不同產地富士蘋果品質分析與比較

馮 娟，任小林，田建文，3，樊 麗，王曉飛

（1.寧夏大學農學院食品科學與工程，寧夏銀川750021；2.西北農林科技大學園藝學院，陜西楊陵712100；3.寧夏科學技術廳，寧夏銀川 750001）

富士蘋果是我國栽培面積最大的蘋果品種，產量占我國蘋果總產量的60.4%[1]。品質是決定蘋果口感、風味和營養的關鍵因素，直接影響著蘋果質量等級和商品價值，果實品質優劣是決定其市場競爭力的根本因素。品質評價是良種選擇和優選果品的一個重要環節，果實品質狀況直接影響其品質區劃[2]，我國蘋果產業正在逐步提高完善，趨勢從“數量效益型”向“質量效益型”轉變[3]，人們對蘋果品質的要求不單單在外觀上，更注重的是內在品質和風味營養。影響果實品質因子較多，由果實內在、外在和加工方面等復合因子構成，各項品質指標測定起來既繁瑣又較復雜且主次難分，尤其對于不同產地的品質差異，更不易比較與分析。有鑒于此，人們對桃[4]、板栗[5]、椪柑[6]、臍橙[7]的品質評價指標進行了研究和簡化，也取得一定進展。目前關于富士蘋果采后研究大多集中在與其他不同品種的比較方面[8-9]，而關于不同產地的比較研究較少，如何客觀、科學、準確、有效地對果實品質進行綜合評價是亟待解決的課題。據此，本文采用主成分分析和聚類分析法對品質評價指標進行簡化分類，再根據綜合品質評價得分比較出不同產地富士蘋果的品質差異。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

富士蘋果 分別產自陜西（洛川、安塞、銅川、延安、扶風）、甘肅（靜寧、天水）、山東（煙臺）、河南（三門峽）、新疆（阿克蘇），成熟度相似（所選果樹樹齡、栽培管理和樹勢基本一致），采好存于零度冷庫，用于果實品質分析。

GS-15型水果質地分析儀 南京歐熙科貿有限公司；日本美能達CR-400型色度計 日本美能達；PAL-1型數顯糖度計 日本Atago愛宕公司；GMK-835F型蘋果酸度計 常州銳品精密儀器有限公司；榨汁機 上海飛利浦公司；UV-2201型紫外可見分光光度計 美國PE公司；低溫高速離心機 德國Eppendorf公司；恒溫箱 上海一恒科學儀器有限公司；分析天平 梅特勒一托利多儀器有限公司等。

1.2 指標測定方法

1.2.1 外觀品質測定

1.2.1.1 單果質量測定 采用電子天平測定。

1.2.1.2 果形指數測定 游標卡尺測定果實的縱徑、橫徑，果形指數=縱徑/橫徑。

1.2.1.3 果皮色澤測定 參考Iglesias等[10]和Tijskensa等[11]的方法，采用進行色度儀測定，用L*、a*、b*表示。每個地區十個重復，沿果實表面赤道面取5個點測量，L*表示色澤明亮度，c*=（a*+b*）1/2，代表鮮艷度。

1.2.2 內在品質測定

1.2.2.1 酸度測定 采用酸度計測定。

1.2.2.2 可溶性固形物測定 采用糖度計測定。1.2.2.3 硬度測定 采用水果質地分析儀測定。

1.2.2.4 果肉密度測定 采用排水法測定，取一定大小的果肉，使用天平稱重測出質量m，然后用排水法測出體積V，根據公式（1）計算果肉密度：

1.2.2.5 果肉色澤測定 采用色度儀測定，測定時除了削皮換個探頭外，其他同果皮色澤測定方法一致。

1.2.3 加工品質測定

1.2.3.1 果汁密度測定 采用婆梅比重計測定。

1.2.3.2 褐變指數測定 采用紫外分光光度計測定，參考Edna等[12]的方法，并做出了一定的修改。具體方法：將蘋果樣品榨汁，分別加入兩個燒杯中，每個燒杯加4mL，其中一個迅速加入6mL三氯乙酸（對照組），將兩個燒杯在20℃條件下放置2h，在另一個燒杯中加入6mL三氯乙酸（處理組）。將對照組和處理組在5000r/min離心20min后，取上清液在420nm[13]處測定吸光值，計算其ΔOD值，作為褐變指數。

1.2.3.3 出汁率測定 參照魯玉妙等[14]的方法，取一定量的蘋果切塊并稱重，用榨汁機榨汁，稱果汁的質量。根據公式（2）計算出汁率：

出汁率（%）=蘋果汁的質量/原料質量×100 式（2）

1.3 數據處理

采用Excel 2003進行數據的整理和簡單計算，再用SPSS19.0進行主成分分析，然后用DPS7.05進行聚類分析。

2 結果與分析

2.1 富士蘋果果實品質分析

10個不同產地富士蘋果主要果實品質評價指標測定結果見表1。表中數據反應了不同產地富士蘋果品質基本指標，體現各產地果實品質指標的簡單相互關系。外在品質中，單果重方面煙臺和洛川兩個產地蘋果最重，銅川最低；果形指數方面扶風、天水兩個產地的測量值最大，果形接近橢圓形或圓錐形，外觀端正；果皮色澤方面，延安的蘋果色澤比其他產地蘋果艷麗，內在品質中，果肉色澤方面阿克蘇、靜寧兩個產地要優于其他產地；硬度方面銅川、阿克蘇、三門峽、靜寧大于其他產地，松脆可口；可溶性固形物方面靜寧、三門峽含量大于其他產地；酸度方面阿克蘇、三門峽、煙臺含酸量大于其他產地；可溶性糖方面延安的最高，靜寧、煙臺和阿克蘇三個產地相對較高；加工品質中，褐變指數方面最高的為阿克蘇蘋果，ΔOD值為0.300，褐變指數最低的為煙臺蘋果，ΔOD值為0.166，安塞、銅川、天水、靜寧、扶風這五個產地褐變指數相對都較高；果汁密度方面扶風和煙臺最高，延安產地最低，其他產地之間相差不大；出汁率方面阿克蘇、煙臺、靜寧、天水大于其他產地的蘋果，即加工品質要優于其他產地。但是，不同產地間富士果實綜合品質在表中不易體現，為此，需要對其進行綜合評價。

表1 不同產地富士蘋果果實品質分析結果（x±s，n=10）Table 1 The fruit quality of Fuji apple among different cultivating regions（x±s，n=10）

表2 各指標的相關系數矩陣Table 2 Correlation matrix of indexes

2.2 富士蘋果果實品質評價因子的選擇

富士蘋果果實品質的構成因子較多，不同果實品質因子之間存在著密切相關性和相對獨立性。對供試的10個產地富士蘋果主要品質指標應用多元統計法的主成分分析和聚類分析，選擇出品質評價的主要因子并進行分類。

2.2.1 主成分分析的檢驗 表2是所測定的各個品質指標進行無量綱標準化處理后，求得的相關系數矩陣，其中X（1）、X（2）……X（12）代表品質指標見表1。根據KMO檢驗和Bartlett球度檢驗[15]，表3得出：KMO值為0.764，根據統計學家Kaiser之前規定的標準，當KMO取值大于0.6時，適合因子分析。Bartlett球度檢驗得出的相伴概率為0.0014，小于顯著性水平0.05，因此拒絕Bartlett球度檢驗的零假設，認為適合于因子分析。檢驗驗證結果表明，本實驗符合因子分析。

表3 KMO檢驗和Bartlett球度檢驗Table 3 KMO and Bartlett’s test

2.2.2 主成分因子的選擇 根據特征值大于1的原則提取了4個主成分，其特征值分別為3.776、2.971、1.934、1.571，各個主成分的方差貢獻率分別為31.470%、24.759%、16.115%、13.094%，累積貢獻率達85.439%（表4），能夠反應果實品質大部分信息。

表4 主成分分析表Table 4 Analysis of the principle components

從表4可以看出，決定第1主成分大小的主要是果肉色澤和可溶性固形物；決定第2主成分大小的主要是果形指數和單果重；決定第3主成分大小的主要是果汁密度和酸；決定第4主成分大小的主要是出汁率和褐變指數。為了使提取出的4個主成分能夠更好的定義及描述，對成分矩陣進行旋轉，結果見表5，決定第1主成分的主要是果皮色澤和可溶性糖；決定第2主成分大小的主要是硬度和果肉密度；決定第3主成分大小的主要是酸；決定第4主成分的主要是出汁率和褐變指數。依據這兩種方法的分析結果，將第1主成分可定義為蘋果內在品質的甜味；第2主成分可定義為蘋果的外觀品質；第3主成分可定義為蘋果內在品質的酸味；第4主成分可定義為蘋果的加工品質。

表5 旋轉主成分分析表Table 5 Rotating of the principle component’s analysis

2.2.3 主成分因子的聚類分析 用系統聚類分析建立果實品質評價體系[16]，如果單用主成分分析只可選擇出果實品質評價指標，并不能更有效挑選出影響其果實品質較大的指標。將表6前4個各個主成分的特征向量進行系統聚類，最大距離約為0.61時可化分為4個類別（如圖1）。

從圖1可以看出，果形指數（8）、出汁率（10）分別單列為一類，單果重和果汁密度（1、9）聚為一類，果皮色澤、可溶性固形物、可溶性糖、果肉色澤、果肉色澤、硬度、果肉密度、褐變指數和酸度（2、3、12、6、5、7、11、4）8個指標同聚為一類。其中單為一類的品質因素具有相對獨立性；同聚為一類的果實品質因素之間有密切的相關性。由此，富士蘋果12個果實品質因素可以選出4個因子予以簡化，簡化后的評價因子是：果形指數、出汁率、單果重或果汁密度、果皮色澤或可溶性固形物或可溶性糖或果肉色澤或硬度或果肉密度或褐變指數或酸度。

2.3 不同產地富士蘋果果實品質聚類分析

依據圖1果實品質評價體系并結合表4、表5主成分因子的選擇，選取單果重、果形指數、可溶性固形物、酸和出汁率5個果實品質指標為富士蘋果品質簡化后的評價體系，綜合評價10個不同產地富士蘋果果實品質指標。從圖2可以看出，當最大距離為8.03時可聚為4類，洛川聚為第1類；煙臺聚為第2類；安塞、延安、扶風、天水、靜寧、三門峽、阿克蘇聚為第3類；銅川聚為第4類。

2.4 不同產地富士蘋果綜合品質高低比較

依據提取出來的4個主成分因子為綜合評價品質指標，求得各個產地主成分得分及綜合得分，見表7。得到不同產地富士蘋果綜合品質高低的順序為：阿克蘇＞靜寧＞三門峽＞煙臺＞延安＞安塞＞天水＞洛川＞銅川＞扶風。

表6 各指標的特征向量Table 6 Feature vector of indexes

表7 各產地主成分得分及綜合得分Table 7 Score and general score of principal components of different cultivating regions

3 結論與討論

本文通過比較分析不同產地富士蘋果果實品質指標，比較10個產地蘋果的差異，選取單果重、果形指數、可溶性固形物、酸和出汁率為品質評價指標，得出各個產地蘋果綜合品質高低的順序為：阿克蘇＞靜寧＞三門峽＞煙臺＞延安＞安塞＞天水＞洛川＞銅川＞扶風。

應用數學多元統計方法中的主成分分析[17]和聚類分析[18]能夠對較多品質性狀進行綜合考察，主觀因素少，能在保留指標大部分信息的前提下對指標簡化為新的個數較少且彼此獨立的綜合指標，分類結果更加客觀科學從而更準確地分析果實品質。魏欽平等[19]利用主成分分析法對不同品種蘋果果實的主要品質指標進行分析，選擇了單果質量、可溶性固形物、總糖等評價指標，使蘋果的品質評價工作簡化，而本文與前人研究結果有共同之處，并有所改進，保證了富士蘋果果實綜合品質評價指標更有針對性，避免盲目測定大量可能影響品質的所有指標，減少了工作量，較簡單地對不同產地富士蘋果進行分類也比較出不同產地富士蘋果果實綜合品質差異性，為提高蘋果的品質提供了一定理論依據。但蘋果果實品質因受很多客觀和主觀上因素影響較大[20]，其中包括氣象因子（如海拔、年降水量、日照、氣溫）、栽植條件、肥水管理水平等，因此會因產地不同而呈現出較大差異。可以通過對這些影響因素的研究達到對蘋果品質的深度認識，從而為提高其品質提出一些更有力可行的方法，對于實現我國果實品質調控，提高蘋果國際市場競爭力，增加出口有著重大意義。

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