劉雪梅，趙 飛，潘少香，王文昌，張青青，王承秀，宋 燁*

（1.中華全國(guó)供銷(xiāo)合作總社濟(jì)南果品研究所，山東 濟(jì)南 250220；2.濰坊科技學(xué)院賈思勰農(nóng)學(xué)院，山東 濰坊 262700；3.山東省設(shè)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(yíng)養(yǎng)豐富[1-2]，具有較高的食用價(jià)值和保健功能[3]。石榴傳入中國(guó)已有2 000 多年的歷史[4]，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的自然進(jìn)化和人工選擇，在我國(guó)形成了以陜西臨潼、新疆葉城、安徽懷遠(yuǎn)、河南滎陽(yáng)、山東棗莊等為中心的7 個(gè)栽培群體[5]。其中山東棗莊石榴種植面積達(dá)1.04 萬(wàn)hm2，全市年均總產(chǎn)量約90 000 t，總產(chǎn)值3.3 億元[6]。山東石榴種植品種（型）40 余個(gè)，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(kāi)展的石榴品質(zhì)評(píng)價(jià)研究，多關(guān)注于石榴外觀[9]和果實(shí)的基本理化指標(biāo)[9-11]。主成分分析（principal component analysis，PCA）是通過(guò)降低數(shù)據(jù)維數(shù)，去除共存信息中的重疊部分，把多個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)不相關(guān)的綜合指標(biāo)的一種多元統(tǒng)計(jì)分析方法[12]。主成分分析已被廣泛應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)[13]。楊雪梅等[14]采用主成分分析法對(duì)不同品種石榴的品質(zhì)屬性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)供試的44 個(gè)石榴品種中品質(zhì)前十的均為甜石榴，酸石榴品種的綜合果實(shí)特性均表現(xiàn)不突出?，F(xiàn)有的石榴研究中，多以外觀、理化指標(biāo)作為指標(biāo)構(gòu)建品質(zhì)評(píng)價(jià)體系，暫未將花色苷、酚類(lèi)物質(zhì)等功能營(yíng)養(yǎng)成分納入綜合考量。本文以山東主栽的9 個(gè)甜石榴品種為研究對(duì)象，關(guān)注了出汁率這一影響石榴果汁加工特性的重要指標(biāo)，同時(shí)對(duì)維生素C、花色苷、總酚等還原性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量進(jìn)行分析，從外形、理化、加工特性、功能活性成分四個(gè)方面綜合解析，通過(guò)主成分分析開(kāi)展不同品種的綜合品質(zhì)評(píng)價(jià)，以期為山東省石榴種植資源研究、良種選育及消費(fèi)者選購(gòu)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(wàn)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(hào)’和‘大青皮’。

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

1.2 儀器與設(shè)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(shí)業(yè)有限公司；TU-1810 全自動(dòng)紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；KQ-500 E 超聲波清洗器，南京菲奇工貿(mào)有限公司；FE 20 酸度計(jì)，梅特勒-托利多國(guó)際貿(mào)易（上海）有限公司；Labofuge A/Sorvall ST 8 離心機(jī)，宏朗精密機(jī)械有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

單果質(zhì)量：取具有本品種典型特征的10 個(gè)果實(shí)稱(chēng)質(zhì)量，計(jì)算平均值；出汁率：參照張歡等[15]的方法測(cè)定；可溶性糖含量：按NY/T 2742—2015[16]測(cè)定；可滴定酸含量按GB 12456—2021[17]測(cè)定；糖酸比由可溶性糖與可滴定酸之比計(jì)算可得；維生素C 含量按GB 5009.86—2016 第三法[18]測(cè)定；總酚含量采用Folin 比色法，按邱濤濤等[19]的方法測(cè)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(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用3 次平行測(cè)定的平均值，采用SPSS 16.0 的Duncan 方法進(jìn)行顯著性分析，應(yīng)用降維因子做相關(guān)性和主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種甜石榴果實(shí)品質(zhì)的比較

2.1.1 不同品種甜石榴果實(shí)基礎(chǔ)指標(biāo)的比較

單果質(zhì)量是評(píng)價(jià)果實(shí)等級(jí)規(guī)格的一個(gè)重要指標(biāo)，《LY/T 2135—2018 石榴質(zhì)量等級(jí)》[21]中規(guī)定了大、中、小果型石榴特、一、二級(jí)單果質(zhì)量的等級(jí)要求。如圖1 所示，9 個(gè)品種的單果質(zhì)量均在325～577 g 之間，滿足大果型石榴的二級(jí)果要求，甜石榴品種間的單果質(zhì)量差異顯著?！t’‘大青皮’占據(jù)單果質(zhì)量前兩位，均符合大果型石榴特級(jí)果的要求；‘小紅皮’單果質(zhì)量次之，顯著高于其余6 個(gè)品種。

出汁率是評(píng)價(jià)果實(shí)鮮榨加工適用性的一個(gè)重要指標(biāo)[22]，也是感官評(píng)價(jià)重要指標(biāo)汁水量的數(shù)字化體現(xiàn)，對(duì)石榴的鮮食體驗(yàn)有極大影響。如圖2 所示，9 個(gè)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(wú)顯著性差異（P＜0.05）。

圖2 不同品種甜石榴果實(shí)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(shí)營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的比較

（1）可溶性糖、可滴定酸、糖酸比

可溶性糖含量是果實(shí)的一個(gè)重要構(gòu)成品質(zhì)，包括能溶于水的葡萄糖、果糖、蔗糖等。如圖3 所示，9 個(gè)甜石榴品種可溶性糖含量在10.89%～17.14%之間，9 個(gè)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(gè)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(shí)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(hào)’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(gè)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(zhì)量等級(jí)》[21]標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)特級(jí)甜石榴的規(guī)定要求（特級(jí)≤0.40）。

圖4 不同品種甜石榴果實(shí)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(shí)風(fēng)味品質(zhì)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(gè)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(hào)’和‘小紅皮’表現(xiàn)出較低的糖酸比，口感偏酸。

圖5 不同品種甜石榴果實(shí)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(shí)主要的抗氧化活性物質(zhì)，能夠減緩人體內(nèi)氧化過(guò)程，減少沉積氧化膽固醇數(shù)量。如圖6 所示，9 個(gè)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(shí)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(lèi)物質(zhì)是果實(shí)中最重要且分布最廣泛的次生代謝物質(zhì)之一，也是石榴生理活性的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，具有較高的藥用和食用價(jià)值[23]。如圖7 所示，9 個(gè)品種甜石榴的總酚含量在51.15～74.10 mg/100 g 范圍內(nèi)變化，品種間總酚含量差異顯著（P＜0.05）?！斍? 號(hào)’‘小紅皮’果實(shí)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(jié)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?yàn)椤x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(shí)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(nèi)自由基、增殖葉黃素、抗腫瘤、抗癌、抗炎、預(yù)防糖尿病、減肥、保護(hù)視力等功效[24]。如圖8 所示，9 個(gè)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(hào)’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(shí)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(shí)質(zhì)量指標(biāo)相關(guān)性分析與品質(zhì)評(píng)價(jià)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(guān)系更加清晰[25]。因單果質(zhì)量并不直接影響石榴果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)，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(gè)指標(biāo)做甜石榴果實(shí)質(zhì)量指標(biāo)相關(guān)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(guān)；糖酸比與可滴定酸呈極顯著負(fù)相關(guān)，與總酚、花色苷呈顯著負(fù)相關(guān)；總酚與可滴定酸、花色苷之間呈極顯著正相關(guān)；維生素C 與可溶性糖呈顯著正相關(guān)。由于不同品種甜石榴各質(zhì)量指標(biāo)間差異不同，指標(biāo)間又存在不同程度的相關(guān)性，無(wú)法通過(guò)某一特定指標(biāo)評(píng)定不同品種甜石榴的品質(zhì)優(yōu)劣，因此進(jìn)一步采用主成分分析評(píng)價(jià)不同品種甜石榴的品質(zhì)。

表1 甜石榴果實(shí)質(zhì)量指標(biāo)相關(guān)性分析Table 1 Correlation analysis on quality indexes of sweet pomegranate fruits

主成分?jǐn)?shù)目的確定要求既滿足數(shù)據(jù)的降維又能包括原始數(shù)據(jù)的大部分信息，累積方差貢獻(xiàn)率通常反映主成分所包含的原始信息的比率[26-27]。對(duì)7 個(gè)甜石榴果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)做主成分分析，主成分特征值、貢獻(xiàn)率及累計(jì)貢獻(xiàn)率如表2 所示，前三個(gè)主成分累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到84.866%，可代表84.866%原始數(shù)據(jù)可通過(guò)主成分分析來(lái)對(duì)甜石榴的品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

表2 甜石榴果實(shí)質(zhì)量指標(biāo)的主成分特征值、貢獻(xiàn)率和累計(jì)貢獻(xiàn)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(shí)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(biāo)信息為可滴定酸、總酚、糖酸比、花色苷，反映了甜石榴果實(shí)的酸類(lèi)、酚類(lèi)、花色苷類(lèi)物質(zhì)的含量情況；主成分2 中主要代表指標(biāo)信息為出汁率、可溶性糖含量，反映了甜石榴的滋味品質(zhì)；主成分3 中主要代表的指標(biāo)為維生素C，反映了甜石榴果實(shí)中維生素C 的含量情況。

根據(jù)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(dá)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(gè)主成分的得分（y）及方差權(quán)重構(gòu)造綜合評(píng)價(jià)模型為y=0.438y1+0.251y2+0.160y3。

為了更加清晰的表達(dá)各個(gè)指標(biāo)與得分之間的關(guān)系，構(gòu)建甜石榴果實(shí)營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)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(shí)的品質(zhì)評(píng)價(jià)

運(yùn)用評(píng)價(jià)模型對(duì)9 個(gè)山東主栽品種的甜石榴品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，得出了甜石榴品種的綜合品質(zhì)排序見(jiàn)表4，從高到低排列依次為‘魯青1 號(hào)’‘小紅皮’‘秋艷’‘謝花’‘超紅’‘泰山紅’‘大青皮’‘三白’‘白花玉石籽’。通過(guò)此模型可以直觀明了地看出每個(gè)指標(biāo)對(duì)石榴品質(zhì)評(píng)價(jià)的貢獻(xiàn)值，品質(zhì)得分前兩名為‘魯青1 號(hào)’‘小紅皮’，這兩個(gè)品種石榴果實(shí)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(guò)不同類(lèi)型石榴品種果實(shí)品質(zhì)分析與質(zhì)構(gòu)特性評(píng)價(jià)研究，得出結(jié)論石榴的風(fēng)味與該品種所含的酸含量有密切關(guān)系。另一方面，糖酸比是用于表示果實(shí)品質(zhì)的重要指標(biāo)，汪小飛[29]研究發(fā)現(xiàn)，糖酸比在10∶1 以上和40∶1 以下時(shí)，石榴為酸甜口味，比較適合鮮食，‘魯青1 號(hào)’‘小紅皮’糖酸比分別為23.3、20.9，因含有較多的有機(jī)酸類(lèi)物質(zhì)，風(fēng)味物質(zhì)更為豐富。因此，‘魯青1 號(hào)’‘小紅皮’綜合評(píng)價(jià)品質(zhì)優(yōu)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(jié)論

3.1 不同品種甜石榴的品質(zhì)特征分析

‘魯青1 號(hào)’總酚、花色苷含量最高，可滴定酸含量豐富；‘小紅皮’果實(shí)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(shí)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(zhì)綜合評(píng)價(jià)

選取與甜石榴品質(zhì)直接相關(guān)的7 個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，從中提取出3 個(gè)主成分，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到84.866%，可較好反映甜石榴品質(zhì)的綜合信息。主成分1主要反映甜石榴果實(shí)的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，主成分2 主要反映甜石榴果實(shí)的風(fēng)味品質(zhì)，主成分3 反映甜石榴果實(shí)的維生素C 含量。通過(guò)綜合評(píng)價(jià)得出山東9 個(gè)主栽甜石榴品種品質(zhì)優(yōu)劣順序?yàn)椤斍? 號(hào)’‘小紅皮’‘秋艷’‘謝花’‘超紅’‘泰山紅’‘大青皮’‘三白’‘白花玉石籽’。

評(píng)價(jià)品種優(yōu)劣的一個(gè)重要依據(jù)是果實(shí)品質(zhì)，本文從基礎(chǔ)指標(biāo)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)兩個(gè)方面測(cè)定了9 種不同甜石榴品種的8 個(gè)指標(biāo)，用主成分分析法對(duì)不同品種甜石榴進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)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?！斍? 號(hào)’‘小紅皮’為酸甜口，有機(jī)酸類(lèi)物質(zhì)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(fèi)者選購(gòu)提供參考。

石榴生長(zhǎng)過(guò)程中的氣候條件對(duì)果實(shí)品質(zhì)具有重大影響，生長(zhǎng)期、成熟期及果實(shí)發(fā)育后期的光照、氣溫、空氣濕度、降水量大大影響果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)[30]。因此同一品種，同一地區(qū)的石榴在不同年份品質(zhì)可能會(huì)存在差異。本研究暫未涉及不同年份間甜石榴的品質(zhì)比較，后續(xù)將繼續(xù)收集這些品種的品質(zhì)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證完善評(píng)價(jià)模型，以期對(duì)鮮食甜石榴綜合品質(zhì)進(jìn)行更加科學(xué)、系統(tǒng)地評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)。