野生酸枣资源果实品质因子分析及评价指标选择

孙亚强，吴翠云，2，*，王 德，王志强

（1.新疆塔里木大学植物科学学院，新疆 阿拉尔 843300；2.新疆生产建设兵团塔里木盆地生物资源保护利用重点实验室，新疆 阿拉尔 843300）

野生酸枣资源果实品质因子分析及评价指标选择

孙亚强1，吴翠云1，2，*，王 德1，王志强1

（1.新疆塔里木大学植物科学学院，新疆 阿拉尔 843300；2.新疆生产建设兵团塔里木盆地生物资源保护利用重点实验室，新疆 阿拉尔 843300）

本研究利用初步筛选的50 份酸枣资源，采用SPSS分析软件进行因子分析和聚类分析，完成对单果质量、果皮色泽、可溶性糖、可滴定酸、VC含量、果形指数、单核质量等16 个果实品质性状的评价和分类。结果表明：因子分析提取了果实质量、果核质量、外观、营养成分等6 项主因子，累计方差贡献率达83.173%。将前6 个主因子载荷值进行主成分聚类分析，简化后的果实品质评价指标为：果皮色泽、单果质量、可滴定酸（或者VC）含量、单核质量、果核指数、果形指数（或者淀粉含量）、可溶性糖含量。选取简化后果实品质评价指标对酸枣资源进行聚类分析，在平方Euclidean距离为14.0时，可将供试50 份资源分为4 类，其中第一类可以作为酸度较大，果实色泽较好资源，第二类可作为果实大，可食率较大资源，第三类可作为选育糖度高的资源。

野生酸枣；果实品质；因子分析；聚类分析

酸枣（Ziziphus jujuba var. spinosa）是原产于我国的鼠李科（Rhamnaceae）枣属（Ziziphus Mill.）植物，为栽培枣的原生种［1］。在我国北方诸省中酸枣是一种较普遍的野生资源，根据文献记载，酸枣具有悠久的传承历史［2］。漫长的发展和适应过程中，使得酸枣的种质资源和遗传多样性极其丰富。

酸枣果实中具有丰富的营养成分。果实品质的好坏，直接影响着人们选择，果实风味和口感一般以糖、酸、汁液的多少来判定。随着野生资源的开发利用，具有优良品质的果实脱颖而出，但是繁杂而大量的测定工作给果实的综合评价工作带来了不便。因此，建立和寻求一种快速评价果实品质的方法成为一项首要任务。因子分析常被应用于对多指标进行综合评价的分析方法，它可以最大地保留原始信息量，近年来，一些学者采用因子分析对制干、鲜食枣品种品质性状进行评价［3-4］，对冬枣优良单株果实品质综合评价［5］，对芒果［6］、苹果［7］、核桃［8］、桃［9］、葡萄［10］、板栗［11］、蜜橘［12］的品质评价选择进行了研究。而主成分分析和聚类分析是简化评价因子的重要手段［13］，在运用过程中结合合理-满意度［14］、灰色关联度［15］、层析分析法［16］和多维价值理论等分析法进一步评价，李龙飞等［17］利用主成分分析和聚类分析方法将10 个香梨杂交品种10 个品质指标简化为6 个，品质指标聚为6 类。目前，有关酸枣品质评价指标的研究少有报道。因此，本研究以引种自不同种源地的酸枣为试材，采用多元统计分析中的因子分析和聚类分析对各品质指标进行研究，旨在揭示各品质性状之间关系，确定主要的评价因子，简化酸枣果实评价指标，以期为酸枣果实品质的科学评价与优异资源的选择提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

实验地位于塔里木大学园艺实验站酸枣资源圃，选择生长发育良好、树龄、水肥管理基本一致的实验树（酸枣种子来自山东、山西、陕西及本地，于2010年统一播种，各种质编号分别为X-1、X-2、X-3、…、X-48、X-49、X-50），通过初步筛选的50 份酸枣资源于2014年9月中下旬从树冠的中部东、西、南、北方向随机选取果实成熟度一致的全红果实，每个酸枣资源取20 粒正常果实，放入冰盒，带回实验室测定果实外观及内在品质。单株为一个实验小区，重复3 次。

1.2 仪器与设备

T6新世纪紫外-可见分光光度计 北京普析通用仪器公司；HunterLab UltraScan PRO色差仪 上海韵鼎国际贸易有限公司；BP211D电子天平 北京赛多利斯仪器系统有限公司；HH-W420三用恒温水箱 上海精宏实验设备有限公司；电子数显卡尺 桂林量具刃具有限责任公司。

1.3 实验方法

果实采回来后立即使用色彩色差仪测定果皮色泽指标亮度（L*）值、红度（a*）值、黄度（b*）值，测定时每个果样测定向阳面和背阴面两面，测定20 次，取平均值。L*值越大表示果面亮度越高；a*值代表红绿轴色品指数，正值愈大表示颜色愈偏向红色；b*值代表黄蓝轴色品指数，正值愈大表示颜色愈偏向黄色［18］。

酸枣果实样品带回实验室采用电子天平测定单果质量、单核质量，游标卡尺测定果实的纵、横径，果核的纵、横径，并计算果形指数、果核指数。可溶性糖含量用蒽酮比色法［19］测定，可滴定酸含量用酸碱滴定法［20］，VC含量用2，6-二氯酚靛酚滴定法［21］测定，淀粉含量用蒽酮比色法［19］测定，每次测定重复3 次，取平均值。可食率、果形（核）指数［22］计算公式如下。

1.4 数据处理

数据计算采用Excel软件，数据分析采用DPS7.55统计分析软件。

因子分析前，采用隶属函数法对数据进行转化：正相关指标（单果质量、单核质量、可溶性糖含量、可滴定酸含量、VC含量、可食率、淀粉含量）依据公式（3），负相关指标（果形指数、果核指数、果皮亮度、果皮a*值和果皮b*值）依据公式（4）。使用SPSS 20.0软件进行因子分析，得到各样品的公因子分值Fjn。

式中：Uin和U'in分别为第n个样品第i个指标的原始数据经转化后的隶属函数值；Xin为第n个样品第i个指标的原始测定结果；Ximax和Ximin分别为样品组中第i个指标的最大值和最小值。

2 结果与分析

2.1 不同酸枣类型果实品质性状分析

由表1可知，各酸枣类型间的品质性状变异差异较大，其中尤以单果质量的变化幅度最大，最大为8.04 g，最小为0.77 g，变异系数为70.67%。其次变异幅度较大的是可滴定酸含量和淀粉含量，分别为40.94%和42.19%；变异系数最小的是果核横径，为9.7%，说明果核横径具有较稳定的遗传性。其他指标变异系数大致在10.40%～29.00%之间。上述分析结果说明不同酸枣类型具有丰富的遗传多样性，蕴含着选择潜力。然而，不同种源地酸枣果实综合品质难以表现，因此，需要对其进行综合评价。

2.2 酸枣种质资源果实品质的因子分析

根据隶属函数法对数据进行转化，转换后的16 项指标前6 个公因子依据最大四次方值法旋转得到因子载荷矩阵如表2所示。前6 个公因子的累计贡献率达83.173%，说明前6 个公因子可以代表16 项性状指标的基本信息。数据经旋转后各因子载荷值趋于两极化，说明各因子具有较明显的生物学意义。由各载荷值可知，第1公因子中起作用指标是可食率、单果质量、果实纵径和横径，称为果实质量因子，累计贡献率为22.387%；第2公因子中单核质量和果核横径载荷值较大，因子载荷分别为0.947、0.946，故称为果核质量因子；第3公因子中起作用指标是果皮L*、b*值，称为果实外观因子；第4公因子中起作用指标是果核纵径和果核指数，称为果核外观因子；第5公因子中可溶性糖、可滴定酸和VC含量载荷值较大，称为果实营养因子；第6公因子中果形指数和淀粉含量的载荷值较大，累计贡献率最小为8.486%，称为其他因子。

2.3 不同类型酸枣果实品质评价因子聚类分析

表1中的数据经过极差标准化变换后，采用组间联接和平方Euclidean距离，并根据因子分析的结果将各果实品质指标进行聚类，16 项指标的聚类结果如图1所示。依据聚类距离和聚类的先后步骤可以看出，果皮a*和果皮b*值首先聚为一类，说明两个变量的相关性较强；以此类推，单果质量、果实横径和果实纵径首先聚在一起，再和可食率聚为第二类，说明单果质量与果实纵横径成正相关关系，同时单果质量的大小也关系到可食率的大小；可滴定酸和VC含量聚为一类，再与果皮a*值聚为第三类；单核质量和果核横径聚为第四类；果核纵径和果核指数成正相关关系，聚为第五类；果形指数与淀粉含量聚为第六类；可溶性糖含量可单独聚为第七类，说明该指标具有相对独立性。

结合因子分析结果和聚类分析结果以及《中国枣种质资源》［23］描述规范标准有关指标的要求，将上述各品质指标进行简化为：果皮色泽、单果质量、可滴定酸含量或者VC含量、单核质量、果核指数、果形指数或者淀粉、可溶性糖含量。因此，上述50 份酸枣资源果实品质评价指标可以用这7 个品质指标基本反映。

2.4 不同种源地酸枣资源品质聚类分析

依据图1确定的评价体系，选取果皮色泽、单果质量、可滴定酸含量、单核质量、果核指数、果形指数、可溶性糖含量7 个品质指标，综合评价50 份不同种源地酸枣果实品质，结果如图2所示。在遗传距离14.0时，可将50 份酸枣资源划分为四大类群，第一类X-19、X-36、X-49、X-20、X-21、X-16和X-24，第一类的特征是酸度较大，果实色泽较好（表3）；第二类为X-39、X-47、X-31、X-45、X-11、X-50、X-33等，第二类的特征是果实、果核较大，可食率较大；相对于其他三类，此类酸枣资源有较低的可溶性糖、酸含量；第三类X-3、X-40、X-13、X-32、X-12、X-26、X-22、X-6和X-1，其特征是可溶性糖含量最高；X-1单独聚为第四类，其特征是果个最小，酸度较小。

3 结论与讨论

酸枣种质资源作为一种宝贵的基因库，是发掘优异基因和选种、育种的源基础。在北方诸省具有广泛的分布区域，由于近年来野生资源的开发利用，酸枣丰富的营养成分和药用成分得到了广泛的关注。对于新疆来讲，酸枣是广泛作为砧木来嫁接红枣，但由于市面上的种子良莠不齐，导致红枣的直播建园效率低、枣品质下降、抗逆性降低等后果。为了更好地探究问题根源，发挥酸枣最大利用价值，本研究用山西、陕西、山东及本地混杂种源地酸枣种子进行播种繁殖，以不同种源地酸枣为试材，研究发现植株个体间存在较大的变异性，经过初步筛选后确定50 份酸枣资源。

果实色泽、可溶性糖含量、可滴定酸含量等16 项指标是评价酸枣果实外观、内质的主要指标。评价因子的确定是正确进行品质评价的基础，直接决定着评价的效果［24］。研究表明，在特异性强、变异度大的资源中，观测指标变量间存在密切的相关性，易造成提供的整体信息发生重叠，使得相关的品质评价不易得出简易的规律性［25］，野生酸枣由于经过长期的进化，其个体间在枝、叶、花、果等植物学性状上有较广的变异度，在对其果实品质进行评价，确定建立统一评价体系中存在较大难度。而因子分析利用降维的思想，将原始信息进行压缩，使得各主成分间互不相关又能反应各因子的信息。通过利用因子评价，可以达到简化指标因子，合理有效评价果实品质的目的。聚类分析是对质量性状和数量性状的综合考察和分类，主观因素少，结果更加客观和科学［26］。因此，本实验为了科学评价酸枣果实品质，拟将两者结合。本研究因子结果表明，影响酸枣果实评价的关键因子是：果实质量因子、果核质量因子、果实外观因子、果实营养因子及其他因子，也就是说酸枣的果质量是主要的因子，其次是果色、糖、酸等其他指标。相对于野生资源来讲，其他品种资源评价注重果实风味［27］、鲜食品种注重果实甜度和酥脆［4］等。因此，在针对不同资源或品种进行评价时，可以根据具体的评价要求和倾向，有针对性的选择和利用。聚类结果表明，在结合因子分析后，可将酸枣果实品质评价因子简化为单果质量、可溶性糖含量、单核质量、果核指数、果形指数、果皮色泽、可滴定酸含量等7 个指标。樊保国等［3］在测定制干枣品质时，确定了包括单果质量在内的5 个决定性指标。雷莹等［28］采用主成分分析和聚类分析对18 项夏橙果实品质指标进行简化，确定了果形指数、可溶性固形物、囊瓣数、抗坏血酸、果肉色调角及总可溶性糖含量6 个评价指标。陆育生等［29］对13 个黄皮果实进行评价，确定了果形指数、化渣度、可滴定酸含量、VC含量、可溶性固形物含量5 个简化指标。

通过进一步的评价，可以初步确定供试酸枣种质资源果实品质类间差异，采用平方Euclidean距离和类平均法，根据因子分析的简化指标将供试酸枣资源进行聚类。结果表明，可将不同种源地酸枣分为四大类群中，其中第一类可以作为酸度较大，果实色泽较好资源，第二类可果实大，可食率较大资源，第三类可作为选育糖度高的资源。本研究虽对酸枣的外观品质和内在品质进行简化评价，但对于野生资源风味、适应性、丰产性、抗逆性等有待进一步研究。

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Selection of Quality Indicators and Factor Analysis for Fruit Quality Evaluation of Ziziphus jujuba var. spinosa Germplasms

SUN Yaqiang1， WU Cuiyun1，2，*， WANG De1， WANG Zhiqiang1
（1. College of Plant Science， Tarim University， Alar 843300， China； 2. Xinjiang Production and Construction Corps Key Laboratory of Protection and Utilization of Biological Resources in Tarim Basin， Alar 843300， China）

In order to establish suitable methods to evaluate jujube quality and consequently guide the development and utilization of wild jujube germplasms and the selection of excellent germplasms， evaluation and classification of 16 fruit quality attributes such as single fruit weight， pericarp color， soluble sugar， titratable acid， vitamin C， fruit shape index， and single stone weight were carried out on 50 germplasms of Ziziphus jujuba var. spinosa by factor analysis and cluster analysis using SPSS software. The results showed that factor analysis extracted 6 main factors including single fruit weight， single stone weight， appearance and nutrients， with a cumulative variance contribution rate of 83.173%. Principal component analysis and cluster analysis were carried out using the loadings of the first 6 principal components. Pericarp color， single fruit weight， titratable acid （or vitamin C）， single stone weight， fruit shape index （or starch content）， and soluble sugar content were selected for cluster analysis of Ziziphus jujuba var. spinosa germplasms. When the squared Euclidean distance was 14.0， the 50 germplasms could be classified into 4 categories. The first category had better fruit color with higher acidity， the second one had larger fruits with higher proportion of edible part， and the third one contained higher sugar contents.

Ziziphus jujuba var. spinosa； fruit quality； factor analysis； cluster analysis

10.7506/spkx1002-6630-201609006

S665.1

A

1002-6630（2016）09-0029-06

孙亚强， 吴翠云， 王德， 等. 野生酸枣资源果实品质因子分析及评价指标选择［J］. 食品科学， 2016， 37（9）： 29-34. DOI：10.7506/spkx1002-6630-201609006. http：//www.spkx.net.cn

SUN Yaqiang， WU Cuiyun， WANG De， et al. Selection of quality indicators and factor analysis for fruit quality evaluation of Ziziphus jujuba var. spinosa germplasms［J］. Food Science， 2016， 37（9）： 29-34. （in Chinese with English abstract）DOI：10.7506/spkx1002-6630-201609006. http：//www.spkx.net.cn

2015-06-23

国家自然科学基金地区科学基金项目（31360465）；新疆生产建设兵团科技创新团队建设项目（2014CC006）

孙亚强（1991—），男，硕士研究生，主要从事酸枣种质资源与遗传育种研究。E-mail：sun123.ya-2@163.com

*通信作者：吴翠云（1968—），女，教授，硕士，主要从事园艺植物种质资源与遗传育种研究。E-mail：wcyby@163.com