主要櫻桃品種果實(shí)營養(yǎng)性狀分析

賈朝爽，單長松，周 濤，李向陽，吳 澎,*，孫玉剛*

（1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東省高校食品加工技術(shù)與質(zhì)量控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東省糧食加工技術(shù)工程技術(shù)研究中心，山東 泰安 271018；2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，江蘇 南京 210095；3.山東省果樹研究所，山東 泰安 271018）

櫻桃為薔薇科李屬櫻亞屬經(jīng)濟(jì)樹木，既可觀賞也可作果樹栽培[1]。櫻桃果實(shí)發(fā)育期短，成熟期早，有“早春第一果”之稱，此時(shí)正處于鮮果市場淡季，果實(shí)酸甜可口，富含糖類、有機(jī)酸、維生素、微量元素[2-5]，還含有大量的花色苷、酚酸類、黃酮類等多酚類物質(zhì)，具有抗氧化活性和保健功效，是營養(yǎng)與風(fēng)味俱佳的鮮食果品，也可用于加工果汁、釀酒或制脯等[6-8]。

目前，櫻桃品種繁多，生產(chǎn)中由于農(nóng)戶對品種不了解，盲目引種，往往造成管理不善、產(chǎn)量低下、產(chǎn)品銷路不暢等問題。因此，有必要對主要櫻桃品種的果實(shí)營養(yǎng)性狀進(jìn)行比較研究，為人們在選擇品種時(shí)提供幫助。本研究選擇30 個(gè)櫻桃品種，對其果實(shí)營養(yǎng)性狀進(jìn)行比較，以期了解主要櫻桃品種果實(shí)營養(yǎng)性狀的差異，并采用主成分分析和聚類分析法對其進(jìn)行綜合評價(jià)，篩選出富含功能營養(yǎng)成分和綜合品質(zhì)較高的櫻桃品種，為我國櫻桃優(yōu)良新品種的選育及不同用途的品種篩選提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

供試的30 個(gè)櫻桃品種見表1，其中紅燈、美早、早大果、布魯克斯、雷尼等為甜櫻桃主栽品種，H-1、H-2、H-3、H-4、H-8等為酸櫻桃栽培品種。分別按成熟期于2017年5月22日、6月6日、6月8日、6月14日采集鮮果。供試樣品以單株實(shí)驗(yàn)單元進(jìn)行取材，3 次重復(fù)，每個(gè)櫻桃品種每株隨機(jī)取樣80 個(gè)果實(shí)。所有果實(shí)均在采收當(dāng)天運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，剔除病、殘、次果后進(jìn)行形態(tài)指標(biāo)的測定，并摘除果柄后進(jìn)行清洗、消毒、瀝干，隨后用液氮速凍，－80 ℃超低溫冰箱保存?zhèn)溆谩２牧暇∽陨綎|省果樹研究所天平湖試驗(yàn)基地，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，株行距2.0 m×4.5 m，紡錘形。

葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品（純度≥99%） 天津市凱通化學(xué)試劑有限公司；L（＋）-抗壞血酸標(biāo)準(zhǔn)品（純度≥99%）上海藍(lán)季科技發(fā)展有限公司；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(lán)、酒石酸鉀鈉、乙酸鋅、冰乙酸、亞鐵氰化鉀均為國產(chǎn)分析純。

表1 供試櫻桃材料Table 1 Information about Chinese cherry cultivars tested in this study

1.2 儀器與設(shè)備

UV-8000型紫外-可見分光光度計(jì) 上海元析儀器有限公司；TGL-20bR高速臺式冷凍離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠；PHS-3C酸度計(jì) 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旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海亞榮生化儀器廠；JYZ-D51榨汁機(jī) 九陽股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 果實(shí)風(fēng)味、品質(zhì)的鑒評

請15 位專業(yè)品評人員根據(jù)口感分為酸甜、甜酸、甜、酸，根據(jù)果肉質(zhì)地分為軟、韌、較韌，根據(jù)果肉汁液可分為多、中、少，根據(jù)果肉粗細(xì)可分為細(xì)、粗、中，根據(jù)果型可分為卵圓形、橢圓形、腎形、扁圓形、寬心臟形、圓形、心形，最終進(jìn)行感官評分，根據(jù)得分來評價(jià)不同品種[9]。

1.3.2 主要理化性質(zhì)測定

單果質(zhì)量測定：用電子天平測定每個(gè)品種30 個(gè)果實(shí)，計(jì)算平均值即為單果質(zhì)量[10-11]。

pH值測定：稱取破碎后的櫻桃漿5 g，使用酸度計(jì)進(jìn)行讀數(shù)，平行測定3 次，計(jì)算平均值即為pH值。

總糖含量測定（以葡萄糖計(jì)）：參考GB 5009.8—2016《食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖的測定》；還原糖含量測定：參考GB 5009.7—2016《食品中還原糖的測定》；總酸含量測定：參考GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》；VC含量測定：參考GB 5009.86—2016《食品中抗壞血酸的測定》。

花色苷含量測定：稱取5 g破碎后的櫻桃漿，用pH 3.0的60%乙醇溶液按1∶20（g/mL）的比例混合均勻，在40 ℃的條件下使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀進(jìn)行濃縮，得到紅色黏稠粗提液[12-13]。采用pH示差法測定花色苷含量，樣品重復(fù)3 次，取平均值?；ㄉ蘸堪聪率接?jì)算：

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

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Origin軟件、SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，均值間比較采用Duncan’s法（P＜0.05）；因子分析采用主成分分析法；聚類分析采用Ward’s method分層聚類，樣本之間距離采用歐式距離平方，得出聚類樹。

2 結(jié)果與分析

2.1 果實(shí)風(fēng)味、品質(zhì)的鑒評結(jié)果

由表2可知，感官評分排名前10的櫻桃品種分別是布魯克斯、冰糖脆、紅蜜、明珠、Red、彩玉、佳紅、早玉、早大果、魯玉，其中布魯克斯、冰糖脆櫻桃評分較高，顯著高于其他櫻桃品種。俄羅斯酸櫻桃、H-8酸櫻桃、H-2酸櫻桃、H-3酸櫻桃、H-1酸櫻桃、H-4酸櫻桃等櫻桃感官評分偏低，其中俄羅斯酸櫻桃評分最低。通過感官評分可知，酸櫻桃的感官評分明顯低于甜櫻桃，這也與酸櫻桃不適宜鮮食的現(xiàn)狀相吻合。

表2 櫻桃果實(shí)感官評分Table 2 Sensory evaluation scores of Chinese cherry fruit from different cultivars

2.2 不同品種櫻桃功能營養(yǎng)成分含量比較

2.2.1 單果質(zhì)量差異比較

圖1 不同品種櫻桃的單果質(zhì)量Fig. 1 Single fruit mass of different Chinese cherry cultivars

如圖1所示，不同品種櫻桃單果質(zhì)量范圍在3.96～9.75 g之間，均值為6.14 g，變異系數(shù)為48.70%。SPSS軟件方差分析顯示，各品種間單果質(zhì)量存在差異，13-33櫻桃單果質(zhì)量最高，為9.75 g，與其他櫻桃存在顯著差異（P＜0.05）；H-4櫻桃單果質(zhì)量最低，為3.96 g；單果質(zhì)量較高的有布魯克斯、明珠、紅燈、美早等櫻桃；單果質(zhì)量較低的有早玉、H-3、H-2。

2.2.2 pH值差異比較

圖2 不同品種櫻桃的pH值Fig. 2 pH values of Chinese cherry fruit from different cultivars

如圖2所示，不同品種櫻桃pH值范圍在2.11～4.40之間，均值為3.72，變異系數(shù)為22.31%。SPSS軟件方差分析顯示，各品種間pH值存在差異，早紅珠櫻桃pH值最高，為4.40，與其他櫻桃存在顯著差異（P＜0.05）；俄羅斯酸櫻桃pH值最低，為2.11；pH值較高的有黑珍珠、美早、紅蜜、Red、秦林、早露等櫻桃；pH值較低的有H-3、H-2、H-8。

2.2.3 總糖含量差異比較

圖3 不同品種櫻桃的總糖含量Fig. 3 Total sugar contents of Chinese cherry fruit from different cultivars

如圖3所示，不同品種櫻桃總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)在7.00%～13.98%之間，均值為10.26%，變異系數(shù)為40.64%；SPSS軟件方差分析顯示，各品種間總糖含量存在差異，紅蜜櫻桃總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為13.98%，與其他櫻桃存在顯著差異（P＜0.05），俄羅斯酸櫻桃總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，為7.00%；總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的有Red、早露、秦櫻一號、早大果實(shí)生、秦林等櫻桃；較低的有H-2、H-8、H-3、布魯克斯。

2.2.4 還原糖含量差異比較

圖4 不同品種櫻桃的還原糖含量Fig. 4 Reducing sugar contents of Chinese cherry fruit from different cultivars

如圖4所示，不同品種櫻桃還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)在6.68%～13.64%之間，均值為9.67%，變異系數(shù)為34.54%。SPSS軟件方差分析顯示，各品種間還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在差異，紅蜜櫻桃還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為13.64%，與其他櫻桃存在顯著差異（P＜0.05）；13-33櫻桃還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，為6.68%；還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的有Red、秦櫻一號、早露、早大果實(shí)生等櫻桃；較低的有H-2、俄羅斯酸櫻桃、H-3、H-8。

2.2.5 總酸含量差異比較

圖5 不同品種櫻桃的總酸含量Fig. 5 Total acid contents of Chinese cherry fruit from different cultivars

如圖5所示，不同品種櫻桃總酸含量在16.43～87.81 g/kg之間，均值為34.37 g/kg，變異系數(shù)為23.60%。SPSS軟件方差分析顯示，各品種間總酸含量存在差異，H-2櫻桃總酸含量最高，為87.81 g/kg，與其他櫻桃存在顯著差異（P＜0.05）；早紅珠櫻桃總酸含量最低，為16.43 g/kg；總酸含量較高的有H-8、H-1、俄羅斯酸櫻桃、H-3、早大果實(shí)生、秦櫻一號等櫻桃；含量較低的有Red、美早、黑珍珠。

2.2.6 VC含量差異比較

如圖6所示，不同品種櫻桃V C含量范圍在1.02～5.12 mg/100 g之間，均值為2.23 mg/100 g，變異系數(shù)為81.61%。SPSS軟件方差分析顯示，各品種間VC含量存在差異，H-3櫻桃VC含量最高，為5.12 mg/100 g，與其他櫻桃存在顯著差異（P＜0.05）；冰糖脆櫻桃含量VC最低，為0.51 mg/100 g；VC含量較高的有13-33、彩玉、麗珠、明珠等櫻桃；含量較低的有冰糖脆、紅蜜、布魯克斯、秦櫻一號。

圖6 不同品種櫻桃的VC含量Fig. 6 VC contents of Chinese cherry fruit from different cultivars

2.2.7 花色苷含量差異比較

圖7 不同品種櫻桃的花色苷含量Fig. 7 Anthocyanin contents of Chinese cherry fruit from different cultivars

如圖7所示，不同品種櫻桃花色苷含量在24.35～363.01 mg/100 g之間，均值為80.26 mg/100 g，變異系數(shù)為27.75%。SPSS軟件方差分析顯示，各品種間花色苷含量存在差異，秦林櫻桃花色苷含量最高，為363.01 mg/100 g，與其他櫻桃存在顯著差異（P＜0.05）；13-33櫻桃花色苷含量最低，為24.35 mg/100 g；花色苷含量較高的有早大果實(shí)生、早大果、早玉、H-2、H-8、美早等櫻桃；含量較低的有佳紅、冰糖脆、彩玉。

2.3 相關(guān)性分析結(jié)果

表3 櫻桃果實(shí)性狀相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis of fruit nutritional traits of Chinese cherry

如表3所示，總糖與還原糖和pH值存在極顯著正相關(guān)（r＝0.924，r＝0.660），與總酸存在顯著負(fù)相關(guān)（r＝－0.425）；還原糖和pH值存在極顯著正相關(guān)（r＝0.586）；總酸與pH值存在極顯著負(fù)相關(guān) （r＝－0.8 0 6），與單果質(zhì)量存在顯著負(fù)相關(guān) （r＝－0.415）；VC、花色苷之間無顯著性相關(guān)，可能是由于二者在栽培櫻桃中代謝途徑不同。

2.4 主成分分析結(jié)果

表4 2 個(gè)主成分的特征向量、特征值、貢獻(xiàn)率和累計(jì)貢獻(xiàn)率Table 4 Eigenvectors, eigenvalues, variance contribution rates of first two principal components

采用主成分分析法，將原來數(shù)量眾多且相關(guān)的指標(biāo)轉(zhuǎn)化為個(gè)數(shù)較少且彼此不相關(guān)的變量，利用較少的變量去解釋原有變量的大部分變異情況，構(gòu)建評價(jià)模型，將原有復(fù)雜信息簡單化，避免了重復(fù)信息的干擾[14-17]。以7 個(gè)主要性狀指標(biāo)為變量，運(yùn)用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件，計(jì)算30 種櫻桃成分特征、貢獻(xiàn)率、累計(jì)貢獻(xiàn)率，如表4所示。第1主成分、第2主成分特征值都大于1，并且累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到67.718%，前2 個(gè)主成分反映了原始變量的絕大部分信息。因此提取前2 個(gè)主成分代替原7 個(gè)指標(biāo)評價(jià)櫻桃品質(zhì)，由初始的7 個(gè)指標(biāo)分為2 個(gè)彼此不相關(guān)的主成分，達(dá)到降維的目的。主成分特征向量絕對值越大，其對該變量代表性越大[18]。

第1主成分特征值為3.113，方差貢獻(xiàn)率為44.466%。在第1主成分中，pH值、總糖和還原糖特征向量較大，分別為0.913、0.856和0.823，它們共同構(gòu)成第1主成分方差變異主要因素，均與第1主成分呈正相關(guān)。第1主成分較大時(shí)，說明櫻桃中總糖、還原糖含量和pH值較高；在第2主成分中，單果質(zhì)量、花色苷、還原糖和總酸的特征向量較大，分別為－0.845、0.558、0.452和0.495，它們共同構(gòu)成第2主成分方差變異主要因素，單果質(zhì)量與第2主成分呈負(fù)相關(guān)，花色苷、還原糖和總酸與第2主成分呈正相關(guān)。第2主成分較大時(shí)，說明櫻桃中花色苷、還原糖和總酸含量較高，單果質(zhì)量普遍較低。在育種時(shí)，可以根據(jù)育種目標(biāo)對其指標(biāo)進(jìn)行選擇，篩選優(yōu)異品種。

根據(jù)綜合評價(jià)模型，計(jì)算出不同品種櫻桃綜合得分和排序結(jié)果，綜合得分排在前10位的櫻桃品種分別為紅蜜、13-33、秦林、布魯克斯、H-3、俄羅斯酸櫻桃、早大果實(shí)生、秦櫻一號、H-8、早玉、H-2和Red。

2.5 系統(tǒng)聚類分析結(jié)果

表5 30 種櫻桃果實(shí)的主成分得分Table 5 Scores of principal components from 30 Chinese cherry cultivars

圖8 30 種櫻桃聚類分析Fig. 8 Cluster analysis of 30 Chinese cherry cultivars

采用離差平方和法對綜合得分進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，根據(jù)系統(tǒng)聚類分析結(jié)果，取遺傳距離為12，將30 種櫻桃分為5 類，如圖8所示：第1類為H-3；第2類為H-1、H-2、H-8、俄羅斯酸櫻桃；第3類為13-33；第4類為秦林、早大果實(shí)生、早玉、早大果；第5類為剩余的20 種櫻桃。

表6 5 種分類櫻桃果實(shí)性狀比較Table 6 Comparison of fruit traits among five classes of Chinese cherry

根據(jù)聚類分析將櫻桃分為5 類，計(jì)算各個(gè)分類櫻桃果實(shí)營養(yǎng)性狀均值如表6所示。結(jié)果表明，不同類群櫻桃果實(shí)營養(yǎng)性狀存在一定差異。第3類與第4類、第5類總糖和pH值都顯著高于第1類與第2類（P＜0.05）；第1類VC含量顯著高于其他類櫻桃（P＜0.05）；第2類總酸含量顯著高于其他類櫻桃（P＜0.05）；第3類單果質(zhì)量顯著高于其他類櫻桃（P＜0.05）；第4類花色苷含量顯著高于其他類櫻桃（P＜0.05）。第4類與第5類還原糖含量顯著高于其他3 類（P＜0.05）。5 類櫻桃品質(zhì)分別具有不同特點(diǎn)，第1類的典型特點(diǎn)為VC含量最高，但單果質(zhì)量最低；第2類的典型特點(diǎn)為總酸含量最高，其他成分含量居中；第3類的典型特點(diǎn)為單果質(zhì)量最高，但花色苷、總酸含量最低；第4類的典型特點(diǎn)為花色苷含量最高，其他成分含量居中；第5類的典型特點(diǎn)為VC含量最低。

3 結(jié)論與討論

櫻桃因其獨(dú)特的口感和較高的營養(yǎng)價(jià)值受到越來越多人們的喜愛。櫻桃品種基于自身的遺傳因素和生長環(huán)境使得品種間營養(yǎng)性狀差異表現(xiàn)較大，對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑u價(jià)和篩選是有效利用和選育優(yōu)異種質(zhì)資源并推廣栽培的基礎(chǔ)和前提。櫻桃果實(shí)營養(yǎng)性狀是較多因素相互作用的結(jié)果，通過主成分分析，依據(jù)不同育種目的有針對性地選擇指標(biāo)[19-20]，將測定櫻桃果實(shí)的7 個(gè)主要性狀指標(biāo)簡化成2 個(gè)彼此不相關(guān)的綜合指標(biāo)，其累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)67.718%，反映了原始數(shù)據(jù)的絕大部分信息，極大減少了計(jì)算量，避免原始數(shù)據(jù)丟失和主觀因素的干擾，評價(jià)結(jié)果更合理、客觀。利用聚類分析法，將樣品按照品質(zhì)特性相似程度進(jìn)行聚合[21-24]，將30 個(gè)櫻桃品種分為5 類，第1類的典型特點(diǎn)為VC含量最高，可用于篩選高VC含量的櫻桃資源；第2類可用于篩選高總酸含量的櫻桃資源；第3類可用于篩選高單果質(zhì)量的櫻桃資源；第4類可用于篩選高花色苷含量的櫻桃資源。主成分分析對聚類分析的類群進(jìn)行排序和優(yōu)選，是對聚類分析結(jié)果的深入分析[25-30]，結(jié)合主成分分析，第1類櫻桃綜合品質(zhì)高，其余櫻桃品質(zhì)居中或偏低。

本研究通過主成分分析和聚類分析對主要櫻桃品種的果實(shí)營養(yǎng)性狀進(jìn)行比較，結(jié)果表明秦林、早大果實(shí)生、早玉、H-2、H-8、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(fèi)者的青睞；H-2、H-8、H-1、俄羅斯酸櫻桃、H-3的總酸含量高，進(jìn)一步證實(shí)了酸櫻桃中的總酸含量顯著高于甜櫻桃?？偺恰⑦€原糖、VC含量會(huì)影響果實(shí)的口感，通常受果實(shí)發(fā)育成熟度及栽培措施影響較大，但近年來由于果農(nóng)受利益驅(qū)動(dòng)，櫻桃采收期普遍被提前，嚴(yán)重影響了櫻桃果實(shí)糖度和酸度的含量。不同櫻桃品種在各個(gè)品質(zhì)指標(biāo)中存在一定差異，而關(guān)于品質(zhì)指標(biāo)的代謝途徑規(guī)律以及櫻桃間各個(gè)指標(biāo)產(chǎn)生的差異，還有待于進(jìn)一步深入研究。

王賢萍等[31]對甜櫻桃多酚含量及其相關(guān)成分與生物學(xué)特性之間的關(guān)系進(jìn)行探究；張洪勝[32]明確了大櫻桃果實(shí)質(zhì)量的評價(jià)指標(biāo)；史洪琴等[33]根據(jù)總酸和總糖的差異，介紹了不同風(fēng)味櫻桃的品質(zhì)指標(biāo)；蔡宇良等[34]以歐洲甜櫻桃為材料，分析了不同品種甜櫻桃果實(shí)VC、總糖、蛋白質(zhì)和總酸等內(nèi)含物的差異。以上學(xué)者研究對象主要以甜櫻桃為主，針對酸櫻桃和甜櫻桃品種間果實(shí)營養(yǎng)性狀比較及相關(guān)性研究較少，本實(shí)驗(yàn)材料包括22 種甜櫻桃、8 種酸櫻桃，實(shí)驗(yàn)品種齊全，果實(shí)的單果質(zhì)量、總酸、總糖等植物學(xué)和理化指標(biāo)的測定可作為果農(nóng)選育櫻桃品種的重要依據(jù)；果皮的顏色、汁液、口感等經(jīng)濟(jì)性狀的測定可作為果農(nóng)在生產(chǎn)上引種栽培的依據(jù)；花色苷、VC可作為櫻桃果實(shí)鮮食或加工品種選擇的依據(jù)。通過對30 個(gè)櫻桃品種果實(shí)營養(yǎng)性狀指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)，篩選出紅蜜、13-33、秦林綜合品質(zhì)高，其總糖、花色苷、總酸含量都普遍較高或居中，可作為候選株系，在今后的研究中可以結(jié)合其生長條件、豐產(chǎn)性及抗逆性等進(jìn)一步篩選，為我國櫻桃品質(zhì)改良、育種及櫻桃資源開發(fā)利用提供豐富的可利用資源。