越橘品質指標評價

張佳，聶繼云，張惠，李靜，李也

（中國農業(yè)科學院果樹研究所/農業(yè)農村部果品質量安全風險評估實驗室（興城）/農業(yè)農村部果品及苗木質量監(jiān)督檢驗測試中心（興城），遼寧興城 125100）

0 引言

【研究意義】越橘（VacciniumL.）營養(yǎng)豐富，含有花青苷、黃酮類等多種具有抗氧化生理活性的物質，被世界糧農組織推薦為五大健康水果之一，有“漿果之王”的美譽[1]。越橘在中國自2000年產業(yè)化生產以來，經(jīng)過十余年的快速發(fā)展，至2017年，種植面積達5.59×104hm2，產量1.543×105t[2]。越橘生產以鮮果生產為主。隨著越橘產量的增加和消費水平的提高，市場對越橘品質的要求越來越高。大果、外觀好、好吃、耐儲運成為越橘鮮果生產的主要目標。品質指標是越橘品質評價的依據(jù)，開展越橘品質指標研究，建立科學的品質指標分級標準，確立代表性品質指標，將為越橘生產和流通中品質評價、品種和產區(qū)選擇奠定基礎?！厩叭搜芯窟M展】目前越橘品質研究主要集中在兩個方面，一是不同品系[3-6]、不同地區(qū)[7]和不同成熟度[8-9]的品質差異性，二是不同主栽品種的加工[10]、貯藏[11]適應性。劉丙花等[4]對22個不同品種的越橘果實品質進行分析與比較，篩選出綜合評價藍莓品質的5項核心指標，并建立了藍莓鮮食和加工特性評價模型。謝國芳等[7]對越橘感官、理化、營養(yǎng)等指標進行差異性分析，發(fā)現(xiàn)產地對貴州主栽越橘品種的品質有一定影響，但相比品種而言，影響相對較小。謝躍杰等[8]針對 4個代表性越橘品種研究了成熟度對感官品質、功效成分和抗氧化活性的影響，篩選出‘安娜’和‘巴爾德溫’為最佳的加工和提取活性成分用栽培品種。主成分分析[11-12]、聚類分析[13-15]和層次分析法[16]已成為果品品質評價研究的重要手段。蘋果[15]、棗[17]、榛子[18]、杏[19]等研究表明，對符合正態(tài)分布的樣本進行概率分級，分級效果較為理想?！颈狙芯壳腥朦c】目前越橘品質研究涉及的品種和地區(qū)較少，指標間關系缺乏深入探討，指標分級研究尚未見報道。本研究以92份不同地區(qū)采集的越橘果實樣品為試材，對單果重、果形指數(shù)、硬度、可滴定酸含量、可溶性固性物含量、維生素C含量、固酸比7項指標進行系統(tǒng)研究，運用相關分析、因子分析、層次分析法、正態(tài)分布理論等數(shù)理統(tǒng)計方法，建立越橘品質評價體系，并探索不同地區(qū)越橘品質的差異。【擬解決的關鍵問題】明確越橘主要品質指標，建立分級評價標準，為越橘品質評價提供理論參考。

1 材料與方法

試驗于 2018年在中國農業(yè)科學院果樹研究所進行。

1.1 試驗材料

從不同越橘產區(qū)共采集 92份越橘果實樣品作為試材（山東地區(qū)30份、江蘇地區(qū)8份、遼寧地區(qū)37份、吉林地區(qū)17份），品種名稱和編號見表1。果實在商品成熟期采摘，同一果園同一品種為1個樣品，隨機選取10株樹，摘取約500 g果實。越橘果實品質測定于采樣當日或次日在中國農業(yè)科學院果樹研究所進行，每個樣品設2次重復。

1.2 主要儀器

PL602-L型電子天平（METTLER TOLEDO公司，Switzerland）、PR-101α型數(shù)顯式全糖儀（ATAGO公司，Japan）、808 Titrando全自動電位滴定儀（Metrohm公司，Switzerland）、FT-7型水果硬度無損傷檢測儀（北京陽光億事達科技有限公司，China）、Milli-Q Direct 8實驗室純水系統(tǒng)（Millipore公司，USA）、IP67型數(shù)顯卡尺（Sylvac公司，Switzerland）。

1.3 試驗方法

單果重用PL602-L型電子天平測定。果形指數(shù)用IP67型數(shù)顯卡尺測量，果形指數(shù)用果實縱徑與果實橫徑的比值表示。果實硬度用FT-7型水果硬度無損傷檢測儀測定?？扇苄怨绦挝锖坑肞R-101α型數(shù)顯式全糖儀測定。可滴定酸含量用指示劑滴定法測定[20]。維生素C含量用2, 6-二氯靛酚滴定法測定[20]。固酸比用可溶性固形物與可滴定酸含量的比值表示。

表1 樣品一覽表Table 1 The list of samples

1.4 統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)的基本統(tǒng)計量、相關分析、正態(tài)分布檢驗、因子分析等用SAS 9.4軟件完成。正態(tài)分布檢驗采用K-S（Kolmogorov-Smirnov）檢驗，P≥0.05即判定符合正態(tài)分布。采用Origin 9.0 軟件對正態(tài)分布檢驗和聚類結果作圖。

2 結果

2.1 越橘品質指標特征分析

2.1.1 越橘品質指標水平分析 單果重、果形指數(shù)、硬度、可滴定酸含量、可溶性固性物含量、維生素C含量、固酸比7項越橘品質指標的變幅、平均數(shù)、標準差及變異系數(shù)見表2。從表2可知，以上7項指標中，固酸比變化范圍最大，在 6.7—89.5，變異系數(shù)高達 67.12%；其次是可滴定酸含量和單果重，變異系數(shù)分別為45.46%和35.28%；果實硬度、維生素C含量和可溶性固形物含量變異系數(shù)均在18%以上，說明樣品的這些指標間差異均很大。果形指數(shù)的變化范圍最小，在 0.65—0.88，變異系數(shù)僅為 6.05%，說明越橘間果形指數(shù)差異較小。

表2 7 項品質指標的變異情況Table 2 Variation of seven quality indexes

2.1.2 主要品質指標分布規(guī)律 對各指標進行 K-S正態(tài)分布檢驗，P≥0.05即判定符合正態(tài)分布[14]，結果見圖1。7項指標中可滴定酸含量和維生素C含量的P值分別為0.1225和大于0.15，符合正態(tài)分布。可溶性固形物含量去掉2個極端值和果形指數(shù)去掉3個極端值后P值均大于0.15，符合正態(tài)分布。硬度去掉4個極端值后，P值為0.0667，符合正態(tài)分布。單果重去掉4個極端值后，P值為0.0494，與0.05極為接近，視為符合正態(tài)分布；固酸比P值小于0.01，不符合正態(tài)分布。

2.1.3 越橘品質指標相關性分析 如表3所示，單果重與果形指數(shù)、維生素C含量、可溶性固形物含量間均呈極顯著（α=0.01）的負相關，即越橘維生素C含量、可溶性固形物含量和果形指數(shù)隨單果重的升高而降低。維生素C含量與可溶性固形物和固酸比均呈極顯著的正相關，即越橘可溶性固形物和固酸比隨維生素C含量的升高而升高?？傻味ㄋ岷颗c固酸比呈極顯著的負相關，相關系數(shù)達-0.8174，表明越橘固酸比隨可滴定酸含量的升高而降低?；貧w分析顯示可滴定酸含量與固酸比之間有極顯著的冪函數(shù)關系，決定系數(shù)（R2）達0.9005（圖2）。

2.2 越橘品質指標的篩選

7項越橘品質指標數(shù)據(jù)經(jīng)標準化處理，采用Quartimax旋轉法進行因子分析。結果顯示，前4個因子貢獻率均大于15%，累積貢獻率達85.4%，能夠代表7項指標的大部分信息。因子1貢獻率為28.4%，代表性指標包括可滴定酸含量和固酸比，反映越橘的酸味特征；因子2貢獻率為25.3%，代表性指標為可溶性固形物，反映越橘的甜味特征；因子3貢獻率為16.5%，代表性指標為維生素C含量，反映越橘維生素C含量水平；因子4貢獻率為15.2%，代表性指標為果實硬度，反映越橘的質地特征。

固酸比為可滴定酸與可溶性固形物含量的推導指標，測定不夠簡便；可滴定酸含量易于測定，而且不是導出指標，具有準確和簡便的特點[15]?？傻味ㄋ岷颗c固酸比高度相關，相關系數(shù)為-0.81742（表3），且二者在因子分析中歸為一類性狀（表 5和圖 3）。因此，對其進行簡化，即可滴定酸含量和固酸比留一個。在因子分析中可滴定酸含量權重略大于固酸比，故選擇可滴定酸含量定義為酸味指標。因此，越橘的代表性品質指標由可滴定酸含量（酸味指標）、可溶性固形物含量（甜味指標）、維生素C含量（營養(yǎng)指標）、果實硬度（質地指標）4項構成。

圖1 7項品質指標頻次分布圖Fig. 1 Distribution of seven quality indexes

表3 7 項品質指標的相關系數(shù)Table 3 Correlation coefficients of seven quality indexes

2.3 越橘品質指標分級標準

符合正態(tài)分布的指標可進行概率分級[15,17]。篩選出的4項品質指標均符合正態(tài)分布，分為極低、低、中、高和極高5級（表4）。從分布比例來看，處于中級的越橘樣本數(shù)量最多，平均達35.25%?？扇苄怨绦挝锖刻幱谥屑壍臉悠窋?shù)最多，其次是果實硬度，可滴定酸含量處于中級的樣品最少。低級和高級的樣品分別占總數(shù)的23.5%和21%，其中維生素C含量處于低級的樣品數(shù)最高（26份），可滴定酸含量處于高級的樣品數(shù)最高（24份），其余指標處于這兩級的樣品均少于21份。屬于極低和極高的樣本數(shù)均較少，僅分別為9.75%和10.75%，其中可溶性固形物處于極低的樣品數(shù)最高（11份），果實硬度處于極高的樣品數(shù)最高（12份）。

圖2 固酸比與可滴定酸含量之間的冪函數(shù)回歸曲線Fig. 2 Power functions between total soluble solid/titratable acidity with titratable acidity

2.4 越橘品質指標評分標準的建立

根據(jù)因子分析中各指標的貢獻程度并結合生產實踐，構建越橘主要品質指標的判別矩陣（表6）。判斷矩陣的CR值為0.0039，小于0.1，說明判別矩陣中各成分相互關系比較一致，可接受層次分析最終排序結果[21]，可溶性固形物含量、可滴定酸含量、維生素 C含量和果實硬度的權重分別為 31.23%、31.23%、29.13%和 8.41%，即可滴定酸含量和可溶性固形物含量對越橘綜合品質貢獻最大，其次是維生素C含量，果實硬度對越橘品質影響相對較小。將層次分析確定的指標權重乘以 100作為該指標的分值，各品質指標滿分值的 1/5作為級差[21]，結合指標分級結果，以確定各級得分，4項指標滿分總和為100分。可溶性固形物含量、維生素C含量和果實硬度為正向指標，以最高等級的得分為滿分，即31.23、29.13和8.41，其前各等級得分依次遞減。可滴定酸含量為負向指標，以最低等級得分為滿分，即31.23，其后各等級得分依次遞減。各等級得分見表7。

表4 7項品質指標因子分析結果Table 4 Principal component analysis of seven quality indexes

表5 4項品質指標的分級結果Table 5 Grading of four quality indexes

表6 越橘品質指標判別矩陣Table 6 Discriminant matrix of quality index

表7 4項品質指標評分標準Table 7 Scores of five quality indexes

2.5 越橘品質綜合評價

利用品質指標得分對越橘樣品進行 K-均值聚類分析，將92份參試越橘樣品分為3大類。其品質依次分為優(yōu)、中、差，各類樣品的指標分布情況見表8和表9。根據(jù)分類結果，以可溶性固形物含量為x軸，可滴定酸含量為y軸繪制成平面圖（圖3），除個別樣品外，本研究建立的評價方法可將3種品質的越橘區(qū)分開，效果較為明顯。從結果可知，優(yōu)等越橘果實硬度較大，維生素C含量和可溶性固形物含量高，可滴定酸含量中等，口味大多偏甜，品質上乘。中等越橘果實偏軟，維生素C含量和可溶性固形物含量中等，可滴定酸含量相對較低，口味大多酸甜。差等越橘果實硬度中等，維生素C含量和可溶性固形物含量低，可滴定酸含量高，口感大多偏酸。92份越橘樣品評價等級見表 9。‘早藍’‘日升’‘斯巴坦’‘北衛(wèi)’等品種表現(xiàn)較為突出，均為優(yōu)等；‘都克’‘密斯蒂’‘北陸’‘奧尼爾’‘達柔’‘北藍’等品種則多為中等；‘瑞卡’‘普魯’‘藍金’‘布里吉塔’等品種表現(xiàn)一般，多為差等。

圖3 92份越橘樣品聚類結果Fig. 3 Cluster results of 92 samples

表8 越橘樣品指標聚類分布情況Table 8 Distribution of blueberry samples

表9 92份越橘樣品的評價等級Table 9 Evaluation grades of 92 samples

3 討論

生物現(xiàn)象的連續(xù)性變量或間斷性變量大多遵從正態(tài)分布，在果樹科學試驗中正態(tài)分布是最常見的分布形式[22]，這一特點在蘋果[23]、桃[24]、棗[25]、山核桃[26]等果樹上均有體現(xiàn)。本研究顯示，單果重、果形指數(shù)、果實硬度、維生素 C含量、可溶性固形物含量和可滴定酸含量 6項越橘品質指標均表現(xiàn)為明顯的正態(tài)分布，而固酸比表現(xiàn)為偏態(tài)分布，這可能與長期的人工選擇有關，使樹種向人們期望的方向進化，處于相應性狀的個體或品種增加，導致性狀的分布發(fā)生變化[13,27-28]。果實數(shù)量性狀的分級是果實品質評價的關鍵環(huán)節(jié)。概率分級是建立在主要性狀分布特征基礎上的分級方法，與傳統(tǒng)的經(jīng)驗分級相比，概率分級客觀、標準統(tǒng)一，更有指導價值[14]。概率分級已經(jīng)在蘋果[15]、葡萄[28]、核桃[29]、杏[30]等果樹上取得了比較理想的結果，本研究以92份越橘樣品為試材，涉及8個地區(qū)的41個品種，有足夠的代表性，分級結果科學、準確，可為越橘品質指標分級研究提供理論支持。

因子分析法[31]、聚類分析法[32]和主成分分析法[13]是果品評價常用的方法，主要用于解決指標間信息重疊問題[33]。層次分析方法可以較好的解決指標相互關聯(lián)的問題，在蘋果[34]、葡萄[35]、黑莓[36]、越橘[4]等果品評價上有廣泛的應用。但層次分析往往依賴于人們的經(jīng)驗，構建的判別矩陣不應帶有主觀臆斷性，否則會使結果可信度下降[37]。本研究利用主成分分析和聚類分析篩選出4個越橘品質的代表性指標，根據(jù)指標貢獻程度構建層次分析的判別矩陣，判別矩陣的一致性滿足要求，確定各指標的權重值更合理、準確。聚類分析將92份越橘得分分為3類，營口地區(qū)大部分樣品為優(yōu)等，部分樣品為中等；連云港地區(qū)絕大部分樣品處于中等，少部分為優(yōu)等和差等；青島地區(qū)樣品均處于中等；長春地區(qū)、丹東地區(qū)和通化地區(qū)樣品均集中在中等和差等；威海地區(qū)和大連地區(qū)樣品較為分散，3個等級均有存在。從品種來看，南高叢越橘除威海地區(qū)的‘密斯蒂’、半高叢越橘除大連地區(qū)的‘北陸’及矮叢越橘長春地區(qū)的‘普特’均處于中等。北高叢越橘主要集中在優(yōu)等和差等，處于中等的樣品較少，其中各地區(qū)的‘早藍’‘北衛(wèi)’‘日升’等品種品質較為突出，均處于優(yōu)等。由此可見，不同地區(qū)越橘品質有所差異，究其原因，與生態(tài)條件、果園管理水平等因素有關[7,38]。

越橘品質已有較多的研究，但是少有對越橘品質指標相關性研究的報道。本研究中，維生素C含量和可溶性固形物含量隨單果重的升高而降低，呈極顯著的負相關；可滴定酸含量與固酸比均隨果形指數(shù)的變化而變化，相關性均為極顯著，這種相關性在草莓[39]、無花果[40]、梨[41]上均有一定的體現(xiàn)。維生素C是評價果品營養(yǎng)品質非常重要的指標之一。越橘中維生素C含量隨可溶性固形物含量的升高而升高，二者呈極顯著的正相關，這與前人在桃[42]、梨[41]、獼猴桃[43]等水果中的研究結果相同，說明果實中糖的含量多少與維生素C合成是密切關聯(lián)的。

果實的糖酸含量是反應果實風味的重要指標，水果中的可溶性固形物主要由糖構成[44]。從參試的 92份越橘樣品來看，可滴定酸含量和固酸比變化范圍廣、變異系數(shù)大（表 2），與之相比，可溶性固形物含量變異程度相對較小，這一結果與LOBOS等[45]的研究一致，表明越橘品種間糖、酸含量有所差異。不同的糖其甜度和口感不同，果糖最甜，蔗糖次之，葡萄糖再次之，但葡萄糖口感最佳[46-48]。不同有機酸的酸味強度也不盡相同，味覺對檸檬酸的感知先于蘋果酸，且檸檬酸比蘋果酸能達到更高的酸度，但其酸味持續(xù)的時間短[49]。因此，越橘的風味并不能單純的用甜味和酸味來衡量，今后可從越橘糖、酸組分及含量入手，進一步開展越橘風味的研究。

4 結論

越橘品種間單果重、果實硬度、維生素C含量、可溶性固形物含量、可滴定酸含量和固酸比差異較大，果形指數(shù)差異較小，除固酸比外，其余指標均服從正態(tài)分布?？傻味ㄋ岷颗c固酸比呈極顯著的負相關，且二者之間存在極顯著的冪函數(shù)變化趨勢?？扇苄怨绦挝锖浚ㄌ鹞吨笜耍?、可滴定酸含量（酸味指標）、維生素C含量（營養(yǎng)指標）和果實硬度（質地指標）是越橘的代表性品質指標，4項指標均可劃分為服從正態(tài)分布的5級，即極低、低、中、高和極高。

致謝：本文部分樣品由吉林農業(yè)大學小漿果種質資源圃和遼寧省果樹科學研究所提供，特致謝忱！