李玉,郭元照,杜小琴,李杰,秦文

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，四川 雅安，625014)

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水楊酸對佛手瓜果實(shí)低溫貯藏期間品質(zhì)影響的多變量分析

李玉,郭元照,杜小琴,李杰,秦文*

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，四川 雅安，625014)

摘要利用多變量分析方法探討了不同濃度水楊酸處理對佛手瓜果實(shí)在低溫貯藏期間品質(zhì)變化的影響。單因素方差分析的結(jié)果表明，水楊酸可顯著抑制果實(shí)硬度、失重率和纖維素含量的增加，有效保持了果實(shí)氨基酸、Vc、葉綠素、總酚等物質(zhì)的含量。主成分分析及其綜合評價(jià)模型表明，在貯藏的前60 d水楊酸可有效延緩果實(shí)品質(zhì)的下降，但貯藏后期保持效果不佳。相關(guān)性分析結(jié)果表明，果實(shí)氨基酸、Vc和葉綠素含量除與類黃酮和總酚不存在顯著相關(guān)性外，與其他指標(biāo)間均呈極顯著相關(guān)關(guān)系。通徑分析表明，硬度與Vc對果實(shí)氨基酸含量產(chǎn)生較大的直接效應(yīng)，其他指標(biāo)均主要通過二者產(chǎn)生較強(qiáng)的間接作用。

關(guān)鍵詞佛手瓜果實(shí)；水楊酸；品質(zhì)；多變量分析

佛手瓜(SechiumeduleSw)，為葫蘆科佛手瓜屬植物，來源于中美洲，果實(shí)為梨形，含有豐富的氨基酸和多種礦物質(zhì)元素[1]。但果實(shí)皮薄易破、易發(fā)芽，不耐長期貯藏，且貯藏期間果實(shí)品質(zhì)劣變嚴(yán)重。水楊酸(salicylic acid, SA)是植物體內(nèi)普遍存在的一種小分子酚類物質(zhì)，化學(xué)名稱為鄰羥基苯甲酸，參與并影響植物多種代謝過程[2]。研究表明外源水楊酸具有提高機(jī)體對病原微生物的抵抗能力，抑制乙烯的產(chǎn)生，延緩果實(shí)的成熟與衰老，提高果實(shí)品質(zhì)等作用[3]。因此，近年來水楊酸作為保鮮劑被廣泛應(yīng)用在櫻桃[4]、桃[5]、杏[3]、辣椒[6]等果蔬上，但將其應(yīng)用在佛手瓜貯藏保鮮方面的研究還未見相關(guān)報(bào)道。

目前，研究果蔬品質(zhì)變化的物質(zhì)基礎(chǔ)是果實(shí)采后生物學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本研究中影響佛手瓜果實(shí)品質(zhì)的因素主要包括硬度、可溶性固形物(TSS)、氨基酸含量、Vc含量等，這些影響因子之間的綜合效應(yīng)反映了果實(shí)的品質(zhì)特性。主成分分析、相關(guān)性分析、通徑分析等多元統(tǒng)計(jì)分析方法可分別用于區(qū)分主效因子，確定參數(shù)間相關(guān)性，辨別直接效應(yīng)與間接效應(yīng)，然而單一的分析方法往往不能滿足整體評價(jià)及作用機(jī)理研究的需要[7]。何欣萌等[8]利用多變量分析方法探討了4種減壓條件對藍(lán)莓果實(shí)品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，減壓貯藏的藍(lán)莓果實(shí)的硬度、總酸、品質(zhì)、色澤、香氣和風(fēng)味降低，固酸比略有升高。王友升等[9]運(yùn)用單因素分析、相關(guān)性分析等多變量分析方法揭示了4種采后熏蒸處理對‘安哥諾’李果實(shí)貯藏效果的影響。然而，目前未見多變量分析在佛手瓜果實(shí)采后低溫貯藏期間品質(zhì)變化研究中的應(yīng)用。

因此，鑒于單一分析方法對果蔬各品質(zhì)指標(biāo)的內(nèi)部關(guān)系及整體評價(jià)存在局限性，本試驗(yàn)綜合運(yùn)用單因素方差分析、主成分分析、相關(guān)性分析、通徑分析4 種分析方法，探討了3種不同濃度水楊酸處理對佛手瓜果實(shí)品質(zhì)變化的影響。

1材料與方法

1.1材料與處理

供試材料為花后10 d的綠皮無刺佛手瓜果實(shí)，于2014年10月12日10:00～12:00采摘于四川省滎經(jīng)縣港森有機(jī)蔬菜種植基地。選擇個(gè)體大小均一、無病蟲害和機(jī)械傷的果實(shí)當(dāng)天運(yùn)至四川農(nóng)業(yè)大學(xué)果蔬采后生理研究室，于(9±1)℃、濕度為(90±5)%條件下預(yù)冷24 h。

將預(yù)冷的佛手瓜分別進(jìn)行以下處理：A組，1 mmol/L SA處理；B組，5 mmol/L SA處理；C組，10 mmol/L SA處理；CK組(對照組)，以蒸餾水為空白處理。以上各組果實(shí)均浸泡20 min，自然風(fēng)干后分別裝入20 L的貯藏箱中。每箱40個(gè)果實(shí)，每組設(shè)置3個(gè)平行處理，于9 ℃，(90±5)%條件下貯藏，每隔15 d 隨機(jī)取3個(gè)果實(shí)測定1次相關(guān)指標(biāo)。

1.2試劑與儀器

NaOH、BaCl2、乙醇、2,6-二氯酚靛酚、濃H2SO4、甲醇、抗壞血酸等均為分析純，成都市科龍化工試劑廠；HCl、丙酮，分析純，四川西隴化工股份有限公司；乙酸、NaCl、檸檬酸等氨基酸測定用藥品均為優(yōu)級(jí)純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；三氯乙酸,分析純，廣東光華科技股份有限公司；蒽酮，分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司。

L-8900型 氨基酸自動(dòng)分析儀，日本日立公司；BS210S型 電子天平(0.000 1)，塞多利斯北京天平有限公司；TA.XT Plus型質(zhì)構(gòu)儀，英國SMS公司；Multifuge X3R型高速冷凍離心機(jī)，美國Thermo公司；UV-3000型掃描型紫外/可見分光光度計(jì)，上海美譜達(dá)有限公司；MTN-2800D型 氮吹儀，北京華瑞博遠(yuǎn)科技發(fā)展有限公司；HWS24型電熱恒溫水浴鍋，上海一恒科技有限公司等；DHG-9245A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科技有限公司。

1.3測定指標(biāo)與方法

果實(shí)硬度：采用質(zhì)構(gòu)儀測定，分別取果實(shí)的頭部、赤道部位和尾部，選用P/5探頭(直徑5 mm)，設(shè)置測前、測中、測后上行速度均為3 mm/s，深度10 mm；果實(shí)失重率：采用稱重法；氨基酸含量的測定參照鄒元鋒等[10]方法；TSS的測定：采用手持折光儀測定；纖維素的測定：參照王晶英等方[11]；Vc、葉綠素、類黃酮、總酚等含量的測定：參照曹建康等[12]方法。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用SPSS 17.0進(jìn)行鄧肯氏單因素方差分析(P<0.05)、相關(guān)性分析、主成分分析和通徑分析，數(shù)據(jù)分析前均先做標(biāo)準(zhǔn)化處理。

2結(jié)果與討論

2.1單因素方差分析

如表1 所示，供試佛手瓜的硬度初始值為12.20 kg/cm2, 在貯藏過程中各組果實(shí)硬度均呈上升趨勢，至貯藏末期的硬度大小順序?yàn)锽

佛手瓜果實(shí)含有豐富的氨基酸，經(jīng)測定，其初始含量為569.34 mg/100 g。隨貯藏時(shí)間的延長，其含量水平呈逐漸下降趨勢。在貯藏90 d后，B處理組果實(shí)氨基酸含量水平最高，為361.28 mg/100 g，是對照組的1.19倍。同時(shí)，作為評價(jià)果實(shí)品質(zhì)重要指標(biāo)的Vc和葉綠素含量也均呈下降趨勢。貯藏結(jié)束時(shí)，對照組Vc含量為4.32 mg/100 g，與初始值相比下降了65.13%，分別是處理組果實(shí)的1.02、0.84和0.87倍；葉綠素含量下降了87.84%，分別是處理組的85.71%、54.55%、69.23%，說明SA處理可不同程度保持果實(shí)的葉綠素含量。對照組果實(shí)TSS在貯藏第45天即達(dá)到最大值6.12%，而經(jīng)SA處理過后的果實(shí)均至少推遲了15 d達(dá)到峰值，表明外源SA可推遲果實(shí)的成熟衰老進(jìn)程，延長其貯藏期。李麗萍等[13]用0.1 g/LSA處理采后大久保桃，結(jié)果表明，在室溫貯藏期間果實(shí)的乙烯釋放高峰推遲2 d，果實(shí)衰老得到延緩。

作為植物最豐富的次生代謝產(chǎn)物的類黃酮與總酚物質(zhì)，其含量的多少與果蔬的色澤發(fā)育、品質(zhì)和風(fēng)味的形成、成熟衰老過程等作用密切相關(guān)[12]。由表1可知，隨貯藏時(shí)間的延長，類黃酮與總酚含量整體呈先上升后下降的趨勢。貯藏過程中二者含量的上升與外界逆境脅迫有關(guān)，當(dāng)果實(shí)遭受生物與非生物脅迫時(shí)，二者均會(huì)被誘導(dǎo)產(chǎn)生來提高機(jī)體的抗氧化能力[14]。在貯藏至第60天時(shí)，C組果實(shí)的類黃酮與總酚含量最高，分別為0.51 OD325/g和0.59 OD280/μg，與同期其他各組相比差異顯著(P<0.05)。說明此時(shí)期的C組果實(shí)抗氧化活性最高，品質(zhì)較好。

2.2主成分分析及綜合評價(jià)模型的建立

將表1各組數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，分析結(jié)果如表2所示。由表2可知，在所有主成分構(gòu)成中，信息主要集中在前兩個(gè)主成分，各組前兩個(gè)主成分的累積貢獻(xiàn)率均超過85%，把佛手瓜在低溫貯藏過程中品質(zhì)變化高于85%的信息反映出來，其中C處理組的累積貢獻(xiàn)率高達(dá)92.52%，可見第一和第二主成分足以說明果實(shí)在低溫貯藏過程中的品質(zhì)變化趨勢，完全符合主成分分析的要求，因此可選取第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)作為佛手瓜果實(shí)各項(xiàng)指標(biāo)評價(jià)的綜合指標(biāo)。

表1　貯藏期佛手瓜果實(shí)各指標(biāo)的測定結(jié)果

表2　主成分的特征值、方差貢獻(xiàn)率和累計(jì)方差貢獻(xiàn)率

由于各組提取的PC1和PC2已經(jīng)基本保留了所有指標(biāo)的原有信息，累積貢獻(xiàn)率均已超過85%且特征值均大于1，因此可以用2個(gè)變量Y1和Y2代替原來的9個(gè)指標(biāo)(其中X1至X9均為標(biāo)準(zhǔn)化后的變量)，則得到表3的線性組合。

表3　各組果實(shí)品質(zhì)的綜合特征向量

以各組PC1和PC2對應(yīng)的特征值占所提取的2個(gè)主成分總的特征值之和的比例(α1和α2)作為權(quán)重，以Y1和Y2作為特征向量因子，構(gòu)建綜合評價(jià)模型：

F=α1Y1+α2Y2

(1)

式(1)中F為綜合評價(jià)指標(biāo)，F(xiàn)值越大，說明佛手瓜果實(shí)的綜合品質(zhì)越好。各組果實(shí)貯藏品質(zhì)綜合評價(jià)得分計(jì)算結(jié)果見圖1。如圖1 所示，各組果實(shí)品質(zhì)的綜合評價(jià)得分F值均隨貯藏時(shí)間的延長而整體呈下降趨勢。在貯藏前30 d，各組果實(shí)品質(zhì)綜合得分均為正值，說明此時(shí)期的果實(shí)品質(zhì)較好，其中A組果實(shí)的F值最高，說明1 mmol/L 的SA處理對佛手瓜果實(shí)貯藏前期品質(zhì)的保持效果較好；在貯藏中期(30～60 d)，A組果實(shí)的F值開始快速下降，在第45天時(shí)已低于對照組且為負(fù)值，而此時(shí)期C組果實(shí)的F值為最高且為正值，隨貯藏時(shí)間的延長其變化趨勢平穩(wěn)；在貯藏末期(60～90 d)，各處理組果實(shí)F值均開始急劇下降，至第90天時(shí)，已明顯低于對照組(-2.18)，且各組果實(shí)的F值均為負(fù)值，其中C 處理組的F值最低為-3.15，說明該組此時(shí)期的果實(shí)品質(zhì)已嚴(yán)重下降，不適于再延長貯藏期。

圖1　佛手瓜果實(shí)貯藏品質(zhì)綜合評價(jià)Fig. 1　Comprehensive evaluation of chayote’s storage quality

2.3相關(guān)性分析

對佛手瓜果實(shí)9個(gè)品質(zhì)指標(biāo)做相關(guān)性分析，結(jié)果如表4所示。果實(shí)硬度與失重率和纖維素含量相互呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系(r=0.932,r=0.855)，與氨基酸含量、Vc和葉綠素含量呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，與TSS呈顯著正相關(guān)(r=0.437)。說明果實(shí)失重率和纖維素含量的增加可導(dǎo)致果實(shí)硬度上升，反之伴隨著硬度的上升，果實(shí)氨基酸、Vc和葉綠素含量呈下降趨勢。同時(shí)，果實(shí)的失重率與氨基酸、Vc、葉綠素和總酚含量呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，與纖維素極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.863。氨基酸含量除與硬度和失重率存在極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系外，還與TSS和纖維素含量呈極顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.521,r=-0.840)，而與Vc和葉綠素含量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。對于TSS，不僅與氨基酸含量極顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.898)，與Vc和葉綠素含量的相關(guān)性也達(dá)到極顯著水平。Vc和葉綠素含量除與類黃酮和總酚不存在相關(guān)性外，與其他各項(xiàng)指標(biāo)均存在極顯著的相關(guān)性，二者之間的相關(guān)系數(shù)為0.872，達(dá)到極顯著水平(P<0.01)。此外，果實(shí)中的類黃酮含量與其他指標(biāo)間的相關(guān)關(guān)系不顯著(P>0.05)，而總酚含量也僅與失重率和纖維素含量存在極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)(r=-0.529,r=-0.551)。

2.4通徑分析

將佛手瓜果實(shí)的各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)對氨基酸含量做線性回歸分析，得到線性回歸方程Y=1 269.560-62.419X1-1.689X2-10.839X4+7.707X5-7.948X6+12.221X7+14.810X8。式中：X1、X2、X4、X5、X6、X7、X8分別代表硬度、失重率、TSS、Vc含量、纖維素含量、葉綠素含量、類黃酮含量。調(diào)整決定系數(shù)R2=0.989，并進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，F(xiàn)=340.795，P=0.000，說明該方程有極顯著意義，進(jìn)一步做通徑分析。

表4　品質(zhì)指標(biāo)間相關(guān)性分析表

注：*， 差異顯著(P<0.05)，**，差異極顯著(P<0.01)。

表5　以氨基酸含量為因變量的通徑分析

由表5可知，各指標(biāo)對氨基酸含量的直接通徑系數(shù)由大到小依次為硬度、Vc含量、TSS、葉綠素含量、纖維素含量、失重率、類黃酮含量。具體來看，硬度對果實(shí)氨基酸含量的直接通徑系數(shù)高達(dá)-0.585，表明硬度對果實(shí)氨基酸有較大的負(fù)直接作用，同時(shí)硬度主要通過Vc含量產(chǎn)生較大的負(fù)間接作用。果實(shí)Vc與氨基酸含量有較高的直接正相關(guān)性且主要通過硬度、葉綠素含量和TSS起間接作用。TSS、纖維素與葉綠素含量的直接通徑系數(shù)較小，但均主要通過硬度和Vc含量對果實(shí)氨基酸含量產(chǎn)生較高間接作用。另外，失重率對果實(shí)氨基酸含量起一定的負(fù)直接作用，也主要通過硬度和Vc含量產(chǎn)生較大的負(fù)間接效應(yīng)。而類黃酮與氨基酸含量的直接通徑系數(shù)僅為0.014，且對氨基酸含量的影響主要是通過硬度的間接效應(yīng)達(dá)到。

3討論

本研究使用主成分分析法對各品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了降維處理，以累計(jì)貢獻(xiàn)率超過85%為判斷標(biāo)準(zhǔn)，得到2個(gè)具有代表性的主成分，并以各自對應(yīng)的特征值的比例為權(quán)重建立果實(shí)品質(zhì)綜合評價(jià)模型。結(jié)果表明，經(jīng)SA處理后的果實(shí)F值在貯藏前60 d明顯高于對照組，但貯藏后期F值急劇下降，果實(shí)品質(zhì)劣變嚴(yán)重，說明適宜濃度的SA對佛手瓜果實(shí)前期和中期的品質(zhì)保持效果顯著，但不利于果實(shí)的長期貯藏。

通徑分析是簡單相關(guān)分析的繼續(xù)，在多元回歸的基礎(chǔ)上將相關(guān)系數(shù)加以分解，通過直接通徑、間接通徑及總通徑系數(shù)分別表示某一變量對因變量的直接作用效果[16]。由于氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單位，其含量的高低是評價(jià)果實(shí)品質(zhì)的最為重要的指標(biāo)，故本研究以氨基酸含量為因變量進(jìn)行通徑分析。結(jié)果表明，佛手瓜果實(shí)硬度和Vc含量對氨基酸含量的直接通徑系數(shù)最大，而各因子也主要是通過二者對因變量產(chǎn)生間接效應(yīng)。同時(shí)，硬度、失重率、TSS和纖維素含量均對因變量產(chǎn)生負(fù)直接作用，且相關(guān)性分析表明四者之間存在顯著或極顯著的相關(guān)性。Vc、葉綠素和類黃酮含量對氨基酸含量有正直接作用，說明三者含量的高低對因變量具有同步的影響作用。綜上所述，水楊酸主要通過抑制佛手瓜果實(shí)貯藏期間硬度的上升和Vc含量的下降來保持果實(shí)氨基酸含量，延緩果實(shí)品質(zhì)劣變。

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Multivariate analysis of salicylic acid treatment on the quality of chayote fruit during cold storage

LI Yu, GUO Yuan-zhao, DU Xiao-qin, LI Jie ,QIN Wen*

(College of Food Science, Sichuan Agricultural University, Ya’an 625014, China)

ABSTRACTThe influence of three concentrations of salicylic acid treatments on the quality of chayote fruit stored at 9 ℃ and (90±5)% relative humidity was analyzed using multivariate analysis. The results of one-way analysis of variance showed that salicylic acid treatment significantly reduced fruit firmness, weight loss and cellulose content and maintained a high level in amino acids, vitamin C, chlorophyll and total phenols. Principal component analysis and comprehensive evaluation model indicated that salicylic acid improved storage quality of chayote fruit at the first 60 days of storage but not for any longer. The correlation analysis indicated that amino acids, vitamin C and chlorophyll content were highly correlated (P<0.01) with the other quality parameters except for flavonoid and total phenols. The results of path coefficient analysis showed that firmness and vitamin C content had great influence on amino acids content, and the other quality parameters all worked with each other through firmness and vitamin C.

Key wordschayote fruit; salicylic acid; fruit quality; multivariate analysis

收稿日期：2015-08-01，改回日期：2015-08-25

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201602037

第一作者：碩士研究生(秦文教授為通訊作者)。