陳楚英 劉善軍 付永琦 彭旋 陳金印

摘? 要? 品種的差異是影響采后柑橘果實(shí)耐貯性的重要因素之一。采用主成分分析法對江西省2個(gè)主栽寬皮柑橘品種‘南豐和‘新余蜜橘果實(shí)在低溫（5 ± 0.5） ℃下貯藏過程中，果實(shí)腐爛率、失重率、果皮色差指數(shù)、褐變指數(shù)、可滴定酸、維生素C、可溶性固形物、總糖、呼吸強(qiáng)度、相對電導(dǎo)率、抗氧化酶活性等14個(gè)生理指標(biāo)的變化進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，篩選出代表果實(shí)耐貯性能指標(biāo)88.781%信息量的3個(gè)主成分，第1主成分反映失重率、果皮色差指數(shù)、褐變指數(shù)、可滴定酸、呼吸強(qiáng)度、相對電導(dǎo)率、過氧化氫酶活性、多酚氧化酶活性8個(gè)生理指標(biāo)的信息;第2主成分反映腐爛率、可溶性固形物、總糖、超氧化物歧化酶和過氧化物酶的信息;第3主成分反映維生素C的信息。主成分分析法能科學(xué)評價(jià)‘南豐和‘新余蜜橘果實(shí)的耐貯性差異，綜合單一指標(biāo)和主成分分析結(jié)果表明，‘南豐蜜橘果實(shí)的耐貯性優(yōu)于‘新余蜜橘。

關(guān)鍵詞? 柑橘果實(shí);品種;耐貯性;主成分分析

中圖分類號? S666.2? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? A

Application of Principle Component Analysis of Fruit Storability Between Harvested ‘Nanfeng and ‘Xinyu Tangerines

CHEN Chuying1， LIU Shanjun1， FU Yongqi1， PENG Xuan2， CHEN Jinyin1，2*

1. Jiangxi Key Laboratory for Postharvest Technology and Nondestructive Testing of Fruits & Vegetables / Collaborative Innovation Center of Postharvest Key Technology and Quality Safety of Fruits and Vegetables in Jiangxi Province， Jiangxi Agricultural University， Nanchang， Jiangxi 330045， China; 2. Pingxiang University， Pingxiang， Jiangxi 337055， China

Abstract? Cultivar is one of the most important factor affecting the storability of postharvest citrus fruit. Principle component analysis （PCA） was used to evaluate the difference of fruit storability between harvested ‘Nanfeng and ‘Xinyu tangerines， the two main cultivars of mandarin in Jiangxi Province. Fourteen physiological and biochemical indexes of decay rate， weight loss， citrus color index （CCI）， browning index （BI）， titrable acid （TA）， vitamin C （VC）， total soluble solid （TSS）， total sugar， respiration rate， relative electrical conductivity （REC）， antioxidant enzymes activities in ‘Nanfeng and ‘Xinyu tangerines during cold storage were statistically analyzed. Three important major constituents were selected， which representing 88.781% comprehensive information about the fruit storability of above two citrus cultivars. The first principal component was reflected the information of weight loss， CCI， BI， TA， respiration rate， REC， CAT and PPO. The second one was used to obtain the information of the decay rate， TSS， total sugar， SOD and POD. The third one was just expressed for VC content. PCA can be used to evaluate the difference of fruit storability between harvested ‘Nanfeng and ‘Xinyu tangerines. The fruit storability of ‘Nanfeng tangerine was superior to ‘Xinyu tangerine.

Keywords? citrus fruit; cultivar; storability; PCA

DOI? 10.3969/j.issn.1000-2561.2019.12.022

柑橘是世界第一大水果，中國是栽培柑橘歷史最早的國家，迄今已有四千多年的歷史。我國柑橘生產(chǎn)發(fā)展蓬勃， 不論是栽培面積還是產(chǎn)量均居世界首位，江西是我國第三大柑橘主產(chǎn)區(qū)，資源豐富，優(yōu)良品種繁多，其‘南豐蜜橘、‘新余蜜橘、贛南臍橙、井岡蜜柚、三湖紅橘等品種久負(fù)盛名[1-2]。江西寬皮柑橘果實(shí)多成熟于十月高溫季節(jié)，采后生理代謝活動(dòng)旺盛，再加之果實(shí)營養(yǎng)豐富、鮮嫩多汁，果實(shí)采后品質(zhì)劣變迅速、腐爛嚴(yán)重，極大制約江西柑橘產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展[3-4]。國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，園藝產(chǎn)品采后耐貯性與品種有著密切聯(lián)系[5]。‘南豐和‘新余蜜橘是江西省名優(yōu)主栽柑橘品種，有關(guān)‘南豐和‘新余蜜橘的耐貯性差異及其采后生理變化規(guī)律鮮見報(bào)道。

主成分分析法（Principle component analysis， PCA）是把多個(gè)變量通過降維處理整合成少數(shù)幾個(gè)較少的綜合變量盡可能多地反映原有變量信息的統(tǒng)計(jì)分析方法，該方法化繁為簡，避免主觀隨意性，近年來在分析生物性狀和果蔬品質(zhì)中已得到廣泛應(yīng)用[6-8]。在草莓[9-11]、芒果[12-13]、蘆筍[14-15]等貯藏特性分析中，表明PCA可用于明確果實(shí)的貯藏特性及最佳貯藏壽命。肖志偉等[16]利用PCA分析‘豐悅和‘沁香獼猴桃果實(shí)耐貯性的研究，得出‘沁香獼猴桃果實(shí)的耐貯性能指標(biāo)優(yōu)于‘豐悅獼猴桃。本文以耐貯性不同的‘南豐和‘新余蜜橘果實(shí)為材料，采用PCA系統(tǒng)比較研究了‘南豐和‘新余蜜橘果實(shí)的耐貯性及采后生理代謝的差異性，旨在為闡明不同品種柑橘果實(shí)耐貯性差異的可能機(jī)理提供理論依據(jù)，同時(shí)為‘南豐和‘新余蜜橘果實(shí)采后貯運(yùn)提供實(shí)踐指導(dǎo)。

1? 材料與方法

1.1? 材料與處理

以商業(yè)成熟期的江西省主栽名優(yōu)柑橘品種‘新余蜜橘和‘南豐蜜橘果實(shí)為供試材料，分別采自江西省新余市渝水區(qū)珊娜果業(yè)示范基地和南豐縣南豐蜜橘產(chǎn)業(yè)局母本園，采摘后裝箱立即運(yùn)回江西省果蔬保鮮與無損檢測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，室溫通風(fēng)預(yù)貯2 d。分別選取大小、色澤一致，無病蟲害、機(jī)械損傷的健康果實(shí)作為供試用果，果實(shí)清水洗凈通風(fēng)晾干后，用0.01 mm厚的聚乙烯薄膜袋單果套袋，置于低溫（5±0.5）℃條件下貯藏90 d，定期取樣觀察果實(shí)貯藏效果和測定有關(guān)生理生化指標(biāo)。

1.2? 方法

1.2.1? 果實(shí)腐爛率和失重率測定

腐爛率=×100%

失重率=×100%

1.2.2? 果皮色差指數(shù)和褐變指數(shù)的測定? 用日本Konica Minolta公司CR-400（D65光源）色差儀測定。取10個(gè)果實(shí)，分別在果皮赤道處位置隨機(jī)選取不同4個(gè)點(diǎn)測定果皮的Lab值，根據(jù)公式計(jì)算柑橘色差指數(shù)（citrus color index， CCI），CCI = ，其數(shù)值越大，表示果皮顏色越飽滿越均勻。根據(jù)公式計(jì)算果皮褐變指數(shù)（browning index， BI），BI = 1000×（x-0.31）/0.172，其中x = （a + 1.75L）/（5.645L + a3.012b），BI數(shù)值越大，表明果皮褐變越嚴(yán)重。

1.2.3? 果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)的測定? 采用RA-250WE手持?jǐn)?shù)字糖度計(jì)進(jìn)行測定可溶性固形物（total soluble solids， TSS）含量;采用PAL-ACID1迷你數(shù)顯酸度計(jì)測定可滴定酸（titratable acidity， TA）含量，結(jié)果換算檸檬酸的含量;2，6-二氯靛酚滴定法測定維生素C（vitamin C， VC）含量[17];蒽酮比色法測定果實(shí)總糖含量[18]。

1.2.4? 果實(shí)呼吸強(qiáng)度測定? 采用GHX-3051H果蔬呼吸測定儀檢測果實(shí)呼吸強(qiáng)度，空氣流量為 0.4 L/min。

1.2.5? 果皮細(xì)胞膜透性測定? 參照J(rèn)iang等[19]的方法，從10個(gè)果實(shí)中取30個(gè)直徑為5 mm的果皮圓片，加入25 mL雙蒸水，25 ℃振蕩3 h后，用DDS-307型電導(dǎo)儀測定浸出液的電導(dǎo)度（C0），果皮圓片及浸出液沸水浴30 min，冷卻至25 ℃后加雙蒸水至25 mL，混勻后再測定浸出液的電導(dǎo)度（C1）。以相對電導(dǎo)率表示細(xì)胞膜透性大小，根據(jù)公式計(jì)算相對電導(dǎo)率（relative electrical conductivity， REC），REC =×100%，REC數(shù)值越大，表明果皮細(xì)胞膜滲透作用嚴(yán)重。

1.2.6? 果皮抗氧化酶活性測定? （1）超氧化物歧化酶（superoxide dismutase， SOD）活性的測定：采用氮藍(lán)四唑（nitroblue tetrazolium， NBT）法，以每克果皮抑制NBT光化還原的50%為一個(gè)SOD活性單位（U/g）。

（2）過氧化氫酶（catalase， CAT）活性的測定：參考Havir等[20]的方法并稍作改進(jìn)。反應(yīng)體系由2.9 mL 20 mmol/L H2O2溶液和100 μL酶液，充分混勻后，測定反應(yīng)體系在240 nm處反應(yīng)5 min吸光值的變化，以每分鐘吸光值減少0.01為一個(gè)CAT活性單位[U/（min·g）]。

（3）過氧化物酶（peroxidase， POD）和多酚氧化酶（polyphenol oxidase， PPO）活性的測定：采用愈創(chuàng)木酚法和鄰苯二酚法，測定反應(yīng)體系在470 nm、420 nm處室溫下反應(yīng)5 min吸光值的變化，以每分鐘吸光值增加0.01為一個(gè)酶活性單位[U/（min·g）]。

1.3? 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，SPSS 17.0軟件進(jìn)行主成分分析。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 冷藏期間果實(shí)貯藏品質(zhì)分析結(jié)果

從表1中可看出，‘南豐和‘新余蜜橘果實(shí)部分生理生化指標(biāo)的變化趨勢相似，如果實(shí)腐爛率、失重率、CCI和相對電導(dǎo)率呈上升趨勢，TA含量呈下降趨勢，VC含量、TSS含量、總糖含量、超氧化物歧化酶活性、過氧化氫酶活性、過氧化物酶活性等指標(biāo)呈先上升后下降趨勢。單從采后14個(gè)生理生化指標(biāo)來看，‘南豐和‘新余蜜橘果實(shí)的耐貯性存在顯著性差異。果實(shí)腐爛率是評判園藝產(chǎn)品耐貯性極為重要的指標(biāo)，‘南豐蜜橘果實(shí)在冷藏60 d時(shí)才出現(xiàn)爛果，在整個(gè)冷藏周期內(nèi)，其果實(shí)腐爛率顯著低于‘新余蜜橘，在冷藏90 d時(shí)，‘南豐和‘新余蜜橘果實(shí)腐爛率分別為（4.40±0.36）%和（14.30±1.13）%?！县S蜜橘果實(shí)營養(yǎng)品質(zhì)（如TA、TSS和總糖含量）顯著高于‘新余蜜橘，尤其是TA含量在冷藏后期是‘新余蜜橘果實(shí)的1.61倍。在冷藏中后期（≥45 d），‘南豐蜜橘果實(shí)抗氧化酶（SOD，CAT和POD）活性顯著高于‘新余蜜橘。

2.2? 主成分分析

為了進(jìn)一步詳細(xì)地闡釋‘南豐和‘新余蜜橘果實(shí)的耐貯性差異，本研究以冷藏期間‘南豐和‘新余蜜橘果實(shí)腐爛率（X1）、失重率（X2）、CCI（X3）、BI（X4）、TA含量（X5）、VC含量（X6）、TSS含量（X7）、總糖含量（X8）、呼吸強(qiáng)度（X9）、相對電導(dǎo)率（X10）、SOD活性（X11）、CAT活性（X12）、POD活性（X13）、PPO活性（X14）為分析數(shù)據(jù)源，應(yīng)用SPSS 19.0軟件對表1數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和主成分分析?！县S和‘新余蜜橘果實(shí)14個(gè)生理生化指標(biāo)變化的主成分分析結(jié)果見表2，以特征值大于1為提取標(biāo)準(zhǔn)，得到第1主成分的特征值和方差貢獻(xiàn)率分別為6.940%和49.569%，第2主成分的特征值和方差貢獻(xiàn)率分別為3.632%和25.940%，第3主成分的特征值和方差貢獻(xiàn)率分別為1.858%和13.271%，前3個(gè)成分的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率已達(dá)到88.781%>85%，因此選取前3個(gè)主成分作為‘南豐和‘新余蜜橘果實(shí)各指標(biāo)數(shù)據(jù)分析的有效成分，它代表了原有14個(gè)指標(biāo)變量的88.781%信息量，具有很好的代表性。

從表3中可以看出，第1主成分主要反映失重率、CCI、BI、TA、呼吸強(qiáng)度、相對電導(dǎo)率、CAT、PPO等生理指標(biāo)的信息，其中，失重率、CCI、BI、相對電導(dǎo)率、CAT、PPO具有較高的正載荷，TA、呼吸強(qiáng)度具有較高的負(fù)載荷;第2主成分主要反映腐爛率、TSS、總糖、SOD、POD等生理指標(biāo)的信息，其中后4個(gè)成分指標(biāo)在成分2坐標(biāo)里有較高的正載荷，腐爛率具有較高的負(fù)載荷;第3主成分僅反映VC含量的信息。在主成分載荷矩陣中，載荷系數(shù)反映了對主成分貢獻(xiàn)率的大小，其絕對值越大，即為貢獻(xiàn)率越大。比較第1主成分中貢獻(xiàn)率大小為CCI>失重率>BI>TA> PPO>相對電導(dǎo)率>呼吸強(qiáng)度=CAT，而第2主成分的比較結(jié)果為TSS>總糖>SOD>POD>腐爛率。

2.3? 綜合評價(jià)模型構(gòu)建

由表3可知，可以用3個(gè)變量Z1、Z2、Z3代替原來的14個(gè)生理指標(biāo)對不同冷藏時(shí)間處理的‘南豐和‘新余蜜橘果實(shí)貯藏品質(zhì)進(jìn)行綜合評價(jià)，則得出線性組合（其中X1～X14均為標(biāo)準(zhǔn)化的變量）分別為：

Z1=0.085X1+0.128X2+0.131X3+0.126X4–0.126X5–0.072X6–0.025X7+0.002X8–0.115X9+0.122X10+0.061X11+0.115X12+0.072X13+0.125X14

Z2=–0.189X1+0.058X2–0.053X3–0.010X4+0.081X5+0.019X6+0.241X7+0.241X8–0.054X9–0.101X10+0.224X11+0.100X12+0.192X13+0.009X14

Z3=0.211X1+0.174X2+0.054X3–0.119X4+0.093X5–0.418X6+0.237X7+0.246X8+0.109X9+0.190X10–0.010X11–0.197X12–0.189X13–0.153X14

取第1、第2、第3主成分的方差貢獻(xiàn)率α1（49.569%）、α2（25.940%）、α3（13.271%）作為權(quán)數(shù)，Z1、Z2、Z3為特征向量因子，構(gòu)建綜合評價(jià)模型：F=α1Z1+α2Z2+α3Z3，即F=0.49569Z1+ 0.25940Z2+0.13271Z3，式中F值為綜合評價(jià)指標(biāo)，應(yīng)用該模型結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)計(jì)算出‘南豐和‘新余蜜橘果實(shí)冷藏90 d的綜合評價(jià)F值（表4）。

從表4中可以看出，‘南豐和‘新余蜜橘果實(shí)的F值均先上升后緩慢下降，在貯藏前期，F(xiàn)值均為負(fù)值，說明處于商業(yè)成熟期的果實(shí)尚未完全成熟;由于后熟作用F值快速上升，果實(shí)品質(zhì)提高，‘新余和‘南豐蜜橘分別在貯藏45、75 d時(shí)，F(xiàn)值達(dá)到最大值，說明此時(shí)果實(shí)品質(zhì)最佳;此后F值開始下降，說明果實(shí)進(jìn)入衰老期，果實(shí)品質(zhì)開始下降;在貯藏90 d時(shí)，‘南豐蜜橘的F值大于‘新余蜜橘，說明此時(shí)‘南豐蜜橘貯藏品質(zhì)好于‘新余蜜橘。從果實(shí)的特征向量因子Z1變化可以看出，在冷藏前期（<75 d），‘新余蜜橘果實(shí)Z1值的變化值顯著高于‘南豐蜜橘果實(shí)Z1值的變化值，說明‘新余蜜橘果實(shí)在該冷藏時(shí)段的生理生化變化較‘南豐蜜橘更為激烈，耐貯性減弱，這與本貯藏試驗(yàn)效果相吻合。

3? 討論

前人研究認(rèn)為，果實(shí)耐貯性與其品種密切相關(guān)，果實(shí)品種不同，其外觀、營養(yǎng)成分、組織結(jié)構(gòu)形態(tài)、采后生理代謝活動(dòng)各有不同[21-22]。王瑞等[23]觀察和比較了貴州麻江縣5個(gè)晚熟藍(lán)莓品種的自發(fā)氣調(diào)包裝結(jié)合冰溫貯藏的品質(zhì)變化，發(fā)現(xiàn)耐貯性高的藍(lán)莓品種其采后腐爛率最低，可滴定酸降解速率較慢。林藝芬等[24]研究結(jié)果表明，‘東壁龍眼果實(shí)比‘福眼龍眼果實(shí)耐貯藏，主要表現(xiàn)在‘東壁龍眼果皮的相對電導(dǎo)率、褐變指數(shù)、PPO活性低于‘福眼龍眼。

本研究發(fā)現(xiàn)，在冷藏期間，‘南豐和‘新余蜜橘果實(shí)腐爛率、失重率、CCI、BI、相對電導(dǎo)率、PPO活性逐漸上升，果實(shí)TSS含量、總糖含量、呼吸強(qiáng)度和抗氧化酶活性先上升后下降。與‘新余蜜橘果實(shí)相比，‘南豐蜜橘果實(shí)的生理代謝指標(biāo)如果實(shí)腐爛率、BI、相對電導(dǎo)率、PPO活性都較低（表1）。通過主成分分析有效地提取了前3個(gè)主成分，累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)到88.781%，能代表原有14個(gè)指標(biāo)變量的88.781%信息量，具有很好的代表性;其中，第1、第2、第3主成分方差貢獻(xiàn)率分別為49.569%、25.940%和13.271%;用3個(gè)主成分對不同冷藏時(shí)間處理中的‘南豐和‘新余蜜橘品質(zhì)進(jìn)行綜合評價(jià)得出，‘南豐蜜橘的耐貯性顯著高于‘新余蜜橘，其果實(shí)貯藏壽命較‘新余蜜橘長30 d（表4）。

本研究還發(fā)現(xiàn)，在冷藏期間，‘南豐蜜橘果實(shí)的失重率顯著（P<0.05）高于‘新余蜜橘果實(shí)，這主要是因?yàn)椤县S蜜橘果實(shí)果形小、果皮比表面積較大導(dǎo)致果實(shí)蒸騰作用劇烈，而‘新余蜜橘果實(shí)果形大、果皮比表面積較小，采后蒸騰作用較為平緩，該結(jié)果與林毅雄等[25]對不同品種橄欖果實(shí)采后耐貯性差異的研究結(jié)果一致。

綜合以上結(jié)果認(rèn)為，‘南豐蜜橘果實(shí)的耐貯性好于‘新余蜜橘。因此，針對江西省2個(gè)主栽寬皮柑橘品種‘南豐和‘新余蜜橘果實(shí)采后保鮮與貯運(yùn)處理生產(chǎn)實(shí)踐的建議，可以選擇耐貯性強(qiáng)的‘南豐蜜橘果實(shí)用于長期貯藏和遠(yuǎn)程運(yùn)銷;若是短期貯藏或鮮銷，就選擇耐貯性較差的‘新余蜜橘果實(shí)。

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