贵州不同地区刺梨的综合品质对比分析

俞露，赵芷，张文欣，任廷远

（贵州大学酿酒与食品工程学院，贵州贵阳 550025）

刺梨（Rosa roxburghii）为蔷薇科多年生落叶灌木缫丝花的果实，又名金黄果、茨梨、刺梨子，果实多为扁圆球形，横径一般为2 cm至4 cm，8月至9月果实成熟，呈黄色[1]。果皮上密生小肉刺，果实内含有丰富的维生素C、超氧化物歧化酶、氨基酸等营养物质，尤其维生素C含量是其它单果作物（番茄、猕猴桃等）的几倍甚至几十倍[2-7]，所以刺梨享有“维生素C之王”之称。Xu等[8,9]研究表明，刺梨黄酮可促进胸腺细胞和雄性昆明小鼠胸腺组织抗凋亡蛋白表达，减少细胞凋亡，增强机体的辐射防护。刺梨还具有调节机体免疫功能、解毒、镇静、延缓衰老、抗动脉粥样硬化、清除体内自由基等功能[10,11]，它的营养和药用价值逐渐被利用起来。其富含超氧化物歧化酶（SOD）含量高达6000 U/100 mL，达野生水果之冠，故被称为第三代水果（3G)的代表，营养价值是前两代水果的几百倍甚至上千倍[12]。Xu等[13]研究中表明刺梨果实中的SOD和维生素C能够平衡人体的氧化应激，从而减少慢性疾病的风险和发病率。刺梨富含的氨基酸除了能通过其代谢形成风味物质以外，还具有营养和临床特性，Lu等[14]对三个不同基因型刺梨进行了氨基酸组成鉴定，检测到了17种氨基酸和9种代谢产物，为刺梨果实的种质资源开发提供了依据。刺梨因其高营养价值和药用价值，在全国范围内掀起了被研究的热潮[15,16]。

刺梨果实主要分布在中国西南地区的四川、云南、贵州等省份，尤其在贵州各地区均可见其分布[17]。目前，全省刺梨集中连片种植面积达156万亩以上，有15个县开展了规模化刺梨种植,种植规模全国第一；全省刺梨产业加工企业40家，年加工鲜果8万t；刺梨产业累计带动108.3万农民增收致富[18]。目前在贵州推广种植的刺梨品种主要为“贵农5号”[19]和“贵农7号[20]”，是刺梨中培育出的优选品种。

不同地区的海拔、经纬度和土壤等都会影响刺梨的品质。目前，针对贵州全范围内的刺梨品质分析比较较少，大多是以某几个具体的地区或不同品种为调查对象。李胜海等[21]以贵州黔西县14个不同株系野生刺梨果实为材料，测定野生刺梨果实外在品质和内在品质，并对其果实品质进行分析和讨论。张晓娟等[22]以安顺金刺梨、科技刺梨和野生刺梨为材料，采用常规分析法对3种刺梨的外观品质、常规营养成分及挥发油成分进行分析。对贵州不同地区的刺梨相关品质分析较少，仅李婕羚等[23]以贵州14个乡镇无籽刺梨果实为材料，通过主成分分析、逐步回归分析和聚类分析研究方法，结果表明其中糖酸比、固酸比、可食率和可溶性糖含量4个代表性指标对无籽刺梨果实品质综合评价的贡献最大。李婕羚[24]针对贵州无籽刺梨主要种植地区生长环境条件，从土壤肥力和健康角度出发，对贵州无籽刺梨主要种植地区土壤进行了综合评价和健康评估。选取果实品质评价的10个主要指标，建立不同种植地区无籽刺梨果实品质评价标准的模型，评价无籽刺梨的地区适宜性。目前尚未有贵州不同地区刺梨综合品质对比分析的报道，其品质差异还不清楚。

因此针对贵州刺梨的巨大发展潜力，开展对贵州不同地区刺梨果实品质的研究具有十分重要理论意义。本文基于对贵州刺梨各个生长地区资源调查的基础上，采摘收集了大量样本，以研究贵州不同地区刺梨果实综合品质。主要从可溶性固形物、可滴定酸、总糖、可溶性蛋白，类黄酮，维生素C、SOD酶活性和氨基酸等10个指标，通过相关性分析，主成分分析以及聚类分析来评价贵州省不同地区刺梨品质的差异性，根据不同地区刺梨的品质优势筛选优质的刺梨品种，为后期刺梨品种的筛选，大规模的种植、培育，刺梨药食商品的加工提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

2018年9月采摘贵州省二十二个县（区）的刺梨：1号思南县思唐镇（SN）、2号印江县杨柳镇（YJ）、3号望谟县乐旺镇（WM）、4号道真县三桥镇(DZ)、5号德江县煎茶镇（DJ）、6号凤岗县龙泉镇（FG）、7号仁怀市长岗镇（RH）、8号龙里县龙山镇（LL）、9号盘州市刘官镇（PZ）、10号凯里市旁海镇（KL）、11号麻江县贤昌镇（MJ）、12号正安县流渡镇（ZA）、13号罗甸县沫阳镇（LD）、14号水城区蟠龙镇（SC）、15号六枝区岩脚镇（LZ）、16号长顺县摆所镇（CS）、17号镇宁县城关镇（ZN）、18号安顺市双堡镇（AS）、19号普定县马关镇（PD）、20号毕节市普宜镇（BJ）、21号大方县响水乡（DF）、22号赫章县六曲河镇（HZ）；以上采摘的刺梨均为野生、未被鉴定的品种。

选择适宜成熟度、无病虫害、无机械损伤的果实进行收集采收，采后及时运送到贵州大学酿酒与食品工程学院果蔬贮藏研究室。散去田间热，预冷24 h后，按2.5 kg/袋分装，贮藏于1±1 ℃冷库中，以便之后研究刺梨果实的具体品质指标。

1.2 试剂与仪器

氢氧化钠、葡萄糖、3,5-二硝基水杨酸、偏磷酸、硝酸铝、亚硝酸钠、钼酸铵均购于天津科密欧化学试剂有限公司；酚酞、蒽酮：上海源叶生物科技有限公司；浓硫酸：重庆川东化工有限公司；考马斯亮蓝：北京索莱宝科技有限公司。以上试剂均为分析纯；SOD试剂盒：购于南京建成生物工程研究所。

SynergyH酶标仪：美国BioTeK公司；H1-16KR型高速冷冻离心机：湖南可成仪器设备有限公司；XMTD-204 型数显恒温水浴锅：上海梅香仪器有限公司；TU-1810PC紫外可见分光光度计：北京普析通用仪器有限责任公司；PAL-1型手持式折光仪：广州市爱宕科学仪器有限公司；FA2004精密天平：天津天马衡基仪器有限公司；JJ-2高速组织捣碎机：无锡沃信仪器制造有限公司；L-8800氨基酸自动分析仪：日本日立公司。

1.3 试验方法

1.3.1 样品处理方法

每个地区随机选取成熟度、大小均一致的刺梨果实10个，重复3次，去蒂去籽以及表面杂质，放入高速组织捣碎机捣碎后，放于-80 ℃冰箱备用。

1.3.2 指标测定方法

可溶性固形物含量由手持式折光仪法测定；可滴定酸含量由酸碱滴定法测定；可溶性总糖含量由蒽酮比色法测定；还原糖含量由3,5-二硝基水杨酸比色法测定；可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝染色法测定[25]；硝酸铝显色法测定类黄酮含量含量[26]；维生素C含量采用钼蓝比色法测定[27]；羟胺法测定SOD活性；氨基酸含量测定：参考GB 5009.124-2016《食品中氨基酸的测定》[28]氨基酸自动分析仪法对不同地区的刺梨测定17种水解氨基酸组成。

1.4 数据处理

采用Excel、SPSS软件对上述测得的数据进行统计分析，采用单因素方差分析方法和LSD、Waller-Duncan法进行方差分析和多重比较（α=0.05），然后对所测样本的数据进行相关性分析、主成分分析以及聚类分析；使用Origin 2019软件进行绘图，所有实验均进行三次重复。

2 结果与分析

2.1 不同地区刺梨果实综合品质指标分析

可溶性固形物是反映果实中主要营养物质多少的指标，和糖酸含量一起影响着刺梨果实的营养和风味。由表2可知，不同地区之间的可溶性固形物含量差异显著（p<0.05），其中仁怀地区的含量最高，为17.82%，显著高于其它地区，说明仁怀地区的刺梨果实营养物质最高；其它地区分布在8%~12%之间。刺梨果实的酸味主要来源于可滴定总酸，二十二个地区的可滴定酸含量分布在0.61%~1.58%，其中罗甸地区的可滴定酸含量最高，为1.58%；六枝地区的可滴定酸含量为0.61%，显著低于其地区。与李跃红等人[29]在不同产地刺梨果实品质研究中的可溶性固形和可滴定酸含量范围一致。可溶性固形含量升高，酸含量会减少，果实风味会有较大提升。不同地区刺梨的总糖和还原糖含量也存在显著性差异，在敖芹等人[30]对贵州刺梨气候适宜性研究的结果显示，地区温度过高或者过低，都不利于水溶性总糖和还原糖的合成。仁怀地区的总糖含量最高，为9.37%，且显著高于其它地区；毕节地区的总糖含量最低且显著低于大部分地区，与普定和大方两个地区之间差异不太显著（p>0.05）。印江地区的还原糖含量最高，为7.09%，其它地区还原糖含量分布在3%~6%之间，不同地区之间差异显著。不同地区的固酸比也存在着显著差异，六枝地区的固酸比最高，为15.37；大方地区的固酸比最低，为6.4。固酸比影响着果实的口感，说明六枝地区的刺梨果实口感更佳。

表2 贵州省二十二个县（区）的刺梨综合品质指标Table 2 Comprehensive quality indices of Rosa roxburghii fruit from 22 counties (districts) of Guizhou province

刺梨果实中蛋白质含量不是特别高，它是人体必需的营养素之一。由表3可知，仁怀地区的可溶性蛋白含量最高，为26.29%，显著高于其它地区；安顺地区的含量最低，为11.62%，且显著低于其它地区。类黄酮具有很高的药用价值，不同地区刺梨的类黄酮含量也存在显著差异。其中六枝地区的类黄酮含最高，为22.26 mg/100 g，正安地区的含量最低，为3.55 mg/100 g。刺梨最突出的品质是富含维生素C含量[31]，不同地区由于气候、土壤、海拔、经纬度等环境条件的差异，果实维生素C含量差异很大，这与白静等人[32]对不同海拔高度刺梨的维生素C含量的研究结果一致。由表2-2可知，贵州22个地区的刺梨维生素C含量分布在776.28~2725.32 mg/100 g；其中，望谟县的维生素C含量最低，为776.28 mg/100 g；仁怀的维生素C含量最高，为2725.32 mg/100 g，其余地区的维生素C含量大都在1000~2000 mg/100 g之间，二者与其他二十个地区的维生素C含量存在显著差异（p<0.05）。SOD是非常重要的抗氧化酶，而且刺梨果实中超氧化物歧化酶活性很高。不同地区之间的SOD活性主要分布在330.05 U/g~446.50 U/g，其中印江地区的SOD活性最高，为446.50 U/g，除道真、德江、镇宁和毕节四个地区外，印江与其他地区均存在显著性差异；六枝地区的SOD活性最低，为330.55 U/g，和其它地区存在显著性差异。氨基酸影响着刺梨的口感和质量，自身能表现出呈味特性，它参与了刺梨风味物质的合成，是非常重要的营养物质。与林陶等人[33]报道一致，不同地区刺梨之间的氨基酸含量分布在1%~3%之间，且差异显著。望谟地区的含量最高，为4.44%；水城地区的含量最低，为1.71%。不同地区的刺梨在不同品质指标上各有优势和劣势，很难判别各地区总体的刺梨果实品质水平，因此要对各个地区的刺梨指标进一步分析，进行综合评价。

表3 贵州省二十二个县（区）的刺梨综合品质指标Table 3 Comprehensive quality indices of Rosa roxburghii fruit from 22 counties (districts) of Guizhou province

2.2 不同地区刺梨综合品质指标相关性分析

对贵州省二十二个不同地区的刺梨综合品质进行相关性分析之后，由表4可知，可溶性固形物与总糖、还原糖和可溶性蛋白呈极显著正相关（p<0.01），和固酸比、维生素C呈显著正相关（p<0.05）；可溶性固形物中包括可溶性糖类、蛋白和维生素等，所以它们之间呈正相关。可滴定酸和固酸比、类黄酮呈极显著负相关，和维生素C呈显著正相关；穆瑞等[34]研究中表明，维生素C也是有机酸的一类，刺梨果实中维生素C含量占总酸含量的67%，和研究结果一致，它们之间存在显著正相关。可滴定酸和类黄酮含量之间呈极显著负相关性，这与黄酮合成对有机酸底物的消耗存在一定联系。固酸比和总糖、还原糖呈显著正相关，和可溶性蛋白、类黄酮呈极显著正相关；总糖和还原糖呈极显著正相关，和可溶性蛋白呈显著正相关；还原糖和可溶性蛋白、氨基酸含量呈显著正相关；糖酸和氨基酸含量都会影响刺梨的风味，所以它们之间会存在显著正相关性。可溶性蛋白和类黄酮、维生素C呈显著正相关；SOD活性与其它品质指标间不存在显著相关性，它是抗氧化指标，其他指标主要是感官品质和功能营养品质指标，存在相关性不大。除SOD活性指标之外，其余品质指标之间都存在一定的相关性，故有必要选取具有代表性的评价指标，消除变量间的相关性，降低数据处理的冗余性。

表4 贵州省二十二个县（区）刺梨综合品质指标相关系数Table 4 Correlation coefficients of quality indices of Rosa roxburghii fruit from 22 counties (districts) of Guizhou province

2.3 不同地区刺梨综合品质指标主成分分析

将表2中二十二个地区刺梨的10个综合品质指标数据进行主成分分析，KMO和Bartlett检验结果得到，KMO为0.568，达到大于0.5的标准；显著性为0.000，小于显著水平0.05，适合使用主成分分析方法。由表5可以看出，提取出三个主成分（特征值>1），累积方差贡献率达到了75.162%，表明提取的三个主成分能得到绝大多数原变量信息。

表5 不同地区刺梨果实综合品质的特征值和累积方差贡献率Table 5 Eigen values and cumulative variance contribution rates of principal components among quality indices of Rosa roxburghii fruit from different regions

荷载矩阵的因子载荷值主要反映了不同地区刺梨各综合品质指标对主成分载荷的相对大小和影响的方向，表5、6得到，第1主成分的方差贡献率为34.647%，其中载荷值最大的是可溶性固形物，其次是可溶性蛋白、总糖、还原糖、固酸比载荷值较大，成分1主要由这5个指标决定，主要解释了刺梨果实的口感指标；第2主成分在可滴定酸、维生素C有着较大的载荷值，主要解释了刺梨果实的酸度指标，方差贡献率为24.677%；第3主成分的方差贡献率为15.430%，主要在氨基酸含量、SOD活性两个指标有着较大的载荷值，成分3主要解释了抗氧化和风味物质形成指标。

将贵州省二十二个地区的刺梨综合品质指标进行主成分分析后，通过主成分分析图能够直观的表现出不同地区之间刺梨果实的综合品质情况，各地区的横坐标值和纵坐标值越大，对应的果实综合品质就越好。如图1所示，二十二个地区分布于不同的象限，RH、DJ、YJ三个地区分布在第一象限，具有较好的聚集性，证明它们之间的品质较为接近。除可滴定酸和SOD活性两个指标外，其余指标均指向PC1正方向，第1主成分中可溶性固形物载荷值最大，在品质评价中起决定性作用；可滴定酸指向PC2正方向，是第2主成分中载荷值最大的指标。综合来看，RH、DJ、YJ、WM等地区品质较好；根据表1各地区的产地环境来看，图1中海拔相近的地区较聚集在一起，不同海拔可能影响着刺梨果实的品质。

图1 主成分分析图Fig.1 Principal component analysis diagram

表1 贵州省二十二个县（区）刺梨产地的环境情况Table 1 Environmental conditions present in Rosa roxburghii-producing regions in 22 counties (districts) of Guizhou province

表6 成分荷截得分系数矩阵Table 6 Component load intercept coefficient matrix

2.4 不同地区的刺梨果实综合品质指标综合评价分析

设提取的主成分1、2、3得分分别为F1、F2、F3，根据表5建立各成分得分模型：

再根据表5中提取的三个主成分所对应的方差贡献率和累计贡献率，以它们的比值为权重，建立综合得分模型：

将F1、F2、F3得分带入综合得分模型中，计算出不同地区刺梨果实综合品质的综合评分，并进行排名。得分越高，证明其品质越好。结果如表7所示。

表7 不同地区刺梨果实综合品质综合得分排名Table 7 Ranking of Rosa roxburghii fruit from different regions

由表7所示，按照综合得分排名得到：RH>YJ>DJ>WM>LD>ZA>DZ>PD>HZ>CS>LL>DF>BJ>ZN>KL>FG>AS>MJ>SN>SC>LZ>PZ.通过建立综合得分模型，将综合得分排名之后，二十二个地区中仁怀地区的综合得分最高，盘州地区的综合得分最低。

2.5 不同地区的刺梨果实综合品质指标进行聚类分析

通过组间联接的方法对22个不同地区的刺梨果实综合品质进行系统聚类分析，测量区间为Euclidean距离，得出树状图。如图2所示，在欧式距离为20时，可对22个地区的刺梨营养品质按优劣划分成三类，第一类为：DJ、RH、YJ、WM，这四个地区综合得分排名分别在第3、1、2和4，划分为相对综合品质较好的一类；第二类为：SC、ZN、CS、KL、MJ、LL、PZ、LZ，这8个地区综合得分排名分别在第20、14、10、15、18、11、22和21，划分为相对综合品质较差的一类；第三类为：BJ、DF、PD、FG、HZ、ZA、LD、SN、AS、DZ，这10个地区综合得分排名分别在第13、12、8、16、9、6、5、19、17和7，划分为相对综合品质为中等水平的一类。

图2 贵州省不同地区刺梨果实营养品质聚类分析树状图Fig.2 Dendrogram of cluster analysis of the overall quality of Rosa roxburghii fruit from different regions of Guizhou province

3 结论

3.1 本研究通过对贵州省二十二个县（区）刺梨进行采集，测定具有代表性的10个综合品质指标，使用相关性分析、主成分分析和聚类分析对不同地区刺梨品质进行综合评分和排名。通过测定各指标发现，不同地区刺梨综合品质指标之间存在显著性差异，各有优劣，很难判别各地区总体的刺梨果实品质水平。对贵州省不同地区的刺梨综合品质进行相关性分析发现，大部分指标之间存在显著相关性；再运用主成分分析，提取出3个主成分（特征值>1），计算各成分得分，通过建立综合得分模型排序和聚类分析得到，德江、仁怀、印江和望谟四个地区刺梨综合品质较好。从刺梨产地的环境情况看，各地区之间经纬度、气温以及降水量差异不大，而海拔高度分布在477.8~1996 m之间，差异较大；通过主成分分析和聚类分析发现，相近海拔地区较聚集性较好，其综合品质相近，可以考虑海拔对刺梨果实综合品质具有较大影响。不同海拔高度影响着气温、日照、降水量以及相对湿度，海拔高度上升，空气温度会下降，日照也会随着下降，降水量增多，相对湿度也增加了，较低或较高海拔都不宜于刺梨的种植。海拔对刺梨品质指标的具体影响途径还需要更深一步的探讨。

3.2 针对贵州刺梨的巨大发展潜力，开展对贵州不同地区刺梨果实品质的研究具有十分重要的理论意义。在贵州刺梨各个生长地区资源调查的基础上，研究贵州不同地区刺梨果实品质，同时结合采集地的海拔来分析不同地区之间刺梨品质的差异性，根据不同地区刺梨的品质优势筛选优质的刺梨品种，为后期刺梨品种的筛选，大规模的种植、培育，刺梨药食商品的加工提供科学依据。