不同品种猕猴桃果实品质比较与综合评价

李跃红，冉茂乾，徐孟怀，陈露，游元丁，赵阳，焦彦朝

1(六盘水市山地特色生态产品研究中心，贵州 六盘水，553000)2(贵阳海关综合技术中心果蔬检测重点实验室(六盘水)，贵州 六盘水，553000)

猕猴桃(ActinidiachinensisPlanch)，又名“奇异果”，为猕猴桃科(Actinidiaceae)猕猴桃属(Actinidia)落叶藤本果树[1-2]。其果实肉肥汁多、清香宜人，富含Vc、有机酸、糖类和多种矿物质等营养成分[3-4]，营养价值高，是消费者喜爱的水果之一。迄今为止，全世界有猕猴桃属66种，其中我国有62种，主要分布在秦岭以南的山区、沟谷地带以及横断山脉以东的高海拔、水分热量充足的山区的杂木林、灌木林中[5]。贵州猕猴桃资源丰富，是国内猕猴桃栽培种植的主要省份之一，猕猴桃种植遍及贵阳、遵义、六盘水等地区。六盘水市地处云贵高原乌蒙山一带，冬暖夏凉、生态良好、地理位置优越，具有猕猴桃生长的天然优势。六盘水境内猕猴桃种类丰富、数量多、分布广泛，其中以中华猕猴桃分布最多，获得国家林业局授予“中国野生猕猴桃之乡”的称号[6]和原国家质检总局批准的“国家地理标志保护产品”称号[7]，目前，六盘水市境内猕猴桃果实营养成分品质分析的研究鲜见报道，缺乏对不同品种猕猴桃品质评价的较为系统的研究。主成分分析是利用降维的思想，将多个变量转化为少数几个不相关的综合变量的多元统计方法，其目的是在损失较少信息的前提下，通过降维，去除众多信息中相互重叠的信息[8-9]，已被广泛应用于果蔬品质指标筛选和品质综合评价研究[10-11]。本试验选择贵州省六盘水市“翠香”、“徐香”、“东红”和“红阳” 4个品种猕猴桃果实为研究对象，分别测定其外观和内在品质指标，利用相关性分析、主成分分析和聚类分析等方法分析猕猴桃品质特征，构建猕猴桃品质综合评价模型，筛选出品种较好的猕猴桃，以期为六盘水猕猴桃品质的科学评价以及进一步品种选育、栽培及加工利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料与仪器

选取贵州省六盘水市管理良好的不同园区的4个猕猴桃品种，分别为徐香、翠香、东红和红阳。其中徐香、翠香和红阳产地均为水城县；东红产地水城县和六枝，编号为东红A和东红B。每个品种取成熟度为九成熟、色泽均匀、无病虫害，无机械损伤的猕猴桃果实进行外观品质测量和内在品质测定。

仪器与试剂：NaOH、葡萄糖、没食子酸、偏磷酸，均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司；HNO3(优级纯)，重庆川东化工集团有限公司；甲醇(色谱纯)，德国CNW公司；L-(+)抗坏血酸标准品，坛墨质检标准物质中心；Ca、Fe、Zn、Pb、Cd标准溶液，质量浓度均为1 000 μg/mL，有色金属及电子材料分析测试中心；Mg标准溶液，质量浓度1 000 μg/mL，国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院。UFLC-XR高效液相色谱仪、UV-2700紫外可见分光光度计、AA—7000石墨炉原子吸收光谱仪，日本岛津公司；ME303E分析天平、T5电位滴定仪、RM40全自动折光仪，梅特勒-托利多仪器有限公司。

1.2 指标测定

猕猴桃感官测定：每个品种随机抽取10个猕猴桃，用0.1 g感量电子天平称量单果质量，用游标卡尺测量猕猴桃的纵径和横径，果形指数=纵径/横径。可溶性固形物含量(total soluble solid，TSS)测定，参照农业标准NY/T 2637—2014；可滴定酸含量测定，参照国标GB/T 12456—2008 pH电位法；可溶性糖含量测定，参照农业标准NY/T 2742—2015紫外可见分光光度法；Vc含量测定，参照国标GB 5009.86—2016高效液相色谱法；单宁含量测定，参照农业标准NY/T 1600—2008；Ca含量测定，根据国标GB 5009.92—2016第一法；Mg含量测定，根据国标GB 5009.241—2017第一法；Fe含量测定，根据国标GB 5009.90—2016第一法；Zn含量测定，根据国标GB 5009.14—2017第一法；Pb含量测定，根据国标GB 5009.12—2017第一法；Cd含量测定，根据国标GB 5009.15—2014；糖酸比=可溶性固形物含量/总酸含量。

1.3 数据分析

采用Excel 2007进行试验数据整理，利用SPSS Statistics 17.0软件进行数据相关性分析、主成分分析及聚类分析。为消除不同指标量纲和数量级的差异，在使用SPSS Statistics 17.0软件前，参照刘科鹏等[12]的方法利用隶函数法对数据进行标准化处理。

2 结果与分析

2.1 不同品种猕猴桃外观品质分析

不同品种猕猴桃外观品质指标测定结果见表1。由表1可知，不同品种猕猴桃在外观品质指标存在差异，其中单果质量变异系数为17.01%，差异最大。4个品种猕猴桃纵径为5.72～5.94 cm，平均值为5.82 cm。横径为4.01～4.96 cm，红阳横径最大，达到4.96 cm；翠香最小，横径仅为4.01 cm。果实的单果质量为60.81～90.99 g，平均值为78.50 g；果形指数为1.15～1.48，翠香最大，值为1.48。通过观察，翠香和徐香猕猴桃果实分别呈卵圆形和圆柱形，两者表皮均有一层黄褐色茸毛；东红和红阳猕猴桃果实果形指数小，果实均呈短圆柱形，果实大，表面光滑无毛，手感较好。

表1 不同品种猕猴桃品质指标Table 1 Quality indexes of different varieties of kiwifruit

2.2 不同品种猕猴桃内在品质分析

由表1可知，不同品种猕猴桃内在品质指标变异系数不同，表明猕猴桃品质存在差异，其中差异最大的是Fe含量，变异系数达到29.67%，差异最小的是单宁含量，变异系数为11.37%。4个品种猕猴桃的TSS和可溶性糖含量以东红A最高，其值分别为20.2%和10.30%，其中TSS分别是红阳、徐香、翠香的1.13倍、1.22倍、1.36倍。总酸含量为1.00%～1.52%，以红阳表现最好，其值为1.00%。糖酸比是判断食品风味的重要参数之一，糖酸比为10.85～18.87，以东红A最高。Vc是人体必需的化合物，不能在体内合成，只能从食物中摄取，试验结果表明，猕猴桃果实富含丰富的Vc，以东红B 表现最好，质量分数为173.0 mg/100 g。单宁含量为1 110～1 394 mg/kg，以翠香最高。通过测定猕猴桃果实中6种矿物质元素，4个品种猕猴桃果实均含有Ca、Mg、Fe和Zn四种元素，其中Ca含量最高，其平均值为117 mg/kg；其次为Mg，平均值为90 mg/kg；Fe和Zn含量最低，平均值分别为3.1 mg/kg和2.3 mg/kg。此外还检出Pb和Cd两种重金属元素，但含量均小于国家限量标准。

2.3 不同品种猕猴桃品质指标的相关性分析

本研究采用Pearson相关系数分析猕猴桃14个品质指标之间相关性，结果见表2。由表2可知，纵径与横径、单果质量、Ca含量呈显著负相关(P<0.05)，与糖酸比呈极显著负相关(P<0.01)，与果形指数呈显著正相关(P<0.05)，表明果实纵径增加时，果实横径、单果质量、Ca含量显著降低，糖酸比极显著减小。横径与糖酸比、Mg呈显著正相关(P<0.05)，与单果重呈极显著正相关(P<0.01)，表明果实横径增加时，糖酸比和Mg显著增大，单果质量极显著增加。TSS含量与可溶性糖呈极显著正相关(P<0.01)，与Ca、Mg含量呈显著正相关(P<0.05)，表明TSS含量显著影响可溶性糖、Ca、Mg含量的变化。Vc与单宁呈显著正相关(P<0.05)，表明Vc与单宁存在相互协同作用。相关性分析结果表明，每个指标均能反映猕猴桃果实品质，并且指标间具有不同程度的相关性，本研究采取主成分分析法对品质指标进一步分类和简化，以提高猕猴桃果实品质评价的分析效率和可靠性。

表2 猕猴桃品质指标间的相关性分析Table 2 Correlation analysis between quality indexes of kiwifruit

2.4 不同品种猕猴桃品质指标主成分分析及综合评价

由表1和表2的分析结果可知，不同品种猕猴桃品质指标间存在差异性，且各品质指标间相互存在不同程度的相关性，因而采取主成分分析法对猕猴桃14项品质指标进行综合分析，结果见表3。由表3可知，前3个主成分(特征值>1)的累积方差贡献率为 95.890%，表明前3个主成分所构成信息占总信息的95.890%，基本包含了猕猴桃品质的全部信息，可用前3个主成分对其品质进行综合评价。前3个主成分中，第1主成分的方差贡献率为64.394%，决定第1主成分的指标主要是单果质量、果实横径和糖酸比，主要反映猕猴桃的外观品质和风味品质，说明外观品质和风味品质在猕猴桃品质评价中具有重要的作用；第2主成分的方差贡献率为18.701%，决定第2主成分的指标主要是Vc和单宁，主要反映猕猴桃营养品质；第3主成分的方差贡献率为12.795%，决定第3主成分的指标主要是Fe和Zn，主要反映猕猴桃金属元素品质。利用主成分初始因子载荷矩阵(表3)中各指标数据除以主成分相对应的特征值开平方根，便得到3个主成分中各指标所对应的系数即特征向量，见表3。

根据特征向量与相对应指标的标准化数据乘积再相加，得到3个主成分得分，设提取的3个主成分得分依次为F1、F2、F3、可列出3个主成分得分函数表达式：

表3 猕猴桃品质指标的各主成分载荷矩阵、特征向量、特征值及方差贡献率Table 3 Principal component loading matrix, characteristic vectors, characteristic value and variance contribution rate of quality index of kiwifruit

F1=-0.323X1+0.323X2+0.325X3-0.323X4+0.305X5+0.307X6+0.259X7+0.324X8+0.041X9-0.089X10+0.303X11+0.306X12+0.137X13-0.088X14；

F2=-0.004X1+0.006X2+0.006X3-0.001X4-0.077X5-0.161X6+0.287X7+0.108X8+0.610X9+0.588X10-0.033X11-0.192X12+0.234X13-0.254X14；

F3=-0.129X1+0.106X2+0.116X3-0.109X4-0.274X5-0.198X6+0.179X7-0.004X8-0.071X9-0.112X10-0.189X11-0.083X12+0.594X13+0.623X14

以各主成分的方差贡献率为权重，构建综合评价模型：Dn=64.394%F1+18.701%F2+12.795%F3。根据主成分得分函数表达式和综合评价模型计算出各品种的猕猴桃的主成分得分和综合评价分值，综合分值越高，表明该品种品质越好。由表4可知，4个品种猕猴桃中，红阳单果质量、横径和糖酸比均较高，对第1主成分贡献最大，故综合得分最高，品质最好，徐香单果质量和横径较小，Vc和单宁含量较低，对第1主成分和第2主成贡献均较小，综合得分最低，品质最差。各品种猕猴桃综合品质从优到劣顺序为红阳、东红A、东红B、翠香、徐香。

表4 不同品种猕猴桃主成分分析综合得分Table 4 Scores of the principal component of different varieties of kiwifruit

2.5 不同品种猕猴桃品质指标聚类分析

聚类就是根据原始数据的相似性，将原始数据简化合并分组，使其具有最大的组内相似性和最小的组间相似性，从而更加直观地对相似组分信息进行综合分析和评价[13]。利用猕猴桃14项品质指标数据标准化处理结果，采用系统聚类分析方法，以平方Euclidean距离为度量标准，以组间连接为聚类方法，得到聚类树状图。如图1所示，当距离约为13时，14项猕猴桃品质指标可划分为4类。第1类聚集了横径、单果质量、糖酸比、Mg、TSS、可溶性糖、Ca和总酸；第2类聚集了Fe和Zn；第3类聚集了纵径和果形指数；第4类聚集了Vc和单宁。因此，上述14个猕猴桃品质指标可由4个类别中指标所代表。结合相关性分析和主成分分析结果，糖酸比与纵径、横径、单果质量、果形指数和总酸呈显著相关，故糖酸比可代表纵径、横径、单果质量、果形指数和总酸的信息；TSS与Ca、Mg和可溶性糖存在显著正相关，故TSS可代表Ca、Mg和可溶性糖的信息；Vc和单宁呈显著正相关。最终确定糖酸比、TSS、Vc和Fe四个品质指标为猕猴桃品质的核心指标，可作为评价猕猴桃品质的优劣。

图1 猕猴桃品质指标聚类结果Fig.1 Dendrogram obtained from cluster analysis of kiwifruit quality index

3 结论与讨论

水果品质的好坏，直接决定着果农经济利益和果实的市场竞争力，水果品质包括外观品质和内在品质，外观品质包括果形、色泽、大小、新鲜度和单果质量等，内在品质包括糖酸比、风味、营养成分等，此外，可溶性糖含量、可滴定酸含量、糖酸比是影响水果风味品质和消费者选购的重要指标[14]。综合分析六盘水4个品种猕猴桃品质指标，14个猕猴桃果实品质指标之间存在差异性和相关性，其中差异最大的是Fe含量，差异最小的是纵径。在外观品质方面，翠香和徐香果实较小，且表皮均含有一层黄褐色茸毛；东红和红阳猕猴桃果实表皮均无毛，果实较大。在内在品质方面，东红果实中Ca、Mg、TSS和可溶性糖含量较高，总酸含量较低，单宁含量适中，综合表现为糖酸比最高，果实风味偏甜，果实适合鲜食利用；徐香可溶性固形物和可溶性糖含量适中，但总酸含量偏高，综合表现为糖酸比最低，果实风味偏酸，口感欠佳，果实较小，外观品质失去一定的市场竞争力，果实更适合加工利用；红阳猕猴桃果实糖酸比适中，果实风味酸甜适宜，细腻可口，此外，红阳中Fe和Zn含量最高，果实可鲜食利用，亦可加工高含量Fe和Zn的猕猴桃保健品；翠香糖酸比较低，果实较小，单宁含量偏高，口感稍差，而Vc含量较高，果实适合加工高含量Vc的猕猴桃制品。东红B和东红A虽为同一品种，但由于产地不同，土壤环境、栽培技术等因素亦有差异，导致果实Vc含量及其他营养物质存在差异。综合分析得出，东红和红阳果实较大，且风味较好，适合作为鲜食利用品种栽培，而徐香和翠香果实较小，翠香Vc含量较高，偏向于作为加工利用品种栽培。

果蔬的综合品质评价方法众多，除主成分分析法外，目前主要还有合理-满意度方法[15]、多维价值理论评价法[16]和模糊综合评判法[17]等。主成分分析法在尽可能减少原有信息损失前提下，将多个相关联指标简化为几个彼此独立的成分，根据主成分得分差异对原指标信息作出评价。主成分分析将14个品质指标信息简化为3个主成分，第1主成分主要反映猕猴桃外观品质和风味品质，第2主成分主要反映猕猴桃营养品质，第3主成分主要反映猕猴桃金属元素品质指标，3个主成分累计方差贡献率为95.890%，反映了猕猴桃品质的绝大部分信息。根据聚类分析结果，14个品质指标可划分为4类，结合相关性分析和主成分分析结果，最终确定糖酸比、TSS、Vc和Fe四个品质指标衡量猕猴桃品质的优劣较为科学合理。根据主成分综合评价模型，六盘水不同园区的4个品种猕猴桃果实品质优劣顺序为红阳、东红A、东红B、翠香和徐香。不同园区猕猴桃在气候环境基本一致的条件下，4个品种猕猴桃品质存在一定差异性，除了猕猴桃本身的遗传特性差异外，不同园区的施肥条件、管理水平、土壤营养及其酸碱度等都极有可能影响猕猴桃果实营养品质[18-20]。本研究对六盘水市不同品种猕猴桃品质进行比较，建立了猕猴桃果实品质综合评价模型，是依据现有试验条件以及现有的品质指标试验数据而作出的结论，在主成分分析中，只涉及理化指标对品质综合评价的影响，而未考虑感官评价的差异，因此，对猕猴桃品质综合评价具有一定的局限性，故当营养元素、感官评价等其他条件改变后，猕猴桃品质会有所差异，本方法不再适用。研究得出4个核心指标中，糖酸比、TSS与猕猴桃果实风味相关，Vc与猕猴桃营养价值相关，Fe与猕猴桃矿物质元素相关，这些指标与生产中需要的营养价值高、风味口感好的猕猴桃评价一致，但与市场对猕猴桃品质评价标准有一定差异，因此在基于主成分及聚类分析的试验结果基础上，还需全面考量感官评价、问卷调查或专家评分法等对猕猴桃品质进行较完整的综合评价。