基于主成分分析的嘉峪關(guān)產(chǎn)區(qū)馬瑟蘭葡萄最佳 采收期確定

姜有虎 李玉梅 李旭林 景俊生 鄭立全

摘要：以2019年嘉峪關(guān)產(chǎn)區(qū)馬瑟蘭葡萄為研究對象，對不同采收期漿果的可溶性固形物、pH、百粒重、縱徑、橫徑、果形指數(shù)、可溶性糖、可滴定酸、總酚、單寧、糖酸比、葡萄糖、果糖、蔗糖、蘋果酸、酒石酸、檸檬、酸草酸等18項品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行研究，結(jié)合主成分分析法對其品質(zhì)進(jìn)行綜合評價。結(jié)果表明，可將馬瑟蘭葡萄的18項品質(zhì)指標(biāo)綜合為3個主成分，其累計貢獻(xiàn)率為96.01%，能夠反應(yīng)果實的大部分品質(zhì)性狀;確定2019年嘉峪關(guān)產(chǎn)區(qū)馬瑟蘭葡萄的可采收時間為9月5至17日，9月9日為最佳采收期。

關(guān)鍵詞：嘉峪關(guān)產(chǎn)區(qū);馬瑟蘭葡萄;采收期

中圖分類號：S663.1? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1001-1463（2022）01-0094-05

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2022.01.022

Determination of the Optimum Harvest Time of‘Marselan’Grape Based on Principal Component Analysis in Jiayuguan Producing Area

JIANG Youhu 1， LI Yumei 2， LI Xuling 1，JIN Junsheng 1，ZHENG Liquan 1

（1. Hongyuan New Industrial Co. Ltd. of Gansu Jiugang Group， Jiayuguan Gansu 735100， China; 2. Gansu Agricultural University College of Horticulture， Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract：In this experiment， the grapes of‘Marselan’ in the Jiayuguan production area in 2019 were selected as the research object. The grape fruits were picked from August 28 to September 17， and 18 quality indexes of berries at different harvest periods were analyzed as follows：soluble solids， PH， 100-grain weight， vertical diameter， horizontal diameter， fruit shape index， soluble sugar， titratable acid， total phenol， tannin， sugar to acid ratio， glucose， fructose， sucrose， malic acid， tartaric acid， lemon， acid oxalic acid. The quality was comprehensivelyevaluated by principal component analysis. The results showed that the 18 quality indexes of‘Marselan’ grape could be integrated into 3 principal components， withacumulative contribution rate of 96.01%， which could reflect most of the quality traits of fruit.The harvest time of‘Marselan’ grape in Jiayuguan producing area in 2019 is from September 5 to September 17， and September 9 isthe best harvest time.

Key words：Jiayuguan producing area;‘Marselan’ grapes;Harvest time

葡萄是世界上栽培最廣泛的水果之一，其品質(zhì)主要受葡萄品種本身和外界生長環(huán)境光、熱、水、土壤條件和成熟度等的影響[1 ]。葡萄果實的品質(zhì)直接影響著葡萄酒的品質(zhì)，葡萄漿果中的糖、酸、酚類物質(zhì)和芳香物質(zhì)等對葡萄酒的質(zhì)量都有一定的影響[2 ]。不同成熟度的釀酒葡萄，其漿果中糖、酸、酚類物質(zhì)和香氣物質(zhì)等的含量差異較大，因此在生產(chǎn)實踐中，確定釀酒葡萄的最佳采收期是提高葡萄酒品質(zhì)的關(guān)鍵[3 - 4 ]。目前，常見的確定釀酒葡萄采收期的指標(biāo)有糖含量、酸含量、酚類物質(zhì)含量等[5 - 6 ]。為獲得高品質(zhì)的葡萄酒，確定釀酒葡萄的最佳采收期至關(guān)重要。

甘肅釀酒葡萄最重要的種植區(qū)域為河西走廊，這里的葡萄種植歷史悠久，葡萄與葡萄酒產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模[7 ]。河西走廊位于祁連山與合黎山、龍首山等山脈之間，屬溫帶大陸性氣候，土地資源豐富，氣候干旱少雨，光照充足，晝夜溫差大，具有種植釀酒葡萄得天獨厚的地理優(yōu)勢和氣候條件。但在該地區(qū)釀酒葡萄產(chǎn)業(yè)發(fā)展中也存在著一些問題，河西走廊不同產(chǎn)區(qū)釀酒葡萄采收期差異較大，葡萄酒同質(zhì)化現(xiàn)象較為嚴(yán)重，難以形成產(chǎn)區(qū)特色[8 ]。目前關(guān)于河西走廊嘉峪關(guān)產(chǎn)區(qū)主栽釀酒葡萄采收期的研究較少，針對馬瑟蘭葡萄最佳采收期的研究尚未見報道。

我們選取甘肅省酒鋼（集團(tuán)）宏豐實業(yè)分公司葡萄園為研究區(qū)，以馬瑟蘭葡萄為試驗材料，通過測定不同采收期馬瑟蘭葡萄的果實品質(zhì)指標(biāo)，結(jié)合主成分分析，評價不同采收期馬瑟蘭葡萄的綜合品質(zhì)，以研判嘉峪關(guān)產(chǎn)區(qū)馬瑟蘭葡萄年度最佳采收期，為河西走廊嘉峪關(guān)產(chǎn)區(qū)釀酒葡萄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供支持。

1? ?材料與方法

1.1? ?試驗材料

試驗于2019年在甘肅省酒鋼（集團(tuán)）宏豐實業(yè)分公司葡萄園進(jìn)行，以馬瑟蘭葡萄為試驗材料，該果園馬瑟蘭葡萄于2005年定植，株行距4.0 m×1.0 m，南北行向，單臂籬架，整形方式為多主蔓扇形，灌溉方式為滴灌。

1.2? ?試驗地概況

試驗地位于河西走廊西部，地處N 39° 37′～39° 58′，E 97° 49′～98° 31′，年均自然降水量85.30 mm，蒸發(fā)量2 149.00 mm，全年無霜期130 d左右。灌淤土類占耕地總面積的94.13%，占總土地面積的4.19%。土壤pH 8.50，屬于堿性土壤。

1.3? ?采樣方法

在葡萄果實轉(zhuǎn)色后15 d開始采樣，期間每隔3 d采樣1次。在取樣地選取10株葡萄，在每株葡萄樹樹體的陰陽兩面的上、中、下各采1穗果實，放入冰盒帶回實驗室，儲存于-20℃的冰箱中備用。

1.4? ?測定方法

1.4.1? ?基本品質(zhì)的測定? ? 用游標(biāo)卡尺測量果實的縱徑和橫徑，以縱徑與橫徑之比為果形指數(shù);將果實榨汁后，用折光儀測定果汁中可溶性固形物的含量，用酸度計測定其pH;用NaOH滴定法測定可滴定酸含量[9 ];用蒽酮試劑法測定可溶性糖含量[10 ];用Folin酚法測定總酚含量[11 ];用福林丹尼斯法測定單寧含量[12 ]。

1.4.2? ? 糖和有機(jī)酸組分與含量的測定? ? 糖組分與含量的測定參照辛秀蘭等[13 ]的方法，有機(jī)酸組分與含量的測定參照劉玉蓮[14 ]的方法。

1.5? ?數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析和主成分分析。

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?不同采收期馬瑟蘭葡萄的品質(zhì)

2.1.1? ? 外觀品質(zhì)? ? 由表1可知，隨著采收期的推移，馬瑟蘭葡萄的外觀品質(zhì)百粒重、縱徑和橫徑都呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。其中，9月9日馬瑟蘭葡萄縱徑和橫徑都達(dá)到了最大值，9月13日百粒重達(dá)到最大值。果形指數(shù)在1.12～1.39波動。

2.1.2? ? 內(nèi)在品質(zhì)? ? 由表2可知，馬瑟蘭葡萄的可溶性固形物、pH、可溶性糖、總酚、糖酸比呈先增加后下降或趨于穩(wěn)定的趨勢，可滴定酸和單寧含量呈下降后穩(wěn)定的趨勢。不同采收期果實可溶性固形物、可溶性糖、總酚含量均存在顯著差異，且均在9月9日達(dá)到最大值，分別為23.30%、25.21%、28.49 mg/g 。不同采收期果實糖酸比為13.10～42.07，前期果實糖酸比較少，9月5日后增長迅速，至9月13日達(dá)到最大值（42.07）。8月28日果實可滴定酸和單寧含量較高，分別為1.27%和14.71 mg/g，此后不斷減少，自9月9日后趨于穩(wěn)定。

用液相色譜儀分離出了馬瑟蘭葡萄果實中的蔗糖、葡萄糖、果糖、草酸、酒石酸、蘋果酸和檸檬酸，其含量見表3。從糖的組分來看，葡萄糖和果糖的含量較多，蔗糖含量較少。從酸的組分看，酒石酸和蘋果酸含量較多而草酸和檸檬酸含量較少。葡萄果實中3種糖的含量呈先增加后下降或趨于穩(wěn)定的趨勢，其中蔗糖含量在9月9日有最大值7.98 mg/g，葡萄糖和果糖含量在9月13日有最大值，分別為122.86 mg/g和132.87 mg/g。有機(jī)酸的含量呈波動下降的趨勢，草酸、蘋果酸、檸檬酸的含量在9月9日最小，分別為0.16、1.40、0.19 mg/g，而酒石酸的含量在9月17日最小，為3.25 mg/g。

2.2? ?主成分分析

利用極差變換法對上述各品質(zhì)指標(biāo)測定值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理[15 ]，然后對標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，結(jié)果從18項品質(zhì)指標(biāo)中共提取出了3個主成分，其特征值、方差貢獻(xiàn)率、累積方差貢獻(xiàn)率見表4，其特征向量見表5。由表4可知，主成分1、2、3對方差的貢獻(xiàn)率分別為83.22%、6.87%、5.92%，前3個主成分的累計方差貢獻(xiàn)率為96.01%，能夠反應(yīng)馬瑟蘭葡萄大部分的品質(zhì)情況。

對18個品質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，由標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)與主成分的特征向量可得到各主成分（P）的函數(shù)表達(dá)式：

P1=0.25X1-0.25X2+0.24X3-0.2X4+0.25X5+0.25X6+ 0.26X7+0.22X8+0.23X9-0.2X10+0.25X111+0.25X12+

0.24X13+0.25X14-0.23X15-0.25X16-0.24X17-0.18X18

P2=0.05X1-0.18X2+0.06X3-0.26X4+0.16X5+0.07X6+ 0.09X7-0.32X8+0.03X9-0.37X10+0.06X111-0.16X12+

0.14X13+0.06X14+0.41X15-0.04X16+0.19X17+0.6X18

P3=0.18X1+0.1X2+0.14X3+0.51X4+0.16X5-0.14X6- 0.04X7+0.27X8+0.42X9-0.43X10-0.18X11-0.07X112+ 0.01X13-0.07X14-0.11X15+0.28X16+0.24X17+0.07X18

式中，X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11、X12、X13、X14、X15、X16、X17、X18分別代表標(biāo)準(zhǔn)化后的可溶性糖、可滴定酸、總酚、單寧、可溶性固形物、pH、百粒重、縱徑、橫徑、果形指數(shù)、糖酸比、蔗糖、葡萄糖、果糖、草酸、酒石酸、蘋果酸、檸檬酸含量。

利用P1、P2和P3與其方差貢獻(xiàn)率構(gòu)建各產(chǎn)區(qū)果實品質(zhì)的預(yù)測模型Q，Q是關(guān)于P1、P2和P3的線性函數(shù)，Q=0.832 2P1+0.068 7P2+0.059 2 P3，Q值越高代表果實綜合品質(zhì)越好。由表6可知，從8月28日至9月17日，不同采收期馬瑟蘭葡萄的綜合品質(zhì)從高到低依次為9月9日、9月13日、9月17日、9月5日、9月1日、8月28日。

3? ?結(jié)論與討論

果實品質(zhì)指標(biāo)主要分為內(nèi)在指標(biāo)與外在指標(biāo)兩大類，其中內(nèi)在指標(biāo)主要包括糖、酸、酚類物質(zhì)等，外在品質(zhì)主要包括果實大小、重量、色澤、果形指數(shù)等[16 ]。馬瑟蘭葡萄的可溶性固形物、pH、百粒重、縱橫徑、可溶性糖、總酚和糖酸均隨著采收時間的推移呈先增加后下降或趨于穩(wěn)定的趨勢，這與丁琦等[17 ]的研究類似。漿果可滴定酸和單寧含量隨采收期的推移逐漸減少，這與彭媛媛等[18 ]的研究有相似之處。馬瑟蘭葡萄的可溶性糖和可滴定酸滿足釀造高品質(zhì)葡萄酒的要求，從9月9日起，糖酸比開始滿足釀造高品質(zhì)葡萄酒的要求。

通過主成分分析的方式得出，2019年甘肅嘉峪關(guān)產(chǎn)區(qū)馬瑟蘭葡萄的可采收時間范圍為9月5 — 17日，最佳采收時間為9月9日。丁琦等[17 ]的研究表明，寧夏賀蘭山東麓產(chǎn)區(qū)馬瑟蘭葡萄的適宜采收期在9月10 — 20日，最佳采收期為9月13日，略遲于甘肅嘉峪關(guān)產(chǎn)區(qū)，這可能與兩地不同的氣象及土壤條件有關(guān)。

我們只研究了嘉峪關(guān)產(chǎn)區(qū)2019年的數(shù)據(jù)，且未研究氣象、土壤等因素對釀酒葡萄品質(zhì)的影響，研究結(jié)果具有一定的局限性，對嘉峪關(guān)產(chǎn)區(qū)馬瑟蘭葡萄的最佳采收期的確定有待更加深入的研究。

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