基于主成分分析的甜櫻桃貯藏品質評價研究

顧秋香，安迪，徐凱，王海富，鄭偉尉*

(1.浙江農林大學農業與食品科學學院/浙江省農產品品質改良技術研究重點實驗室，浙江臨安 311300；2.揚州御之苑生態農業觀光有限公司)

甜櫻桃(PrunusaviumL.)屬于薔薇科(Rosaceae)李屬(PrunusL.)，富含鈣、磷、鐵和多種維生素，被譽為“果中珍品”[1]。甜櫻桃果實肉軟、皮薄、汁多，采摘后幾天內就會出現枯梗、果實軟化和風味變淡等現象，失去其商品價值和食用價值[2]。因此果實貯藏品質是決定甜櫻桃生產最重要的經濟指標[3,4]。

果實貯藏品質包括外觀指標和內在品質指標，主成分分析法能較全面反映果實品質，已廣泛用于山葡萄[5]、獼猴桃[6]、李[7]等的果實品質綜合評價，但在甜櫻桃果實品質的評價上應用較少。筆者以薩米脫和美早2個甜櫻桃品種為試材，對12個果實貯藏品質指標進行測定，分析各指標間的相關性，并采用主成分分析法對果實品質進行綜合評價，為優質甜櫻桃品種選育及推廣提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試甜櫻桃品種為美早、薩米脫，砧木均為大青葉，樹齡6年，株行距為4m×4m，樹體為自由紡錘形。于2016年6月8日晴好天氣上午10時前采收九成熟、果形端正、大小均勻、果面清潔、色澤鮮艷、無病蟲害和機械傷害的果實，置于鋪有彈性材料的泡沫保溫箱，內襯甜櫻桃保鮮專用袋，運至浙江省農產品品質改良技術研究重點實驗室，預冷后分裝到有孔塑料盒，4℃保鮮柜貯藏。

1.2 方法

從2016年6月10日起，對甜櫻桃果實樣品進行測定分析，每7天取樣測定1次，重復5次，至樣品失去商品價值結束試驗。用游標卡尺測果實縱徑和橫徑、果柄長度、上果柄粗度(近果實端果柄粗度)、中果柄粗度(果柄中間粗度)、下果柄粗度(遠果實端果柄粗度)、種子縱徑和橫徑；用GY-1型果實硬度計測果實硬度；用電子天平測定單果重和種子重；用手持折光儀測果實的可溶性固形物含量。

1.3 數據處理

試驗結果為5次重復的平均值，數據的相關性和差異顯著性使用SPSS 22.0軟件統計分析。通過標準化值做主成分分析，最后對供試2個甜櫻桃品種的貯藏品質進行綜合評價。

2 結果與分析

2.1 甜櫻桃果實品質分析

由表1可見，2個甜櫻桃品種的單果重隨貯藏時間延長均呈下降趨勢，至貯藏42天時，薩米脫單果重由9.66g降至5.02g，下降48%；美早由11.81g降至6.78g，下降43%。貯藏過程中果實硬度逐漸下降，薩米脫由4.3kg/cm2降至1.5kg/cm2，下降65%；美早由4.6kg/cm2降至1.7kg/cm2，下降63%。果實可溶性固形物含量均呈逐漸升高趨勢，其中薩米脫由14.36%升高至15.88%；美早由12.88%升高至14.08%。

種子重量和果實縱橫徑均與果實品質有重要相關性[8,9]。貯藏至42天時，薩米脫種子重量由0.48g降至0.36g，下降25%；美早由0.57g下降至0.46g，下降19%。兩個品種的果實均是橫徑略大于縱徑，近橢圓形或長圓形，隨著貯藏時間延長，果實縱橫徑均變小。薩米脫果實縱徑由2.50cm降至2.05cm，下降20%；美早由2.56cm降至2.23cm，下降13%。薩米脫果實橫徑由2.99cm降至2.12cm，下降29%；美早由3.02cm降至2.36cm，下降22%。與貯藏前相比，薩米脫和美早的種子縱橫徑均變化不大。

果柄是水分和碳水化合物運輸到果實內的必經之路，其長短與粗細也可能影響到果實品質性狀[10]。貯藏過程中薩米脫和美早果柄長度均變短，果柄粗度變細，但品種間有較大差異。果柄長度，至貯藏末期薩米脫縮短17%，美早縮短16%。上果柄粗度，薩米脫貯藏末期下降19%，美早下降29%；中果柄粗度，薩米脫下降36%，美早下降21%；下果柄粗度，薩米脫下降44%，美早下降28%。

表1 甜櫻桃果實品質分析

2.2 果實品質指標相關性分析

對甜櫻桃12個果實品質指標進行相關性分析(表2)。結果表明，果實縱、橫徑與上、中、下果柄粗度，單果重，呈極顯著正相關，與種子重量呈顯著正相關；上、中、下果柄粗度與單果重、種子重量呈極顯著正相關；種子縱橫徑與種子重量呈顯著正相關。可溶性固形物含量與種子重量、果柄長度與種子重量呈極顯著負相關，中、下果柄粗度均與可溶性固形物呈極顯著負相關。

2.3 甜櫻桃貯藏品質主成分分析

對12個品質指標數據進行主成分分析(表3)。結果表明，前3個主成分Z1、Z2、Z3(特征值>1)累計貢獻率達到84.670%，說明這3個主成分能夠全面反映甜櫻桃果實貯藏品質。另外，由各特征向量值可以看出(考慮特征向量絕對值大小，值越大說明影響越大)，決定第1主成分大小的主要是果實橫徑、中果柄粗度、下果柄粗度、單果重、種子重量；決定第2主成分大小的主要是果柄長度、種子橫徑；決定第3主成分大小的主要是果實硬度、種子縱徑。

表2 甜櫻桃果實品質性狀的相關性分析

注：**和*分別表示在0.01極顯著相關和0.05水平顯著相關。

表3 12個主成分的特征向量、特征值、貢獻率及累計貢獻率

2.4 甜櫻桃貯藏品質的綜合評價

主成分是原變量的正規化線性組合，主成分中各性狀載荷值的大小體現了各性狀在主成分中的重要程度。根據各性狀相關矩陣的特征向量(表3)，可列出前3個主成分的函數表達式：

F1=0.315X0+0.360X1-0.133X2+0.307X3+0.351X4+0.366X5+0.363X6+0.116X7-0.302X8+0.185X9+0.154X10+0.329X11

F2=248X0+0.199X1+0.553X2+0.274X3+0.147X4+0.033X5+0.107X6-0.010X7+0.101X8-0.239X9-0.573X10-0.298X11

F3=297X0+0.113X1+0.323X2-0.159X3-0.147X4-0.185X5+0.094X6-0.602X7+0.060X8+0.561X9+0.156X10+0.007X11

式中：Xi為標準化后的數據，i=0，1，2，…，11。

綜合表達式為：F=6.723F1+2.126F2+1.311F3

利用公式計算出綜合得分，結果表明在0～4℃條件下，隨著貯藏時間的延長，薩米脫和美早的綜合得分均呈下降趨勢(圖1)，說明采后甜櫻桃果實的品質逐漸劣變。貯藏7天時薩米脫的綜合得分仍為正值，而后迅速下降；至35天時，其綜合得分已降為-1.88。美早的綜合得分明顯高于薩米脫，至14天時綜合得分為0.87，至35天時降為0。貯藏至42天時，薩米脫和美早的綜合得分分別降為-3.65和-1.48，說明薩米脫不如美早耐貯藏。

圖1 甜櫻桃貯藏品質綜合評價

3 小結與討論

果實品質評價指標往往眾多且主次難分。主成分分析法在不損失或很少損失原有信息的前提下，將原來個數較多而且彼此相關的指標轉化為新的個數較少且彼此獨立或相關性較小的綜合指標，避免了重復信息的干擾[11]。結果具有準確性和科學性。邵明燦等[12]、陳書霞等[13]、劉科鵬等[6]已通過主成分分析法對綠蘆筍、大蒜、獼猴桃等品質進行了綜合評價。李偉等[14]采用主成分分析法評價楊梅品種的綜合品質，從而篩選出品質較佳的楊梅品種。Pinho等[15]根據11個野生食用菌的主要風味物質，并應用主成分分析和聚類分析法對其分類。因此，將12個甜櫻桃果實貯藏品質指標簡化為相對獨立的3個主要因子，對果實貯藏品質進行評價。在0～4℃條件下，果實的綜合評價指標F值均呈先平穩變化再急劇下降的變化趨勢。薩米脫的F值在貯藏的前7天為正值，美早的F值在貯藏前35天為正值。說明薩米脫果實在低溫貯藏條件下的最長貯藏期限為7天，美早果實的最長貯藏期限為35天。根據甜櫻桃果實品質綜合得分，美早貯藏期間品質遠高于薩米脫。