贵州不同产区百香果紫香1号果实品质分析与评价

袁启凤，陈 楠，史斌斌，严培玲，王红林，李仕品，韩秀梅，马玉华

(贵州省农业科学院 果树科学研究所，贵州 贵阳 550025)

【研究意义】百香果(PassifloraedulisSims.)学名西番莲，又名鸡蛋果、热情果、巴西果，是西番莲科(Passifloraceae)西番莲属(Passiflora) 多年生常绿藤本植物，属于热带和亚热带果树[1]，因其含有苹果、草莓、芒果、菠萝等多种水果香气而得名，风味浓郁、芳香怡人[2]。《生药学》中记载，百香果可用于神经痛，失眠症，月经痛及下痢等症，有麻醉及镇静作用；《四川中药志》中记载，百香果可除风清热，止咳化痰，治风热头昏，鼻塞流涕。百香果富含17种人体必需的氨基酸以及蛋白质、还原糖、维生素和钙、铁等160多种化合物[3]，具有抗焦虑[4]、消炎[5]、止咳化痰[6]等作用，其功能性成分越来越受到广大消费者的青睐。紫香1号百香果果皮呈紫红色或深紫色，表皮光滑，果肉黄色，果汁香味浓郁，酸甜可口，现作为鲜食品种在广西、广东和福建等地已成规模发展。为了满足人们对百香果的需求，促进其产业化发展，贵州省于2015年引进紫香1号进行试种，现种植面积逐年增加，市场潜力大，发展前景好，在促进农业增效、果农增收方面起着不可替代的作用。【前人研究进展】果实品质是决定市场竞争力的重要因素，也是其适应性评价及能否推广栽培的基础和前提。前期对贵州紫香1号果实的17种氨基酸含量进行分析发现，具有丰富的药用氨基酸，占氨基酸总量的62.68%[7]，有机糖(蔗糖、果糖和葡萄糖)以蔗糖含量最高(3852.47 mg/100 g)，有机酸(柠檬酸、苹果酸、琥珀酸、乳酸和丙二酸)以柠檬酸含量最高(99.54 mg/100 g)，维生素(维生素A、维生素B1、维生素C和维生素E)以维生素E含量最高(43.06 mg/100 g)，其次是维生素C(16.56 mg/100 g)[8]。广西百香果紫香1号其总糖含量为9.34 g/100 g，维生素C含量为17.2 mg/100 g[9]；云南紫果百香果的可溶性固形物含量为12%～14%，总糖为6.8%[10]。【本研究切入点】目前未见有关贵州百香果紫香1号品质分析的相关报道，因此对贵州9个不同产区的紫香1号果实外观质量(单果重、纵径、横径、果形指数、种子粒数、可食率、果皮厚度)、外观色泽(果皮明度、红绿值、黄蓝值、色彩饱合度、色度角)和内在品质(可溶性总糖、可滴定酸、维生素C、可溶性固形物、糖酸比、固酸比)等指标进行了检测。【拟解决的关键问题】通过多元统计分析的主成分分析法和聚类分析法对果实品质评价的主要因素进行分析，选出紫香1号果实品质评价的主要因素，构建科学的果实评价体系，以期为紫香1号品质指标的制定提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 百香果果实 百香果紫香1号分别采自贵州惠水、镇宁、罗甸、天柱、平塘、从江、晴隆、荔波和贞丰产区，共计9个采样点。各采样点随机选取3个采样区域采摘成熟、健康果实30个，采摘后立即运回实验室进行相关指标测定。

1.1.2 主要设备 美能达CR-400全自动色差计(日本)，梅特勒ME204E电子天平(德国)，BT4171数显游标卡尺(中国)，普析TU1901紫外可见分光光度计(中国)，TD-45数显手持折光仪(中国)。

1.2 试验方法

1.2.1 果实外观品质测定 参考陈小利等[11-12]的方法，采用经校正的色差计围绕果实中部测定果皮明度(L)、红绿值(a)、黄蓝值(b)，每次试验取10个果实样品，每个果实测定果皮色度2次，并以测得的红绿值(a)、黄蓝值(b)计算色彩饱和度值(C)和色度角(h°)。单果重用精度为1%的电子天平称重(g)，果实纵径、横径用游标卡尺测量(mm)。

C=(a2+b2)1/2

h°=arctan(b/a)/6.2823×360°(a≥0且b≥0)

果形指数=纵径/横径

可食率(%)=(果实总重-皮重)/果实总重×100%

1.2.2 果实内在品质测定 横切剖开果实，用沙布过滤果汁，将果汁快速混合均匀并进行以下指标检测，重复3次。

可溶性总糖采用蒽酮比色法测定[13]，取1 g果汁，加入5 mL蒸馏水，沸水浴30 min，冷却后取1 mL液体于容量瓶，蒸馏水定容至250 mL，根据蒽酮比色法取0.5 mL稀释液，于620 nm处进行检测。可溶性固形物采用有温度自动补偿功能的数显折光仪测定[14]。可滴定酸采用氢氧化钠滴定法[15]测定，取10 g果汁于容量瓶，蒸馏水定容至100 mL，根据滴定法取10 mL稀释液用0.01 mol/L氢氧化钠标准液进行滴定。Vc采用二甲苯—二氯靛酚比色法测定[16]。取10 g混匀果汁，用2%偏磷酸定容至100 mL，根据比色法取5 mL样液，于500 nm处进行检测。

1.3 数据处理与分析

试验数据应用Excel 2003进行统计，并采用SPASS 18.0进行相关性、主成分和聚类分析[17-19]。

2 结果与分析

2.1 不同产区紫香1号的果实品质

2.1.1 果实的外观性状 从表1看出，9个产区的紫香1号果实整体表现出纵径略大于横径；果形指数平均值为1.11， 紫香1号的果形指数均大于1。果皮色泽以惠水产区紫香1号的果皮表面亮度最高；红绿值(a)均为正值(红色)，以镇宁紫香1号的最高，荔波最低，这与肉眼看到的果实本色相同，镇宁产的果皮红色成分占比较多；9个产区果实的黄蓝值(b)均呈不同程度的微黄色，且惠水和镇宁两地果实的果皮黄色成分相对较高；色彩饱合度(C)以镇宁、罗甸的较高，色泽最鲜艳；色度角(h°)平均<50°，呈红色，以从江产区果实的红色程度最高，更接近果实固有色泽。果实外观性状各指标间均存在一定的差异显著水平。

2.1.2 果实的内在品质 从表2看出，可溶性总糖含量以镇宁和贞丰较高，分别为16.94%和16.57%，两者间差异不显著，均显著高于其余产区；罗甸、晴隆、从江、荔波在14.25%～14.61%，4个产区间差异不显著，均显著高于天柱、平塘、和惠水；惠水最低，仅为12.43%，显著低于其他产区。各地果实的可滴定酸含量以平塘的最高，为3.06%，其次是天柱，为2.61%，镇宁最低，为1.29%；各产地间存在一定的差异水平。各产区果实的Vc平均含量在22.93 mg/100 g，以镇宁的最高，为30.77 mg/100 g；其次是惠水，为28.41 mg/100 g；天柱最低，为19.39 mg/100 g；不同产区间差异显著。可溶性固形物平均含量在17.33%，以镇宁最高，为18.77%；其次是罗甸，为17.97%；平塘最低，为16.47%；各处理间差异显著。糖酸比是果实风味的直接体现，镇宁产区果实的糖酸比最高，为13.17，贞丰次之，为11.21其余产区果实的糖酸比均小于10。固酸比以镇宁最高，为14.58；贞丰次之，为11.86；平塘最低，为5.38。

表2 不同产区紫香1号果实内在品质检测结果

2.2 不同产区紫香1号果实品质因子的相关性分析

对百香果紫香1号果实外观性状和品质指标的相关性分析结果(表3)表明，18个果实品质因子间存在密切的相关性或相对独立性。其中，单果重与纵径和横径、果皮厚度与黄蓝值和维生素C、红绿值与色彩饱合度和可溶性固形物、黄蓝值与色彩饱合度、色彩饱合度与可溶性固形物、可溶性总糖与糖酸比和固酸比、可溶性固形物与固酸比、糖酸比与固酸比间均呈极显著正相关；可溶性总糖与可滴定酸、可滴定酸与糖酸比和固酸比间呈极显著负相关；单果重与种子数、纵径与横径、果皮厚度与红绿值和色彩饱合度及可溶性固形物、红绿值与糖酸比和固酸比、黄蓝值与维生素C和可溶性固形物、色彩饱合度和固酸比、可溶性固形物与糖酸比间均呈显著正相关；果皮厚度与红绿值、色彩饱合度及可溶性固形物、红绿值与可滴定酸、可滴定酸与可溶性固形物间呈显著负相关。其余指标间呈正相关或负相关，相关性不显著。

2.3 不同产区紫香1号果实品质性状的主成分分析

由表4可知，前4个主成分的特征值均大于 1，方差贡献率分别为41.351%、20.910%、18.553%、11.647%，累积方差贡献率达92.461%，说明此4个主成分反映了原始变量的绝大部分信息。因此，提取前4个主成分代替原来的18项品质指标来评价百香果紫香1号果实的品质性状。对百香果紫香1号果实品质评价指标由初始的18个降为4个彼此不相关的主成分，达到降维的目的。

从表5看出，第1主成分中载荷较高的品质指标主要是可溶性固形物、a值、C值、固酸比和糖酸比，主要体现了果实色度和口感方面的指标；这5个指标对第1主成分产生正向影响，且可溶性固形物含量载荷权数最大(0.939)，a值(0.934)、C值(0.929)次之，说明第1主成分大时，可溶性固形物含量越高，色泽相关的a值与C值越大。第2主成分中纵径的载荷权数为0.770，其次是色度角(h°)为0.739，单果重载荷权数(0.719)略低，主要反映了果实大小与色度相关的指标，且这3项指标对第2主成分的影响亦为正向。第3主成分主要体现的是可食率指标，其载荷权数为-0.836，即对第3主成分产生负向影响，说明第3主成分大时，可食率越小。果形指数和种子粒数在第4主成分中的载荷较高，且为正，表明第4主成分大时，果形指数和种子粒数的指标也大。

表3 不同产区紫香1号果实品质因子的相关性分析

表4 不同产区紫香1号果实品质特征主成分的方差贡献率

表5 不同产区紫香1号果实品质指标的主成分载荷矩阵

2.4 不同产区紫香1号果实品质性状的主成分得分分析

各指标变量的主成分载荷(表5)除以主成分相对应的特征值开平方根(表4)，得到 4个主成分中每个指标所对应的系数，即特征向量，以特征向量为权重构建4个主成分的表达函数式，其中X1～X18代表原始数据标准后的值：

Z1=-0.043X1-0.012X2-0.035X3+0.033X4-0.038X5+0.043X6-0.106X7+0.085X8+0.125X9+0.096X10+0.125X11-0.018X12+0.088X13-0.106X14+0.080X15+0.126X16+0.111X17+0.118X18

Z2=0.191X1+0.205X2+0.177X3+0.029X4+0.148X5+0.014X6+0.014X7+0.159X8-0.015X9+0.127X10+0.019X11+0.196X12-0.107X13+0.041X14+0.183X15+0.053X16-0.048X17-0.022X18

Z3=0.164X1+0.153X2+0.191X3-0.067X4+0.007X5-0.250X6+0.014X7-0.101X8-0.040X9-0.134X10-0.064X11-0.121X12+0.161X13-0.157X14-0.013X15+0.024X16+0.155X17+0.139X18

Z4=0.077X1+0.158X2-0.123X3+0.410X4+0.340X5+0.145X6-0.169X7-0.170X8+0.032X9-0.111X10-0.003X11-0.205X12+0.080X13+0.053X14+0.022X15-0.063X16+0.005X17-0.019X18

以各个主成分对应的方差贡献率作为权重，由主成分得分和对应的权重线性加权求和得到综合评价函数：Z=0.414Z1+0.209Z2+0.186Z3+0.116Z4。式中，Z为不同产区的综合评价得分，根据综合评价模型，计算出不同产区综合得分和排序结果(表6)，前3位的分别为镇宁、罗甸和贞丰，说明此3个产区紫香1号果实品质较优。

2.5 不同产区百香果紫香1号果实品质性状的聚类分析

将表1中的18个品质指标数据进行标准化描述，再依据标准化后的数据采用离差平方和法(Ward法)对9个产区的紫香1号进行聚类结果(图1)表明，在类间距离为10时，9个产区的样品分为4类：第1类聚集了罗甸、贞丰、镇宁3个产区的紫香1号，第2类聚集了天柱和晴隆2个产区的样品，第3类聚集了从江、荔波和平塘3个地区的样品，第4类为惠水的样品。罗甸、贞丰、镇宁紫香1号的可溶性总糖和可溶性固形物含量较高，酸含量偏低，糖酸比以及固酸比较高，鲜食口感较佳；天柱和晴隆地区的紫香1号果实纵径、横径以及单果重都偏小；从江、荔波和平塘果实的亮度值、黄蓝值、色彩饱合度值较小，可溶性固形物含量偏低，果皮色泽和口感较其他产区的略差；惠水产的紫香1号的单果重、纵径、横径、果皮厚度、亮度值、黄蓝值、色度角值都较高，但可溶性总糖含量偏低，说明该区果实较大、果皮较厚，但甜度略低。

结合主成分得分与排名情况，紫香1号综合品质较高的3个产区为罗甸、贞丰和镇宁。

3 讨 论

百香果营养成分十分丰富，富含多酚、花青素、类黄酮、类胡萝卜素等[20-23],是一种天然的优质果品[24-25]，其根、茎、叶、花均可入药[26-27]。从果实内在品质来看，本试验测定的9个产区百香果紫香1号可溶性总糖含量在12.43%(惠水)～16.94%(镇宁)，其中镇宁和贞丰两产地的可溶性总糖含量高于余东等[3，9，28]在西番莲、广西百香果紫香1号和紫香中的检测值(9.34%～15.2%)；而可滴定酸含量则与可溶性总糖相反，其测定值在1.29% (镇宁)～3.06% (平塘)，贞丰、镇宁，罗甸3个产区的含量均低于余东等[3，29]测出的西番莲(1.80%～4.0%)；可溶性固形物为16.47%(平塘)～18.77%(镇宁)，高于蒋俊兰等[10，30-31]所测的云南紫果百香果(12%～14%)、紫果(15.0%)和海南百香果(15.15%)；维生素C含量在19.39 mg/100 g (天柱)～30.77 mg/100 g (镇宁)，与Devi等[29，32]测出的西番莲Vc含量差别不大(19.6、32 mg/100 g)；固酸比5.38(平塘)～14.58(镇宁)，只有镇宁、罗甸和贞丰3个产区的高于Devi等[28]对西番莲的测定值(9.6)。从外观品质看，不同产区的红绿值(a)均为正值(红色)，这与肉眼看到的百香果紫香1号果实本色相同；黄蓝值(b)都呈现出不同程度的微黄色；色度角(h°)均小于50°，呈红色；说明贵州产地的百香果紫香1号可溶性总糖、维生素C和可溶性固形物含量偏高，可滴定酸含量相对偏低。这些差异除与其品种自身遗传有关外，还与种植地自然环境、栽培管理方式有关。

表6 不同产区紫香1号主成分因子得分与排名

近年来，主成分分析和聚类分析被广泛用于苹果[18]、猕猴桃[33]等植物的营养成分分析与评价。主成分分析是采用少量综合指标代替原来多个指标大部分信息的一种降维分析方法，而聚类分析是将研究对象相似程度高的合并为一类，着重区分类别内和类别间的指标成分，但不会对信息进行删减[34]。本研究运用主成分分析法，将测定的紫香1号果实18项品质指标降维为4个不相关的主成分，其累积贡献率达92.461%，避免了繁杂数据的干扰，评价结果更为客观、合理。通过分析得出综合评价函数模型：Z=0.414Z1+0.209Z2+0.186Z3+0.116Z4，且主成分分析综合得分排在前3位的产区分别是镇宁、罗甸和贞丰。利用聚类分析的方法，将9个产区紫香1号分为了4类：第1类聚集了罗甸、贞丰、镇宁3个产区，第2类聚集了天柱和晴隆2个产区的样品，第3类聚集了从江、荔波和平塘3个地区的样品，第4类为惠水的样品。

4 结 论

不同产区百香果紫香1号的单果重、单果重、种子数、可食率、果皮厚度、亮度值L、红绿值(a)、黄蓝值(b)、色彩饱合度C 、色度角(h°)、可溶性总糖、总酸、维生素C含量、可溶性固形物、糖酸比和固酸存在显著差异，这些差异与其品种自身遗传有关外，还可能与种植地自然环境、栽培管理方式有关，这些指标间通过相关性分析，存在一定的相关性。结合运用主成分分析和聚类分析方法，得分排前3位的紫香1号产区分别是镇宁、罗甸和贞丰，3个产区生产的紫香1号可溶性总糖和可溶性固形物含量较高，酸含量偏低，糖酸比以及固酸比的值较高，鲜食口感较佳，这与主成分分析结果相一致。9个产区的聚类结果表明紫香1号果实品质在存在地域性特征。