郭家剛，楊松，伍玉菡，陳敏

（安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，安徽合肥230001）

藍(lán)莓（blueberry）又名篤斯，原生于北美洲與東亞，為杜鵑花科（Ericaceae）越橘屬（Vaccinium spp.）多年生落葉灌木植物[1]。世界現(xiàn)有藍(lán)莓栽培品種450余種，種植國(guó)家超過(guò)58個(gè)，栽培生產(chǎn)遍及北美、南美、歐洲和亞太等地區(qū)[2-3]。目前我國(guó)栽培的藍(lán)莓品種主要有北高叢、南高叢、矮叢和兔眼等四大類(lèi)群，分布于長(zhǎng)白山、遼東半島、山東半島、長(zhǎng)江流域和云貴地區(qū)等五大藍(lán)莓主產(chǎn)區(qū)[4-5]。藍(lán)莓果實(shí)色澤誘人、果肉細(xì)膩、風(fēng)味獨(dú)特、且營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，素有“漿果之王”的美譽(yù)[6-7]。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明，藍(lán)莓果實(shí)中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，尤其富含花色苷、類(lèi)黃酮、多酚類(lèi)等活性物質(zhì)[8]，不僅具有良好的營(yíng)養(yǎng)保健作用，還具有促進(jìn)視紫質(zhì)再合成、抗氧化、軟化血管和增強(qiáng)人體免疫[9-10]等生理功能，被世界糧農(nóng)組織推薦為人類(lèi)五大健康食品之一[11]，在食品、醫(yī)藥以及化妝品等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

近年來(lái)，隨著藍(lán)莓栽培面積和產(chǎn)量逐年增加，藍(lán)莓產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展壯大，市場(chǎng)對(duì)高品質(zhì)藍(lán)莓的需求量日趨擴(kuò)大。目前藍(lán)莓果實(shí)品質(zhì)和加工適宜性尚沒(méi)有建立統(tǒng)一的評(píng)價(jià)方法，對(duì)藍(lán)莓品質(zhì)評(píng)價(jià)研究中涉及的品質(zhì)指標(biāo)少，評(píng)價(jià)方法單一，多運(yùn)用聚類(lèi)分析法[12-14]。主成分分析是利用降維思維，將多個(gè)變量簡(jiǎn)化成少數(shù)綜合變量的一種統(tǒng)計(jì)分析方法，采用主成分分析（principal component analysis，PCA）和聚類(lèi)分析（cluster analysis，CA）相結(jié)合的綜合評(píng)價(jià)方法已廣泛應(yīng)用于獼猴桃[15]、蘋(píng)果[16]、西洋梨[17]、蘋(píng)果梨[18]、葡萄[19]、碧螺春[20]等產(chǎn)品品質(zhì)性狀評(píng)價(jià)，但是在藍(lán)莓中，尚無(wú)基于主成分分析法結(jié)合聚類(lèi)分析對(duì)藍(lán)莓品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)報(bào)道，而有關(guān)不同品種藍(lán)莓品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)鮮有報(bào)道。為了對(duì)藍(lán)莓品質(zhì)性狀建立綜合評(píng)價(jià)模型，本文以皖南丘陵地區(qū)主栽的8個(gè)品種藍(lán)莓為研究對(duì)象，分析不同品種藍(lán)莓的單果質(zhì)量、出汁率、可溶性固形物、花色苷、VC含量等18個(gè)主要品質(zhì)指標(biāo)，通過(guò)比較分析不同品種藍(lán)莓感官指標(biāo)、理化指標(biāo)和營(yíng)養(yǎng)成分，評(píng)價(jià)不同藍(lán)莓品種間品質(zhì)的差異性，并利用主成分分析和聚類(lèi)分析建立綜合評(píng)價(jià)方法，對(duì)藍(lán)莓果實(shí)鮮食、品種選育和加工原料選擇具有一定的指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗(yàn)材料為安徽省主栽的8個(gè)藍(lán)莓品種，包括夏普藍(lán)（sharpblue）、奧尼爾（o’Neal）、綠寶石（emeralds）等南高叢系和巴爾德溫（baldwin）、燦爛（brightwell）、圓藍(lán)（gardenblue）、粉藍(lán)（powderblue）、杰兔（premier）等兔眼系列，各品種鮮果于2018年6～7月采自懷寧縣獨(dú)秀谷藍(lán)莓種植基地。所有品種藍(lán)莓均在果實(shí)九成熟時(shí)采摘，每個(gè)品種選取3～5顆樹(shù)采摘3 kg，無(wú)病蟲(chóng)害和無(wú)機(jī)械傷的果實(shí)于保鮮盒分裝后，帶回實(shí)驗(yàn)室用于各試驗(yàn)指標(biāo)測(cè)定。

甲醇、乙醇均為色譜純：美國(guó)Tedia公司；氫氧化鈉、鹽酸、硫酸、氯化鉀、乙酸鈉、亞硝酸鈉、三氯化鋁、碳酸鈉、福林酚、蘆?。?biāo)準(zhǔn)品）、沒(méi)食子酸（標(biāo)準(zhǔn)品）、苯酚等化學(xué)試劑均為分析純：上海阿拉丁試劑公司。

1.2 儀器與設(shè)備

PHS-3C型pH計(jì)：上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；CNT65手持?jǐn)?shù)顯糖度計(jì)：杭州陸恒生物科技有限公司；SP-752型紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)：上海光譜儀器有限公司；SC-3610低速離心機(jī)；安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司；HH型恒溫水浴設(shè)備：金壇市金城國(guó)勝實(shí)驗(yàn)儀器廠；JYL-Y92高速破壁料理機(jī)：九陽(yáng)股份有限公司；DGF-9070A型鼓風(fēng)干燥箱：上?；菘齐娮佑邢薰?；TA.XT Plus型質(zhì)構(gòu)儀：英國(guó)Smsta公司；Milli-Q去離子水發(fā)生器：美國(guó)Millipore公司；JA1003B型電子天平：上海越平學(xué)儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 藍(lán)莓理化性狀指標(biāo)的測(cè)定

1）單果質(zhì)量：每次稱取100個(gè)藍(lán)莓果實(shí)質(zhì)量，計(jì)算平均單果重，重復(fù)3次，計(jì)算平均值。

2）密度：測(cè)量100個(gè)藍(lán)莓果實(shí)體積，計(jì)算藍(lán)莓果實(shí)密度；重復(fù)3次，計(jì)算平均值。

3）果形指數(shù)：用電子游標(biāo)卡尺測(cè)量50個(gè)果實(shí)的縱、橫直徑，二者比值為果形指數(shù)。

4）硬度：隨機(jī)選取20個(gè)藍(lán)莓果實(shí)，利用質(zhì)構(gòu)分析儀，對(duì)不同品種藍(lán)莓果實(shí)質(zhì)地進(jìn)行分析，選用直徑為2 mm的圓形探頭P/2，測(cè)試速度2 mm/s，穿越距離為5 mm。

5）水分含量：根據(jù)GB 5009.3-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測(cè)定》，采用恒質(zhì)量法測(cè)定。

6）出汁率和果實(shí)籽含量：取適量藍(lán)莓果實(shí)制漿，準(zhǔn)確稱取20 g果漿于50 mL離心管中，在5 000 r/min下離心15 min，稱量上層果汁質(zhì)量，出汁率采用上層果汁質(zhì)量/果漿質(zhì)量，將離心后的果渣浸入水中沖洗，收集藍(lán)莓籽，用濾紙吸干水分，稱取果實(shí)籽質(zhì)量，果實(shí)籽含量采用果實(shí)籽質(zhì)量/果漿質(zhì)量。

7）總酸（以檸檬酸計(jì)）含量測(cè)定：按GB/T 12456-2008《食品中總酸的測(cè)定》酸堿滴定法測(cè)定，含量以檸檬酸計(jì)。

8）pH值：將藍(lán)莓果實(shí)打漿，在5 000 r/min下離心15 min，取上清果汁，采用數(shù)顯pH計(jì)直接測(cè)定。

1.3.2 藍(lán)莓營(yíng)養(yǎng)成分的測(cè)定

1）總酚含量測(cè)定：采用Folin-Ciocalten比色法[21]，含量以沒(méi)食子酸計(jì)，單位mg/100 g。

2）黃酮含量測(cè)定：采用比色法[22]，含量以蘆丁計(jì)，單位mg/100 g。

3）花色苷含量測(cè)定：采用pH值示差法[23]，結(jié)果以矢車(chē)菊素-3-葡萄糖表示，單位mg/100 g。

4）可溶性固形物測(cè)定：使用手持?jǐn)?shù)顯糖度計(jì)直接測(cè)定。

5）VC含量測(cè)定：參照 GB 5009.86-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中抗壞血酸的測(cè)定》第二法測(cè)定，單位mg/100 g。

6）還原糖含量測(cè)定：參照GB 5009.7-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中還原糖的測(cè)定》，含量以葡萄糖計(jì)，單位g/100 g。

7）單寧含量測(cè)定：參照NY/T 1600-2008《水果、蔬菜及其制品中單寧含量的測(cè)定分光光度法》，含量以沒(méi)食子酸計(jì)，單位g/kg。

8）果膠含量測(cè)定：參照NY/T 2016-2011《水果及其制品中果膠含量的測(cè)定分光光度法》，含量以半乳糖醛酸計(jì)，單位g/kg。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

樣品各指標(biāo)測(cè)定重復(fù)5次，檢測(cè)結(jié)果表示為平均值+標(biāo)準(zhǔn)差。利用Microsoft Excel 2010建立藍(lán)莓各品質(zhì)指標(biāo)原始數(shù)據(jù)表，運(yùn)用SPSS Statistics 23.0（IBM Company，New York，USA）軟件進(jìn)行主成分計(jì)分析和聚類(lèi)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種藍(lán)莓品質(zhì)性狀分析

選擇8個(gè)藍(lán)莓品種，測(cè)定18個(gè)品質(zhì)性狀，研究統(tǒng)一種植管理?xiàng)l件下，藍(lán)莓品種間品質(zhì)性狀差異，表1為不同品種藍(lán)莓果實(shí)品質(zhì)的測(cè)定結(jié)果。

由于藍(lán)莓品種遺傳的多樣性，18個(gè)品質(zhì)性狀指標(biāo)存在不同程度的差異。由表1可知，單果質(zhì)量、體積、果實(shí)籽含量、果汁pH值、總酸含量、糖酸比、果膠含量、總酚含量、黃酮含量和花色苷含量等指標(biāo)變異系數(shù)大于10.00%，品種間存在顯著性差異；硬度、密度、果形指數(shù)、水分含量、出汁率、可溶性固形物、還原糖、VC含量和單寧含量等指標(biāo)變異系數(shù)小于10.00%。藍(lán)莓果實(shí)中黃酮含量變異程度最大，變異系數(shù)為80.34%，黃酮含量最高的圓藍(lán)達(dá)到627.53 mg/100 g，最低的杰兔僅為108.18 mg/100 g，品種間黃酮含量極差高達(dá)519.35 mg/100 g；總酚含量的品種間變異也較大，8個(gè)品種總酚含量最低的有151.30 mg/100 g，最高的為566.50 mg/100 g；總酸含量和糖酸比在品種間變異較大，變異系數(shù)分別為42.78%和40.31%；果形指數(shù)、出汁率、可溶性固形物和單寧含量品種間變異相對(duì)較小，變異系數(shù)分別為5.43%、5.91%、7.32%和6.11%；水分含量和VC含量變異系數(shù)非常小，均在2%以下，其中變異系數(shù)最小的僅為1.28%，品種間幾乎不存在差異。

2.2 藍(lán)莓品質(zhì)性狀的相關(guān)性分析

各藍(lán)莓品質(zhì)指標(biāo)間相關(guān)性分析見(jiàn)表2。

表1 不同品種藍(lán)莓品質(zhì)性狀及分布Table 1 Quality traits and distribution of different varieties of blueberries

表2 各藍(lán)莓品質(zhì)指標(biāo)間相關(guān)性分析Table 2 Correlation analysis of quality indicators of various blueberries

由表2可知，各藍(lán)莓品質(zhì)性狀之間既存在正相關(guān)也存在負(fù)相關(guān)，選取相關(guān)系數(shù)大于0.5的品質(zhì)性狀進(jìn)行分析，且多數(shù)品質(zhì)指標(biāo)間相關(guān)系數(shù)的絕對(duì)值大于0.5，表明各品質(zhì)性狀之間存在較強(qiáng)的相關(guān)性。單果質(zhì)量、體積、可溶性固形物和總酚含量等品質(zhì)性狀之間相關(guān)性達(dá)到較高水平。單果質(zhì)量與體積和水分含量、果形指數(shù)與總酚含量、可溶性固形物與總酚含量和黃酮含量、糖酸比與還原糖含量、總酚含量與黃酮和花色苷含量等之前成正相關(guān)。體積與總酚含量和可溶性固形物含量、水分含量與總酚含量和黃酮含量、總酸含量與糖酸比間有較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)。

2.3 藍(lán)莓品質(zhì)性狀的主成分分析

采用SPSS Statistics 23.0軟件對(duì)不同品種藍(lán)莓品質(zhì)性狀進(jìn)行主成分分析，根據(jù)藍(lán)莓品種的18個(gè)品質(zhì)性狀測(cè)定結(jié)果，通過(guò)主成分分析得到原始數(shù)據(jù)相關(guān)的特征向量、特征值、方差貢獻(xiàn)率及累計(jì)方差貢獻(xiàn)率，結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3結(jié)果選取特征值λ大于1的前5個(gè)主成分，其累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到92.261%，表明前5個(gè)主成分已經(jīng)能夠代表了藍(lán)莓原18個(gè)品質(zhì)性狀的全部（92.261%）信息，可用前5個(gè)主成分對(duì)藍(lán)莓綜合品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。在前5個(gè)主成分中，第1主成分的方差貢獻(xiàn)率為36.318%，決定第1主成分的品質(zhì)指標(biāo)主要是單果質(zhì)量、體積、果實(shí)籽含量、水分含量、可溶性固形物、總酚含量、黃酮含量和花色苷含量，第1主成分主要反映藍(lán)莓形態(tài)大小和營(yíng)養(yǎng)成分的綜合指標(biāo)；第2主成分貢獻(xiàn)率為25.796，%，決定其大小的主要是果形指數(shù)、果汁pH值、總酸含量、糖酸比和還原糖含量，該主成分主要反映了藍(lán)莓的內(nèi)在品質(zhì)；第3主成分貢獻(xiàn)率為13.297%，決定第3主成分的主要是出汁率和單寧含量，果實(shí)籽含量也有一定影響，該主成分主要反映了藍(lán)莓果汁的品質(zhì)特性；第4主成分貢獻(xiàn)率為9.109%，決定該主成分的主要是硬度和果膠含量；第5主成分貢獻(xiàn)率為7.741%，決定第5主成分的主要是果汁pH值和VC含量，該主成分主要反映了果汁口感品質(zhì)。

表3 5個(gè)主成分的特征向量、特征值、方差貢獻(xiàn)率及累計(jì)貢獻(xiàn)率Table 3 Characteristic vector，eigenvalue，variance contribution rate and cumulative contribution rate of five principal components

續(xù)表3 5個(gè)主成分的特征向量、特征值、方差貢獻(xiàn)率及累計(jì)貢獻(xiàn)率Continue table 3 Characteristic vector，eigenvalue，variance contribution rate and cumulative contribution rate of five principal components

2.4 藍(lán)莓品質(zhì)性狀的綜合評(píng)價(jià)

用 F1、F2、F3、F4、F5分別代表這 5 個(gè)主成分，X1、X2、X3……X16、X17、X18分別代表 18 個(gè)品質(zhì)指標(biāo)，根據(jù)主成分分析原理，得出5個(gè)主成分的線性組合分別是：

F1=-0.937X1+0.187X2-0.938X3-0.383X4+0.606X5-0.872X6-0.028X7+0.050X8+0.912X9-0.129X10+0.052X11+0.477X12+0.341X13+0.911X14+0.884X15+0.657X16+0.378X17+0.299X18

F2=0.038X1-0.230X2+0.074X3+0.838X4-0.131X5-0.161X6+0.131X7-0.602X8-0.256X9+0.973X10-0.951X11-0.171X12-0.831X13+0.402X14+0.449X15+0.570X16-0.095X17+0.355X18

F3=-0.080X1+0.045X2-0.096X3-0.180X4-0.724X5+0.067X6+0.814X7+0.155X8+0.180X9-0.104X10+0.230X11-0.408X12+0.073X13-0.004X14-0.038X15+0.217X16-0.383X17+0.816X18

F4=0.075X1-0.730X2+0.101X3-0.179X4-0.016X5+0.170X6+0.470X7-0.344X8-0.214X9+0.003X10-0.099X11+0.618X12+0.392X13+0.043X14+0.008X15-0.026X16+0.300X17+0.086X18

F5=-0.026X1-0.420X2-0.059X3+0.234X4+0.254X5+0.019X6+0.110X7+0.595X8-0.142X9-0.004 3X10-0.059X11+0.041X12+0.176X13+0.066X14+0.011X15+0.360X16-0.669X17-0.295X18

同時(shí)分別以第1、2、3、4、5主成分對(duì)應(yīng)的方差貢獻(xiàn)率 a1、a2、a3、a4、a5作為權(quán)數(shù)，構(gòu)建的綜合評(píng)價(jià)模型為：Z=a1F1+a2F2+a3F3+a4F4+a5F5

將8個(gè)藍(lán)莓品種中的18個(gè)品質(zhì)指標(biāo)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)帶入對(duì)應(yīng)的表達(dá)式中，得到每個(gè)品種品質(zhì)指標(biāo)的綜合得分值（Z值）和排序，結(jié)果見(jiàn)表4。綜合評(píng)價(jià)得到8個(gè)藍(lán)莓品種中較好的藍(lán)莓品種為圓藍(lán)和粉藍(lán)。

表4 不同藍(lán)莓的主成分得分及綜合評(píng)價(jià)Table 4 Principal component scores and comprehensive evaluation of different blueberries

2.5 藍(lán)莓品質(zhì)性狀的聚類(lèi)分析

采用IBM.SPSS Statistics 23.0對(duì)這8個(gè)品種藍(lán)莓的品質(zhì)性狀進(jìn)行聚類(lèi)分析，聚類(lèi)采用歐式距離，聚類(lèi)方法采用最短距離法得到冰狀圖和樹(shù)狀圖，如圖1所示。

圖1 不同藍(lán)莓品種聚類(lèi)分析Fig.1 Cluster analysis dendrogram of different blueberry cultivars

當(dāng)距離為15時(shí)，將8種藍(lán)莓品種聚為4類(lèi)，圓藍(lán)和粉藍(lán)聚為第一類(lèi)，這一類(lèi)聚集了可溶性固形物、還原糖、果膠、總酚、黃酮、花色苷和單寧含量最高與糖酸比和VC含量較高的品種。杰兔和巴爾德溫聚為第二類(lèi)，這一類(lèi)聚集了單果質(zhì)量、體積和含水率最高，果汁pH值最低與總酚和單寧含量較高的品種。第一類(lèi)和第二類(lèi)聚類(lèi)結(jié)果與主成分分析綜合評(píng)價(jià)得分較高的品種基本一致，果實(shí)品質(zhì)相對(duì)較好。奧尼爾和綠寶石聚為第三類(lèi)，該類(lèi)聚集了還原糖含量最高、出汁率和糖酸比相對(duì)較高，黃酮和VC含量較低的品種。夏普藍(lán)和燦爛聚為第四類(lèi)，果實(shí)籽和總酸含量較高，出汁率和單寧含量較低的品種，第四類(lèi)聚類(lèi)結(jié)果與主成分分析綜合評(píng)價(jià)得分較低的品種基本一致，果實(shí)品質(zhì)相對(duì)不高。

3 結(jié)論

本研究通過(guò)對(duì)不同品種藍(lán)莓的各品質(zhì)指標(biāo)之間的顯著性差異進(jìn)行分析，采用主成分分析法對(duì)藍(lán)莓的品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了綜合和簡(jiǎn)化，并采用聚類(lèi)分析對(duì)不同藍(lán)莓品種進(jìn)行了聚類(lèi)，結(jié)果表明，在相同種植管理?xiàng)l件下，皖南丘陵地區(qū)主栽的8個(gè)品種藍(lán)莓的品質(zhì)性狀之間存在不同程度的性狀差異。單果質(zhì)量、體積、果實(shí)籽含量、果汁pH值、總酸、糖酸比、果膠、總酚、黃酮和花色苷含量等指標(biāo)（變異系數(shù)＞10.00%）品種間存在顯著性差異；硬度、果形指數(shù)、水分含量、出汁率、可溶性固形物、還原糖、VC和單寧含量等指標(biāo)（變異系數(shù)＜10.00%）差異較小。通過(guò)主成分分析，將測(cè)定藍(lán)莓果實(shí)品質(zhì)性狀的18個(gè)指標(biāo)簡(jiǎn)化成為5個(gè)綜合品質(zhì)性狀指標(biāo)，其累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到92.261%，基本反映了原始數(shù)據(jù)的全部信息。利用聚類(lèi)分析，將8個(gè)藍(lán)莓品種分為4類(lèi)。研究應(yīng)用主成分分析和聚類(lèi)分析建立一套藍(lán)莓綜合評(píng)價(jià)方法，簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，避免了原始數(shù)據(jù)丟失和主觀因素干擾，對(duì)8個(gè)品種藍(lán)莓品質(zhì)性狀進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，優(yōu)選出了圓藍(lán)和粉藍(lán)等藍(lán)莓品種，綜合評(píng)價(jià)結(jié)果可觀、合理。藍(lán)莓品質(zhì)性狀差異源于自身遺傳因素和生長(zhǎng)環(huán)境等多因素相互作用的結(jié)果，該項(xiàng)研究可為藍(lán)莓果實(shí)品質(zhì)分級(jí)、品種資源選育、種植和加工原料選擇奠定理論基礎(chǔ)。