樱桃品种果实品质因子主成分分析及模糊综合评价

吴 澎，贾朝爽，范苏仪，孙玉刚



樱桃品种果实品质因子主成分分析及模糊综合评价

吴 澎1，贾朝爽1，范苏仪1，孙玉刚2※

（1. 山东农业大学食品学院 山东省高校食品加工技术与质量控制重点实验室 山东省粮食加工技术工程技术研究中心 泰安 271018； 2. 山东省果树研究所 泰安 271018）

研究不同品种甜樱桃果实品质指标差异，确定代表性品质指标，从而筛选出品质优良的甜樱桃品种。以24种甜樱桃果实为材料，测定其11项品质指标（单果质量、硬度、可食率、出汁率、pH值、总糖含量、还原糖含量、可滴定酸含量、糖酸比、维生素C含量、花色苷含量），并运用主成分分析、模糊评判法进行综合评价。结果表明：不同甜樱桃品种各项指标存在差异，其中单果质量与维生素C之间，可食率与出汁率、可滴定酸之间，花色苷与pH值、可滴定酸之间，总糖、还原糖、糖酸比与pH值之间均呈及极显著正相关。因子分析提取了甜味、口感、抗氧化、可食、质量5项主因子，累计方差贡献率为82.948%，包含了大部分指标信息，因此筛选总糖、出汁率、维生素C、可食率、单果质量作为评价甜樱桃的关键指标；利用PAST软件绘制各品种在5个主因子的分布状况，并对品种因子综合得分进行排序，得分排名前10的樱桃品种依次为“Red”（0.70）、“早露”（0.63）、“红蜜”（0.60）、“彩玉”（0.47）、“秦樱一号”（0.44）、“S2S1”（0.38）、“早大果实生”（0.35）、“13-33”（0.28）、“明珠”（0.13）、“秦林”（0.07）；对11个分析指标进行模糊综合评判，综合品质表现排名前10的品种分别为“Red”（0.642）、“红蜜”（0.566）、“早露”（0.545）、“明珠”（0.524）、“彩玉”（0.521）、“秦樱一号”（0.512）、“秦林”（0.501）、“美早”（0.491）、“S2S1”（0.482）、“早大果实生”（0.470），以上结果一致表明“Red”、“早露”、“红蜜”、“彩玉”、“秦樱一号”、“S2S1”、“早大果实生”、“明珠”、“秦林”等9种樱桃综合品质较其他15种樱桃更优，其中“Red”樱桃品质最优，可作为樱桃资源开发利用、育种及品质改良的原材料。因子分析与综合评价结果基本一致，该试验初步确定排名前9位的樱桃优良品种，为樱桃品种选育和加工利用提供理论依据。

果实；品质控制；主成分分析；品种筛选；相关性分析；因子分析；综合评价；模糊综合评判

0 引 言

甜樱桃（L.）含有大量的有机酸、糖类、挥发性化合物，尤其富含维生素C、多酚等生物活性物质[1-8]。Kang等[9]通过体外、体内试验都证明甜樱桃具有抗癌、增强机体免疫力、抗炎、抗神经变性等功能。Kelley 等[10]验证樱桃中的多酚物质可以减少人类炎症的发生，以及使关节炎、糖尿病的风险降低。Kim等[11]发现樱桃富含酚类物质，特别是花色苷，具有较强的抗神经变性活性，并且可以作为饮食中生物功能性植物化学物质的良好来源。

近年来，甜樱桃果实由于色泽鲜艳、口味极好、营养丰富[12-13]等优点，广受消费者欢迎。全国甜樱桃栽培面积迅速增加，产量急剧上升，分布范围扩大，尤其是山东省甜樱桃种植面积快速增长，据统计2016年山东省种植面积约占全国50%[14]。

本研究采样品种全部为甜樱桃，外观椭圆形或近圆形、风味甜或酸甜，对这些品种品质进行科学合理的综合评价是此次研究的重要前提。果实品质决定着市场竞争力，而品质特性评价是良种选择和果品选优的重要依据。樱桃品质是环境因素及其基因型综合作用的结果，其评价指标包括外在和内在品质指标，这些指标较多，以往人们评价某一樱桃品种特性时，很难将这些指标全部纳入考察范围，只能依据不同的侧重点和目的选择少数品质指标来分析樱桃品质特性，因而评价结果往往差别明显。化学计量学统计软件作为数据分析的有效工具，已广泛应用于各个领域，其中主成分分析和模糊评判法是较常用的方法，至今为止已广泛应用于猕猴桃、橘子、梨和橙子等果实品质，极少用于樱桃果实品质的评价[15-19]，此次研究选用单果质量、硬度、可食率、出汁率、pH值、总糖含量、还原糖含量、可滴定酸含量、糖酸比、维生素C含量、花色苷含量等11项甜樱桃主要的品质指标作为研究对象，对各指标进行相关性分析，利用因子分析，进行主因子提取并简化果实评价指标，并根据主因子综合得分和模糊综合评价对各个品种品质进行比较，明确品种间品质性状差异，确定影响樱桃品质的关键指标，最终筛选出品质优良甜樱桃品种，使评判结果更具准确性和科学性。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试的24个甜樱桃品种（见表1），其中红灯、美早、早大果、布鲁克斯、雷尼等为山东甜樱桃主栽品种，各品种果实根据不同品种成熟期（果实成熟期指5%的果实开始着红色或黄色的时期）[20]，均于2017年5月中旬至6月初进行分批采集。由于果实品质特性受到品种、成熟度、栽培方式、生长环境等方面的影响，本试验所用试材均取自山东省果树研究所天平湖试验基地，位于泰安市岱岳区天平湖北岸，土壤为丘陵山地，土质瘠薄，2010年建园（117°10'E，36°08'N），株行距2.0 m×4.5 m，纺锤形。同一园区的管理条件和气候相同、确保品质性状差异主要来源于品种间差异。供试样品以单株试验单元进行取材，果实3次重复，每个樱桃品种每株随机取样80个果实。所有果实均在采收当天运回实验室，剔除病、残、次果后进行形态指标的测定，并摘除果柄后进行清洗、消毒、沥干，随后用液氮速冻，−80 °C超低温冰箱保存备用。

表1 供试甜樱桃材料

1.2 主要仪器与试剂

UV-8000型紫外可见分光光度计：上海元析仪器有限公司；TGL-20bR高速台式冷冻离心机：上海安亭科学仪器厂；酸度计：杭州汇尔仪器设备有限公司；HH-4数显恒温水浴锅：国华电器有限公司；JA2003A 电子天平：上海精天电子仪器有限公司；SHB-Ⅲ型循环水式多用真空泵：郑州长城科工贸有限公司；SB-1000型水浴锅：上海爱朗仪器有限公司；KQ-500DE型数控超声波清洗器：昆山市超声仪器有限公司；RE-52AA：上海亚荣生化仪器厂；榨汁机：九阳JYZ-D51；TA-XT2i质构仪：美国 Stable Micro systems公司；葡萄糖标准品：纯度≥99%；L（+）-抗坏血酸标准品：纯度≥99%；无水乙醇、盐酸、无水乙酸钠、氯化钾、柠檬酸、柠檬酸钠、氢氧化钠、偏磷酸、草酸、碳酸氢钠、2，6-二氯靛酚、硫酸铜、亚甲基蓝、酒石酸钾钠、乙酸锌、冰乙酸、亚铁氰化钾等均为分析纯。

1.3 试验方法

1）果实感官品质评价：请15位专业品评人员根据口感分为酸甜、甜酸、甜，来评价不同品种[21-22]；应从外观、质地、滋味、香味等方面去综合评价；

2）果实硬度测定：使用TA-XT2i质构仪进行带果皮测定30个果实，计算平均值即为果实硬度，质构仪的参数设定为：探头为P50，模式为TPA，测前速度：1 mm/s；测试速度：1 mm/s；测试后速度：1 mm/s；目标模式：形变25%（实际使用下降5 mm）；2次下压间隔时间：3 s；触发类型：Auto-5 g；

3）可食率测定：采用果实质量（g）和果核质量（g）计算，取30个樱桃分3份测定，取平均值，可食率计算公式为：

可食率=（果实质量-果核质量）/果实质量×100%[23]（1）

4）果形指数测定：用游标卡尺测量果实的纵径和横径，果形指数计算公式：

果形指数=果实纵径/横径[23]（2）

5）出汁率测定：取2 kg去核后的樱桃果肉均分为3份，进行打浆，在5000 r/min 条件下，使用高速冷冻离心机离心5 min，取上层汁液称质量，计算出汁率

出汁率=上层汁液质量/果浆总质量×100%[24]（3）

6）单果质量测定：用电子天平测定每个品种30个果实，计算平均值即为单果质量[25-26]；

7）pH值测定：称取破碎后的樱桃浆5 g，使用酸度计进行读数，平行测定3次，计算平均值即为pH值；

8）总糖（以葡萄糖计）测定参考GB 5009.8-2016；

9）还原糖测定参考GB 5009.7-2016；

10）可滴定酸测定参考GB/T 12456-2008；

11）维生素C测定参考GB 5009.86-2016；

12）花色苷测定：参考蓝莓、樱桃等花色苷的提取：称取5 g破碎后的樱桃浆，用pH值为3.0的60%的乙醇溶液按1 g：20 mL的比例混合均匀，在40 °C的条件下使用旋转蒸发仪进行浓缩，得到红色粘稠粗提液[27-28]。

采用pH示差法测定[29]，样品重复3次，取平均值。花色苷含量计算公式见式(5)：

=(520pH1.0−700pH1.0)−(520pH4.5−700pH4.5)（4）

花色苷质量分数(mg/100 g)=(×MW××100)/(××)（5）

式中为吸光度；为花色苷的摩尔质量，449.2 g/mol；为矢车菊-3-葡萄糖苷的摩尔消光系数，26 900 L/mol·cm；为稀释倍数；为提取液总体积，mL；为比色杯的宽度，1 cm；为试样质量，g。

1.4 数据处理

数据统计及处理采用Excel 2010、origin软件、SPSS 20.0软件，均值间比较采用Duncan’s法（<0.05）；相关性分析采用Pearson相关系数进行分析，模糊综合评判法的隶属函数值计算公式如下：

综合隶属函数值X()=[∑X()]/（6）

正向指标隶属函数值X()=(X−Xmin)/(Xmax−Xmin) （7）

负向指标隶属函数值X()=1−(X−Xmin)/(Xmax−Xmin)（8）

式中∑X()表示第个品种第个指标的累加隶属函数值，X表示第个品种第个指标的测定值，Xmin表示第个指标中的最小值，Xmax表示第个指标中的最大值，表示指标数。

2 结果与分析

2.1 不同品种樱桃的品质指标比较

不同品种樱桃单果质量范围约在5.71～12.65 g（见表2），均值9.03 g，变异系数21.92%。SPSS软件方差分析显示，各品种间单果质量存在差异，“美早”樱桃最高，为12.65 g，与其他樱桃存在显著差异（<0.05）；“红蜜”樱桃最低约为5.71 g；单果质量较高的有“明珠”、“S2S1”、“彩玉”、“红灯”等樱桃；单果质量较低的有“早玉”、“丽珠”。

不同品种樱桃硬度范围约在23.59～40.12 kg/cm2（见表2），均值为36.69 kg/cm2，变异系数6.46%。SPSS软件方差分析显示，各品种间硬度存在差异，“黑珍珠”樱桃硬度最高，为40.12 kg/cm2，与其他樱桃存在显著差异（<0.05）；‘13-33’硬度最低，为23.59 kg/cm2；硬度较高的有“美早”、“冰糖脆”、“布鲁克斯”、“红灯”等樱桃；硬度较低的有“Sir”、“早红珠”、“早玉”。

不同品种樱桃出汁率范围约在60.19%～78.15%（见表2），均值为71.24%，变异系数35.25%。SPSS软件方差分析显示，各品种间出汁率存在差异，“13-33”樱桃出汁率最高，约为78.15%，与其他樱桃存在显著差异（<0.05）；“早大果实生”出汁率最低，约为60.19%；出汁率较高的有“冰糖脆”、“Sir”、“雷尼”、“布鲁克斯”等樱桃；出汁率较低的有“丽珠”、“黑珍珠”、“早大果”。

不同品种樱桃pH值范围约在3.59～4.40（见表2），均值为4.00，变异系数16.25%。SPSS软件方差分析显示，各品种间pH值存在差异，“早红珠”樱桃含量最高，约为4.40，与其他樱桃存在显著差异（<0.05）；“彩玉”pH值最低，约为3.59；pH值较高的有“黑珍珠”、“美早”、“Red”、“秦林”等樱桃；pH值较低的有“雷尼”、“泰珠”、“冰糖脆”。

不同品种樱桃总糖质量分数范围约在7.89～13.98 g/(100 g)（见表2），均值为10.69 g/(100 g)，变异系数35.36%；SPSS软件方差分析显示，各品种间总糖质量分数存在差异，“红蜜”樱桃质量分数最高，约为13.98 g/(100 g)，与其他樱桃存在显著差异（<0.05），“布鲁克斯”质量分数最低，约为7.89 g/(100 g)；总糖质量分数较高的有“Red”、“早露”、“秦樱一号”等樱桃；质量分数较低的有“红灯”、“早红珠”、“丽珠”。

不同品种樱桃还原糖质量分数范围约在6.21～10.60 g/(100 g)（见表2），均值为7.43 g/(100 g)，变异系数25.84%。SPSS软件方差分析显示，各品种间还原糖质量分数存在差异，“红蜜”樱桃质量分数最高，约为10.60 g/(100 g)，与其他樱桃存在显著差异（<0.05）；“13-33”樱桃质量分数最低，约为6.21 g/(100 g)；还原糖质量分数较高的有“Red”、“秦樱一号”、“早露”等樱桃；质量分数较低的有“布鲁克斯”、“早红珠”、“丽珠”、“红灯”。

不同品种樱桃可滴定酸质量分数范围约在0.44%～0.72%（见表2），均值为0.58%，变异系数51.72%。SPSS软件方差分析显示，各品种间可滴定酸质量分数存在差异，“秦樱一号”、“早大果实生”、“早露”3种樱桃无显著性差异（>0.05），质量分数均显著高于其他樱桃（<0.05）；“早红珠”樱桃质量分数最低，约为0.44 g/kg；可滴定酸质量分数较高的有“红蜜”、“S2S1”、“秦林”等樱桃；质量分数较低的有“布鲁克斯”、“红灯”、“美早”。

不同品种樱桃糖酸比范围约在17.16～21.82（见表2），均值为18.60，变异系数28.28%。SPSS软件方差分析显示，各品种间糖酸比存在差异，“Red”樱桃糖酸比最高，约为21.82，与其他樱桃存在显著差异（<0.05）；“丽珠”樱桃糖酸比最低，约为17.16；糖酸比较高的有“红蜜”、“美早”、“黑珍珠”等樱桃；含量较低的有“泰珠”、“早大果实生”、“秦樱一号”。

不同品种樱桃维生素C质量分数范围在约0.51～3.84 mg/(100 g)（见表2），均值为2.06 mg/(100 g)，变异系数42.72%。SPSS软件方差分析显示，各品种间维生素C质量分数存在差异，“13-33”樱桃质量分数最高，约为3.84 mg/(100 g)，与其他樱桃存在显著差异（<0.05）；“冰糖脆”樱桃质量分数最低，约为0.51 mg/(100 g)；维生素C质量分数较高的有“彩玉”、“丽珠”、“Red”等樱桃；质量分数较低的有“红蜜”、“雷尼”、“布鲁克斯”。

不同品种樱桃花色苷质量分数范围约在4.87～72.60 mg/(100 g)（见表2），均值为16.38 mg/(100 g)，变异系数52.69%。SPSS软件方差分析显示，各品种间花色苷含量存在差异，“秦林”樱桃质量分数最高，约为72.60 mg/(100 g)，与其他樱桃存在显著差异（<0.05）；“13-33”樱桃质量分数最低，约为4.87 mg/(100 g)；花色苷质量分数较高的有“早大果实生”、“早大果”、“早玉”、“美早”等樱桃；质量分数较低的有“佳红”、“冰糖脆”、“彩玉”。

以上结果表明，试验所选樱桃品种各指标测定值离群点较少，均在接受范围内，樱桃品质特性差异较大，具有一定的代表性。在本研究中，樱桃样品处在同一园区，其管理条件和气候相同，因此确保了樱桃品质性状差异来源于品种间差异。

表2 不同品种樱桃的营养成分比较

注：同列数据后不同英文小写字母表示材料间在<0.05水平上的差异显著性。

Note: After the same data, different English lowercase letters indicate significant difference in<0.05 level between materials.

2.2 Pearson相关性分析

表3为不同甜樱桃品种品质指标的相关性分析。由表3可知，单果质量与维生素C呈极显著正相关（<0.01），即单果质量越大，维生素C含量越高；硬度与出汁率、维生素C呈极显著负相关（<0.01），即硬度越小，果实可食率和维生素C越高；可食率与出汁率、可滴定酸呈极显著正相关（<0.01），即可食率越大，出汁率和可滴定酸越高；花色苷与出汁率呈极显著负相关（<0.01），即花色苷越高，出汁率越低；花色苷与pH值、可滴定酸呈极显著正相关（<0.01），即花色苷含量越高，pH值和可滴定酸越高；出汁率与花色苷呈极显著负相关（<0.01），即出汁率越低，果实花色苷含量越高；总糖、还原糖、糖酸比、pH值互呈极显著正相关（<0.01），相关性状间随着数值的升高而升高。由此可见，不同品种甜樱桃的各指标间存在不同程度的相关性，说明11项指标间存在信息重叠，若进行综合评价必须剔除评价指标间信息重复，避免结果出现偏差[21]。

表3 不同甜樱桃品种品质指标的相关性分析

注：*在0.05水平上呈显著相关；**在0.01水平上呈极显著相关。

Note: *and**significant at 0.05 and 0.01 level (2-tailed), respectively.

2.3 主成分分析

对单果质量、硬度、可食率、出汁率、pH值、总糖、还原糖、可滴定酸、糖酸比、维生素C、花色苷11个评价指标进行主成分分析，探寻甜樱桃品质的关键指标，所得相关矩阵的特征值和方差贡献率见表4，经标准化后的因子负荷矩阵见表5。以特征值大于1.0的原则提取5个主成分，累计贡献率为82.948%，可代表原始数据的大部分信息。

表4 主成分的特征值及方差贡献率

表5 因子负荷矩阵 Table 5 Component matrix

由表4和表5可知，第1主成分包含了原始信息量的30.081%，其大小主要由pH值、总糖、还原糖决定，这些指标影响果实的甜酸度，可称为风味因子；第2主成分包含了原始信息的15.982%，其大小主要由出汁率决定，反映了樱桃果实的汁液情况，影响其口感，可命名为口感因子；第3主成分包含了原始信息的13.998%，其大小主要由维生素C决定，可命名为抗氧化因子；第4主成分包含了原始信息的12.611%，其大小主要由可食率决定，反映了樱桃的可食用程度，可命名为可食因子；第5主成分包含了原始信息的10.276%，其大小主要由单果质量决定，包含了甜樱桃果实的质量大小，可命名为质量因子。

结合相关性分析和因子分析的结果，在风味因子中，3个代表指标极显著相关，总糖更为客观反映樱桃甜度，用作代替指标；口味因子、抗氧化因子、可食因子和质量因子中，出汁率、维生素C、可食率和单果质量为影响因素。因此，将不同品种甜樱桃品质评价因子简化为：总糖、出汁率、维生素C、可食率和单果质量。即用该4项品质指标基本可以反映甜樱桃品种各方面的品质要求。

2.4 综合评价比较

以第1主因子（甜味因子）作横坐标，分别以第2主因子（口感因子）、第3主因子（抗氧化因子）、第4主因子（可食因子）、第5主因子（质量因子）为纵坐标绘制散点图，较直观地表示了各品种在前5个品质因子中的分布情况，主因子值越高品质越好。如图1a、1b、1c、1d所示。

第1主因子高的品种有“13-33”、“红蜜”、“布鲁克斯”、“冰糖脆”、“Red”；第2主因子高的品种有“红蜜”、“Red”、“早露”、“秦樱一号”、“泰珠”；第3主因子高的品种有“13-33”、“彩玉”、“丽珠”、“明珠”、“Red”；第4主因子高的品种有“红蜜”、“Red”、“早露”、“彩玉”、“早大果实生”；第5主因子高的品种有“美早”、“明珠”、“S2S1”、“早大果实生”、“彩玉”。根据图1也可以提取第1主因子与第2主因子、第1主因子与第3主因子、第1主因子与第4主因子综合性状表现突出的甜樱桃品种为“Red”，从而做到有目的性的选择和利用。

由于各主因子在因子分析时的方差贡献率不同，故在品种评价时考虑不同因子贡献率为权重，计算各品种前5个主因子得分与相应权重乘积的累加和作为综合得分，即

=(0.30081+0.15982+0.14003+0.12614+ 0.10285) （9）

利用该模型计算出不同品种樱桃综合得分和排序结果（表6）综合得分排在前10位的樱桃品种分别为“Red”（0.70）、“早露”（0.63）、“红蜜”（0.60）、“彩玉”（0.47）、“秦樱一号”（0.44）、“S2S1”（0.38）、“早大果实生”（0.35）、“13-33”（0.28）、“明珠”（0.13）、“秦林”（0.07）。

a.PC1与PC2b. PC1与PC3 c. PC1与PC4d. PC1与PC5

表6 甜樱桃品种各主因子综合得分及比较

Table 6 Comprehensive score and comparison of the main factors of sweet cherry varieties

2.5 模糊综合评价

分别对甜樱桃品种以上11个分析指标进行模糊综合评价，根据综合隶属函数值的大小进行排名。由图2可知，综合品质表现排名前10的品种分别为“Red”（0.642）、“红蜜”（0.566）、“早露”（0.545）、“明珠”（0.524）、“彩玉”（0.521）、“秦樱一号”（0.512）、“秦林”（0.501）、“美早”（0.491）、“S2S1”（0.482）、“早大果实生”（0.470），其中“彩玉”pH值（3.59）、花色苷质量分数（5.00 mg/(100 g)）较低，一定程度上影响樱桃口味和色泽，本试验中不建议做樱桃的优选品种；而以“布鲁克斯”、“早红珠”、“红灯”、“丽珠”、“雷尼”等5个樱桃品质较差，结合表2营养成分比较可知，其特点为维生素C质量分数低（1.02～2.85 mg/(100 g)）、花色苷质量分数低（5.44～17.47 mg/(100 g)）、甜度低（pH值分布在3.67～3.82，总糖质量分数分布在7.89～9.32 g/100 g），品质较差。

注：编号对应的樱桃名称见表2。

3 讨 论

不同甜樱桃品种果实品质特征相差悬殊，对其进行系统的研究报道不多。史洪琴等[30]以7种樱桃为研究对象，通过方差分析、线性回归分析表明同一果实性状指标存在差异，与贾海慧研究结果相同；包九零等[15]以5个大樱桃为材料，验证了不同品种间的12项果实品质指标差异显著，并随后对品质进行了综合评价，确定“布鲁克斯”、“斯帕克里”樱桃综合品质最好。以上研究选择的樱桃品种较少，代表性不高，本研究选取24种山东省主栽甜樱桃品种，对其果实品质性状进行比较研究，运用主成分分析、因子分析综合评价和模糊综合评价法对甜樱桃果实品质进行分析，使结果具有科学性和准确性。

单果质量、硬度、可食率、出汁率、pH值、总糖含量、维生素C等11项指标，是评价甜樱桃品种外观、风味、抗氧化主要指标性状，综合体现甜樱桃品种特性，但甜樱桃果实品质指标变异小，各指标相关性普遍存在，通过因子分析可以将指标降维，简化指标因子，更加合理有效地评价果实品质。通过因子分析结果表明，影响果实品质因子首先为甜味因子，其次为口感因子、抗氧化因子、可食因子、质量因子，以上结果与果树专家对果实品质要求相符合[31-33]。本研究绘制了甜樱桃品种前5个主因子的二维分布图，可以通过分布情况将品种按不同主因子进行分类，有针对性地选择品种。

本研究通过主成分分析和模糊综合评判法对24个甜樱桃品种的品质指标进行比较，结果表明“秦林”、“早大果实生”、“早玉”、“美早”的花色苷含量高，其中“秦林”樱桃外观、口感较好，花色苷含量高，受到种植者和消费者的青睐；“13-33”樱桃出汁率高、硬度低、维生素C含量高，是酿酒的优选品种；“红蜜”樱桃糖度普遍高于其他品种樱桃，口感更符合大众的要求，而“布鲁克斯”樱桃糖度偏低，所以鲜食市场相对狭窄；硬度、出汁率、维生素C、总糖、还原糖含量会影响果实的口感，通常果实发育成熟度及栽培措施对其影响较大，但近年来在经济利益的驱动下，多数果农将樱桃采收期提前，严重影响了樱桃果实糖度和酸度。不同樱桃品种在各个品质指标中存在一定差异，而关于品质指标的代谢途径规律以及樱桃间各个指标产生的差异，还有待于进一步深入研究。

对果实品质进行合理、科学的评价是品种全面评价的基础，此外，品种抗病性、耐贮性、高产性等因素也可作为评价品种的主要因素，综合评价筛选区域适应性强、适宜推广的优异甜樱桃品种，需要建立在品质评价基础上[34-36]。通过将品种因子综合得分进行排序、对11个品质指标进行模糊综合评判，结果一致表明“Red”、“早露”、“红蜜”、“彩玉”、“秦樱一号”、“S2S1”、“早大果实生”、“明珠”、“秦林”等9种樱桃综合品质较其他15种樱桃更优，其中“Red”樱桃品质最优，可作为樱桃资源开发利用、育种及品质改良的原材料。

由于不同地区对品种口味要求存在一定差异，如南方居民的果实口感以甜为主，而北方人更倾向于酸甜，在综合评价基础上根据不同主因子得分，筛选性状表现突出的品种，使该品种可以有针对性的被选择和利用[37-38]。本研究采集品种基本包括山东地区主栽甜樱桃品种，但不同品种在不同地区分布存在较大的差异，应在今后的研究中着重对不同的品种在不同的地区品质评价、抗逆适应性、物候期表现等方面开展系统研究，为甜樱桃品种的生产和进一步推广提供更详实的依据。

4 结 论

通过分析比较不同甜樱桃品种品质性状指标，结合相关性分析、主成分分析、因子综合评价得分及模糊综合评判方法，确定评价甜樱桃的关键指标为：总糖、出汁率、维生素C、可食率和单果质量；利用PAST软件绘制各品种在5个主因子的分布状况，并对品种因子综合得分进行排序，得分排名前10的樱桃品种依次为“Red”（0.70）、“早露”（0.63）、“红蜜”（0.60）、“彩玉”（0.47）、“秦樱一号”（0.44）、“S2S1”（0.38）、“早大果实生”（0.35）、“13-33”（0.28）、“明珠”（0.13）、“秦林”（0.07）；对11个分析指标进行模糊综合评判，综合品质表现排名前10的品种分别为“Red”（0.642）、“红蜜”（0.566）、“早露”（0.545）、“明珠”（0.524）、“彩玉”（0.521）、“秦樱一号”（0.512）、“秦林”（0.501）、“美早”（0.491）、“S2S1”（0.482）、“早大果实生”（0.470），以上结果一致表明“Red”、“早露”、“红蜜”、“彩玉”、“秦樱一号”、“S2S1”、“早大果实生”、“明珠”、“秦林”等9种樱桃综合品质较其他15种樱桃更优，其中“Red”樱桃综合品质最高。

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Principal component analysis and fuzzy comprehensive evaluation of fruit quality in cultivars of cherry

Wu Peng1, Jia Chaoshuang1, Fan Suyi1, Sun Yugang2※

(1.,,...,271018,; 2.,271018,)

Sweet cherry (), an economically important nutritious fruit, is popular for its attractive red colour and high antioxidant potential. Most sweet cherries are consumed fresh and a small proportion of the total sweet cherry production is valuable to make processed food products. Sweet cherry is a highly perishable product due to its high respiration rate and rapid softening process at room temperature (approximately 20 ℃), which ultimately causes the color changes, weight loss, browning and changes of nutrients and restricts its shelf life. The objective of this study was to establish a comprehensive evaluation method for the fruit quality of sweet cherry using factor analysis, and to clarify the relations among the indices in order to select sweet cherry varieties with good quality. There were 11 quality indicators for 24 sweet cherry cultivars evaluated on the base of principal component analysis and fuzzy evaluation, including single fruit weight, hardness, edible rate, juice yield, pH value, total sugar content, reducing sugar content, titratable acid content, sugar acid ratio, vitamin C content and anthocyanin content. Principal component analysis is a mathematical tool which performs a reduction in data dimensionality and allows the visualisation of underlying structure in experimental data and relationships between data and samples. The result showed that different quality indicators and sensory evaluation among tested sweet cherries were different. There were significant correlations between single fruit weight and vitamin C, between edible rate and juice yield, titratable acid, between anthocyanin and pH value, titratable acid, and between total sugar, reducing sugar, sugar acid ratio and pH value. Five main factors were extracted by factor analysis, which included sweet taste, flavor, antioxidation, edible rate and quality, and the cumulative contribution approached to 82.948%. Total sugar, juice yield, vitamin C content, edible rate and single fruit weight were selected as key indicators to evaluate sweet cherry qualities. The scatter plot of the 5 factors showed the distribution of fruit cultivars by PAST software. The comprehensive scores of the varieties were ranked. The top 10 cherry varieties were ranked as Red (0.70), Zaolu (0.63), Red honey (0.60), Colored jade (0.47), Qinying-1 (0.44), S2S1 (0.38), Early fruit (0.35), 13-33 (0.28), Bright pearl (0.13), and Qinlin (0.07). The fuzzy comprehensive evaluation of 11 analysis indicators showed that the top 10 varieties of comprehensive quality performance were Red (0.642), Red honey (0.566), Zaolu (0.545), Bright pearl (0.524), Colored jade (0.521), Qinying-1 (0.512), Qinlin (0.501), Early morning (0.491), S2S1 (0.482), and Early fruit (0.470). The score was ordered by comprehensive score and the 8 analytical indices were analyzed by fuzzy evaluation. Consistent results were obtained that the cultivars of Red, Zaolu, Red honey, Color jade, Qinying-1, S2S1, Early fruit, Bright pearl, and Qinlin were selected as the suitable sweet cherries. The cultivar Red has the highest comprehensive quality, and it can be utilized as the raw material for the breeding, refining, developing and utilization of prunus species. The result of factor analysis was consistent with that of PCA score plots. These results determined the top 9 cherry varieties for use as a breeding stock for future cherry variety development.

fruit; quality control; principal analysis; varieties selection; correlation analysis; factor analysis; comprehensive evaluation; fuzzy evaluation

2018-04-23

2018-06-29

山东省农业良种工程项目（2016LZGC007）；山东省农业科学院农业科技创新工程项目（CXGC2016A03）；山东省科技发展计划项目（2013GNC11307）；泰安市科技发展计划（201640576）；“十三五”国家重点研发计划课题（2016YFD0401400）；山东省2017年度农业重大应用技术创新项目（310137）；山东农业大学作物生物学国家重点实验室开放课题基金（2015KF14）；山东省重点研发计划（公益类）（2017GNC10101）山东“双一流”奖补资金资助（Funds of Shandong “Double Tops” Program）；泰安市大学生科技创新行动计划（2015D031）

吴 澎，博士，副教授，研究方向为食品加工与安全。Email：wupengguai@163.com

孙玉刚，研究员，研究方向为果树遗传育种与栽培。Email：sds129@126.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2018.17.038

TS262.7

A

1002-6819(2018)-17-0291-10

吴 澎，贾朝爽，范苏仪，孙玉刚. 樱桃品种果实品质因子主成分分析及模糊综合评价[J]. 农业工程学报，2018，34(17)：291－300. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.17.038 http://www.tcsae.org

Wu Peng, Jia Chaoshuang, Fan Suyi, Sun Yugang. Principal component analysis and fuzzy comprehensive evaluation of fruit quality in cultivars of cherry[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(17): 291－300. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.17.038 http://www.tcsae.org