不同批次火龙果果实品质分析与评价

杨蕙菡,邢业苗,陈灿斌,谢芳芳,张志纯,赵杰堂,胡桂兵,秦永华,张志珂

(1 农业农村部华南地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室/华南农业大学园艺学院,广州,510642;2 广州商学院管理学院,广州,510000)

火龙果是仙人掌科(Cactaceae)量天尺属(Hylocereus)植物[1],为热带亚热带果树[2]。火龙果因果形独特,颜色艳丽,风味好,营养丰富而受到市场欢迎[3],其生命力极强,易管理,果期短,种植当年即可收获,高产,在我国多地形成一定产业规模。火龙果具有一年多次结果的特性,孔兴华[4]2014—2016年在广西岑溪市引种火龙果发现,3月种植后,当年就可开花结果,且一年内可开花结果13批次。随着市场需求不断扩大及人们生活水平提高,火龙果果实品质直接决定其市场竞争能力,而其每批次果实品质差异鲜见报道。因此,本研究选取11个火龙果品种,测定比较各批次果实品质差异,以期为生产中提高火龙果果实品质提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

11个火龙果品种,即6个红皮红肉品种,“红冠1号”“红冠2号”“湛江红肉”“49-3”“莞华红”“红水晶”;3个红皮白肉品种,“莞华白”“红宝石”“阳西白肉”;1个红皮粉肉品种,“莞华红粉”;1个红皮双色肉品种,“双色1号”,各品种采果次数分别有9、9、9、9、8、8、6、7、7、8和8批次。

试验地点位于广州市白云区钟落潭镇马洞村钜枫果场,果园管理良好。2018年6月果实成熟时开始采摘至当年无果时结束采果,每个品种固定采摘地点,于天气晴朗早上随机采取相同成熟度果实,采摘8或9次,记录果期早晚平均温度与平均降雨量(见表1)。每个品种每次采果后选取外观较一致果实15个,测量果实外观品质、硬度及可溶性固形物含量;另外,每个品种每个批次选取品质相近果实5个,切小块后用密封袋冻存,磨样后于-80 ℃保存备用。

表1 火龙果采果期间温度和降雨量

1.2 果实品质指标测定

单果质量、果皮质量使用0.01 g天平,果实纵横径使用数显游标卡尺(精确度0.01 mm),果肉硬度使用便携式手持硬度计(FRUIT HARDNESS TESTER Cat.No. 9300 Model 5 kg,日本产)测量;果实色泽使用Chroma Meter CR-400色差计(日本产)[5],可溶性固形物含量使用手持式折光仪测定[6]。计算果形指数和可食率,可食率(%)=(单果质量-果皮质量)/单果质量×100,果形指数=纵径/横径。果肉甜菜素含量和总酚含量参照朱缘君[7]的方法,类黄酮含量参考游新侠等[8]的方法,总抗氧化活性参照孙璐阳[9]的方法,总糖和可溶性总糖的提取与测定参照李玲[10]的方法,总酸采用酸碱滴定法测定。每处理重复3次,每次5个果实,计算平均值和标准误。

1.3 主成分分析

每个品种的不同批次果实测定指标14个,使用SPSS 19.0进行主成分分析,单个品种14个指标的原始数据标准化后进行主成分分析,根据累计贡献率和特征值(>1)提取n个主成分,由成分矩阵(Z1、Z2…Zn)和特征值计算特征向量(主成分系数)矩阵,得到n个主成分的分析表达式,把标准化数据带入各个表达式,求出各主成分得分(y1、y2…yn),以各主成分贡献率与累计贡献率的比值为权重,计算单个品种不同批次的综合得分,并按得分进行排名。

1.4 数据分析

采用Excel 2013与SPSS 19.0软件分析数据,显著性差异分析用Duncan多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同批次果实品质比较

供试11个火龙果品种一年内结果批次不一致,相同时间内红皮红肉品种比其他品种批次多;与徐小菊[11]的结果一致,红肉火龙果品种一年内结果批次比白肉品种多2批次,产果期比白肉品种长2个月。

2.1.1 外观品质 由图1可知,供试11个品种中,同品种各批次单果质量均存在显著性差异,第1、8和9批次果实单果质量普遍较高,第4、5和6批次果实普遍较低。由图2可知,同品种各批次果形指数大部分都无显著性差异,而不同品种间果形指数差异明显,可能与品种特性有关。

注:不同小写字母表示同品种不同批次的差异显著(p<0.05)。图2至图9同。

图2 11个火龙果品种不同批次果形指数比较

由图3和图4可知,同一品种不同批次果实果皮L值(亮度)大部分都无显著性差异,说明同品种不同批次间果实亮度差别小。同品种果皮a值(红绿色差)第2、8和9批次较高,着色好,第3、4、5和6批次较低,着色较差。同品种果皮b值(黄蓝色差)第8和9批次普遍较高,第4、5和6批次则较低。综合L、a和b值来看,第8和9批次果实色泽比其余批次更优。

图3 11个火龙果品种不同批次果实果皮a值和b值比较

由图5可知,除了“红宝石”“阳西白肉”各批次果实硬度无显著性差异外,其余9个品种果实硬度各批次大部分存在显著性差异;基本上,第3和4批次果实硬度均较低。

图5 11个火龙果品种不同批次果实硬度比较

2.1.2 内在品质 由图6可知,同品种第2、3批次果实可食率普遍显著高于其他批次,有几个品种第4批次果实可食率也较高;第5、6批次果实可食率普遍相对较低。

图6 11个火龙果品种不同批次果实可食率、可溶性固形物和总糖含量比较

由图6可知,同品种第2、3、7、8批次果实可溶性固形物含量相对较高,第4和6批次则相对较低。

由图6和图7可知,同品种各批次果实果肉总糖和总酸含量存在显著性差异。各品种总糖含量在第2、3、5、7、8、9批次果实均有较高值出现,所有品种某1批次果实果肉总糖含量较高现象没有出现,第1、4、6批次果实果肉总糖都相对较低,大多数品种第4和6批次果实果肉总糖较低。

由图7可知,同品种各批次总酸含量以第1、3、4、5、6批次普遍较高,且第1、3和4批次的总酸含量高于第5和6批次;而第2、7、8、9批次总酸含量相对较低,且第7、8、9批次的总酸含量普遍略低于第2批次。

2.1.3 果实营养成分 由图7可知,11个品种各批次果实果肉甜菜素含量均存在显著性差异,其中8个品种甜菜素含量均在第8批次相对较高;有4个品种甜菜素含量分别在第6批次和第2批次较高。各个品种甜菜素含量以第3、4、5批次果实较低。

由图8可知,同品种各批次果实果肉类黄酮含量存在显著性差异。其中,10个品种的类黄酮含量以第7批次果实较高,8个品种以第6批次果实较高,6个品种以第8批次果实较高;10个品种的类黄酮含量以第1批次果实较低,5个品种以第4批次果实较低。同品种各批次果实果肉总酚含量存在显著性差异,其中第3、5、6、7和8批次果实果肉总酚含量较稳定较低,第4和9批次果实较高。不同批次果实果肉类黄酮与总酚含量变化不同,有待进一步研究。

图8 11个火龙果品种不同批次果实果肉类黄酮和总酚含量比较

由图9可知,不同批次火龙果果实总抗氧化活性差异显著。其中,4个品种总抗氧化活性均以第5、6、7、8、9批次果实较高,3个品种总抗氧化活性以第5、6、7、8批次果实较高;第2、3、4批次果实总抗氧化活性普遍较低,3个品种以第1、2、3批次果实较低。11个品种的果实果肉总抗氧化活性在第5、6、7、8、9批次都较稳定,且相对较高;第2、3、4批次较一致,且相对较低。

图9 11个火龙果品种不同批次果实果肉总抗氧化活性含量比较

2.2 果实品质指标主成分分析

由表2可知,“红冠1号”提取了5个主成分,贡献率分别为29.27%、24.67%、16.76%、12.69%、9.15%,累计贡献率为92.54%,特征值都大于1。其中,决定第1主成分的主要指标有L、a、b、硬度和总酸,决定第2主成分的主要指标有单果质量、果形指数、甜菜素、类黄酮、总抗氧化活性,决定第3主成分的主要指标有可食率、总酚、总糖,决定第4主成分的主要指标是可溶性固形物,第5主成分上每个指标都不突出,但是增加了综合模型的信息表达量。综合得分=(29.27%y1+24.67%y2+16.76%y3+12.69%y4+9.15%y5)/92.54%,各批次综合排名从高到低依次为第7批次>第2批次>第9批次>第1批次>第8批次>第6批次>第4批次>第3批次>第5批次。

表2 11个火龙果品种不同批次果实指标主成分分析

“红冠2号”提取了5个主成分,贡献率分别为31.53%、21.79%、14.11%、12.49%、11.02%,累计贡献率为90.95%,特征值都大于1。其中,决定第1主成分的主要指标有单果质量、L、a、b、果形指数、甜菜素,决定第2主成分的主要指标有总酚、总抗氧化活性、总糖、总酸,决定第3主成分的主要指标是硬度,决定第4主成分的主要指标有可食率、类黄酮,决定第5主成分的主要标准是可溶性固形物。各批次综合排名从高到低依次为第9批次>第8批次>第4批次>第1批次>第6批次>第7批次>第2批次>第3批次>第5批次。

“湛江红肉”提取了4个主成分,贡献率分别为34.46%、24.79%、14.27%、11.29%,累计贡献率为84.81%,特征值都大于1。其中,决定第1主成分的主要指标有L、a、b、可溶性固形物、总酚、总糖,决定第2主成分的主要指标有可食率、甜菜素、类黄酮、总抗氧化活性、总酸,决定第3主成分的主要指标是单果质量,决定第4主成分的主要指标有果形指数、硬度。各批次综合排名从高到低依次为第7批次>第8批次>第9批次>第4批次>第2批次>第1批次>第3批次>第5批次>第6批次。

“49-3”提取了4个主成分,贡献率分别为35.33%、22.11%、18.76%、9.76%,累计贡献率为85.96%,特征值都大于1。其中,决定第1主成分的主要指标有L、a、b、果形指数、可食率、可溶性固形物、总抗氧化活性、总酸,决定第2主成分的主要指标有单果质量、甜菜素、类黄酮,决定第3主成分的主要指标有总酚、总糖,决定第4主成分的主要指标是硬度。各批次综合排名从高到低依次为第9批次>第8批次>第1批次>第6批次>第7批次>第2批次>第4批次>第3批次>第5批次。

“莞华红”提取了5个主成分,贡献率分别为37.52%、20.53%、16.14%、12.50%、10.70%,累计贡献率为97.39%,特征值都大于1。其中,决定第1主成分的主要指标有L、a、b、甜菜素、总抗氧化活性、总酸,决定第2主成分的主要指标有可食率、可溶性固形物、硬度、类黄酮,决定第3主成分的主要指标有果形指数、总糖,决定第4主成分的主要指标是单果质量,决定第5主成分的主要指标是总酚。各批次综合排名从高到低依次为第2批次>第8批次>第9批次>第7批次>第1批次>第4批次>第6批次>第5批次。

“红水晶”提取了5个主成分,贡献率分别为38.28%、22.31%、15.12%、9.18%、8.28%,累计贡献率为93.17%,特征值都大于1。其中,决定第1主成分的主要指标有L、a、b、甜菜素、总抗氧化活性、总酸,决定第2主成分的主要指标有单果质量、可食率、总酚、类黄酮、总抗氧化活性,决定第3主成分的主要指标有总糖、总酸,决定第4主成分的主要指标是硬度,决定第5主成分的主要指标是可溶性固形物。各批次综合排名从高到低依次为第8批次>第5批次>第7批次>第2批次>第4批次>第3批次>第6批次>第1批次。

“双色1号”提取了4个主成分,贡献率分别为46.42%、15.67%、13.02%、10.72%、8.54%,累计贡献率为94.38%,特征值都大于1。其中,决定第1主成分的主要指标有单果质量、L、a、b、可食率、总酚、类黄酮、总抗氧化活性,决定第2主成分的主要指标是果形指数,决定第3主成分的主要指标有甜菜素、总酸,决定第4主成分的主要指标有可溶性固形物、硬度,决定第5主成分的主要指标是总糖。各批次综合排名从高到低依次为第8批次>第9批次>第6批次>第7批次>第1批次>第5批次>第2批次>第4批次。

“莞华红粉”提取了4个主成分,贡献率分别为39.49%、27.25%、13.95%、10.51%,累计贡献率为91.19%,特征值都大于1。其中,决定第1主成分的主要指标有L、a、b、果形指数、总酚、总糖,决定第2主成分的主要指标有单果质量、可食率、硬度、甜菜素、类黄酮,决定第3主成分的主要指标是可溶性固形物,决定第4主成分的主要指标是总抗氧化活性。各批次综合排名从高到低依次为第7批次>第1批次>第4批次>第5批次>第3批次>第6批次>第2批次>第8批次。

“莞华白”提取了4个主成分,贡献率分别为41.88%、26.84%、13.65%、11.59%,累计贡献率为93.96%,特征值都大于1。其中,决定第1主成分的主要指标有单果质量、L、a、b、可溶性固形物、甜菜素、总酸,决定第2主成分的主要指标有果形指数、硬度、总酚、总抗氧化活性、总糖,决定第3主成分的主要指标是可食率,决定第4主成分的主要指标是类黄酮。各批次综合排名从高到低依次为第8批次>第7批次>第1批次>第6批次>第5批次>第4批次。

“红宝石”提取了5个主成分,贡献率分别为39.35%、20.09%、17.24%、10.72%、8.46%,累计贡献率为95.86%,特征值都大于1。其中,决定第1主成分的主要指标有单果质量、L、a、b、甜菜素、总酚、类黄酮,决定第2主成分的主要指标有可溶性固形物、总抗氧化活性、总糖,决定第3主成分的主要指标有果形指数、可食率、硬度,决定第4主成分的主要指标是总酸,决定第5主成分的主要指标是可食率。各批次综合排名从高到低依次为第9批次>第8批次>第3批次>第7批次>第6批次>第5批次>第4批次。

“阳西白肉”提取了5个主成分,贡献率分别为39.46%、25.53%、19.11%、11.55%,累计贡献率为95.65%,特征值都大于1。其中,决定第1主成分的主要指标有单果质量、b、果形指数、可溶性固形物、类黄酮、总酸,决定第2主成分的主要指标有L、a、硬度、甜菜素、总抗氧化活性、总糖,决定第3主成分的主要指标是可食率,决定第4主成分的主要指标是总酚。各批次综合排名从高到低依次为第3批次>第9批次>第5批次>第6批次>第7批次>第4批次>第8批次。

3 讨论与结论

3.1 气候因子对火龙果品质的影响

试验火龙果2018年6—11月采收,共采收9次。广州7—9月温度较高,雨水较为丰富。单果质量:普遍以第1、8和9批次较高,第4、5和6批次较低,且各批次间差异显著。第1、8和9批次果实分别于6月、10月和11月采摘,这3个月气温明显低于8月和9月,且昼夜温差大,果实成熟生长周期长,光合作用积累物质多,呼吸消耗小,因此果实较大;而第4、5和6批次果实采摘的8月和9月温度相对较高,果实生长发育时间较短,从开花到果实成熟只需28 d左右,果较小。且7—8月是广州雨季,开花期遇到降雨天气也会影响自然授粉质量,从而影响果实大小[12]。

色泽:综合L、a和b值3个指标,第8和9批次果实色泽与其余批次差异较大,这两批次果实于10—11月采摘,这两个月广州雨季结束,温度较低。这与杨尚英等[13]发现,果实着色期间温度低,天气晴好,降水量少有利于果实着色一致。

果肉硬度:第3、4、5和6批次(7—9月采摘)较低,第1、2、7和8批次(6—7月、10月采摘)较高。果实硬度与日照和温度都有关,广州6月下旬至7月上旬日均温和平均最低温度低,果实生长速度较慢,其果肉组织致密,细胞与细胞的间隙较小,硬度就较大,反之硬度变小。8月下旬至9月中旬光照充足,昼夜温差较大,果实硬度也明显较大[14]。

总糖:第7、8、9批次果实总糖相对较高,这几批次果实10—11月采摘,这两个月昼夜温差相对较大,利于光合产物积累,雨水少,有利于果实生长发育。而第4、5、6批次果8—9月采摘,8月正值降雨季,整个生长季节的强降雨严重影响果实品质,特别是果实形成关键期(中后期),过多的降雨会降低果实中糖、酸含量[15];而且昼夜温差小,净光合积累物质相对较少,9月更是遭遇台风,果实糖分积累受到较大的影响。

总酸:夏季雨水多,昼夜温差小,第3、4和5批次果实可滴定酸含量就相对高些,而第7、8、9批次果实则反之。试验结果表明,气候因子对火龙果果实品质影响较大,生长期遭遇高温多雨则果实品质稍差。广东夏季高温多雨,尤其是7和8月,如果在高温多雨季节,果实开花授粉期间经常下雨,则会导致授粉失败,产量不稳定,且这时植株和果实易感病,防治成本高,导致火龙果果实品质下降[16]。

类黄酮等酚类物质和果皮色泽形成有一定关系,同时还与果实抗氧化活性有关,本试验结果不能看出气候因子对其直接影响,它们之间的复杂关系有待进一步研究。

3.2 主成分分析及综合评价

主成分分析法既能客观地选出综合品质优良的种质资源,又可以根据主成分得分的差异对各种质资源做出合适的评价,可避免将一些性状优良的类型淘汰,还可以对各种资源进行综合评价及排名[17]。本试验为了更客观地综合评价11个品种各批次果实品质,把14个品质指标综合为几个相对独立的指标,通过主成分分析提取各品种的主成分,得到各品种每个批次综合得分并进行排名,有利于筛选果实品质较好的采果批次。综合比较发现,11个品种的第7、8、9批次果实的综合品质普遍较好,第3、4、5、6批次果实综合品质普遍稍差。

试验基地火龙果栽培管理技术比较成熟,且火龙果易于管理,每月定期施肥灌溉及防治病虫害,但每月投入成本略有差异。10和11月雨水较少,有时需灌溉,且秋冬光照时长短,需人工补光等,果实生长速度慢,果期40 d多,但果大,品质好,坏果少;7—9月遇雨季,天气炎热,雨水多,病虫害多,果实品质差,损失大,阴雨天气还需人工授粉,但果实生长速度快,果期约28～30 d。火龙果一年间不同批次果实品质存在显著性差异,可通过栽培技术调节来满足市场需求,提高竞争力;雨季则可以采取避雨栽培措施来提高品质或疏花疏果培养下批次果,这为生产高品质火龙果提供了参考。