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新疆石榴果實(shí)品質(zhì)主成分分析

2018-04-17 06:10樊丁宇趙國慶楊宏順
新疆農(nóng)業(yè)科學(xué) 2018年2期
關(guān)鍵詞:喀什石榴可溶性

楊 磊,靳 娟,樊丁宇,趙國慶,楊宏順,郝 慶

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝作物研究所/農(nóng)業(yè)部新疆地區(qū)果樹科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站,烏魯木齊 830091;2.疏附縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,新疆喀什 844100)

0 引 言

【研究意義】石榴(PunicagranatumL.)屬石榴科(Punicaceae)石榴屬(PunicaL.)落葉灌木或小喬木,原產(chǎn)伊朗、阿富汗等中亞地區(qū),適應(yīng)性強(qiáng),在熱帶和亞熱帶地區(qū)廣泛栽培[1]。經(jīng)過長(zhǎng)期的栽培馴化,在我國南北各地均有分布,形成了新疆葉城、陜西臨潼、山東棗莊、河南滎陽、河南開封、安徽懷遠(yuǎn)、四川會(huì)理、云南蒙自等8大石榴主產(chǎn)區(qū)[2,3]。南疆地處中亞腹地,屬典型的暖溫帶大陸性干旱氣候帶,晝夜溫差大,光、熱資源豐富,干旱少雨,年降水量39 ~ 664 mm,年平均氣溫在11.4~11.7℃,無霜期220 d左右,年有效積溫可達(dá)4 200℃,年均日照時(shí)數(shù)3 000~3200 h,與其它地區(qū)的石榴相比,南疆的石榴果實(shí)個(gè)大、皮薄、著色好、汁多味甜、營養(yǎng)豐富[4-6]。新疆引種栽培石榴歷史悠久,距今至少有1 600余年[6],在長(zhǎng)期的栽培馴化中形成了許多優(yōu)異的品種資源,據(jù)報(bào)道目前至少有21份[7]?!厩叭搜芯窟M(jìn)展】果實(shí)品質(zhì)是評(píng)價(jià)品種優(yōu)劣的重要依據(jù),主要由外觀品質(zhì)和內(nèi)在品質(zhì)構(gòu)成[8]。國內(nèi)研究者已對(duì)新疆石榴果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行了相關(guān)的研究。張萬民等[5]調(diào)查認(rèn)為喀什酸石榴外觀品質(zhì)最好,皮亞曼1號(hào)內(nèi)在品質(zhì)最好。陳蕓等[9]通過對(duì)喀什及和田石榴主栽品種調(diào)查和初步鑒定,認(rèn)為皮亞曼石榴和葉城大籽甜石榴內(nèi)在品質(zhì)最佳,最適宜鮮食。楊磊等[10]從栽培方面探討了降低喀什石榴裂果率的技術(shù)措施。卓熱木·塔西等[11]通過比較葉城和鄭州兩地不同石榴的果實(shí)品質(zhì),對(duì)其用途提出了建議?!颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】近年來,主成分分析在生物性狀評(píng)價(jià)和產(chǎn)品品質(zhì)評(píng)價(jià)中已廣泛應(yīng)用,但針對(duì)新疆石榴果實(shí)品質(zhì)的應(yīng)用報(bào)道較少。研究分析新疆石榴果實(shí)品質(zhì)主成分?!緮M解決的關(guān)鍵問題】研究以新疆6個(gè)石榴材料,對(duì)果實(shí)可溶性糖、可滴定酸、可溶性固形物、VC含量以及出汁率等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定,通過主成分分析對(duì)內(nèi)在品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià),為新疆石榴的果實(shí)品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

2016年9月27~29日石榴成熟期,分別在葉城縣伯西熱克鄉(xiāng)采摘葉城酸石榴、葉城甜石榴和葉城大籽甜石榴,皮山縣皮亞曼鄉(xiāng)采摘皮亞曼石榴,喀什市喀什地區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心農(nóng)業(yè)科技示范園采摘喀什甜石榴、喀什酸石榴。石榴樹齡均在6~8年,樹勢(shì)中庸,南北行,株行距2 m×4 m,匍匐栽培。

選生長(zhǎng)健壯、長(zhǎng)勢(shì)一致的石榴樹5株,每株東、南、西、北4個(gè)方位隨機(jī)采果色均勻、無機(jī)械損傷、無病蟲害的完全成熟果實(shí)10個(gè),每個(gè)品種各采50個(gè)果實(shí),果實(shí)采摘后置于盛有冰袋的泡沫保溫箱中,立即運(yùn)回烏魯木齊,貯藏于4℃的保鮮庫,3 d后進(jìn)行品質(zhì)分析。

1.2 方 法

石榴果實(shí)洗凈晾干,用不銹鋼水果刀將果實(shí)分成兩半,剝?nèi)∈褡蚜?,力度適中,以不損傷籽粒為宜,放入果汁機(jī)中磨成漿,經(jīng)負(fù)壓過濾機(jī)抽濾,將果汁倒入玻璃瓶中并蓋緊瓶蓋,4℃冰箱保存,用于測(cè)定果實(shí)相關(guān)品質(zhì)指標(biāo)。每個(gè)品種取30個(gè)果實(shí)測(cè)定數(shù)據(jù)。

WYT-4型手持式折光儀測(cè)定可溶性固形物含量;蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖含量[12];紅菲咯啉比色法測(cè)定VC含量[12];NaOH滴定法測(cè)定可滴定酸含量[13]。

出汁率(%)=果汁重量/果實(shí)重量×100%。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,SPSS 17.0軟件進(jìn)行方差分析(P<0.05),Duncan法進(jìn)行多重比較檢驗(yàn),表中數(shù)據(jù)以“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同石榴果實(shí)品質(zhì)比較

不同石榴的出汁率無差異,可溶性固形物、可滴定酸和可溶性糖含量間均有差異。果實(shí)可溶性固形物含量由高到低依次為:葉城大籽甜石榴>葉城酸石榴>葉城甜石榴>皮亞曼石榴>喀什酸石榴>喀什甜石榴;其中葉城大籽甜石榴、葉城酸石榴、葉城甜石榴和皮亞曼石榴的可溶性固形物含量均超過17%,且其可溶性固形物含量均顯著高于喀什甜石榴。果實(shí)可滴定酸含量由高到低依次為:葉城酸石榴>喀什酸石榴>喀什甜石榴>皮亞曼石榴>葉城大籽甜石榴>葉城甜石榴;其中葉城酸石榴的可滴定酸含量超過2%,葉城甜石榴的可滴定酸含量不足0.5%。果實(shí)可溶性糖含量由高到低依次為:葉城甜石榴>葉城大籽甜石榴>喀什甜石榴>喀什酸石榴>皮亞曼石榴>葉城酸石榴;其中葉城甜石榴和葉城大籽甜石榴的可溶性糖含量分別超過32%和27%,顯著高于其余4個(gè)。果實(shí)中VC含量由高到低依次為:皮亞曼石榴>葉城大籽甜石榴>喀什酸石榴>葉城酸石榴>喀什甜石榴>葉城甜石榴;其中皮亞曼石榴的VC含量超過28.3 mg/100 g,顯著高于其余5個(gè)石榴。表1

2.2 不同石榴果實(shí)若干品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性

研究表明,得出不同石榴果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)矩陣??扇苄怨绦挝锱c可溶性糖、VC含量呈一定的正相關(guān),而與可滴定酸含量呈一定的負(fù)相關(guān);可滴定酸與可溶性糖和VC含量呈負(fù)相關(guān);可溶性糖與VC含量呈正相關(guān)。因?yàn)楦髯兞恐g存在一定的相關(guān)性,所以在品質(zhì)鑒定中不能單獨(dú)依賴某一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)品種的品質(zhì)作出評(píng)價(jià)。表2

表1不同石榴果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)
Table1Quality paramrters analysis in different pomegranate

名稱Cultivar出汁率Juiceyield(%)可溶性固形物Solublesolid(%)可滴定酸Titratableacid(%)可溶性糖Solublesugar(%)VC(mg/100g)FW葉城酸石榴Yechengsuanshiliu73 03±1 96a17 4±0 2ab2 19±0 38a11 35±0 74d15 9±0 4bc葉城甜石榴Yechengtianshiliu74 37±2 19a17 3±0 9ab0 44±0 04c32 47±2 71a10 6±0 1c葉城大籽甜石榴Yechengdazitianshiliu70 30±0 95a17 9±0 6a0 55±0 03c27 03±1 19b18 1±0 7b皮亞曼石榴Piyamanshiliu74 22±1 30a17 2±0 5ab0 99±0 16bc13 07±0 95d28 3±1 1a喀什甜石榴Kashitianshiliu71 00±0 75a14 9±0 5c1 64±0 15ab16 67±0 43c15 9±0 3bc喀什酸石榴Kashisuanshiliu73 44±1 14a15 6±0 3bc1 97±0 33ab13 89±0 76cd15 9±0 5bc

注:表內(nèi)同列數(shù)字后不同英文字母表示差異達(dá)到顯著水平,P≤0.05

Note: Different letters in the same column indicate significant difference,P≤0.05

表2不同石榴果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)矩陣
Table2Correlation matrix of fruit quality indexes in different pomegranate cultivars

指標(biāo)Indexes可溶性固形物Solublesolid(%)可滴定酸Titratableacid(%)可溶性糖Solublesugar(%)VCVC/mg/100gFW可溶性固形物Solublesolid(%)1 000可滴定酸Titratableacid(%)-0 5231 000可溶性糖Solublesugar(%)0 877-0 8381 000VC(mg/100g)FW0 759-0 6420 8061 000

2.3 不同石榴果實(shí)品質(zhì)主成分

對(duì)不同石榴的4個(gè)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析,第1和第 2主成分的特征值分別為 2.221和1.271,貢獻(xiàn)率分別為55.521% 和31.765% ,前2個(gè)主成分的累積貢獻(xiàn)率已達(dá)87.286%(超過80%),可以反映大部分的信息,所以提取前2個(gè)主成分用作綜合評(píng)價(jià)。表3

表3主成分特征值
Table3Component eigenvalues

主成分Principalcomponent初始特征值Initialeigenvalues特征值Characteristicvalues(λ)解釋方差Varianceexplained(%)累積解釋方差Cumulativevarianceexplained(%)12 22155 52155 52121 27131 76587 28630 50612 65999 94540 0020 055100

經(jīng)SPSS數(shù)據(jù)主成分分析得到主成分載荷矩陣。主成分的載荷矩陣旋轉(zhuǎn)之后載荷系數(shù)更接近1或者更接近0,這樣得到的主成分能夠更好的解釋和命名變量[13]。主成分1主要攜帶的是可溶性固形物、可滴定酸、可溶性糖的信息,主成分2主要攜帶的是VC的信息。表4

綜合得分的高低反映了供試品種的優(yōu)劣,綜合得分越高,相應(yīng)的品種就越優(yōu)良[14]。不同石榴的各主成分綜合得分排序依次為:葉城大籽甜石榴、葉城甜石榴、皮亞曼石榴、葉城酸石榴,喀什甜石榴、喀什酸石榴。表5

表4主成分初始因子載荷矩陣
Table4Component Matrix

主成分Principalcomponent可溶性固形物Solublesolid可滴定酸Titratableacid可溶性糖SolublesugarVC10 648-0 9150 942-0 27520 531-0 217-0 3070 920

表5不同石榴主成分綜合得分和排序
Table5Composite score of principal component and order of different pomegranates

名稱Cultivars主成分1Componentone主成分2Componenttwo綜合得分Compositescore排序Order葉城酸石榴Yechengsuanshiliu-0 67530 0617-0 35534葉城甜石榴Yechengtianshiliu1 4237-0 81720 53092葉城大籽甜石榴Yechengdazitianshiliu1 08420 44770 74421皮亞曼石榴Piyamanshiliu-0 23581 74890 42463喀什甜石榴Kashitianshiliu-0 7247-0 8454-0 67095喀什酸石榴Kashisuanshiliu-0 8721-0 5957-0 67346

3 討 論

果實(shí)品質(zhì)是評(píng)價(jià)品種優(yōu)劣的重要依據(jù),主要由外觀品質(zhì)和內(nèi)在品質(zhì)構(gòu)成。單果質(zhì)量、色澤和整齊度等可評(píng)價(jià)果實(shí)的外觀品質(zhì),可溶性固形物、可滴定酸、可溶性糖和VC等可評(píng)價(jià)其內(nèi)在品質(zhì)[8]。卓熱木·塔西等[11]以新疆葉城縣的石榴主栽品種葉城1號(hào)和葉城2號(hào)以及河南鄭州市的石榴主栽品種突尼斯與中農(nóng)紅作為研究對(duì)象,測(cè)定和比較了4個(gè)石榴品種的果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)指標(biāo),結(jié)果表明葉城1號(hào)果實(shí)中的可溶性固形物和可溶性糖含量均最高,葉城1號(hào)和葉城2號(hào)均較耐貯運(yùn),均較適于貯藏和遠(yuǎn)距離運(yùn)輸,突尼斯和中農(nóng)紅均不耐貯運(yùn),較適用于加工果汁或就近銷售。張琳等[15]研究結(jié)果表明,新疆喀什甜石榴的可溶性固形物含量、籽粒色飽和度、蘋果酸含量、總花色素苷含量和總酚含量均高于四川會(huì)理青皮石榴。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)葉城大籽甜石榴的可溶性固形物含量最高,為17.9%±0.6%,葉城酸石榴和葉城甜石榴次之,喀什甜石榴最低;葉城酸石榴的可滴定酸含量最高,為2.19%±0.38%,葉城酸石榴、喀什甜石榴、喀什酸石榴三者之間的可滴定酸含量沒有顯著差異;葉城甜石榴的可溶性糖含量顯著高于其余5個(gè)石榴;皮亞曼石榴的VC含量最高,為(28.3±1.1) mg/100 g,其余5個(gè)石榴之間VC含量差異不顯著。

主成分分析是將多個(gè)指標(biāo)化為少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)的一種統(tǒng)計(jì)分析方法,其在不損失或很少損失原有信息的前提下,可以將原來個(gè)數(shù)較多而且彼此相關(guān)的指標(biāo)轉(zhuǎn)化為新的個(gè)數(shù)較少且彼此獨(dú)立或相關(guān)性較小的綜合指標(biāo)[16]。近年來,主成分分析在生物性狀分析和產(chǎn)品品質(zhì)分析中已廣泛應(yīng)用。法潔瓊等[17]對(duì)甘肅河西走廊3個(gè)主要釀酒葡萄產(chǎn)地的栽培葡萄品種果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析,得到標(biāo)準(zhǔn)化變量表達(dá)的主成分表達(dá)式和對(duì)應(yīng)的方差貢獻(xiàn)率,構(gòu)建的預(yù)測(cè)模型對(duì)河西走廊產(chǎn)區(qū)白色和紅色品種進(jìn)行了綜合排序。馮一峰等[18]通過主成分分析法對(duì)8個(gè)引進(jìn)棗品種鮮果果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),結(jié)果表明,‘金谷大棗’的綜合品質(zhì)較好。 馮立娟等[19]以山東、云南、新疆和四川地區(qū)8個(gè)主栽石榴品種的成熟期果實(shí)為試材,利用主成分分析法得出成熟期石榴品質(zhì)最好的品種是云南的紅瑪瑙,其次是新疆的喀什甜和千籽紅,山東的泰山紅排名第4,最差的品種是云南的甜綠籽。研究通過主成分分析法得出葉城大籽甜石榴品質(zhì)最佳,其次是皮亞曼石榴,與陳蕓等[9]的研究結(jié)果不一致,出現(xiàn)這種現(xiàn)象可能與取材時(shí)間、地點(diǎn)、樹齡等因素有關(guān)。

4 結(jié) 論

新疆石榴的可溶性固形物、可滴定酸、可溶性糖和VC含量差異較大。經(jīng)主成分分析各品種綜合得分排序依次為:葉城大籽甜石榴、葉城甜石榴、皮亞曼石榴、葉城酸石榴,喀什甜石榴、喀什酸石榴。葉城大籽甜石榴綜合得分最高、品質(zhì)最佳,這與感官評(píng)價(jià)及生產(chǎn)實(shí)踐中觀察的結(jié)論一致,主成分分析可作為石榴果實(shí)品質(zhì)的一種綜合評(píng)價(jià)方法。

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