不同种源树番茄果实品质比较及综合分析

董琼，李世民，高尚杰，李玉新，段华超，郑鑫华，姚先富，字强

1(西南林业大学 林学院，云南 昆明，650224)2(芒市林业和草原局，云南 芒市，678400) 3(四排山乡林业和草原服务中心，云南 耿马，677500)

树番茄(CyphomandrabetaceaSendt.)是茄科树番茄属小乔木或有时灌木，又名洋酸茄、木本番茄，原产于南美洲，世界热带和亚热带地区有引种，我国云南和西藏南部有栽培[1]。树番茄果实味如番茄，可食，作水果或蔬菜，营养丰富，维生素C含量高于普通番茄[2]，还含有人体所必需的铁、钙等物质[3]，食用方式也多样化，可生食、凉拌、加工成果脯、果酱等[4]。果实可以入药，健脾益胃[5]。此外，还可观花赏果，是点缀美化庭园和绿化街道、农庄的优良树种，经济和实用价值高[6]。

主成分分析法和聚类分析法是评价果实品质较常用的2种方法。主成分分析是利用降维的方法，将多个指标转化为相互独立的综合指标，以此对原数据进行综合分析[7]。聚类分析是根据样品品质特性相似程度进行简化合并，将相似度较大的聚合在一起，使其具有最大的组内相似性和最小的组间相似性的一种综合比较法[8-9]。目前，基于以上2种方法对果实品质进行综合评价的研究越来越多，有学者利用主成分分析对43种欧洲李和12种丹森李的果实品质和表型性状进行了研究[10]。李伟等[11]采用主成分分析法评价不同地区35个品种杨梅的综合品质，从而筛选出品质较佳的杨梅品种。李跃红等[12]、刘丙花等[13]利用主成分和聚类分析法分别对不同产地的红心猕猴桃和22个蓝莓品种的果实质品质进行综合评价，以此分别建立了两者果实品质评价体系。目前，树番茄果实方面的相关报道较少，大多只是进行了初步的测定和比较。林奇等[14]经初步测定，树番茄的果实含糖量为6.55%，含酸量为1.51%，可溶性固形物含量为12%。张东华等[15]研究发现，树番茄成熟果实的维生素C含量显著高于未成熟的，但其总酸无差别。然而，有关不同种源树番茄果实外观品质、营养品质以及功能性物质水平的特性及差异，以及其综合评价尚未见报道。为此，本文以7个不同种源的树番茄果实为试材，通过测定其单果重、横径、纵径、可溶性固形物、可滴定酸、可溶性糖、维生素C、总酚等指标，并运用相关性分析、主成分分析和聚类分析共同构建一个科学合理的树番茄果实品质评价体系，为树番茄的优良种质筛选、种植推广以及后续产品的综合开发利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料为7个不同种源树番茄果实(每份重量不少于2 kg)(表1)，于2020年11月中旬在云南德宏、保山、普洱、临沧、西双版纳5个地方采集。依据当地树番茄分布具体情况，每个地方随机选取长势良好、处于盛果期的植株作为样株，样株上随机采集无病虫害、果实端正、成熟度和大小基本一致的新鲜果实，采样方位和冠层均一致，在未完全成熟前采摘，进行适当催熟处理，使其达到可食后进行测定。

表1 供试树番茄基本信息Table 1 Basic information of the test Cyphomandra betacea

1.2 仪器与设备

游标卡尺，上海首丰精密仪器有限公司；DHG-9070A型电热恒温鼓风干燥箱，常州普天仪器制造有限公司；JE502型分析天平(感量 0.001 g)，上海浦春计量仪器有限公司；UV-2700 紫外可见分光光度计，日本岛津公司；HH-2型数显恒温水浴锅，国华电器有限公司；PAL-1 型数显折光仪，日本爱宕；SORVALL ST16R 高速冷冻离心机，Thermo Fisher公司。

1.3 品质测定

1.3.1 果实外观品质测定

单果质量：每份种质取果实30个称鲜重质量，取其平均值；纵径与横径：利用数显游标卡尺测量每份种质果实的纵径和横径，取其平均值，按照公式(1)计算果形指数：

(1)

1.3.2 果实营养品质测定

可溶性糖，采用蒽酮比色法[16]；可滴定酸，参照GB/T 12456—2008《食品中总酸的测定中酸碱滴定法》；维生素C含量测定参照GB 5009.86—2016《食品安全国家标准 食品中抗坏血酸的测定》中2,6-二氯靛酚滴定法；可溶性固形物，室温下用 PAL-1 型手持袖珍折射仪测定；总酚、类黄酮与花青素测定，参考曹建康等[17]的方法测定，略修改。在冰浴条件下研磨果实样2 g，加入5 mL预冷的1%(体积分数)HCl溶液。甲醇溶液，混匀后浸提 30 min，于 4 ℃ 10 000 r/min 离心 15 min，收集上清液备用。在280、325、600 和530 nm 分别测定上清液的吸光值，用提取液作为调零管。每组实验均重复3次。根据公式(2)、(3)分别计算糖酸比和固酸比：

(2)

(3)

1.4 数据分析

采用 Excel 2016对数据进行整理，利用SPSS Statistics 26.0软件进行数据相关性分析、主成分分析和聚类分析，以及方差分析，LSD多重检验样本间的差异显著性(P<0.05)，结果以平均值±标准偏差(mean±SD)的形式表示。

2 结果与分析

2.1 不同种源树番茄果实外观品质分析

7个不同种源树番茄果实外观品质指标测定结果见表2。由表2可知，同一品种不同产地树番茄果实单果重、纵径、横径和果形指数差异显著(P<0.01)，其中红色品种单果质量为35.97～54.59 g，变异系数为17.85%，差异最大，且德宏的果实质量最大，其次是保山和临沧，最小的是普洱。果实纵径为44.19 ～58.12 cm，横径为36.68～40.34 cm，其中德宏、保山、临沧的纵径和横径较大，其变异系数分别为11.46%与4.44%。果形指数为1.17～1.44，变异系数为8.53%，其中德宏最大，值为1.44。通过观察，保山、德宏和临沧果实为椭圆形，表面光滑，普洱和西双版纳果形指数较小，果实均呈近似圆形表面光滑，手感较好。另外，桔黄色品种果形指数差异最大，其变异系数为8.53%，其次是单果质量和纵径，分别为7.54%和7.40%，横径差异最小，可忽略不计。

由表3可知，同一产地不同品种树番茄果实外观品质各指标差异显著(P<0.01)，其中保山的红色和桔黄色品种果实的纵径差异最大，变异系数为6.54%，其次是单果质量和果形指数，变异系数分别为5.41%和4.29%，横径差异最小。而德宏的红色和桔黄色品种果实纵径变异最大，变异系数为4.78%，其次是单果重和果形指数，横径差异最小，可忽略不计。

回顾患者的一般资料和临床资料，患者一般情况包括年龄、身体质量指数(body mass index，BMI)。患者临床资料包括：既往基础疾病及预后计算出CCI(参照2016年Roffman的CCI评分[11]，见表1)、前列腺癌特异性抗原(prostate-specific antigen，PSA)、肿瘤临床分期(2010年AJCC前列腺癌肿瘤TNM分期标准[12])、穿刺病理分级(ISUP 2014 Gleason分级系统[13])、手术时间、手术失血量、术后病理切缘阳性情况，根据患者RP术后5年后患者患者的生存预后情况分成生存组与死亡组。

表2 同一品种不同产地树番茄果实样品的外观品质Table 2 Appearance quality of tested of different origins of the same variety samples of Cyphomandra betacea

表3 同一产地不同品种树番茄果实样品的外观品质Table 3 Appearance quality of tested the different variety of same origins samples of Cyphomandra betacea

2.2 不同种源树番茄果实营养品质分析

由表4可知，同一品种不同产地树番茄果实营养品质指标TSS、可滴定酸、可溶性糖、固酸比和糖酸比之间差异显著(P<0.01)，其中红色品种中差异最大的是固酸比，变异系数达47.76%，固酸比为6.03～17.06，平均值为9.63，最高的是普洱，是保山的2.83倍。其次是糖酸比、可滴定酸和可溶性糖，变异系数分别为46.50%、31.81%和17.59%，差异最小的是可溶性固形物含量，变异系数为11.50%。糖酸比是判断食品风味的重要参数之一，树番茄果实作为一种酸甜口味的水果，适当的酸甜比例是影响其口感的重要指标，糖酸比为1.37～4.90，平均值为2.86，以普洱最高，最低的是保山。树番茄果实酸味是影响其风味的重要因素，当酸度含量过低时，会使水果的风味变淡[18]，可滴定酸为0.68%～1.76%，其中保山的可滴定酸最高，最低的是普洱。可溶性糖为2.40%～4.00%，其中保山最高，其次是西双版纳、普洱和德宏，临沧最小。可溶性固形物含量是树番茄果实的综合性指标，其含量直接关系到树番茄的口感， 可溶性固形物含量为9.07%～12.5%，含量以德宏最高，其值达12.5%。此外，桔黄色品种差异较大的是固酸比和可溶性糖含量，变异系数为20.51%和19.19%，其次是可溶性固形物和糖酸比，可滴定酸差异最小，为1.61%。

由表5可知，同一产地不同品种树番茄果实营养成分各指标差异显著(P<0.01)，其中保山的红色和桔黄色品种果实的糖酸比和可滴定酸差异最大，变异系数分别为18.83%和15.81%，其次是固酸比和可溶性固形物，可溶性糖差异最小。而德宏的红色和桔黄色两品种果实糖酸比、固酸比和可滴定酸变异最大，可溶性固形物差异最小。

表4 同一品种不同产地树番茄果实样品的营养成分Table 4 Nutritional composition of tested of different origins of the same variety samples of Cyphomandra betacea

表5 同一产地不同品种树番茄果实样品的营养成分Table 5 Nutritional composition of tested the different variety of same origins samples of Cyphomandra betacea

2.3 不同种源树番茄果实功能性物质分析

由表6可知，同一品种不同产地树番茄果实功能性物质各指标差异显著(P<0.01)，其中红色品种花青素差异最大，变异系数达42.8%，其次是类黄酮、总酚，其变异系数分别为23.53%、18.30%，维生素C差异最小，变异系数为9.43%。此外，桔黄色品种类黄酮和总酚含量差异较大，变异系数分别为30.35%和29.17%，其次是花青素，最小的是维生素C。

由表7可知，同一产地不同品种树番茄果实功能性物质成分各指标差异显著(P<0.01)，其中保山的红色和桔黄色品种果实维生素C差异最大，变异系数为21.01%，其次是总酚和类黄酮，变异系数分别为15.44%和15.25%。花青素差异最小。而德宏的红色和桔黄色两品种果实类黄酮差异最大，变异系数达28.85%，其次是花青素，总酚和维生素C变异系数分别为15.00%和16.03%。

维生素C是人体必需的化合物，由于人体不能合成维生素C，只能从食物中摄取，因此在日常的饮食中维生素C对人体非常重要。试验结果表明，树番茄果实富含丰富的维生素C，7个树番茄种质果实其维生素C含量为23.21 ～34.61 mg/100g，其中维生素C含量最高的是XS-1，其次是DH-1、BS-1、PE-1和DH-2，LC-1最小。

酚类化合物被证明具有抗肿瘤、预防心血管疾病等作用，而水果和蔬菜中的酚类化合物是天然存在的[19]。研究发现红肉猕猴桃中的花青素在体外对H2O2清除的贡献比其他贡献更大[20]。试样中PE-1、BS-2和XS-1的总酚含量最高分别为1.81、1.66和1.54 ΔOD/g，DH-2总酚含量最低为1.06 ΔOD/g。PE-1、XS-1、BS-2、DH-1之间类黄酮含量较高分别为0.89、0.80、0.65和0.61 ΔOD/g，PE-1和XS-1之间，以及BS-2和DH-1之间类黄酮含量差异不显著，但PE-1和XS-1与BS-2、DH-1之间类黄酮含量差异显著。BS-2类黄酮含量含量最低为0.41 ΔOD/g。花青素含量最高的是BS-1，为0.008 5 ΔOD/g，其次是DH-2、DH-1和 BS-2。花青素含量最低的是LC-1，仅为0.028 ΔOD/g。

表6 同一品种不同产地树番茄果实样品的生物活性成分Table 6 Bioactive component of tested of different origins of the same variety samples of Cyphomandra betacea

2.4 不同种源树番茄果实品质指标相关性分析

本研究采用 Pearson 相关系数分析树番茄果实13个品质指标之间相关性，结果见表8。由表8可知，单果质量与固酸比、糖酸比、总酚和类黄酮含量呈极显著负相关(P<0.01)，与纵径、横径、果形指数、可滴定酸和花青素含量呈极显著正相关(P<0.01)，表明果实质量越大，果实固酸比、糖酸比、总酚和类黄酮含量越低，纵径、横径、果形指数、可滴定酸和花青素含量越高。维生素C与总酚、类黄酮和花青素之间相关关系不显著，其余各指标相互之间也存在正负相关关系，整体表明7个不同种源树番茄果实之间的品质相关性比较强。相关性分析结果表明，每个指标均能反映树番茄果实品质，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，以提高树番茄果实品质评价的分析效率和可靠性。

表7 同一产地不同品种树番茄果实样品的生物活性成分Table 7 Bioactive component of tested the different variety of same origins samples of Cyphomandra betacea

2.5 不同种源树番茄果实品质指标主成分分析及综合评价分析

为了更好地解释各品质指标与主成分因子之间的关系，将所提取的主成分因子进行旋转处理，其载荷值大小反映各变量在主成分中的重要程度，分析结果见表10。第一主成分代表了树番茄果实品质总信息的35.753%，果实的纵径、单果重、横径、花青素和果形指数的正向载荷权数最大，对第一主成分起决定性作用，主要反映了树番茄果实的外观品质，果实的纵径与单果重、横径、花青素和果形指数存在显著正相关(表8)，因此将纵径作为第一主成分的代表指标。第二主成分代表了树番茄品质总信息的14.912%，果实的可滴定酸负向载荷权数最大，其值为-0.79，固酸比、维生素C和糖酸比的正向载荷权数最大，其值为0.733、0.755和0.54，第二主成分主要反映了树番茄果实的风味品质，可滴定酸与糖酸比、维生素C和糖酸比存在显著负相关，维生素C与固酸比和糖酸比存在显著正相关，因此将可滴定酸和维生素C作为第二主成分的代表指标。第三主成分代表了树番茄品质总信息的12.999%，果实总酚和类黄酮正向载荷权数最大，其值为0.902和0.846，表明其对第三主成分起决定性作用，主要反映了树番茄果实的主要反映了抗氧化能力的信息，总酚与类黄酮存在显著正相关，总酚为第3主成分的代表指标。第四主成分代表了树番茄品质总信息的8.749%，综合了果实的可溶性糖和可溶性固形物，其载荷权数值分别为-0.833和0.794，对第四主成分起决定性作用，主要反映了树番茄果实的营养品质，且可溶性糖和可溶性固形物存在显著负相关关系，因此将可溶性糖和可溶性固形物作为第四主成分的代表指标。

表8 树番茄果实品质指标间的相关性分析Table 8 Correlation analysis between quality indexes of Cyphomandra betacea

经过主成分分析可以得到综合评价树番茄果实的最主要的6个指标分别是：纵径、可滴定酸、维生素C、总酚、可溶性糖、可溶性固形物。

表10 主成分在各品质指标上旋转后的成分矩阵Table 10 The component matrix after the principal component is rotated on each quality index

用新的 4 个综合指标来代替原来的13个营养指标对不同种源树番茄果实品质进行评价，设4个主成分得分依次为F1、F2、F3、F4，以特征向量为权重构建4个主成分的得分表达式：

F1=0.283X1+0.292X2+0.309X3+0.262X4+0.12X5+0.011X6+0.006X7+0.115X8-0.047X9+0.134X10+0.081X11+0.092X12+0.115X13；

F2=0.051X1+0.073X2+0.099X3+0.006X4-0.015X5-0.355X6+0.311X7+0.429X8+0.165X9-0.127X10-0.096X11+0.187X12+0.14X13；

F3=-0.012X1-0.008X2+0.112X3+0.159X4-0.107X5+0.086X6-0.013X7-0.145X8+0.125X9+0.531X10+0.484X11-0.021X12+0.087X13；

F4=0.057X1-0.071X2-0.095X3+0.058X4+0.149X5+0.028X6+0.169X7-0.174X8-0.067X9+0.014X10+0.147X11-0.538X12+0.477X13；

以4个主成分的方差贡献率为权重，构建树番茄果实综合评价模型：

F=35.753%F1+14.912%F2+12.999%F3+8.749%F4

通过计算得分和综合排名得到结果,如表11所示。对不同种源树番茄果实进行综合排名，排名前3是DH-1、DH-2、BS-2。得分最低的3个品种分别BS-1、LC-1、XS-1。

表11 树番茄果实品质预测评价结果Table 11 Quality prediction and evaluation results of Cyphomandra betacea

2.6 不同种源树番茄果实聚类分析

用SPSS Statistics 26.0 软件对树番茄13项品质指标数据进行标准化处理，数据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，对7个不同种源树番茄果实进行聚类分析，得到聚类树状图。如图1 所示，当距离约为11时，7个不同种源树番茄聚集为三类，结合表2，第一类聚集了DH-1、DH-2、BS-1、BS-2，这类树番茄果实单果重、纵径和横径较大，可溶性固形物、可溶性糖、固酸比和糖酸比中等偏上，该类果实外观品质上占有一定优势，营养品质中等偏上，综合更容易赢得消费者的喜爱，适合作为食品加工利用；第二类聚集了LC-1，该类果实果重、纵径和横径偏中等，但其可滴定酸含量高，固酸比和糖酸比中等偏下，其在风味上更具特色，可考虑作为调料品开发利用。第三类聚集了PE-1、XS-1，这类产地树番茄果实单果重、纵径和横径偏小，但其功能性成分维生素C、总酚和类黄酮含量较高，具有较好抗氧化性，果实适合加工高维生素C的保健品以及抗衰产品的开发利用。综上，聚类分析和主成分综合评价得分结果较为一致，表明聚类分析和主成分分析均可用来分析树番茄果实品质指标，综合评价不同种源树番茄果实的鲜食或加工品质的优劣。

图1 树番茄聚类分析图Fig.1 Cluster analysis chart of Cyphomandra betacea

3 结论与讨论

果实的外观品质和内在品质，是评价果实品质差异的主要考察对象，两者的好坏直接影响水果品质和消费者的选购[21-22]。树番茄果实因其具有独特的风味、食用、观赏以及药用价值而受到欢迎，但由于地理以及品种的差异，因此树番茄种质资源较多较杂使得其不同种源间品质差异表现较大，对其进行比较及综合评价将更加有利于优良种质资源的筛选以及推广栽培。本试验研究发现，不同产地以及不同品种间果实的品质指标存在显著性差异(P<0.01)，说明产地以及品种的差异对树番茄果实品质均有一定程度的影响，且产地因素对果实品质的影响程度远大于品种因素。不同产地果实从外观品质上看，其单果重方面差异最大，红色品种变异系数达17.85%，桔黄色品种为7.54%，其中德宏桔黄色品种(DH-2)单果重最大，达58.24 g，其次是果实纵径，横径差异最小，另外，红色品种间的变异程度大于桔黄色品种。营养品质方面，红色品种固酸比和糖酸比差异最大，变异系数达47.76%、46.50%，其次是可滴定酸，为31.81%，可溶性固形物差异最小，而桔黄色品种固酸比和可溶性糖差异最大，可滴定酸差异最小，且桔黄色品种间糖酸比、固酸比和可滴定酸变异程度大于红色品种糖酸比与固酸比是影响果实风味的重要指标[23]，普洱和西双版纳2个地方的糖酸比和固酸比相对较高，果实味道香甜可口，口感柔软。功能性物质含量方面，相比较而言，红色品种普洱和西双版纳两地维生素C、总酚和类黄酮含量较高，西双版纳的维生素C含量达34.61 mg/100g，临沧地区的表现最差，德宏和保山两地次之。而桔黄色品种德宏的维生素C较高，类黄酮和总酚含量以保山的最高。相比红色品种，桔黄色品种类黄酮和总酚含量差异程度较大。此外，研究还发现，不同品种树番茄果实，与产地差异一致，外观品质中单果重差异最大，横径差异最小。而营养品质基本上以糖酸比、固酸比和可滴定酸差异较大，可溶性固形物最小。生物活性成分以类黄酮和维生素C含量差异最大。造成其品质差异的原因除了本身的遗传特性外，还可能：一是不同产地光照条件、肥水供给状况以及树体结果数量影响果实单果重及营养成分；二是可能受采样过程中一些人为因素影响。这与张维等[19]、李跃红等[12]对不同品种以及不同产地红心猕猴桃品质研究结果相同，地理环境以及品种的不同可能导致果实在外观、营养品质和生物活性成分上的差异。

目前，主成分分析已广泛用于果蔬、食品品质的综合评价[24-25]，除主成分分析法外，还有合理-满意度方法[26]、模糊综合评判法[27]等综合评价法。利用相关性分析与主成分分析相结合的方法，从13项指标中筛选出6项作为树番茄果实综合品质评价的主要品质指标，分别为：纵径、可滴定酸、维生素C、总酚、可溶性糖和可溶性固形物。聚类分析将7个不同种源树番茄聚为三类，第一类聚集了DH-1、DH-2、BS-1、BS-2，第二类聚集了LC-1，第三类聚集了PE-1、XS-1。综合主成分分析、聚类分析的结果表明，保山和德宏两地DH-1、DH-2、BS-1外观品质和营养品质较好，口感良好，适合作为鲜食以及食品加工进行推广；临沧的LC-1，其在风味上更具特色，可考虑作为调料品开发利用；普洱和西双版纳两地PE-1、XS-1其功能性成分维生素C、总酚、黄酮等抗氧化物质含量较高，具有较好抗氧化性，果实适合加工高维生素C的保健品以及抗衰产品的开发利用。本研究结果与李跃红等[12]、刘丙花等[13]采用2种方法分别对不同产地红心猕猴桃品质和不同蓝莓品种品质分析的评判结果一致。此外，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树番茄品质进行较完整的综合评价。本研究可为树番茄的优良种质筛选、种植推广以及后续产品的综合开发利用提供一定理论参考。