重慶市不同區(qū)縣‘紅陽’獼猴桃果實品質(zhì)綜合評價

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（1.重慶文理學(xué)院 園林與生命科學(xué)學(xué)院，重慶 永川 402160；2.重慶市銅梁區(qū)科學(xué)技術(shù)局，重慶 銅梁 402560；3.重慶三磊田甜農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司，重慶 黔江 409000）

獼猴桃又名陽桃、毛桃等，為獼猴桃科Actinidiaceae 獼猴桃屬Actinidia多年生落葉藤本植物。獼猴桃果肉富含葡萄糖、果糖、檸檬酸、蘋果酸、維生素C 和酶類、抗癌物質(zhì)盧丁及葉酸等功能成分[1-2]，故其被譽為“水果之王”和“果中珍品”[3-4]。中國是世界獼猴桃的原產(chǎn)地，野生獼猴桃資源豐富。據(jù)統(tǒng)計，全世界獼猴桃屬植物共有54 個種，中國就有52 個種，主要集中分布于秦嶺以南和橫斷山脈以東的大陸地區(qū)[5]?！t陽’獼猴桃俗稱紅心果、紅肉果，是從中華獼猴桃實生種中選育出的新品種，因其果形好、品質(zhì)優(yōu)以及特有的呈放射狀圖案的紅色果心而倍受消費者喜愛，其市場價格長期穩(wěn)定為10.0 ～12.5 元/kg，經(jīng)濟(jì)效益頗佳，備受果農(nóng)青睞[6-7]。重慶市地處秦嶺南麓，光熱資源豐富，晝夜溫差較大，海撥為400 ～1 200 m 的地域面積占該市總面積的80%以上，非常適合‘紅陽’獼猴桃的種植。但是，該地區(qū)地勢起伏、地形復(fù)雜、土壤厚薄不一的特點，導(dǎo)致了獼猴桃果實品質(zhì)差異明顯，同時也限制了其果品的銷售。因此，開展‘紅陽’獼猴桃果實品質(zhì)的綜合評價，已成為重慶市獼猴桃種質(zhì)資源創(chuàng)新、果品選優(yōu)和市場競爭力提升的重要手段。

獼猴桃果實品質(zhì)一般由外觀品質(zhì)（果形、大小和色澤等）和內(nèi)在品質(zhì)（風(fēng)味、質(zhì)地和營養(yǎng)成分等）構(gòu)成，涉及的評價指標(biāo)主要有果形指數(shù)、可溶性固形物、可溶性糖以及維生素C 等，這些指標(biāo)獨立性強(qiáng)而相關(guān)性高，故用這些指標(biāo)評價果實品質(zhì)存在一定的難度。近年來，主成分分析法作為一種考察多個變量間相關(guān)性的多元統(tǒng)計方法，能夠用線性變化將多個變量簡化為少數(shù)幾個綜合變量，實現(xiàn)數(shù)據(jù)降維[8-10]，被廣泛應(yīng)用于冬棗[11]、梨[12]、柑橘[13-14]、藍(lán)莓[15-16]、櫻桃[17]、獼猴桃[18]等果實品質(zhì)的測定、分析及評價中，但有關(guān)主成分分析法在‘紅陽’獼猴桃果實品質(zhì)綜合評價中應(yīng)用的研究卻未見報道。因此，本研究以重慶市12 個區(qū)縣所產(chǎn)‘紅陽’獼猴桃為研究對象，對其單果質(zhì)量、果形指數(shù)、可溶性固形物含量等9 個品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了測定和主成分分析，以期構(gòu)建適用于重慶市‘紅陽’獼猴桃果實品質(zhì)的評價體系，為該市獼猴桃種植區(qū)域調(diào)整和標(biāo)準(zhǔn)化栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試樣品采自重慶市12 個獼猴桃主產(chǎn)區(qū)縣，其地理氣候概況見表1。所有樣品均采自于獼猴桃果實成熟期，選擇5 棵健康果樹，在每棵樹體中上部的東、南、西、北4 個方向各采集5 個成熟果實，以5 棵果樹的100 個果實作為一份樣品，將所采果實樣品裝入取樣袋中，帶回實驗室立即測定果實的外觀品質(zhì)指標(biāo)，其內(nèi)在品質(zhì)指標(biāo)則待果實自然軟化后才測定。

1.2 試驗方法

使用電子天平測定單果質(zhì)量[19]，使用電子數(shù)顯游標(biāo)卡尺測定果實的縱徑和橫徑[19]，以果實縱徑與橫徑的比值表示果形指數(shù)?？扇苄怨绦挝锖俊⒖扇苄蕴呛?、可滴定酸含量、維生素C 含量則分別采用手持?jǐn)?shù)顯式糖度計[19]、蒽酮比色法[19]、NaOH 滴定法[19]、2, 6-二氯靛酚滴定法[19]進(jìn)行測定；采用烘干法測定干物質(zhì)含量[19]；固酸比和糖酸比分別用可溶性固形物含量、可溶性糖含量與可滴定酸含量的比值來表示。

1.3 數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理

為了消除獼猴桃品質(zhì)指標(biāo)之間度量及其單位的差異，采用隸屬函數(shù)法對測定數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，各指標(biāo)隸屬函數(shù)的計算公式[19]分別為：

式中：Uin表示正向指標(biāo)（單果質(zhì)量、果形指數(shù)、可溶性固形物、可溶性糖、Vc、干物質(zhì)、固酸比和糖酸比）測試數(shù)據(jù)經(jīng)轉(zhuǎn)化后的隸屬函數(shù)值，U′in表示負(fù)向指標(biāo)（可滴定酸）測試數(shù)據(jù)經(jīng)轉(zhuǎn)化后的隸屬函數(shù)值；Xin表示第n個樣品第i個指標(biāo)的測定結(jié)果，Ximax和Ximin分別表示測試數(shù)據(jù)中第i個指標(biāo)的最大值和最小值。

表1 不同采樣地點的地理氣候概況Table 1 Geography and climate information in different sampling sites

1.4 獼猴桃果實品質(zhì)的綜合評價方法

使用Excel 2016、SPSS 26.0、Origin 2019b 軟件完成數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析。首先，對標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行KMO 與Bartlett’s 球形檢驗[13]，以考察主成分提取的適宜性。其次，采用SPSS 26.0 分析各主成分的特征值、方差貢獻(xiàn)率、因子載荷矩陣及函數(shù)表達(dá)式。最后，以提取的主成分所對應(yīng)的方差貢獻(xiàn)率作為權(quán)重，采用加權(quán)求和的方法，計算不同種植地獼猴桃果實品質(zhì)指標(biāo)的綜合得分，計算公式如下：

式中：F為綜合得分，F(xiàn)n為第n個主成分的得分；Vn為第n個主成分的方差貢獻(xiàn)率。

2 結(jié)果與分析

2.1 重慶市不同區(qū)縣種植的獼猴桃果實品質(zhì)指標(biāo)的比較

本研究以區(qū)縣為單位，從重慶市不同區(qū)縣的12 個‘紅陽’獼猴桃山地果園中實地取樣，對獼猴桃果實品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行測定分析，結(jié)果見表2。從表2中可以看出，不同區(qū)縣所產(chǎn)獼猴桃果實的外觀和內(nèi)在品質(zhì)指標(biāo)均存在較大差異，各品質(zhì)性狀之間存在一定程度的變異。如酉陽縣的獼猴桃單果質(zhì)量最大、維生素C 含量最高，其測定值分別為120.44 g 和1 710.30 mg·kg-1。奉節(jié)縣所產(chǎn)獼猴桃果實中可溶性固形物的含量最高，測定值為10.91%。南川區(qū)的獼猴桃果實中可溶性糖的含量最高，為10.87%；但果實中可滴定酸的含量也高至1.52%。黔江區(qū)所產(chǎn)獼猴桃的固酸比和糖酸比均最高，分別為11.25 和11.55。上述測定結(jié)果表明，若直接對測定數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，則無法判斷出果實品質(zhì)的優(yōu)劣，因此，還需要對果實品質(zhì)指標(biāo)的測定數(shù)據(jù)作進(jìn)一步的處理。

2.2 果實品質(zhì)指標(biāo)的主成分分析

2.2.1 KMO 檢驗和Bartlett’s 球形檢驗

KMO 檢驗和Bartlett’s 球形檢驗都是用來考察數(shù)據(jù)是否適用于主成分分析的方法。KMO 檢測值越大，說明變量之間的相關(guān)性越強(qiáng)，信息重疊度越高，用于檢驗的數(shù)據(jù)才具有用較少的主成分代替較多的原始變量的可行性。本研究所測果實品質(zhì)的KMO 值為0.531，大于0.50；Bartlett’s 球形檢驗的顯著性概率值小于0.05，表明采用主成分分析法是可行的。

2.2.2 果實品質(zhì)指標(biāo)主成分提取

采用SPSS 26.0 對標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分的提取，結(jié)果見表3。根據(jù)特征值大于1.0、累積方差貢獻(xiàn)率大于80%的原則確定主成分的個數(shù)。由表3可知，第1、第2、第3 主成分的特征值均大于1，第3 主成分的特征值為1.595，其累積方差貢獻(xiàn)率為80.692%。因此，選取前3 個主成分作為重慶市不同區(qū)縣‘紅陽’獼猴桃果實品質(zhì)的綜合評價指標(biāo)。

表3 果實品質(zhì)指標(biāo)主成分分析的特征值及方差貢獻(xiàn)率Table 3 Eigen value and variance contribution rates of principal component analysis for fruit quality indicators

表4為重慶市不同區(qū)縣獼猴桃果實品質(zhì)指標(biāo)的主成分載荷矩陣，數(shù)據(jù)表示的是所提取的各主成分對原始變量的影響程度。由表4可知，第1主成分在固酸比、糖酸比、可滴定酸含量、果形指數(shù)上的載荷值均較大，其權(quán)重系數(shù)分別為0.491、0.482、-0.485、0.361，主要包含了果實果形和酸度方面的信息；第2 主成分在單果質(zhì)量、可溶性糖含量、干物質(zhì)含量上的載荷值均較大，其權(quán)重系數(shù)分別為-0.640、0.589、-0.343，主要包含了果實質(zhì)量和甜度方面的信息；第3 主成分在可溶性固形物含量、干物質(zhì)含量、維生素C 含量上的載荷值均較大，其權(quán)重系數(shù)分別為0.677、0.587、0.269，主要包含了果實風(fēng)味和營養(yǎng)方面的信息。上述分析結(jié)果表明，前3 個主成分綜合反映了獼猴桃果實外在和內(nèi)在大部分品質(zhì)指標(biāo)的信息。

表4 果實品質(zhì)指標(biāo)的主成分載荷矩陣Table 4 Load matrix of principal component of fruit quality indicators

2.2.3 果實品質(zhì)的綜合評價

將單果質(zhì)量、果形指數(shù)、可溶性固形物含量、可溶性糖含量、可滴定酸含量、維生素C 含量、干物質(zhì)含量、固酸比、糖酸比這9 個品質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后的變量分別用X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9表示，并與特征向量相乘，得到如下3 個主成分的函數(shù)表達(dá)式：

式中：F1、F2、F3分別表示按此3 個表達(dá)式計算得出的不同區(qū)縣所產(chǎn)獼猴桃果實品質(zhì)指標(biāo)在第1、第2、第3 主成分中的得分。重慶市不同區(qū)縣所產(chǎn)獼猴桃果實品質(zhì)的主成分分析3D 得分圖如圖1所示，其主成分得分及排序情況見表5。圖1直觀地反映了重慶市不同區(qū)縣所產(chǎn)獼猴桃果實品質(zhì)得分值的分布情況。從圖1中可以看出，所有區(qū)縣都位于95%的置信橢圓內(nèi)，在第1 主成分—第2 主成分、第1 主成分—第3 主成分和第2 主成分—第3 主成分的坐標(biāo)平面上投影的坐標(biāo)值越大，其對應(yīng)的果實品質(zhì)就越好。從表5中可以看出，以第1 主成分進(jìn)行排序，黔江區(qū)、酉陽縣、彭水縣、武隆區(qū)、奉節(jié)縣、城口縣所產(chǎn)獼猴桃果實品質(zhì)的得分均較高；以第2 主成分進(jìn)行排序，南川區(qū)、奉節(jié)縣、黔江區(qū)、萬州區(qū)、永川區(qū)所產(chǎn)獼猴桃果實品質(zhì)的得分均較高；以第3 主成分進(jìn)行排序，萬盛區(qū)、奉節(jié)縣、彭水縣、酉陽縣、萬州區(qū)、永川區(qū)所產(chǎn)獼猴桃果實品質(zhì)的得分均較高。由于主成分分析過程中各個主成分的方差貢獻(xiàn)率是遞減的，故在對果實品質(zhì)的綜合評價中還需考慮主成分的貢獻(xiàn)率。因此，以各主成分方差貢獻(xiàn)率為權(quán)重，利用式（3）計算重慶市不同區(qū)縣所產(chǎn)獼猴桃果實品質(zhì)指標(biāo)的綜合得分，計算結(jié)果表明，該市不同區(qū)縣所產(chǎn)獼猴桃果實品質(zhì)的主成分綜合得分從高到低依次為：黔江區(qū)、奉節(jié)縣、酉陽縣、彭水縣、武隆區(qū)、萬盛區(qū)、南川區(qū)、城口縣、萬州區(qū)、永川區(qū)、開州區(qū)、江津區(qū)。

圖1 主成分分析的3D 得分圖Fig.1 3D (three dimensional) score map of principal component analysis (PCA)

表5 不同區(qū)縣所產(chǎn)獼猴桃果實品質(zhì)指標(biāo)的主成分得分及排序Table 5 Principal component score and ranking of fruit quality indicators of kiwifruit in different districts and counties

3 討 論

‘紅陽’獼猴桃作為世界上首個紅肉型新品種，其肉質(zhì)好、風(fēng)味佳、效益高，在重慶市各區(qū)縣廣為種植，但受種植地的海拔、氣候、積溫、降雨量、土壤質(zhì)地等因素的影響，其果實品質(zhì)會出現(xiàn)明顯差異[20-21]。隨著重慶市獼猴桃種植面積的逐年擴(kuò)大，消費者對其果實品質(zhì)的要求越來越高，獼猴桃種植過程中區(qū)域布局不合理、生產(chǎn)水平參差不齊、盲目跟風(fēng)等問題日漸嚴(yán)重。馬云等[22]采用主成分分析法評價了不同品種軟棗獼猴桃的外觀品質(zhì)和營養(yǎng)成分；劉科鵬等[19]采用主成分分析法揭示了奉新縣15 個園地‘金魁’獼猴桃果實品質(zhì)之間的差異。以上文獻(xiàn)主要集中于不同品種獼猴桃營養(yǎng)成分的品質(zhì)分析和評價研究，而對‘紅陽’獼猴桃的研究較少，更未見到有關(guān)不同種植區(qū)域該品種果實品質(zhì)綜合評價的研究報道。因此，本研究運用主成分分析法對其果實品質(zhì)性狀進(jìn)行分析比較，篩選出適宜種植‘紅陽’獼猴桃的區(qū)縣，研究結(jié)果能為重慶市獼猴桃種植布局的合理規(guī)劃提供技術(shù)支撐。

有關(guān)香梨[12]、柑橘[13]、櫻桃[17]等果樹的研究結(jié)果表明，果實品質(zhì)在很大程度上取決于果實中所含糖酸的種類和數(shù)量，它們既是水果中重要的基礎(chǔ)物質(zhì)，又是重要的風(fēng)味物質(zhì)?！t陽’獼猴桃之所以香甜清爽，果味濃，主要原因是其糖分含量高而酸含量低。有關(guān)研究結(jié)果表明，可溶性糖、可滴定酸、固酸比、糖酸比都是評價水果風(fēng)味口感的重要指標(biāo)。本研究通過主成分分析，將上述品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了綜合簡化和線性組合，根據(jù)主成分分析結(jié)果，前3 個主成分包含了果實所有品質(zhì)指標(biāo)的信息。黔江區(qū)是主成分綜合得分最高的區(qū)縣，該地區(qū)地處武陵山區(qū)腹地，屬中亞熱帶濕潤性季風(fēng)性氣候，年平均溫度在15.7 ℃左右，年平均日照時數(shù)為1 075.7 h，晝夜溫差大，光照充足，非常有利于獼猴桃果實糖分、干物質(zhì)的積累以及營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)運，故生產(chǎn)的‘紅陽’獼猴桃含糖量高、口感好、品質(zhì)優(yōu)，具有較大的推廣潛力。供試獼猴桃樣品的果園管理水平基本一致，但影響獼猴桃品質(zhì)的因素較多，除了不同種植地區(qū)的氣候、海拔、土壤條件等因素之外，不同年份種植的果實品質(zhì)也會存在差異，所以應(yīng)增加不同年份的供試樣品，以使研究結(jié)果更具科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

4 結(jié) 論

果實品質(zhì)綜合評價對于重慶市‘紅陽’獼猴桃的種植規(guī)劃具有重要意義。本研究首先通過隸屬函數(shù)對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，然后采用主成分分析法篩選了果實品質(zhì)評價的新變量，計算了重慶市12 個區(qū)縣所產(chǎn)‘紅陽’獼猴桃果實品質(zhì)指標(biāo)在各主成分上的得分值，并繪制了主成分分析的3D 得分圖。各區(qū)縣所產(chǎn)‘紅陽’獼猴桃果實品質(zhì)主成分綜合得分的高低順序為：黔江區(qū)＞奉節(jié)縣＞酉陽縣＞彭水縣＞武隆區(qū)＞萬盛區(qū)＞南川區(qū)＞城口縣＞萬州區(qū)＞永川區(qū)＞開州區(qū)＞江津區(qū)。其中，黔江區(qū)、奉節(jié)縣、酉陽縣、彭水縣所產(chǎn)果實品質(zhì)均優(yōu)良，武隆區(qū)、萬盛區(qū)、南川區(qū)所產(chǎn)果實品質(zhì)均為中等，城口縣、萬州區(qū)、永川區(qū)、開州區(qū)、江津區(qū)所產(chǎn)果實品質(zhì)均較差。黔江區(qū)是重慶市最適宜種植‘紅陽’獼猴桃的區(qū)縣，該區(qū)所產(chǎn)果實風(fēng)味好、口感佳、品質(zhì)優(yōu)，建議發(fā)展壯大種植規(guī)模，形成特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)。