橫徑/縱徑。

果實比重：采用密度測量法，即果實比重＝果實體積/果實質(zhì)量。

色度：利用色度計測出果皮的明度指數(shù)（L*值）。L*值越接近100表示顏色越淺，L*值越接近0表示顏色越深。每個品種選取10個有代表性的果實用于測定，每個樣品測定重復(fù)6 次，取平均值。

硬度：參考Hu Menghan等[12]的方法，取完整藍莓果實，采用物性分析儀P/75探頭（直徑為75 mm）進行質(zhì)地剖面分析實驗。測試參數(shù)如下：測前速率5 mm/s，測試速率2 mm/s，測后上行速率2 mm/s，藍莓果實受壓變形為25%，2 次壓縮停頓時間為5 s，觸發(fā)力為5.0 g。由質(zhì)地特征曲線得到藍莓硬度參數(shù)。每個品種隨機選取10 個果實用于測定，取平均值。

1.3.2 內(nèi)在品質(zhì)測定

可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)：用手持式糖量計測定。

有效酸度（pH值）：用便攜式pH計測定。

VC含量：依據(jù)GB/T 6195—1986《水果、蔬菜維生素C含量測定法（2,6-二氯靛酚滴定法）》，采用紫外吸收法測定。

總花青素含量：參照Sun Liqiong等[13]的方法，采用HPLC法測定。選取20 個新鮮成熟的藍莓果實勻漿，稱取0.4 g置于研磨缽中，加入體積分數(shù)3%甲酸化甲醇溶液50 mL搗碎，定容至500 mL，超聲提取30 min。用0.45 μm的有機微孔濾膜過濾，濾液用于HPLC儀檢測。HPLC檢測器為G1314A可變波長檢測器，色譜柱為Zorbax SB C18（250 mm×4.6 mm，5 μm），柱溫20 ℃，流動相A：體積分數(shù)5%甲醛水溶液，流動相B：100%乙腈，流速1 mL/min。以矢車菊花素3-葡萄糖苷為標準物建立標準曲線計算各花青素含量，各花青素含量之和即為總花青素含量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

實驗數(shù)據(jù)為平均值±標準差，每個指標測定重復(fù)6 次，取平均值。采用SPSS Statistics 20.0軟件對主要品質(zhì)指標進行相關(guān)性分析、主成分分析和系統(tǒng)聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同藍莓品種果實外觀品質(zhì)

單果質(zhì)量是反映果實外觀品質(zhì)的重要指標。本研究中22 個藍莓品種平均單果質(zhì)量存在較大差異，變異系數(shù)為13.32%，單果質(zhì)量超過2.00 g的品種有15 個，其中克瑞頓最大，為2.65 g，其次是藍線（2.61 g）。路寶、北陸、藍豐等7 個藍莓品種的單果質(zhì)量不足2.00 g，其中路寶的單果質(zhì)量最小，僅為1.09 g（表1）。

果形指數(shù)是判定果實形狀的最直觀標準，0.6～0.8為扁圓形，0.8～0.9為圓形或近圓形，0.9～1.0為橢圓形或圓錐形，大于1.0為長圓形。如表1所示，本研究中藍莓果實的果形指數(shù)范圍為0.74～0.97，變異系數(shù)為8.72%；瑞卡、日出、雙迪、陶柔、澤西、米德、北陸、夏普藍、藍線、布萊登10 個藍莓品種的果形指數(shù)為0.9～1.0，為橢圓形或圓錐形；大粒藍金、翰伯特、藍鳥、塞拉、奧尼爾、路寶6 個品種的果形指數(shù)為0.8～0.9，為圓形或近圓形；伯克利、克瑞頓、納爾遜、萊格西、藍豐、努益6 個品種的果形指數(shù)為0.7～0.8，為扁圓形。

表1 不同藍莓品種平均單果質(zhì)量、果形指數(shù)、果實比重、果皮L*值和硬度Table1 Average single fruit mass, fruit shape index, specif i c gravity,peel L* value and hardness of different blueberry cultivars

果實比重反映果實的相對密度，本研究中藍莓果實比重為0.98～1.14 g/cm3，變異系數(shù)為15.13%，品種間差異較大；其中路寶的果實比重最大，為1.14 g/cm3，其次是萊格西（1.11 g/cm3），克瑞頓、藍鳥、米德和塞拉的果實比重最小，均為0.98 g/cm3（表1）。

如表1所示，本研究中藍莓果實L*值變異系數(shù)為7.36%，是較為穩(wěn)定的指標；L*值最大的為路寶（76.39），其顏色最淺，其次為夏普藍（70.35）、澤西（66.92）、大粒藍金（62.95），L*值最小的為陶柔（50.13），其顏色最深，其次為米德（52.82）、伯克利（53.09）。

硬度反映藍莓果實在外力作用下發(fā)生形變所需要的屈服力大小。藍莓果實硬度為265.50～576.87 N，變異系數(shù)為19.23%，品種間差異很大?？巳痤D、大粒藍金和布萊登的果實硬度大于500.00 N，分別為576.87、526.49 N和513.74 N；藍鳥、路寶、塞拉和北陸的果實硬度小于300.00 N，分別為265.50、267.98、283.55 N和296.40 N（表1）。

2.2 不同藍莓品種果實內(nèi)在品質(zhì)

可溶性固形物是由糖和酸等多種成分組成的混合物，其含量多少決定了鮮食藍莓風(fēng)味品質(zhì)的優(yōu)劣，對藍莓果實的營養(yǎng)價值、風(fēng)味口感等方面有重要影響。由表2可知，本研究中藍莓果實可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)為9.43%～13.87%，變異系數(shù)為18.23%，存在品種間差異?？扇苄怨绦挝镔|(zhì)量分數(shù)最高的為塞拉（13.87%），其次是米德（13.73%）、北陸（13.67%）、路寶（13.57%），可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)最低的是雙迪（9.43%），其次是翰伯特（9.73%）。

酸味是影響果實風(fēng)味的重要標志之一，果實酸味的口感決定于pH值。藍莓果實pH值范圍為3.38～4.93，變異系數(shù)為11.42%；pH值最高的為奧尼爾（4.93），表明其酸味最淡，其次為納爾遜（4.81）、伯克利（4.62）、夏普藍（4.61），pH值最低的為陶柔（3.38），表明其酸味最濃，其次為翰伯特（3.47）和雙迪（3.53）（表2）。

花青素是一種水溶性色素，是構(gòu)成果實顏色的主要色素之一。由表2可知，藍莓果實花青素含量范圍為0.06～0.41 g/100 g，變異系數(shù)為39.94%，品種間差異很大?；ㄇ嗨睾孔罡叩氖锹穼?，為0.41 g/100 g，其次是日出（0.38 g/100 g）、布萊登（0.30 g/100 g），花青素含量最低的是藍豐，僅為0.06 g/100 g。

VC即L-抗壞血酸，是一種水溶性維生素，藍莓果實富含VC。由表2可知，藍莓果實VC含量范圍為0.93～2.52 mg/g，變異系數(shù)為22.54%，品種間差異較大；VC含量最高的是奧尼爾（2.52 mg/g），其次是路寶（2.38 mg/g）、努益（2.17 mg/g），VC含量最低的是瑞卡（0.93 mg/g），其次是克瑞頓（1.10 mg/g）和陶柔（1.12 mg/g）。

表2 不同藍莓品種可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)、pH值、花青素含量和VC含量Table2 Soluble solids, anthocyanin and VC contents and pH of different blueberry cultivars

2.3 藍莓果實主要品質(zhì)指標相關(guān)性分析

采用二項正態(tài)分布置信檢測方法對每一項指標進行置信檢測，采用Pearson相關(guān)系數(shù)分析藍莓主要品質(zhì)參數(shù)間的相關(guān)性，結(jié)果見表3。單果質(zhì)量與果實比重呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），與L*值呈極顯著負相關(guān)（P＜0.01），表明果實質(zhì)量的改變影響果實密度和果皮顏色的深淺。果實比重與硬度呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），表明果實比重的變化影響果實硬度。花青素含量與L*值呈極顯著負相關(guān)（P＜0.01），與VC含量呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），表明花青素含量的增加有利于果皮顏色的加深和果肉營養(yǎng)成分VC的積累。

表3 藍莓果實主要品質(zhì)特征指標相關(guān)性分析Table3 Correlation analysis among major quality parameters of different blueberry cultivars

2.4 藍莓果實主要品質(zhì)指標主成分分析和綜合品質(zhì)評價

主成分分析法是農(nóng)林良種選育的主要方法之一。將22 個藍莓品種的9 個品質(zhì)指標轉(zhuǎn)化為9 個主成分，根據(jù)各主成分的特征值和貢獻率進行主成分提取。如表4所示，有5 個主成分入選，第一主成分的特征值為4.847，方差貢獻率為26.928%，代表了全部信息的26.928%，是最主要的主成分；第二主成分的特征值為2.868，方差貢獻率為15.935%，是僅次于第一主成分的主要主成分；第三主成分的特征值為2.133，方差貢獻率為11.850%，第四主成分的特征值為1.826，方差貢獻率為10.147%；第五主成分的特征值為1.673，方差貢獻率為9.297%。5 個主成分的累計方差貢獻率為74.157%，能夠代表所有指標的絕大部分信息、綜合反映22 個藍莓品種的果實品質(zhì)特性，可以作為藍莓選優(yōu)、評價的綜合指標。

表1 主成分的特征值、方差貢獻率和累計方差貢獻率Table1 Eigenvalue, variance contribution rate and cumulative variance contribution rate of fi rst fi ve principal components

為更好地解釋各品質(zhì)指標與主成分因子之間的關(guān)系，將所提取的主成分因子進行旋轉(zhuǎn)處理，使一個變量在較少的幾個因子上有較高的載荷，其載荷值大小反映各變量在主成分中的重要程度，分析結(jié)果見表5。第一主成分主要綜合了單果質(zhì)量、果形指數(shù)和果實比重的信息，主要反映果實質(zhì)量和形狀。單果質(zhì)量與果實比重呈顯著正相關(guān)，與果形指數(shù)無顯著相關(guān)性（表3），因此將單果質(zhì)量和果形指數(shù)作為第一主成分的代表指標。第二主成分中，硬度的正系數(shù)最大，主要反映果實質(zhì)地品質(zhì)特征。第三主成分主要綜合了L*值的信息，是反映果實顏色的特征指標。第四主成分中，可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)的正系數(shù)最大，是反映果實甜度的特征指標。第五主成分主要綜合了pH值和花青素含量的信息，是反映果實酸度的特征指標。pH值與花青素含量無顯著相關(guān)性，因此將pH值和花青素含量作為第五主成分的代表指標。

綜合分析5 個主成分的主要特征指標相關(guān)性：單果質(zhì)量與L*值呈顯著負相關(guān)，L*值與花青素含量呈顯著負相關(guān)，因此，L*值可以代替單果質(zhì)量和花青素含量。最終將果形指數(shù)、L*值、硬度、可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)和pH值作為不同藍莓品種果實品質(zhì)評價的核心指標。

上述5 個主成分能綜合反映22 個藍莓品種果實的外觀品質(zhì)和內(nèi)在品質(zhì)。根據(jù)目前藍莓市場消費趨勢和專用品種選育目標，提出藍莓鮮食和加工兩種利用方式的主成分組合。將第一、第二、第三、第四主成分選定為藍莓果實鮮食品質(zhì)主成分組合，將第一、第二、第五主成分選定為藍莓果實加工品質(zhì)主成分組合。將主要品質(zhì)指標數(shù)據(jù)標準化后，計算5 個主成分的得分，以所選主成分對應(yīng)的特征值占5 個特征值總和的比例為權(quán)重，計算出不同藍莓品種的綜合評價得分值，各得分值與相應(yīng)特征值的方差貢獻百分率的乘積累加得出不同藍莓品種的綜合評價指數(shù)，以此來評價不同藍莓品種的鮮食和加工綜合性狀優(yōu)劣。綜合評價指數(shù)（Y綜合）＝F1×0.269 3＋F2×0.159 3＋F3×0.118 5＋F4×0.101 5＋F5×0.093 0；鮮食評價指數(shù)（Y鮮食）＝F1×0.269 3＋F2×0.159 3＋F3×0.118 5＋F4×0.101 5；加工評價指數(shù)（Y加工）＝F1×0.269 3＋F2×0.159 3＋F5×0.093 0。

表5 主要經(jīng)濟性狀相關(guān)矩陣的規(guī)格化特征向量Table5 Eigenvectors of correlation matrix of main economic characteristics

表6 不同藍莓品種的主成分值與綜合評價指數(shù)值Table6 Values of principal components and synthetic analysis indexes of different blueberry cultivars

分析結(jié)果如表6所示，22 個藍莓品種綜合品質(zhì)排名前10位由高到低依次為夏普藍、奧尼爾、藍鳥、北陸、澤西、大粒藍金、翰伯特、路寶、塞拉、雙迪。鮮食用綜合評價指標排名前10位由高到低依次為夏普藍、奧尼爾、北陸、藍鳥、雙迪、日出、澤西、路寶、大粒藍金、翰伯特。加工用綜合評價指標排名前10位由高到低依次為翰伯特、夏普藍、奧尼爾、藍鳥、雙迪、北陸、澤西、日出、路寶、萊格西。

2.5 不同藍莓品種聚類分析

根據(jù)藍莓主要品質(zhì)指標，采用SPSS Statistics 20.0軟件Pearson相關(guān)性方法對22 個藍莓品種進行系統(tǒng)聚類分析，得到聚類樹狀圖。如圖1所示，當(dāng)距離為10時，將22 個藍莓品種聚為4 類。第1類聚集了14 個品種，包括北陸、伯克利、努益、翰伯特、藍鳥、藍豐、瑞卡、雙迪、米德、澤西、日出、布萊登、萊格西、塞拉，這一類藍莓品種果實中粒，顏色暗藍色，硬度較大、甜度大、酸度中等，鮮食和加工用均可。第2類聚集了6 個品種，包括藍線、路寶、奧尼爾、納爾遜、克瑞頓、夏普藍，這一類藍莓果實較大、顏色較深、硬度大、甜度高、酸度小，VC和花青素含量高，比較適合鮮食。第3類聚集了大粒藍金1 個品種，該品種果實單果質(zhì)量大、果實圓形，果皮藍色，甜度大、酸度小、硬度大，極耐儲存，適合鮮食。第4類聚集了陶柔1 個品種，該品種果實單果質(zhì)量較小，橢圓形，果皮深藍色，甜度小、酸度大、硬度中等，適合加工用。聚類分析結(jié)果與主成分得分對22 個藍莓品種分類的判定結(jié)果較為一致，表明主成分分析和聚類分析可用來分析藍莓果實品質(zhì)指標，綜合評價不同藍莓品種果實的鮮食或加工品質(zhì)的優(yōu)劣。

圖1 22 個藍莓品種聚類分析Fig.1 Cluster analysis of 22 blueberry cultivars

3 討 論

3.1 不同藍莓品種果實品質(zhì)比較分析

藍莓品質(zhì)主要體現(xiàn)在單果質(zhì)量、果實顏色、果實硬度、可溶性固形物和花青素含量等品質(zhì)指標，且存在很大的品種間差異[6,8-11]，這些品質(zhì)直接影響藍莓的鮮食和加工特性[6-7,14-15]；因此，不同藍莓品種果實品質(zhì)特性分析是選擇鮮食或加工專用型品種的重要依據(jù)。本研究測定了山東省引種的22 個藍莓品種果實的單果質(zhì)量、果型指數(shù)、果實比重、L*值、硬度、可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)、pH值、總花青素含量和VC含量。研究結(jié)果表明，9 個品質(zhì)指標均存在不同程度的品種間差異，其中單果質(zhì)量、果實比重、硬度、可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)、pH值、花青素含量和VC含量變異系數(shù)均大于10.00%，品種間差異較大；果形指數(shù)和果皮L*值變異系數(shù)低于10.00%，是較為穩(wěn)定的指標。

可溶性固形物是由糖、酸、維生素和礦物質(zhì)等多種成分組成的混合物，其含量決定了鮮食藍莓的風(fēng)味品質(zhì)，對藍莓果實的營養(yǎng)價值和風(fēng)味口感有重要影響。水果中的可溶性固形物絕大部分是碳水化合物，主要由糖構(gòu)成，可以替代可溶性糖含量，反映果實的甜味[16]。酸味是影響果實風(fēng)味的重要標志之一，果實酸味的口感決定于pH值。本研究中藍莓果實可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)范圍為9.43%～13.87%，pH值范圍為3.38～4.93，與李冬男[6]對我國生產(chǎn)的14 個藍莓品種品質(zhì)的分析結(jié)果較為一致。

花青素具有抗氧化、保護健康細胞、激活衰老細胞、提高人體活力、防癌抗癌等功效，是藍莓最重要的營養(yǎng)成分，是評價藍莓品質(zhì)和營養(yǎng)保健價值的重要指標[3,17-18]。研究表明，野生種藍莓花色素含量顯著高于栽培種[19]，且不同藍莓栽培品種花青素組成及含量存在很大差異[11,20-23]。本研究中22 個藍莓品種果實花青素含量范圍為0.06～0.41 g/100 g，變異系數(shù)為39.94%，品種間差異很大。

3.2 不同藍莓品種果實品質(zhì)綜合評價

國內(nèi)外有關(guān)藍莓品質(zhì)評價僅涉及少數(shù)指標或少數(shù)品種，而對多個藍莓品種不同利用性的綜合評價尚不夠系統(tǒng)和深入[6-11]。目前，在對果實品質(zhì)評價中，主成分分析和聚類分析越來越廣泛地應(yīng)用到多樣品多指標的品質(zhì)分析[24-27]。主成分分析的主要目的是綜合、簡化評價指標，聚類分析則是將研究對象或變量按其在性質(zhì)上的親疏程度進行分類；兩者相結(jié)合已成為果實品質(zhì)綜合評價的主要方法之一，是選育專用型果蔬品種及合理加工利用的重要理論支持[6,28-30]。

在藍莓果實品質(zhì)綜合評價中，核心評價指標的篩選及評價指標的數(shù)學(xué)處理是評價數(shù)學(xué)模型建立和確保其評價合理性的關(guān)鍵。本研究利用主成分分析法從22 個藍莓品種的9 個品質(zhì)指標中提取了5 個主成分，反映所有品質(zhì)指標74.157%的信息，綜合分析5 個主成分的主要特征指標及其相關(guān)性，最終將果形指數(shù)、硬度、L*值、可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)和pH值作為不同藍莓品種果實品質(zhì)評價的核心指標。根據(jù)目前藍莓市場消費趨勢和專用品種選育目標，提出藍莓鮮食和加工兩種利用方式的主成分組合。利用層次分析法對核心指標進行權(quán)重賦予，建立藍莓綜合評價數(shù)學(xué)模型，計算不同藍莓品種的綜合、鮮食和加工評價指數(shù)，來評價不同藍莓品種的鮮食和加工綜合性狀優(yōu)劣。在主成分分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)藍莓主要品質(zhì)指標，將22 個藍莓品種聚為4 類，分別適宜鮮食、加工或鮮食加工兼用。分析結(jié)果表明，聚類分析結(jié)果與主成分得分對22 個藍莓品種分類的判定結(jié)果較為一致，說明兩種方法均可用來分析藍莓果實品質(zhì)指標，綜合評價不同藍莓品種果實的鮮食或加工品質(zhì)的優(yōu)劣。研究結(jié)果與李冬男[6]和公艷麗[26]等采用兩種方法分別對藍莓和蘋果鮮食及加工品質(zhì)評價的判定結(jié)果一致。

4 結(jié) 論

9個藍莓品質(zhì)指標存在很大的品種間差異，其中單果質(zhì)量、果實比重、硬度、可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)、pH值、花青素含量和VC含量變異系數(shù)大于10.00%，品種間差異較大；果形指數(shù)和L*值變異系數(shù)低于10.00%，是較為穩(wěn)定的指標。利用相關(guān)性分析與主成分分析結(jié)合的方法，從9 項品質(zhì)指標中篩選出符合綜合評價藍莓品種品質(zhì)的核心品質(zhì)指標5 項，分別為：果形指數(shù)、硬度、L*值、可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)和pH值。主成分分析法和聚類分析法對22 個藍莓品種的鮮食和加工特性評價分類結(jié)果較為一致，兩者均可用來分析藍莓果實品質(zhì)指標，綜合評價不同藍莓品種果實鮮食或加工品質(zhì)的優(yōu)劣。