基于多元變量統計分析法分析不同處理對柿果常溫貨架品質的影響

張鵬，韓雙雙，李春媛，李江闊*，薛友林

1(國家農產品保鮮工程技術研究中心(天津)，農業農村部農產品貯藏保鮮重點實驗室，天津市農產品采后生理與貯藏保鮮重點實驗室,天津，300384)2(遼寧大學 輕型產業學院，遼寧 沈陽，110036)

柿(DiospyroskakiL.)屬柿科植物，原產于中國[1]。根據果實脫澀程度和果肉褐斑的形成，可將柿果實分為完全澀柿、不完全澀柿、完全甜柿和不完全甜柿4類[2-3]。目前，我國以完全澀柿為主，如磨盤柿、牛心柿、恭城月柿等，且完全澀柿必須經過人工脫澀后，使其澀味降到閾值之下才可食用[4]。其中磨盤柿為我國北方地域主要種植品種[5]，果實脫澀后味道香甜可口、營養價值高，深受人們喜愛[6]。但由于果實自身的生理特點，導致果實在短期內易發生顯著變化，嚴重影響其商業價值，因此采后貯運保鮮十分重要。

自發氣調貯藏(MA)是指依靠果蔬自身呼吸代謝降低環境中O2，提高CO2含量，從而降低呼吸速率以達到延緩果實成熟衰老的目的。KHANDRA[7]將‘Jiro’柿果采用MA包裝，物流至香港，并在10 ℃下存放6 d，發現MA延緩了柿果實的軟化和品質劣變；李燦[8]對尖柿的研究表明，MA貯藏能夠降低果實的呼吸速率和乙烯釋放量，抑制多聚半乳糖醛酸酶和纖維素酶活性的上升，延緩果膠和纖維素的降解，進而有效延緩果實的軟化。1-甲基環丙烯(1-MCP)是目前備受關注的一種乙烯受體抑制劑，其通過不可逆的方式與乙烯受體蛋白結合，阻斷乙烯與受體結合，抑制果實的生理生化反應，起到保鮮的作用。有大量研究表明[9-10]，柿果在貯藏保鮮時引入1-MCP，能延緩果實成熟衰老，此外MA結合1-MCP處理可以有效維持果實的營養品質，減緩果實硬度的下降[11-12]。但目前，MA結合1-MCP處理對澀柿果實脫澀后貨架期內品質的變化研究減少。

主成分分析法(PCA)，是一種利用降維技術把多元變量簡化為少數幾個變量的分析方法[13-14]，PCA操作可將樣本區分開來，并且可識別多變量數據矩陣中最重要的變量，從而篩選出較優的處理方式，目前該分析方法已經廣泛應用于果蔬、食品研究等方面[15-16]。層次聚類分析法(HCA)是通過對數據集按照某種方法進行層次分解，使相近的變量劃分為一類，最小偏二乘回歸(OPLS-DA)是通過投影分別將預測變量和觀測變量投影到一個新空間，來尋找一個線性回歸模型，從而篩選出處理間的差異性物質。現今HCA和OPLS-DA已經廣泛應用于代謝組學等方面的研究[17-18]。

本文運用干冰對柿果進行脫澀，研究MA、MA+1-MCP、MA+干冰、MA+1-MCP+干冰4種處理方式對磨盤柿常溫貨架期內果實生理與品質的影響，分析MA結合1-MCP處理后磨盤柿果實貨架期內品質的變化規律，并運用多元變量統計分析法進行綜合評價，為澀柿脫澀保鮮技術提供理論支撐。

1 材料和方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料

磨盤柿,產自北京房山，果實8成熟，柿果表面70%～80%為橙黃色，果底部分為黃綠色。選擇大小均一、無病蟲害、無機械損傷的果實作為試驗用果。

氣調箱(0.28 m×0.22 m×0.12 m，體積為0.007 3 m3),前、后2個面各有3個通氣口(0.2 m×0.15 m，氣孔間距0.15 m)，配備氣調元件，氣調箱為寧波國嘉農產品保鮮包裝技術有限公司。

1.1.2 儀器與設備

Check PiontⅡ便攜式殘氧儀，丹麥Dansensor公司；TU-1810 紫外-可見分光光度計，北京普析通用儀器有限責任公司；PAL-1便攜式手持折光儀，日本愛宕公司；2010型氣相色譜儀，日本島津公司；TA.XT.Plus質構儀，英國SMS公司；CM-700d色差儀，日本柯尼卡美能達；KF-568電子稱，中國·凱豐集團；3-30K離心機，德國SIGMA公司；恒溫水浴鍋，金壇市金南儀器制造有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 實驗處理

將柿果分別分為A、B、C、D 4組，每組2.4 kg，然后分裝于氣調箱內。A組：柿果置于氣調箱中，頂部密封，在通氣口貼上氣調元件，置于常溫，記作MA；B組：將1-MCP處理過的柿果置于氣調箱中，頂部密封，在通氣口貼上氣調元件，置于常溫，記作MA+1-MCP；C組：在裝有柿果的氣調箱內放入40±2 g干冰，注意將干冰用紗布包裹，然后密封(微環境內CO2含量達到80%～90%)，干冰處理柿果脫澀后將密閉元件換成氣調元件，記作MA+干冰；D組：在裝有1-MCP處理過的柿果的氣調箱內放入40±2 g干冰，注意將干冰用紗布包裹，然后密封(微環境內CO2含量達到80%～90%)，干冰處理柿果脫澀后將密閉元件換成氣調元件，記作MA+1-MCP+干冰。

1.2.2 氣體含量的測定

用Check point便攜式O2/CO2測定儀每隔4 d測定1次箱內氣體含量。

1.2.3 可溶性單寧含量的測定

采用FoLin-Denis法[19]，略有改變。取5 g柿果肉勻漿，加入20 mL 75%的甲醇溶液并攪拌均勻，在4 ℃下以10 000×g離心10 min，取4 mL上清液，定容至100 mL，測定時取1 mL樣品，加入7.5 mL蒸餾水、0.5 mL酚類試劑，3 min后，加入1 mL飽和碳酸鈉溶液，60 min后在725 nm下測定吸光度并從單寧酸標準曲線上計算單寧的毫克數。每組處理重復3次。

1.2.4 品質指標的測定

1.2.4.1 可溶性固形物的測定

采用便攜式手持折光儀測定[20]，打漿后取勻漿并用4層紗布過濾，取0.2 mL濾液直接用于測定，每個處理重復6次，取平均值。

1.2.4.2 VC含量的測定

根據李玉紅[21]的方法測定VC含量。

1.2.5 生理指標的測定

1.2.5.1 呼吸強度的測定

采用靜置法[22]并稍作修改，將3個果實置于固定容器內，密閉1 h后用氣體成分測定儀測定積累的CO2量，以每千克柿果試材每小時所累積的釋放的CO2含量計。

1.2.5.2 乙烯生成速率的測定

采用島津2010型氣相色譜儀法[23]。每次將3個果實置于固定容器內，室溫下密閉1 h后取樣20 mL，用氣相色譜儀程序升溫法測定乙烯含量。采用面積外標法計算，標樣濃度為 50 μL/L，每個處理重復3次。

1.2.6 硬度的測定

采用英國TA.XT.Plus TextureAnalyser物性測定儀測定。每個處理取6個果實，分別在胴部對立面去皮測定2個點，取平均值。測定參數為：探頭型號P/2，直徑2 mm，測試速度2.00 mm/s；測定深度10 mm。

1.2.7 色澤的測定

采用CM-700d分光測色計測定L、a、b、C值，每個處理選取6個柿子，每個柿子在陰陽面各測定1次，共測定12次。明度L值由大到小表示亮度從白到黑漸變，色度a、b值由正向負分別表示顏色由紅向綠、由黃向藍漸變，C表示果實著色強度。

1.3 統計分析

實驗中所有數據通過Excel 2010軟件作圖，DPS7.5軟件進行差異顯著性分析、SPSS進行主成分得分分析及SIMCA13.2進行主成分分析(PCA)、聚類分析(HCA)、最小偏二乘分析(OPLS-DA)。

2 結果與分析

2.1 不同處理柿果箱內氣體成分變化規律

圖1顯示了不同處理在整個貨架期內箱體內CO2和O2的變化情況。在整個貨架期內不同處理氣調箱內的O2含量均呈下降趨勢，而CO2含量則呈相反趨勢。從整體看，脫澀后的柿果實CO2含量高于脫澀前，經1-MCP處理的柿果CO2含量低于對照果。造成這種現象的原因可能是果實脫澀后呼吸強度加強，CO2含量較未脫澀高。又由圖1可知在貨架期內，4種處理的O2含量在2.93%～12.7%，且無顯著性差異(P>0.05)。而CO2含量的變化范圍為9.21%～29.78%。

a- O2；b-CO2圖1 貨架期間塑料氣調箱內O2和CO2含量的變化Fig.1 Changes of O2 and CO2 inside plastic modified atmosphere box during shelf life

2.2 不同處理對柿果基礎指標的影響

由表1可以看出，隨著貨架時間的延長，經4種處理方式后的可溶性單寧含量逐漸降低，但在貨架期內，經A、B處理方式的單寧含量未降低到澀味閾值[24]之下。且在貨架后期B處理的可溶性單寧含量大于A(P<0.05)，說明隨著貨架時間的延長1-MCP會減緩柿果澀味的降低。而經過干冰脫澀處理的C、D組在貨架第7天時單寧含量分別降低到0.02%、0.04%，澀味已完全消失，其中經1-MCP處理后的果實單寧含量較未經1-MCP處理的果實單寧含量略高(P>0.05)。

從處理方式來看，未經干冰脫澀處理的A、B 2組中可溶性固形物含量在貨架期內呈先升高后下降的狀態，可能是因為果實在采摘后仍進行呼吸作用，營養物質積累，但隨著貨架天數的增加，可溶性固形物會作為呼吸底物在糖酵解過程中導致還原性糖類被分解成丙酮酸而逐漸被消耗[25]，因此呈現該變化趨勢；而經過干冰脫澀處理的C、D組中可溶性固形物含量基本呈降低趨勢，可能是因為經干冰處理后，果肉細胞在短期內進入無氧狀態，消耗糖類物質，從而使可溶性固形物含量下降。又由表可以看出，未經1-MCP處理的A、C 2組在貨架期內可溶性固形物含量分別變化了0.83%、2.83%，而經1-MCP處理的B、D 2組在貨架期內可溶性固形物含量分別變化了0.2%、2.06%，因此可以看出柿果實經1-MCP處理后果實可溶性固形物含量變化相對較小，即1-MCP可以保持果實可溶性固形物含量的穩定，保持果實成熟衰老期的穩定。果實中VC含量也呈現了與可溶性固形物變化的相同趨勢，柿果實脫澀處理前VC含量基本高于脫澀處理后的VC含量，且經1-MCP處理后的果實VC含量較未經1-MCP處理的果實VC含量高，其中處理組B在貨架期內VC的含量變化為8.88%，與另外3組差異性顯著(P<0.05)。

從果實的生理指標來看，未經脫澀的柿果實在貨架第7天時，呼吸強度達到最高值，隨著貨架時間的延長，呼吸強度降低。說明在貨架期內果實逐漸成熟以致衰老。而經過干冰脫澀處理的柿果實C組在貨架第14天時呼吸強度達到最高，為137.12 mg CO2/(kg·h)，D組在貨架第21天時達到呼吸高峰150.88 mg CO2/(kg·h)，可以說明1-MCP可以延緩果實成熟衰老。且經過干冰脫澀處理的柿果實呼吸高峰較未脫澀處理柿果高，說明經過干冰脫澀處理的果實成熟衰老變緩。

柿果屬于典型的呼吸躍變型果實[26]，在果實成熟衰老時，乙烯生成速率會發生顯著變化。由表1可以看出，A、B 2組在貨架第7天時，乙烯生成速率達到高峰，之后隨貨架時間的延長降低。而經過干冰脫澀處理的C、D組分別在貨架第14、21天出現峰值，可能是因為未經干冰脫澀處理的柿果實會先進入果實完熟階段，因此在貨架第7天時出現乙烯躍變峰。而經過干冰脫澀處理的果實在貨架7 d內已經歷完全成熟階段，隨著時間的延長，果實逐漸衰老，因此在貨架第14、21天時出現乙烯躍變峰。其中對于C、D 2種處理來看，經過1-MCP處理的果實可以延緩乙烯高峰的出現，即延緩果實的成熟衰老。

硬度的高低是評價柿果實成熟與否的一個重要指標。由表1可以看出，隨著貨架時間的延長，4種處理方式的果實硬度均呈下降趨勢，且未經干冰脫澀處理的柿果實A、B組硬度值在貨架21 d時較經干冰脫澀處理的柿果C、D組高，但差異不顯著(P>0.05)。隨著貨架時間的延長，經1-MCP處理的柿果實B、D組硬度值較未經1-MCP處理的柿果實A、C組偏高，說明1-MCP可以延緩果實硬度的降低。

表1 貨架期間4種處理方式對柿果可溶性單寧含量、品質指標、生理指標、硬度的影響Table 1 Effects of 4 treatment methods on soluble tannin content,quality index,physiological index and hardness of persimmon fruit during shelf life

注：不同的小寫字母表示每一列每個指標的顯著性差異(P<0.05)；不同的大寫字母表示每一行的顯著性差異(P<0.05)。下同。

表2為柿果經不同處理后果實在貨架期內的色澤值。

表2 貨架期間4種處理方式對柿果色澤的影響Table 2 Effects of 4 treatment methods on the color of persimmon fruit during shelf life

可以看出，隨著貨架時間的延長，果實L值逐漸降低，但差異不顯著(P>0.05)。果實L值降低可能是因為在果實剛采摘時，其含有的葉綠素含量偏高，而隨著貨架時間的延長，果實越發成熟，柿果中類胡蘿卜素含量增高[27]，從而使柿果表面的明暗發生變化。各處理間a、b值變化不顯著(P>0.05)，可能與果實為8分成熟柿果有關。隨著貨架時間的延長，果實著色強度C基本呈升高趨勢，可能是因為貨架時間越長，果實越發成熟衰老，黑色素沉積，導致顏色變暗。

2.3 PCA法綜合評價柿果實品質

利用測得的可溶性單寧含量、可溶性固形物含量、Vc含量、呼吸強度、乙烯生成速率、硬度、L、a、b、C值作為不同維度做PCA分析，自動擬合出2個主成分，如表3所示。

由表3可以看出，用主成分分析法可以提取出2個主成分，包含的信息量占總信息量的89.396%，且可以充分反映原始數據的主要信息。

表3 主成分的特征值及貢獻率Table 3 Principal component eigenvalue and contribution rate

表4 主成分得分表Table 4 Principal component scores

由表4得出在貨架21 d時，4種處理方式的平均綜合得分最高，其中D組處理方式綜合得分最高，其次是B組。若從食用角度來看，D組處理果實后，果實的澀味不僅消失，且較好地保持了果實的硬度；若從貯藏品質、保鮮期來看，則B組處理后的果實在貨架21 d時可溶性固形物和VC含量均較其他處理高，且硬度值也最高。

2.4 PCA、HCA和OPLS-DA法對貨架21 d時柿果理化指標相似性分析

采用PCA、HCA和OPLS-DA，更全面地分析柿果理化指標與處理方式之間的關系，以探究其間的相對變異性。

圖2-A顯示了4種處理方式的得分圖，得到主成分總貢獻率為89.7%，由圖2-A可見B組處理與其他3組處理方式相比，沿著PC2明顯區分，在第一貢獻率上大，說明B種處理方式的理化指標與其他組別區分較為明顯。圖2-B為柿果理化指標的載荷圖，與得分圖結合來看，在相同位置，該處理方式與柿果理化指標的相關性越強，反之，越低。

A- PCA;B-載荷圖圖2 4種處理方式的PCA (A)得分圖和(B)載荷圖Fig.2 A score scatter plot and B loading scatter plot of PC1 vs.PC2 of 4 treatment methods by PCA

由圖2可以看出，B種處理方式與可溶性單寧含量相關性較高，C、D處理方式與呼吸強度、乙烯生成速率相關性較高。

與PCA相比，HCA能夠以直觀的圖形方式解釋結果。根據理化指標的分布，可以判定不同處理的聚類分析之間的特異性，HCA顯示出2個明顯的分組，1組(B處理)和2組(A、C、D處理)。這可以解釋為從柿果的質地、營養角度或保鮮期來看，B組較其他3組處理較優。若從食用角度分析，D組比另外3組處理較優(圖3)。

圖3 四種處理方式的HCA樹狀圖Fig.3 Dendrogram of 4 treatment methods by HCA

在貨架21 d時，根據VIP值大于1，可將4種處理方式的差異性指標確定為VC、呼吸強度、乙烯生成速率，與表1結果相同。呼吸強度、乙烯生成速率為特征成分的主要原因可能是果實在經干冰脫澀處理后，逐漸成熟衰老，出現乙烯躍變峰，導致C、D組與B組區分開來；VC為特征指標的主要原因可能是對照果或者經干冰脫澀處理后的果實在貨架21 d時已經進入衰老期，而只經1-MCP處理的果實還未進入完全衰老的狀態，因此VC含量較高，使B處理組與其他3組區分開，進而說明1-MCP具有延緩果實衰老的作用(圖4)。

圖4 S-plotFig.4 S-plot by OPLS-DA

2.5 不同處理的保鮮效果圖

圖5為貨架21 d時4組處理的感官圖片，其中圓形試紙是單寧檢測卡片，顏色越深，可溶性單寧越高，果實越澀。從圖5中可以看出，未經過脫澀的A和B組的柿果單寧檢測卡片顏色較深，而經過脫澀的C和D組的柿果顏色幾乎沒有變化，此結果與表1中可溶性單寧測定結果相一致；另外，經過脫澀C和D處理的柿果開始發生軟化，D處理優于C處理，而未經脫澀柿果的硬度維持較好，且B處理顯著好于A處理。

A代表MA處理;B代表MA+1-MCP處理;C代表MA+干冰處理;D代表MA+1-MCP+干冰處理圖5 不同處理磨盤柿貨架21 d時保鮮效果圖Fig.5 Fresh-keeping effect picture of Mopan persimmon with different treatments at shelf life of 21d

3 討論

MA、MA+1-MCP、MA+干冰、MA+1-MCP+干冰4種處理方式處理柿果后果實在貨架期箱內O2含量逐漸降低，CO2含量逐漸增高。NOVILLO等[28]研究表明用95%的CO2處理柿果24 h即可使柿果澀味完全消失，且處理時間越長，單寧含量越低，但差異不顯著。本文中經干冰處理過的柿果在貨架第7天時，可溶性單寧含量已經降到澀味閾值之下，因此貨架14 d后不再測定可溶性單寧的含量。A、B 2組可溶性固形物含量在貨架期間呈先升高后下降的趨勢，而C、D組可溶性固形物含量基本呈降低的趨勢，且VC含量也呈該趨勢。從硬度指標看，未經過脫澀的柿果硬度高于經過脫澀果實，而從經過脫澀或未經過脫澀的2組處理看，1-MCP處理后果實硬度高于未1-MCP處理果實，結果表明脫澀對柿果硬度的影響要大于1-MCP處理。實驗中柿果實的呼吸強度和乙烯生成速率在干冰脫澀組與未經干冰脫澀組間差異顯著。在貨架期內柿果實色澤變化較小，因為實驗果實成熟度較高，與完熟果實色澤差別較小。

文中對柿果的基礎指標進行PCA，有效地提取出2個主成分，累計方差貢獻率為89.396%，能夠代表柿果10個理化指標的大部分信息。然后用2個主成分對柿果理化指標進行綜合評價，建立綜合評價函數，由因子得分計算出主成分得分及綜合得分，根據評價模型得出貨架21 d時4種處理方式的理化指標綜合得分最高。又將貨架21 d時的4種處理方式進行PCA和OPLS-DA，得出處理間的差異性指標為VC、呼吸強度、乙烯生成速率。因此可以得出采用PCA、HCA、OPLS-DA分析法處理數據，可以較快地得出數據間的關系。

4 結論

本文對柿果實的可溶性單寧含量、品質指標、生理指標、硬度、色澤進行綜合評價，判斷出貨架21 d時柿果實的綜合指標評分最高，其中在貨架21 d時，根據評價模型得出4種處理方式處理柿果實的綜合品質得分從高到低依次為D、B、C、A。若從品質和生理角度分析，MA+1-MCP處理組與其他處理組區分明顯；若從可食用角度分析，MA+1-MCP+干冰與其他處理組區分明顯，且4種處理方式的差異性指標為VC、呼吸強度、乙烯生成速率。