吳 澎，賈朝爽，范蘇儀，孫玉剛

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櫻桃品種果實品質(zhì)因子主成分分析及模糊綜合評價

吳 澎1，賈朝爽1，范蘇儀1，孫玉剛2※

（1. 山東農(nóng)業(yè)大學食品學院 山東省高校食品加工技術(shù)與質(zhì)量控制重點實驗室 山東省糧食加工技術(shù)工程技術(shù)研究中心 泰安 271018； 2. 山東省果樹研究所 泰安 271018）

研究不同品種甜櫻桃果實品質(zhì)指標差異，確定代表性品質(zhì)指標，從而篩選出品質(zhì)優(yōu)良的甜櫻桃品種。以24種甜櫻桃果實為材料，測定其11項品質(zhì)指標（單果質(zhì)量、硬度、可食率、出汁率、pH值、總糖含量、還原糖含量、可滴定酸含量、糖酸比、維生素C含量、花色苷含量），并運用主成分分析、模糊評判法進行綜合評價。結(jié)果表明：不同甜櫻桃品種各項指標存在差異，其中單果質(zhì)量與維生素C之間，可食率與出汁率、可滴定酸之間，花色苷與pH值、可滴定酸之間，總糖、還原糖、糖酸比與pH值之間均呈及極顯著正相關(guān)。因子分析提取了甜味、口感、抗氧化、可食、質(zhì)量5項主因子，累計方差貢獻率為82.948%，包含了大部分指標信息，因此篩選總糖、出汁率、維生素C、可食率、單果質(zhì)量作為評價甜櫻桃的關(guān)鍵指標；利用PAST軟件繪制各品種在5個主因子的分布狀況，并對品種因子綜合得分進行排序，得分排名前10的櫻桃品種依次為“Red”（0.70）、“早露”（0.63）、“紅蜜”（0.60）、“彩玉”（0.47）、“秦櫻一號”（0.44）、“S2S1”（0.38）、“早大果實生”（0.35）、“13-33”（0.28）、“明珠”（0.13）、“秦林”（0.07）；對11個分析指標進行模糊綜合評判，綜合品質(zhì)表現(xiàn)排名前10的品種分別為“Red”（0.642）、“紅蜜”（0.566）、“早露”（0.545）、“明珠”（0.524）、“彩玉”（0.521）、“秦櫻一號”（0.512）、“秦林”（0.501）、“美早”（0.491）、“S2S1”（0.482）、“早大果實生”（0.470），以上結(jié)果一致表明“Red”、“早露”、“紅蜜”、“彩玉”、“秦櫻一號”、“S2S1”、“早大果實生”、“明珠”、“秦林”等9種櫻桃綜合品質(zhì)較其他15種櫻桃更優(yōu)，其中“Red”櫻桃品質(zhì)最優(yōu)，可作為櫻桃資源開發(fā)利用、育種及品質(zhì)改良的原材料。因子分析與綜合評價結(jié)果基本一致，該試驗初步確定排名前9位的櫻桃優(yōu)良品種，為櫻桃品種選育和加工利用提供理論依據(jù)。

果實；品質(zhì)控制；主成分分析；品種篩選；相關(guān)性分析；因子分析；綜合評價；模糊綜合評判

0 引 言

甜櫻桃（L.）含有大量的有機酸、糖類、揮發(fā)性化合物，尤其富含維生素C、多酚等生物活性物質(zhì)[1-8]。Kang等[9]通過體外、體內(nèi)試驗都證明甜櫻桃具有抗癌、增強機體免疫力、抗炎、抗神經(jīng)變性等功能。Kelley 等[10]驗證櫻桃中的多酚物質(zhì)可以減少人類炎癥的發(fā)生，以及使關(guān)節(jié)炎、糖尿病的風險降低。Kim等[11]發(fā)現(xiàn)櫻桃富含酚類物質(zhì)，特別是花色苷，具有較強的抗神經(jīng)變性活性，并且可以作為飲食中生物功能性植物化學物質(zhì)的良好來源。

近年來，甜櫻桃果實由于色澤鮮艷、口味極好、營養(yǎng)豐富[12-13]等優(yōu)點，廣受消費者歡迎。全國甜櫻桃栽培面積迅速增加，產(chǎn)量急劇上升，分布范圍擴大，尤其是山東省甜櫻桃種植面積快速增長，據(jù)統(tǒng)計2016年山東省種植面積約占全國50%[14]。

本研究采樣品種全部為甜櫻桃，外觀橢圓形或近圓形、風味甜或酸甜，對這些品種品質(zhì)進行科學合理的綜合評價是此次研究的重要前提。果實品質(zhì)決定著市場競爭力，而品質(zhì)特性評價是良種選擇和果品選優(yōu)的重要依據(jù)。櫻桃品質(zhì)是環(huán)境因素及其基因型綜合作用的結(jié)果，其評價指標包括外在和內(nèi)在品質(zhì)指標，這些指標較多，以往人們評價某一櫻桃品種特性時，很難將這些指標全部納入考察范圍，只能依據(jù)不同的側(cè)重點和目的選擇少數(shù)品質(zhì)指標來分析櫻桃品質(zhì)特性，因而評價結(jié)果往往差別明顯。化學計量學統(tǒng)計軟件作為數(shù)據(jù)分析的有效工具，已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，其中主成分分析和模糊評判法是較常用的方法，至今為止已廣泛應(yīng)用于獼猴桃、橘子、梨和橙子等果實品質(zhì)，極少用于櫻桃果實品質(zhì)的評價[15-19]，此次研究選用單果質(zhì)量、硬度、可食率、出汁率、pH值、總糖含量、還原糖含量、可滴定酸含量、糖酸比、維生素C含量、花色苷含量等11項甜櫻桃主要的品質(zhì)指標作為研究對象，對各指標進行相關(guān)性分析，利用因子分析，進行主因子提取并簡化果實評價指標，并根據(jù)主因子綜合得分和模糊綜合評價對各個品種品質(zhì)進行比較，明確品種間品質(zhì)性狀差異，確定影響櫻桃品質(zhì)的關(guān)鍵指標，最終篩選出品質(zhì)優(yōu)良甜櫻桃品種，使評判結(jié)果更具準確性和科學性。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試的24個甜櫻桃品種（見表1），其中紅燈、美早、早大果、布魯克斯、雷尼等為山東甜櫻桃主栽品種，各品種果實根據(jù)不同品種成熟期（果實成熟期指5%的果實開始著紅色或黃色的時期）[20]，均于2017年5月中旬至6月初進行分批采集。由于果實品質(zhì)特性受到品種、成熟度、栽培方式、生長環(huán)境等方面的影響，本試驗所用試材均取自山東省果樹研究所天平湖試驗基地，位于泰安市岱岳區(qū)天平湖北岸，土壤為丘陵山地，土質(zhì)瘠薄，2010年建園（117°10'E，36°08'N），株行距2.0 m×4.5 m，紡錘形。同一園區(qū)的管理條件和氣候相同、確保品質(zhì)性狀差異主要來源于品種間差異。供試樣品以單株試驗單元進行取材，果實3次重復，每個櫻桃品種每株隨機取樣80個果實。所有果實均在采收當天運回實驗室，剔除病、殘、次果后進行形態(tài)指標的測定，并摘除果柄后進行清洗、消毒、瀝干，隨后用液氮速凍，?80 °C超低溫冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

表1 供試甜櫻桃材料

1.2 主要儀器與試劑

UV-8000型紫外可見分光光度計：上海元析儀器有限公司；TGL-20bR高速臺式冷凍離心機：上海安亭科學儀器廠；酸度計：杭州匯爾儀器設(shè)備有限公司；HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋：國華電器有限公司；JA2003A 電子天平：上海精天電子儀器有限公司；SHB-Ⅲ型循環(huán)水式多用真空泵：鄭州長城科工貿(mào)有限公司；SB-1000型水浴鍋：上海愛朗儀器有限公司；KQ-500DE型數(shù)控超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司；RE-52AA：上海亞榮生化儀器廠；榨汁機：九陽JYZ-D51；TA-XT2i質(zhì)構(gòu)儀：美國 Stable Micro systems公司；葡萄糖標準品：純度≥99%；L（+）-抗壞血酸標準品：純度≥99%；無水乙醇、鹽酸、無水乙酸鈉、氯化鉀、檸檬酸、檸檬酸鈉、氫氧化鈉、偏磷酸、草酸、碳酸氫鈉、2，6-二氯靛酚、硫酸銅、亞甲基藍、酒石酸鉀鈉、乙酸鋅、冰乙酸、亞鐵氰化鉀等均為分析純。

1.3 試驗方法

1）果實感官品質(zhì)評價：請15位專業(yè)品評人員根據(jù)口感分為酸甜、甜酸、甜，來評價不同品種[21-22]；應(yīng)從外觀、質(zhì)地、滋味、香味等方面去綜合評價；

2）果實硬度測定：使用TA-XT2i質(zhì)構(gòu)儀進行帶果皮測定30個果實，計算平均值即為果實硬度，質(zhì)構(gòu)儀的參數(shù)設(shè)定為：探頭為P50，模式為TPA，測前速度：1 mm/s；測試速度：1 mm/s；測試后速度：1 mm/s；目標模式：形變25%（實際使用下降5 mm）；2次下壓間隔時間：3 s；觸發(fā)類型：Auto-5 g；

3）可食率測定：采用果實質(zhì)量（g）和果核質(zhì)量（g）計算，取30個櫻桃分3份測定，取平均值，可食率計算公式為：

可食率=（果實質(zhì)量-果核質(zhì)量）/果實質(zhì)量×100%[23]（1）

4）果形指數(shù)測定：用游標卡尺測量果實的縱徑和橫徑，果形指數(shù)計算公式：

果形指數(shù)=果實縱徑/橫徑[23]（2）

5）出汁率測定：取2 kg去核后的櫻桃果肉均分為3份，進行打漿，在5000 r/min 條件下，使用高速冷凍離心機離心5 min，取上層汁液稱質(zhì)量，計算出汁率

出汁率=上層汁液質(zhì)量/果漿總質(zhì)量×100%[24]（3）

6）單果質(zhì)量測定：用電子天平測定每個品種30個果實，計算平均值即為單果質(zhì)量[25-26]；

7）pH值測定：稱取破碎后的櫻桃漿5 g，使用酸度計進行讀數(shù)，平行測定3次，計算平均值即為pH值；

8）總糖（以葡萄糖計）測定參考GB 5009.8-2016；

9）還原糖測定參考GB 5009.7-2016；

10）可滴定酸測定參考GB/T 12456-2008；

11）維生素C測定參考GB 5009.86-2016；

12）花色苷測定：參考藍莓、櫻桃等花色苷的提?。悍Q取5 g破碎后的櫻桃漿，用pH值為3.0的60%的乙醇溶液按1 g：20 mL的比例混合均勻，在40 °C的條件下使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀進行濃縮，得到紅色粘稠粗提液[27-28]。

采用pH示差法測定[29]，樣品重復3次，取平均值?；ㄉ蘸坑嬎愎揭娛?5)：

=(520pH1.0?700pH1.0)?(520pH4.5?700pH4.5)（4）

花色苷質(zhì)量分數(shù)(mg/100 g)=(×MW××100)/(××)（5）

式中為吸光度；為花色苷的摩爾質(zhì)量，449.2 g/mol；為矢車菊-3-葡萄糖苷的摩爾消光系數(shù)，26 900 L/mol·cm；為稀釋倍數(shù)；為提取液總體積，mL；為比色杯的寬度，1 cm；為試樣質(zhì)量，g。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)統(tǒng)計及處理采用Excel 2010、origin軟件、SPSS 20.0軟件，均值間比較采用Duncan’s法（<0.05）；相關(guān)性分析采用Pearson相關(guān)系數(shù)進行分析，模糊綜合評判法的隸屬函數(shù)值計算公式如下：

綜合隸屬函數(shù)值X()=[∑X()]/（6）

正向指標隸屬函數(shù)值X()=(X?Xmin)/(Xmax?Xmin) （7）

負向指標隸屬函數(shù)值X()=1?(X?Xmin)/(Xmax?Xmin)（8）

式中∑X()表示第個品種第個指標的累加隸屬函數(shù)值，X表示第個品種第個指標的測定值，Xmin表示第個指標中的最小值，Xmax表示第個指標中的最大值，表示指標數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種櫻桃的品質(zhì)指標比較

不同品種櫻桃單果質(zhì)量范圍約在5.71～12.65 g（見表2），均值9.03 g，變異系數(shù)21.92%。SPSS軟件方差分析顯示，各品種間單果質(zhì)量存在差異，“美早”櫻桃最高，為12.65 g，與其他櫻桃存在顯著差異（<0.05）；“紅蜜”櫻桃最低約為5.71 g；單果質(zhì)量較高的有“明珠”、“S2S1”、“彩玉”、“紅燈”等櫻桃；單果質(zhì)量較低的有“早玉”、“麗珠”。

不同品種櫻桃硬度范圍約在23.59～40.12 kg/cm2（見表2），均值為36.69 kg/cm2，變異系數(shù)6.46%。SPSS軟件方差分析顯示，各品種間硬度存在差異，“黑珍珠”櫻桃硬度最高，為40.12 kg/cm2，與其他櫻桃存在顯著差異（<0.05）；‘13-33’硬度最低，為23.59 kg/cm2；硬度較高的有“美早”、“冰糖脆”、“布魯克斯”、“紅燈”等櫻桃；硬度較低的有“Sir”、“早紅珠”、“早玉”。

不同品種櫻桃出汁率范圍約在60.19%～78.15%（見表2），均值為71.24%，變異系數(shù)35.25%。SPSS軟件方差分析顯示，各品種間出汁率存在差異，“13-33”櫻桃出汁率最高，約為78.15%，與其他櫻桃存在顯著差異（<0.05）；“早大果實生”出汁率最低，約為60.19%；出汁率較高的有“冰糖脆”、“Sir”、“雷尼”、“布魯克斯”等櫻桃；出汁率較低的有“麗珠”、“黑珍珠”、“早大果”。

不同品種櫻桃pH值范圍約在3.59～4.40（見表2），均值為4.00，變異系數(shù)16.25%。SPSS軟件方差分析顯示，各品種間pH值存在差異，“早紅珠”櫻桃含量最高，約為4.40，與其他櫻桃存在顯著差異（<0.05）；“彩玉”pH值最低，約為3.59；pH值較高的有“黑珍珠”、“美早”、“Red”、“秦林”等櫻桃；pH值較低的有“雷尼”、“泰珠”、“冰糖脆”。

不同品種櫻桃總糖質(zhì)量分數(shù)范圍約在7.89～13.98 g/(100 g)（見表2），均值為10.69 g/(100 g)，變異系數(shù)35.36%；SPSS軟件方差分析顯示，各品種間總糖質(zhì)量分數(shù)存在差異，“紅蜜”櫻桃質(zhì)量分數(shù)最高，約為13.98 g/(100 g)，與其他櫻桃存在顯著差異（<0.05），“布魯克斯”質(zhì)量分數(shù)最低，約為7.89 g/(100 g)；總糖質(zhì)量分數(shù)較高的有“Red”、“早露”、“秦櫻一號”等櫻桃；質(zhì)量分數(shù)較低的有“紅燈”、“早紅珠”、“麗珠”。

不同品種櫻桃還原糖質(zhì)量分數(shù)范圍約在6.21～10.60 g/(100 g)（見表2），均值為7.43 g/(100 g)，變異系數(shù)25.84%。SPSS軟件方差分析顯示，各品種間還原糖質(zhì)量分數(shù)存在差異，“紅蜜”櫻桃質(zhì)量分數(shù)最高，約為10.60 g/(100 g)，與其他櫻桃存在顯著差異（<0.05）；“13-33”櫻桃質(zhì)量分數(shù)最低，約為6.21 g/(100 g)；還原糖質(zhì)量分數(shù)較高的有“Red”、“秦櫻一號”、“早露”等櫻桃；質(zhì)量分數(shù)較低的有“布魯克斯”、“早紅珠”、“麗珠”、“紅燈”。

不同品種櫻桃可滴定酸質(zhì)量分數(shù)范圍約在0.44%～0.72%（見表2），均值為0.58%，變異系數(shù)51.72%。SPSS軟件方差分析顯示，各品種間可滴定酸質(zhì)量分數(shù)存在差異，“秦櫻一號”、“早大果實生”、“早露”3種櫻桃無顯著性差異（>0.05），質(zhì)量分數(shù)均顯著高于其他櫻桃（<0.05）；“早紅珠”櫻桃質(zhì)量分數(shù)最低，約為0.44 g/kg；可滴定酸質(zhì)量分數(shù)較高的有“紅蜜”、“S2S1”、“秦林”等櫻桃；質(zhì)量分數(shù)較低的有“布魯克斯”、“紅燈”、“美早”。

不同品種櫻桃糖酸比范圍約在17.16～21.82（見表2），均值為18.60，變異系數(shù)28.28%。SPSS軟件方差分析顯示，各品種間糖酸比存在差異，“Red”櫻桃糖酸比最高，約為21.82，與其他櫻桃存在顯著差異（<0.05）；“麗珠”櫻桃糖酸比最低，約為17.16；糖酸比較高的有“紅蜜”、“美早”、“黑珍珠”等櫻桃；含量較低的有“泰珠”、“早大果實生”、“秦櫻一號”。

不同品種櫻桃維生素C質(zhì)量分數(shù)范圍在約0.51～3.84 mg/(100 g)（見表2），均值為2.06 mg/(100 g)，變異系數(shù)42.72%。SPSS軟件方差分析顯示，各品種間維生素C質(zhì)量分數(shù)存在差異，“13-33”櫻桃質(zhì)量分數(shù)最高，約為3.84 mg/(100 g)，與其他櫻桃存在顯著差異（<0.05）；“冰糖脆”櫻桃質(zhì)量分數(shù)最低，約為0.51 mg/(100 g)；維生素C質(zhì)量分數(shù)較高的有“彩玉”、“麗珠”、“Red”等櫻桃；質(zhì)量分數(shù)較低的有“紅蜜”、“雷尼”、“布魯克斯”。

不同品種櫻桃花色苷質(zhì)量分數(shù)范圍約在4.87～72.60 mg/(100 g)（見表2），均值為16.38 mg/(100 g)，變異系數(shù)52.69%。SPSS軟件方差分析顯示，各品種間花色苷含量存在差異，“秦林”櫻桃質(zhì)量分數(shù)最高，約為72.60 mg/(100 g)，與其他櫻桃存在顯著差異（<0.05）；“13-33”櫻桃質(zhì)量分數(shù)最低，約為4.87 mg/(100 g)；花色苷質(zhì)量分數(shù)較高的有“早大果實生”、“早大果”、“早玉”、“美早”等櫻桃；質(zhì)量分數(shù)較低的有“佳紅”、“冰糖脆”、“彩玉”。

以上結(jié)果表明，試驗所選櫻桃品種各指標測定值離群點較少，均在接受范圍內(nèi)，櫻桃品質(zhì)特性差異較大，具有一定的代表性。在本研究中，櫻桃樣品處在同一園區(qū)，其管理條件和氣候相同，因此確保了櫻桃品質(zhì)性狀差異來源于品種間差異。

表2 不同品種櫻桃的營養(yǎng)成分比較

注：同列數(shù)據(jù)后不同英文小寫字母表示材料間在<0.05水平上的差異顯著性。

Note: After the same data, different English lowercase letters indicate significant difference in<0.05 level between materials.

2.2 Pearson相關(guān)性分析

表3為不同甜櫻桃品種品質(zhì)指標的相關(guān)性分析。由表3可知，單果質(zhì)量與維生素C呈極顯著正相關(guān)（<0.01），即單果質(zhì)量越大，維生素C含量越高；硬度與出汁率、維生素C呈極顯著負相關(guān)（<0.01），即硬度越小，果實可食率和維生素C越高；可食率與出汁率、可滴定酸呈極顯著正相關(guān)（<0.01），即可食率越大，出汁率和可滴定酸越高；花色苷與出汁率呈極顯著負相關(guān)（<0.01），即花色苷越高，出汁率越低；花色苷與pH值、可滴定酸呈極顯著正相關(guān)（<0.01），即花色苷含量越高，pH值和可滴定酸越高；出汁率與花色苷呈極顯著負相關(guān)（<0.01），即出汁率越低，果實花色苷含量越高；總糖、還原糖、糖酸比、pH值互呈極顯著正相關(guān)（<0.01），相關(guān)性狀間隨著數(shù)值的升高而升高。由此可見，不同品種甜櫻桃的各指標間存在不同程度的相關(guān)性，說明11項指標間存在信息重疊，若進行綜合評價必須剔除評價指標間信息重復，避免結(jié)果出現(xiàn)偏差[21]。

表3 不同甜櫻桃品種品質(zhì)指標的相關(guān)性分析

注：*在0.05水平上呈顯著相關(guān)；**在0.01水平上呈極顯著相關(guān)。

Note: *and**significant at 0.05 and 0.01 level (2-tailed), respectively.

2.3 主成分分析

對單果質(zhì)量、硬度、可食率、出汁率、pH值、總糖、還原糖、可滴定酸、糖酸比、維生素C、花色苷11個評價指標進行主成分分析，探尋甜櫻桃品質(zhì)的關(guān)鍵指標，所得相關(guān)矩陣的特征值和方差貢獻率見表4，經(jīng)標準化后的因子負荷矩陣見表5。以特征值大于1.0的原則提取5個主成分，累計貢獻率為82.948%，可代表原始數(shù)據(jù)的大部分信息。

表4 主成分的特征值及方差貢獻率

表5 因子負荷矩陣 Table 5 Component matrix

由表4和表5可知，第1主成分包含了原始信息量的30.081%，其大小主要由pH值、總糖、還原糖決定，這些指標影響果實的甜酸度，可稱為風味因子；第2主成分包含了原始信息的15.982%，其大小主要由出汁率決定，反映了櫻桃果實的汁液情況，影響其口感，可命名為口感因子；第3主成分包含了原始信息的13.998%，其大小主要由維生素C決定，可命名為抗氧化因子；第4主成分包含了原始信息的12.611%，其大小主要由可食率決定，反映了櫻桃的可食用程度，可命名為可食因子；第5主成分包含了原始信息的10.276%，其大小主要由單果質(zhì)量決定，包含了甜櫻桃果實的質(zhì)量大小，可命名為質(zhì)量因子。

結(jié)合相關(guān)性分析和因子分析的結(jié)果，在風味因子中，3個代表指標極顯著相關(guān)，總糖更為客觀反映櫻桃甜度，用作代替指標；口味因子、抗氧化因子、可食因子和質(zhì)量因子中，出汁率、維生素C、可食率和單果質(zhì)量為影響因素。因此，將不同品種甜櫻桃品質(zhì)評價因子簡化為：總糖、出汁率、維生素C、可食率和單果質(zhì)量。即用該4項品質(zhì)指標基本可以反映甜櫻桃品種各方面的品質(zhì)要求。

2.4 綜合評價比較

以第1主因子（甜味因子）作橫坐標，分別以第2主因子（口感因子）、第3主因子（抗氧化因子）、第4主因子（可食因子）、第5主因子（質(zhì)量因子）為縱坐標繪制散點圖，較直觀地表示了各品種在前5個品質(zhì)因子中的分布情況，主因子值越高品質(zhì)越好。如圖1a、1b、1c、1d所示。

第1主因子高的品種有“13-33”、“紅蜜”、“布魯克斯”、“冰糖脆”、“Red”；第2主因子高的品種有“紅蜜”、“Red”、“早露”、“秦櫻一號”、“泰珠”；第3主因子高的品種有“13-33”、“彩玉”、“麗珠”、“明珠”、“Red”；第4主因子高的品種有“紅蜜”、“Red”、“早露”、“彩玉”、“早大果實生”；第5主因子高的品種有“美早”、“明珠”、“S2S1”、“早大果實生”、“彩玉”。根據(jù)圖1也可以提取第1主因子與第2主因子、第1主因子與第3主因子、第1主因子與第4主因子綜合性狀表現(xiàn)突出的甜櫻桃品種為“Red”，從而做到有目的性的選擇和利用。

由于各主因子在因子分析時的方差貢獻率不同，故在品種評價時考慮不同因子貢獻率為權(quán)重，計算各品種前5個主因子得分與相應(yīng)權(quán)重乘積的累加和作為綜合得分，即

=(0.30081+0.15982+0.14003+0.12614+ 0.10285) （9）

利用該模型計算出不同品種櫻桃綜合得分和排序結(jié)果（表6）綜合得分排在前10位的櫻桃品種分別為“Red”（0.70）、“早露”（0.63）、“紅蜜”（0.60）、“彩玉”（0.47）、“秦櫻一號”（0.44）、“S2S1”（0.38）、“早大果實生”（0.35）、“13-33”（0.28）、“明珠”（0.13）、“秦林”（0.07）。

a.PC1與PC2b. PC1與PC3 c. PC1與PC4d. PC1與PC5

表6 甜櫻桃品種各主因子綜合得分及比較

Table 6 Comprehensive score and comparison of the main factors of sweet cherry varieties

2.5 模糊綜合評價

分別對甜櫻桃品種以上11個分析指標進行模糊綜合評價，根據(jù)綜合隸屬函數(shù)值的大小進行排名。由圖2可知，綜合品質(zhì)表現(xiàn)排名前10的品種分別為“Red”（0.642）、“紅蜜”（0.566）、“早露”（0.545）、“明珠”（0.524）、“彩玉”（0.521）、“秦櫻一號”（0.512）、“秦林”（0.501）、“美早”（0.491）、“S2S1”（0.482）、“早大果實生”（0.470），其中“彩玉”pH值（3.59）、花色苷質(zhì)量分數(shù)（5.00 mg/(100 g)）較低，一定程度上影響櫻桃口味和色澤，本試驗中不建議做櫻桃的優(yōu)選品種；而以“布魯克斯”、“早紅珠”、“紅燈”、“麗珠”、“雷尼”等5個櫻桃品質(zhì)較差，結(jié)合表2營養(yǎng)成分比較可知，其特點為維生素C質(zhì)量分數(shù)低（1.02～2.85 mg/(100 g)）、花色苷質(zhì)量分數(shù)低（5.44～17.47 mg/(100 g)）、甜度低（pH值分布在3.67～3.82，總糖質(zhì)量分數(shù)分布在7.89～9.32 g/100 g），品質(zhì)較差。

注：編號對應(yīng)的櫻桃名稱見表2。

3 討 論

不同甜櫻桃品種果實品質(zhì)特征相差懸殊，對其進行系統(tǒng)的研究報道不多。史洪琴等[30]以7種櫻桃為研究對象，通過方差分析、線性回歸分析表明同一果實性狀指標存在差異，與賈?；垩芯拷Y(jié)果相同；包九零等[15]以5個大櫻桃為材料，驗證了不同品種間的12項果實品質(zhì)指標差異顯著，并隨后對品質(zhì)進行了綜合評價，確定“布魯克斯”、“斯帕克里”櫻桃綜合品質(zhì)最好。以上研究選擇的櫻桃品種較少，代表性不高，本研究選取24種山東省主栽甜櫻桃品種，對其果實品質(zhì)性狀進行比較研究，運用主成分分析、因子分析綜合評價和模糊綜合評價法對甜櫻桃果實品質(zhì)進行分析，使結(jié)果具有科學性和準確性。

單果質(zhì)量、硬度、可食率、出汁率、pH值、總糖含量、維生素C等11項指標，是評價甜櫻桃品種外觀、風味、抗氧化主要指標性狀，綜合體現(xiàn)甜櫻桃品種特性，但甜櫻桃果實品質(zhì)指標變異小，各指標相關(guān)性普遍存在，通過因子分析可以將指標降維，簡化指標因子，更加合理有效地評價果實品質(zhì)。通過因子分析結(jié)果表明，影響果實品質(zhì)因子首先為甜味因子，其次為口感因子、抗氧化因子、可食因子、質(zhì)量因子，以上結(jié)果與果樹專家對果實品質(zhì)要求相符合[31-33]。本研究繪制了甜櫻桃品種前5個主因子的二維分布圖，可以通過分布情況將品種按不同主因子進行分類，有針對性地選擇品種。

本研究通過主成分分析和模糊綜合評判法對24個甜櫻桃品種的品質(zhì)指標進行比較，結(jié)果表明“秦林”、“早大果實生”、“早玉”、“美早”的花色苷含量高，其中“秦林”櫻桃外觀、口感較好，花色苷含量高，受到種植者和消費者的青睞；“13-33”櫻桃出汁率高、硬度低、維生素C含量高，是釀酒的優(yōu)選品種；“紅蜜”櫻桃糖度普遍高于其他品種櫻桃，口感更符合大眾的要求，而“布魯克斯”櫻桃糖度偏低，所以鮮食市場相對狹窄；硬度、出汁率、維生素C、總糖、還原糖含量會影響果實的口感，通常果實發(fā)育成熟度及栽培措施對其影響較大，但近年來在經(jīng)濟利益的驅(qū)動下，多數(shù)果農(nóng)將櫻桃采收期提前，嚴重影響了櫻桃果實糖度和酸度。不同櫻桃品種在各個品質(zhì)指標中存在一定差異，而關(guān)于品質(zhì)指標的代謝途徑規(guī)律以及櫻桃間各個指標產(chǎn)生的差異，還有待于進一步深入研究。

對果實品質(zhì)進行合理、科學的評價是品種全面評價的基礎(chǔ)，此外，品種抗病性、耐貯性、高產(chǎn)性等因素也可作為評價品種的主要因素，綜合評價篩選區(qū)域適應(yīng)性強、適宜推廣的優(yōu)異甜櫻桃品種，需要建立在品質(zhì)評價基礎(chǔ)上[34-36]。通過將品種因子綜合得分進行排序、對11個品質(zhì)指標進行模糊綜合評判，結(jié)果一致表明“Red”、“早露”、“紅蜜”、“彩玉”、“秦櫻一號”、“S2S1”、“早大果實生”、“明珠”、“秦林”等9種櫻桃綜合品質(zhì)較其他15種櫻桃更優(yōu)，其中“Red”櫻桃品質(zhì)最優(yōu)，可作為櫻桃資源開發(fā)利用、育種及品質(zhì)改良的原材料。

由于不同地區(qū)對品種口味要求存在一定差異，如南方居民的果實口感以甜為主，而北方人更傾向于酸甜，在綜合評價基礎(chǔ)上根據(jù)不同主因子得分，篩選性狀表現(xiàn)突出的品種，使該品種可以有針對性的被選擇和利用[37-38]。本研究采集品種基本包括山東地區(qū)主栽甜櫻桃品種，但不同品種在不同地區(qū)分布存在較大的差異，應(yīng)在今后的研究中著重對不同的品種在不同的地區(qū)品質(zhì)評價、抗逆適應(yīng)性、物候期表現(xiàn)等方面開展系統(tǒng)研究，為甜櫻桃品種的生產(chǎn)和進一步推廣提供更詳實的依據(jù)。

4 結(jié) 論

通過分析比較不同甜櫻桃品種品質(zhì)性狀指標，結(jié)合相關(guān)性分析、主成分分析、因子綜合評價得分及模糊綜合評判方法，確定評價甜櫻桃的關(guān)鍵指標為：總糖、出汁率、維生素C、可食率和單果質(zhì)量；利用PAST軟件繪制各品種在5個主因子的分布狀況，并對品種因子綜合得分進行排序，得分排名前10的櫻桃品種依次為“Red”（0.70）、“早露”（0.63）、“紅蜜”（0.60）、“彩玉”（0.47）、“秦櫻一號”（0.44）、“S2S1”（0.38）、“早大果實生”（0.35）、“13-33”（0.28）、“明珠”（0.13）、“秦林”（0.07）；對11個分析指標進行模糊綜合評判，綜合品質(zhì)表現(xiàn)排名前10的品種分別為“Red”（0.642）、“紅蜜”（0.566）、“早露”（0.545）、“明珠”（0.524）、“彩玉”（0.521）、“秦櫻一號”（0.512）、“秦林”（0.501）、“美早”（0.491）、“S2S1”（0.482）、“早大果實生”（0.470），以上結(jié)果一致表明“Red”、“早露”、“紅蜜”、“彩玉”、“秦櫻一號”、“S2S1”、“早大果實生”、“明珠”、“秦林”等9種櫻桃綜合品質(zhì)較其他15種櫻桃更優(yōu)，其中“Red”櫻桃綜合品質(zhì)最高。

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Principal component analysis and fuzzy comprehensive evaluation of fruit quality in cultivars of cherry

Wu Peng1, Jia Chaoshuang1, Fan Suyi1, Sun Yugang2※

(1.,,...,271018,; 2.,271018,)

Sweet cherry (), an economically important nutritious fruit, is popular for its attractive red colour and high antioxidant potential. Most sweet cherries are consumed fresh and a small proportion of the total sweet cherry production is valuable to make processed food products. Sweet cherry is a highly perishable product due to its high respiration rate and rapid softening process at room temperature (approximately 20 ℃), which ultimately causes the color changes, weight loss, browning and changes of nutrients and restricts its shelf life. The objective of this study was to establish a comprehensive evaluation method for the fruit quality of sweet cherry using factor analysis, and to clarify the relations among the indices in order to select sweet cherry varieties with good quality. There were 11 quality indicators for 24 sweet cherry cultivars evaluated on the base of principal component analysis and fuzzy evaluation, including single fruit weight, hardness, edible rate, juice yield, pH value, total sugar content, reducing sugar content, titratable acid content, sugar acid ratio, vitamin C content and anthocyanin content. Principal component analysis is a mathematical tool which performs a reduction in data dimensionality and allows the visualisation of underlying structure in experimental data and relationships between data and samples. The result showed that different quality indicators and sensory evaluation among tested sweet cherries were different. There were significant correlations between single fruit weight and vitamin C, between edible rate and juice yield, titratable acid, between anthocyanin and pH value, titratable acid, and between total sugar, reducing sugar, sugar acid ratio and pH value. Five main factors were extracted by factor analysis, which included sweet taste, flavor, antioxidation, edible rate and quality, and the cumulative contribution approached to 82.948%. Total sugar, juice yield, vitamin C content, edible rate and single fruit weight were selected as key indicators to evaluate sweet cherry qualities. The scatter plot of the 5 factors showed the distribution of fruit cultivars by PAST software. The comprehensive scores of the varieties were ranked. The top 10 cherry varieties were ranked as Red (0.70), Zaolu (0.63), Red honey (0.60), Colored jade (0.47), Qinying-1 (0.44), S2S1 (0.38), Early fruit (0.35), 13-33 (0.28), Bright pearl (0.13), and Qinlin (0.07). The fuzzy comprehensive evaluation of 11 analysis indicators showed that the top 10 varieties of comprehensive quality performance were Red (0.642), Red honey (0.566), Zaolu (0.545), Bright pearl (0.524), Colored jade (0.521), Qinying-1 (0.512), Qinlin (0.501), Early morning (0.491), S2S1 (0.482), and Early fruit (0.470). The score was ordered by comprehensive score and the 8 analytical indices were analyzed by fuzzy evaluation. Consistent results were obtained that the cultivars of Red, Zaolu, Red honey, Color jade, Qinying-1, S2S1, Early fruit, Bright pearl, and Qinlin were selected as the suitable sweet cherries. The cultivar Red has the highest comprehensive quality, and it can be utilized as the raw material for the breeding, refining, developing and utilization of prunus species. The result of factor analysis was consistent with that of PCA score plots. These results determined the top 9 cherry varieties for use as a breeding stock for future cherry variety development.

fruit; quality control; principal analysis; varieties selection; correlation analysis; factor analysis; comprehensive evaluation; fuzzy evaluation

2018-04-23

2018-06-29

山東省農(nóng)業(yè)良種工程項目（2016LZGC007）；山東省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程項目（CXGC2016A03）；山東省科技發(fā)展計劃項目（2013GNC11307）；泰安市科技發(fā)展計劃（201640576）；“十三五”國家重點研發(fā)計劃課題（2016YFD0401400）；山東省2017年度農(nóng)業(yè)重大應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新項目（310137）；山東農(nóng)業(yè)大學作物生物學國家重點實驗室開放課題基金（2015KF14）；山東省重點研發(fā)計劃（公益類）（2017GNC10101）山東“雙一流”獎補資金資助（Funds of Shandong “Double Tops” Program）；泰安市大學生科技創(chuàng)新行動計劃（2015D031）

吳 澎，博士，副教授，研究方向為食品加工與安全。Email：wupengguai@163.com

孫玉剛，研究員，研究方向為果樹遺傳育種與栽培。Email：sds129@126.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2018.17.038

TS262.7

A

1002-6819(2018)-17-0291-10

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