越橘品质指标评价

张佳，聂继云，张惠，李静，李也

（中国农业科学院果树研究所/农业农村部果品质量安全风险评估实验室（兴城）/农业农村部果品及苗木质量监督检验测试中心（兴城），辽宁兴城 125100）

0 引言

【研究意义】越橘（VacciniumL.）营养丰富，含有花青苷、黄酮类等多种具有抗氧化生理活性的物质，被世界粮农组织推荐为五大健康水果之一，有“浆果之王”的美誉[1]。越橘在中国自2000年产业化生产以来，经过十余年的快速发展，至2017年，种植面积达5.59×104hm2，产量1.543×105t[2]。越橘生产以鲜果生产为主。随着越橘产量的增加和消费水平的提高，市场对越橘品质的要求越来越高。大果、外观好、好吃、耐储运成为越橘鲜果生产的主要目标。品质指标是越橘品质评价的依据，开展越橘品质指标研究，建立科学的品质指标分级标准，确立代表性品质指标，将为越橘生产和流通中品质评价、品种和产区选择奠定基础。【前人研究进展】目前越橘品质研究主要集中在两个方面，一是不同品系[3-6]、不同地区[7]和不同成熟度[8-9]的品质差异性，二是不同主栽品种的加工[10]、贮藏[11]适应性。刘丙花等[4]对22个不同品种的越橘果实品质进行分析与比较，筛选出综合评价蓝莓品质的5项核心指标，并建立了蓝莓鲜食和加工特性评价模型。谢国芳等[7]对越橘感官、理化、营养等指标进行差异性分析，发现产地对贵州主栽越橘品种的品质有一定影响，但相比品种而言，影响相对较小。谢跃杰等[8]针对 4个代表性越橘品种研究了成熟度对感官品质、功效成分和抗氧化活性的影响，筛选出‘安娜’和‘巴尔德温’为最佳的加工和提取活性成分用栽培品种。主成分分析[11-12]、聚类分析[13-15]和层次分析法[16]已成为果品品质评价研究的重要手段。苹果[15]、枣[17]、榛子[18]、杏[19]等研究表明，对符合正态分布的样本进行概率分级，分级效果较为理想。【本研究切入点】目前越橘品质研究涉及的品种和地区较少，指标间关系缺乏深入探讨，指标分级研究尚未见报道。本研究以92份不同地区采集的越橘果实样品为试材，对单果重、果形指数、硬度、可滴定酸含量、可溶性固性物含量、维生素C含量、固酸比7项指标进行系统研究，运用相关分析、因子分析、层次分析法、正态分布理论等数理统计方法，建立越橘品质评价体系，并探索不同地区越橘品质的差异。【拟解决的关键问题】明确越橘主要品质指标，建立分级评价标准，为越橘品质评价提供理论参考。

1 材料与方法

试验于 2018年在中国农业科学院果树研究所进行。

1.1 试验材料

从不同越橘产区共采集 92份越橘果实样品作为试材（山东地区30份、江苏地区8份、辽宁地区37份、吉林地区17份），品种名称和编号见表1。果实在商品成熟期采摘，同一果园同一品种为1个样品，随机选取10株树，摘取约500 g果实。越橘果实品质测定于采样当日或次日在中国农业科学院果树研究所进行，每个样品设2次重复。

1.2 主要仪器

PL602-L型电子天平（METTLER TOLEDO公司，Switzerland）、PR-101α型数显式全糖仪（ATAGO公司，Japan）、808 Titrando全自动电位滴定仪（Metrohm公司，Switzerland）、FT-7型水果硬度无损伤检测仪（北京阳光亿事达科技有限公司，China）、Milli-Q Direct 8实验室纯水系统（Millipore公司，USA）、IP67型数显卡尺（Sylvac公司，Switzerland）。

1.3 试验方法

单果重用PL602-L型电子天平测定。果形指数用IP67型数显卡尺测量，果形指数用果实纵径与果实横径的比值表示。果实硬度用FT-7型水果硬度无损伤检测仪测定。可溶性固形物含量用PR-101α型数显式全糖仪测定。可滴定酸含量用指示剂滴定法测定[20]。维生素C含量用2, 6-二氯靛酚滴定法测定[20]。固酸比用可溶性固形物与可滴定酸含量的比值表示。

表1 样品一览表Table 1 The list of samples

1.4 统计分析

数据的基本统计量、相关分析、正态分布检验、因子分析等用SAS 9.4软件完成。正态分布检验采用K-S（Kolmogorov-Smirnov）检验，P≥0.05即判定符合正态分布。采用Origin 9.0 软件对正态分布检验和聚类结果作图。

2 结果

2.1 越橘品质指标特征分析

2.1.1 越橘品质指标水平分析 单果重、果形指数、硬度、可滴定酸含量、可溶性固性物含量、维生素C含量、固酸比7项越橘品质指标的变幅、平均数、标准差及变异系数见表2。从表2可知，以上7项指标中，固酸比变化范围最大，在 6.7—89.5，变异系数高达 67.12%；其次是可滴定酸含量和单果重，变异系数分别为45.46%和35.28%；果实硬度、维生素C含量和可溶性固形物含量变异系数均在18%以上，说明样品的这些指标间差异均很大。果形指数的变化范围最小，在 0.65—0.88，变异系数仅为 6.05%，说明越橘间果形指数差异较小。

表2 7 项品质指标的变异情况Table 2 Variation of seven quality indexes

2.1.2 主要品质指标分布规律 对各指标进行 K-S正态分布检验，P≥0.05即判定符合正态分布[14]，结果见图1。7项指标中可滴定酸含量和维生素C含量的P值分别为0.1225和大于0.15，符合正态分布。可溶性固形物含量去掉2个极端值和果形指数去掉3个极端值后P值均大于0.15，符合正态分布。硬度去掉4个极端值后，P值为0.0667，符合正态分布。单果重去掉4个极端值后，P值为0.0494，与0.05极为接近，视为符合正态分布；固酸比P值小于0.01，不符合正态分布。

2.1.3 越橘品质指标相关性分析 如表3所示，单果重与果形指数、维生素C含量、可溶性固形物含量间均呈极显著（α=0.01）的负相关，即越橘维生素C含量、可溶性固形物含量和果形指数随单果重的升高而降低。维生素C含量与可溶性固形物和固酸比均呈极显著的正相关，即越橘可溶性固形物和固酸比随维生素C含量的升高而升高。可滴定酸含量与固酸比呈极显著的负相关，相关系数达-0.8174，表明越橘固酸比随可滴定酸含量的升高而降低。回归分析显示可滴定酸含量与固酸比之间有极显著的幂函数关系，决定系数（R2）达0.9005（图2）。

2.2 越橘品质指标的筛选

7项越橘品质指标数据经标准化处理，采用Quartimax旋转法进行因子分析。结果显示，前4个因子贡献率均大于15%，累积贡献率达85.4%，能够代表7项指标的大部分信息。因子1贡献率为28.4%，代表性指标包括可滴定酸含量和固酸比，反映越橘的酸味特征；因子2贡献率为25.3%，代表性指标为可溶性固形物，反映越橘的甜味特征；因子3贡献率为16.5%，代表性指标为维生素C含量，反映越橘维生素C含量水平；因子4贡献率为15.2%，代表性指标为果实硬度，反映越橘的质地特征。

固酸比为可滴定酸与可溶性固形物含量的推导指标，测定不够简便；可滴定酸含量易于测定，而且不是导出指标，具有准确和简便的特点[15]。可滴定酸含量与固酸比高度相关，相关系数为-0.81742（表3），且二者在因子分析中归为一类性状（表 5和图 3）。因此，对其进行简化，即可滴定酸含量和固酸比留一个。在因子分析中可滴定酸含量权重略大于固酸比，故选择可滴定酸含量定义为酸味指标。因此，越橘的代表性品质指标由可滴定酸含量（酸味指标）、可溶性固形物含量（甜味指标）、维生素C含量（营养指标）、果实硬度（质地指标）4项构成。

图1 7项品质指标频次分布图Fig. 1 Distribution of seven quality indexes

表3 7 项品质指标的相关系数Table 3 Correlation coefficients of seven quality indexes

2.3 越橘品质指标分级标准

符合正态分布的指标可进行概率分级[15,17]。筛选出的4项品质指标均符合正态分布，分为极低、低、中、高和极高5级（表4）。从分布比例来看，处于中级的越橘样本数量最多，平均达35.25%。可溶性固形物含量处于中级的样品数最多，其次是果实硬度，可滴定酸含量处于中级的样品最少。低级和高级的样品分别占总数的23.5%和21%，其中维生素C含量处于低级的样品数最高（26份），可滴定酸含量处于高级的样品数最高（24份），其余指标处于这两级的样品均少于21份。属于极低和极高的样本数均较少，仅分别为9.75%和10.75%，其中可溶性固形物处于极低的样品数最高（11份），果实硬度处于极高的样品数最高（12份）。

图2 固酸比与可滴定酸含量之间的幂函数回归曲线Fig. 2 Power functions between total soluble solid/titratable acidity with titratable acidity

2.4 越橘品质指标评分标准的建立

根据因子分析中各指标的贡献程度并结合生产实践，构建越橘主要品质指标的判别矩阵（表6）。判断矩阵的CR值为0.0039，小于0.1，说明判别矩阵中各成分相互关系比较一致，可接受层次分析最终排序结果[21]，可溶性固形物含量、可滴定酸含量、维生素 C含量和果实硬度的权重分别为 31.23%、31.23%、29.13%和 8.41%，即可滴定酸含量和可溶性固形物含量对越橘综合品质贡献最大，其次是维生素C含量，果实硬度对越橘品质影响相对较小。将层次分析确定的指标权重乘以 100作为该指标的分值，各品质指标满分值的 1/5作为级差[21]，结合指标分级结果，以确定各级得分，4项指标满分总和为100分。可溶性固形物含量、维生素C含量和果实硬度为正向指标，以最高等级的得分为满分，即31.23、29.13和8.41，其前各等级得分依次递减。可滴定酸含量为负向指标，以最低等级得分为满分，即31.23，其后各等级得分依次递减。各等级得分见表7。

表4 7项品质指标因子分析结果Table 4 Principal component analysis of seven quality indexes

表5 4项品质指标的分级结果Table 5 Grading of four quality indexes

表6 越橘品质指标判别矩阵Table 6 Discriminant matrix of quality index

表7 4项品质指标评分标准Table 7 Scores of five quality indexes

2.5 越橘品质综合评价

利用品质指标得分对越橘样品进行 K-均值聚类分析，将92份参试越橘样品分为3大类。其品质依次分为优、中、差，各类样品的指标分布情况见表8和表9。根据分类结果，以可溶性固形物含量为x轴，可滴定酸含量为y轴绘制成平面图（图3），除个别样品外，本研究建立的评价方法可将3种品质的越橘区分开，效果较为明显。从结果可知，优等越橘果实硬度较大，维生素C含量和可溶性固形物含量高，可滴定酸含量中等，口味大多偏甜，品质上乘。中等越橘果实偏软，维生素C含量和可溶性固形物含量中等，可滴定酸含量相对较低，口味大多酸甜。差等越橘果实硬度中等，维生素C含量和可溶性固形物含量低，可滴定酸含量高，口感大多偏酸。92份越橘样品评价等级见表 9。‘早蓝’‘日升’‘斯巴坦’‘北卫’等品种表现较为突出，均为优等；‘都克’‘密斯蒂’‘北陆’‘奥尼尔’‘达柔’‘北蓝’等品种则多为中等；‘瑞卡’‘普鲁’‘蓝金’‘布里吉塔’等品种表现一般，多为差等。

图3 92份越橘样品聚类结果Fig. 3 Cluster results of 92 samples

表8 越橘样品指标聚类分布情况Table 8 Distribution of blueberry samples

表9 92份越橘样品的评价等级Table 9 Evaluation grades of 92 samples

3 讨论

生物现象的连续性变量或间断性变量大多遵从正态分布，在果树科学试验中正态分布是最常见的分布形式[22]，这一特点在苹果[23]、桃[24]、枣[25]、山核桃[26]等果树上均有体现。本研究显示，单果重、果形指数、果实硬度、维生素 C含量、可溶性固形物含量和可滴定酸含量 6项越橘品质指标均表现为明显的正态分布，而固酸比表现为偏态分布，这可能与长期的人工选择有关，使树种向人们期望的方向进化，处于相应性状的个体或品种增加，导致性状的分布发生变化[13,27-28]。果实数量性状的分级是果实品质评价的关键环节。概率分级是建立在主要性状分布特征基础上的分级方法，与传统的经验分级相比，概率分级客观、标准统一，更有指导价值[14]。概率分级已经在苹果[15]、葡萄[28]、核桃[29]、杏[30]等果树上取得了比较理想的结果，本研究以92份越橘样品为试材，涉及8个地区的41个品种，有足够的代表性，分级结果科学、准确，可为越橘品质指标分级研究提供理论支持。

因子分析法[31]、聚类分析法[32]和主成分分析法[13]是果品评价常用的方法，主要用于解决指标间信息重叠问题[33]。层次分析方法可以较好的解决指标相互关联的问题，在苹果[34]、葡萄[35]、黑莓[36]、越橘[4]等果品评价上有广泛的应用。但层次分析往往依赖于人们的经验，构建的判别矩阵不应带有主观臆断性，否则会使结果可信度下降[37]。本研究利用主成分分析和聚类分析筛选出4个越橘品质的代表性指标，根据指标贡献程度构建层次分析的判别矩阵，判别矩阵的一致性满足要求，确定各指标的权重值更合理、准确。聚类分析将92份越橘得分分为3类，营口地区大部分样品为优等，部分样品为中等；连云港地区绝大部分样品处于中等，少部分为优等和差等；青岛地区样品均处于中等；长春地区、丹东地区和通化地区样品均集中在中等和差等；威海地区和大连地区样品较为分散，3个等级均有存在。从品种来看，南高丛越橘除威海地区的‘密斯蒂’、半高丛越橘除大连地区的‘北陆’及矮丛越橘长春地区的‘普特’均处于中等。北高丛越橘主要集中在优等和差等，处于中等的样品较少，其中各地区的‘早蓝’‘北卫’‘日升’等品种品质较为突出，均处于优等。由此可见，不同地区越橘品质有所差异，究其原因，与生态条件、果园管理水平等因素有关[7,38]。

越橘品质已有较多的研究，但是少有对越橘品质指标相关性研究的报道。本研究中，维生素C含量和可溶性固形物含量随单果重的升高而降低，呈极显著的负相关；可滴定酸含量与固酸比均随果形指数的变化而变化，相关性均为极显著，这种相关性在草莓[39]、无花果[40]、梨[41]上均有一定的体现。维生素C是评价果品营养品质非常重要的指标之一。越橘中维生素C含量随可溶性固形物含量的升高而升高，二者呈极显著的正相关，这与前人在桃[42]、梨[41]、猕猴桃[43]等水果中的研究结果相同，说明果实中糖的含量多少与维生素C合成是密切关联的。

果实的糖酸含量是反应果实风味的重要指标，水果中的可溶性固形物主要由糖构成[44]。从参试的 92份越橘样品来看，可滴定酸含量和固酸比变化范围广、变异系数大（表 2），与之相比，可溶性固形物含量变异程度相对较小，这一结果与LOBOS等[45]的研究一致，表明越橘品种间糖、酸含量有所差异。不同的糖其甜度和口感不同，果糖最甜，蔗糖次之，葡萄糖再次之，但葡萄糖口感最佳[46-48]。不同有机酸的酸味强度也不尽相同，味觉对柠檬酸的感知先于苹果酸，且柠檬酸比苹果酸能达到更高的酸度，但其酸味持续的时间短[49]。因此，越橘的风味并不能单纯的用甜味和酸味来衡量，今后可从越橘糖、酸组分及含量入手，进一步开展越橘风味的研究。

4 结论

越橘品种间单果重、果实硬度、维生素C含量、可溶性固形物含量、可滴定酸含量和固酸比差异较大，果形指数差异较小，除固酸比外，其余指标均服从正态分布。可滴定酸含量与固酸比呈极显著的负相关，且二者之间存在极显著的幂函数变化趋势。可溶性固形物含量（甜味指标）、可滴定酸含量（酸味指标）、维生素C含量（营养指标）和果实硬度（质地指标）是越橘的代表性品质指标，4项指标均可划分为服从正态分布的5级，即极低、低、中、高和极高。

致谢：本文部分样品由吉林农业大学小浆果种质资源圃和辽宁省果树科学研究所提供，特致谢忱！