魏烈權(quán)，盧世雄，馬宗桓，郭銳，毛娟

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.酒鋼(集團(tuán))宏豐實(shí)業(yè)分公司葡萄園，甘肅 嘉峪關(guān) 735100)

葡萄(Vitisvinifera)屬于葡萄科葡萄屬木質(zhì)藤本植物，在全世界分布廣泛.葡萄果實(shí)中富含糖類、果酸、氨基酸等多種營養(yǎng)物質(zhì)，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，種植面積和產(chǎn)量僅次于柑橘，是世界第二大水果[1].據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)，2018年世界葡萄種植面積為715.77萬hm2，其中，中國葡萄種植總面積達(dá)79.52萬hm2，為世界第二大葡萄種植國.甘肅河西走廊是我國釀酒葡萄種植8大優(yōu)勢區(qū)域之一，該區(qū)域生產(chǎn)的葡萄酒品質(zhì)優(yōu)良，深受廣大消費(fèi)者的喜愛，但如何選擇適于區(qū)域種植的優(yōu)良品種一直是困擾區(qū)域葡萄酒產(chǎn)業(yè)發(fā)展的突出問題.葡萄酒品質(zhì)70%來源于原料，因此對于葡萄品質(zhì)的評價(jià)將對產(chǎn)業(yè)發(fā)展起著重要的作用[2-4].

釀酒葡萄果實(shí)品質(zhì)受可溶性糖、單寧、總酚、抗壞血酸、可溶性固形物等多個(gè)指標(biāo)影響[5].而對一個(gè)品種品質(zhì)優(yōu)劣的評判往往要求將多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析后才可確定，目前，關(guān)于果實(shí)品質(zhì)評價(jià)的方法主要包括主成分分析、相關(guān)性分析、聚類分析等[6].主成分分析能夠?qū)⒃瓉淼亩鄠€(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化成數(shù)目較少的綜合指標(biāo)，用較少的指標(biāo)來反映原有的信息，分析結(jié)果更簡潔，在果實(shí)品質(zhì)分析中被大量應(yīng)用[7-10].劉春艷等[5]對寧夏賀蘭山7個(gè)葡萄品種的品質(zhì)進(jìn)行了主成分分析，篩選出了可溶性總糖、可溶性固形物、總酚、單寧等評價(jià)優(yōu)質(zhì)葡萄的重要性狀指標(biāo).趙瀅等[10]對山葡萄果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行了主成分分析，篩選出了綜合品質(zhì)最優(yōu)的3個(gè)山葡萄品系‘200417’‘200306’和‘75113’.蘇鵬飛等[11]通過主成分析法對‘梅鹿輒’品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行綜合評價(jià)，從而確定了‘梅鹿輒’的最佳采收期.潘照等[4]對18種鮮食葡萄的14個(gè)基本品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了主成分分析，篩選出了‘黑提’‘陽光玫瑰’‘魏可’‘紅地球’和‘巨玫瑰’等5種品質(zhì)最好的鮮食葡萄.

嘉峪關(guān)位于甘肅省西北部，河西走廊中部，氣候干燥，光熱資源豐富，屬典型的大陸性荒漠氣候，是我國優(yōu)質(zhì)釀酒葡萄栽培區(qū)域之一.對該區(qū)域葡萄栽培技術(shù)、灌溉方式、抗寒性等方面前人研究較多[12-14]，而關(guān)于葡萄品質(zhì)綜合評價(jià)方面的報(bào)道甚少.因此，本研究嘗試將主成分分析法與相關(guān)性分析法相結(jié)合，分析在該區(qū)域栽植的不同釀酒葡萄果實(shí)品質(zhì)，以期為嘉峪關(guān)篩選優(yōu)良的釀酒葡萄品種提供理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況及材料

本試驗(yàn)在甘肅省酒鋼(集團(tuán))宏豐實(shí)業(yè)分公司葡萄園進(jìn)行，該試驗(yàn)基地位于河西走廊西部，地處N 39°37′～39°58′，E 97°49′～98°31′，自然降水量年均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.試驗(yàn)材料為‘白玉霓’‘北冰紅’‘赤霞珠’‘佳美’‘美樂’‘威代爾’‘霞多麗’‘意斯林’‘左優(yōu)紅’‘黑比諾’10個(gè)品種，于2005年定植，栽植行株距4.0 m×1.0 m，南北行向，單臂籬架，采用多主蔓扇形整枝，灌溉方式為滴灌，田間管理方式一致.在果實(shí)成熟期，選取長勢基本一致的10株樹，在每株葡萄樹周圍不同方向隨機(jī)取樣，不同品種分開包裝后低溫帶回實(shí)驗(yàn)室-80 ℃冷凍保存.

1.2 試驗(yàn)指標(biāo)及測定方法

可溶性固形物：采用手持折光儀測定，每個(gè)葡萄品種隨機(jī)選取30粒果實(shí)，求其平均值[15]；pH：采用酸度計(jì)測定，每個(gè)葡萄品種隨機(jī)選取30粒果實(shí)，求其平均值；出汁率：每個(gè)葡萄品種隨機(jī)選取100粒果實(shí)，用電子天平稱量并記錄數(shù)值，再將稱量后的葡萄果實(shí)用壓汁機(jī)壓汁，最后稱量壓汁后剩余的果皮殘?jiān)?jì)算出汁率，重復(fù)3次；可滴定酸：采用NaOH滴定法測定[15]；可溶性糖：采用蒽酮比色法測定[16]；糖酸比：可溶性糖含量與對應(yīng)可滴定酸含量的比值；單寧：采用福林-丹尼斯法測定[15]；總酚：采用福林-肖卡法測定[15]；抗壞血酸：采用分光光度法測定[17].

1.3 主成分分析法

本試驗(yàn)采用SPSS軟件對10個(gè)釀酒葡萄品種的品質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，然后進(jìn)行主成分分析，依照因子性狀的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率大于80%，特征值大于1的原則，確定主成分因子個(gè)數(shù).利用SPSS軟件得到不同釀酒葡萄品種的主成分得分值fi，按式(1)計(jì)算綜合得分值F.

(1)

式中，F(xiàn)為各釀酒葡萄品種品質(zhì)的綜合得分值；fi為第i個(gè)特征值大于1的主成分得分值；yi為第i個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率.

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，并采用IBMSPSS Statistics 19軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與主成分分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 不同釀酒葡萄品種品質(zhì)的分析

由不同釀酒葡萄品種的主要品質(zhì)指標(biāo)可以看出(表1)，10個(gè)釀酒葡萄品種中，各品質(zhì)性狀指標(biāo)含量均存在一定的差異.在糖、酸含量方面，‘美樂’可溶性糖含量最高，達(dá)到23.56%，顯著高于其他品種，而‘北冰紅’可溶性糖含量最低，僅為15.44%；‘黑比諾’‘佳美’‘美樂’‘白玉霓’‘威代爾’‘赤霞珠’‘意斯林’‘霞多麗’8個(gè)品種可溶性糖含量均超過17.00%.‘北冰紅’可滴定酸含量為1.31%，顯著高于其他品種.‘黑比諾’糖酸比達(dá)到44.28，顯著高于其他品種，而‘北冰紅’糖酸比最低，僅為11.82，該兩個(gè)品種糖酸比差異在10個(gè)釀酒葡萄品種中最為顯著.在酚類物質(zhì)含量方面，‘北冰紅’總酚含量最高，達(dá)到23.62 mg/g，其次為‘佳美’，總酚含量為21.55 mg/g，而‘美樂’總酚含量最低，為12.17 mg/g，顯著低于其他品種.‘佳美’單寧含量最高，達(dá)到13.21 mg/g，顯著高于其他品種，而‘霞多麗’單寧含量最低，僅為4.97 mg/g.在抗壞血酸含量方面，‘北冰紅’抗壞血酸含量最高，達(dá)到10.08 mg/100g，其抗壞血酸含量顯著高于其他品種，而‘赤霞珠’抗壞血酸含量最低，僅為4.55 mg/100g.在可溶性固形物含量方面，‘美樂’可溶性固形物含量最高，達(dá)到25.10%，顯著高于其他品種，而‘北冰紅’可溶性固形物含量最低，僅為17.37%.在出汁率方面，‘白玉霓’‘黑比諾’‘意斯林’‘佳美’等4個(gè)品種出汁率均高于60%，分別為70.55%、66.87%、63.86%、62.08%，而‘北冰紅’的出汁率最低，僅為47.55%，顯著低于其他品種.

表1 不同釀酒葡萄品種的主要品質(zhì)指標(biāo)

2.2 釀酒葡萄品種品質(zhì)性狀的變異程度分析

由不同釀酒葡萄品種主要性狀的品質(zhì)分析可知(表2)，不同葡萄品種間各指標(biāo)變異程度較大，變異系數(shù)波動在7.36%～32.00%.變異系數(shù)反映了數(shù)據(jù)的離散程度，其中，可滴定酸的變異系數(shù)最大，為32.00%，數(shù)據(jù)變化范圍為0.50～1.31.其次為糖酸比，變異系數(shù)為31.17%，數(shù)據(jù)變化范圍為11.82～44.28.不同品種之間性狀差異較大，可能與各自遺傳性狀等有關(guān).pH的變異系數(shù)較低，為7.36%，數(shù)據(jù)變化范圍為2.84～3.67，表明各品種酸堿度性狀差異小.

表2 供試釀酒葡萄品種品質(zhì)指標(biāo)分析

2.3 釀酒葡萄品種品質(zhì)性狀的相關(guān)性分析

釀酒葡萄品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析可以直觀的反映出各指標(biāo)間的相互關(guān)系.從不同釀酒葡萄品種主要性狀相關(guān)性分析可以看出(表3)，嘉峪關(guān)10個(gè)釀酒葡萄品種的9個(gè)品質(zhì)指標(biāo)中可溶性糖含量與可溶性固形物含量、糖酸比、pH呈極顯著正相關(guān)，與出汁率呈顯著正相關(guān)，與抗壞血酸含量呈顯著負(fù)相關(guān)，與可滴定酸含量呈極顯著負(fù)相關(guān)；可滴定酸含量與抗壞血酸含量呈極顯著正相關(guān)，與可溶性固形物含量、出汁率、pH、糖酸比呈極顯著負(fù)相關(guān)；總酚含量與單寧含量呈極顯著正相關(guān)；抗壞血酸含量與出汁率、pH、糖酸比呈顯著負(fù)相關(guān)；可溶性固形物含量與pH、糖酸比呈極顯著正相關(guān)，與出汁率呈顯著正相關(guān)；出汁率與pH、糖酸比呈顯著正相關(guān)；pH與糖酸比呈極顯著正相關(guān).

表3 不同釀酒葡萄品種主要性狀相關(guān)性分析

2.4 釀酒葡萄品質(zhì)的主成分分析

由方差貢獻(xiàn)率分析可知(表4)，前2個(gè)主成分累積貢獻(xiàn)率為82.21%，并且這2個(gè)主成分的特征值均大于1，表明前2個(gè)主成分能夠代表原來9個(gè)品質(zhì)指標(biāo)的大部分信息.將所提取的主成分因子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)處理，主成分旋轉(zhuǎn)成分矩陣(表5)，反映了葡萄果實(shí)品質(zhì)性狀與前2個(gè)主成分的關(guān)系，第1主成分方差貢獻(xiàn)率為62.99%，主要代表糖酸比、可溶性糖、pH、可溶性固形物、出汁率等指標(biāo)信息；第2主成分方差貢獻(xiàn)率為19.22%，主要代表單寧、總酚等指標(biāo)信息.綜上所述，糖酸比、可溶性糖、pH、可溶性固形物、出汁率、單寧、總酚等可作為評價(jià)釀酒葡萄品質(zhì)優(yōu)劣的參考指標(biāo).

表4 方差貢獻(xiàn)分析表

2.5 釀酒葡萄品質(zhì)的綜合評價(jià)分析

釀酒葡萄綜合評價(jià)可簡單、直觀地反映出某一個(gè)品種品質(zhì)的優(yōu)劣，以便于人們對所需品種的選擇.以主成分f1、f2的貢獻(xiàn)率作為權(quán)重，得出葡萄果實(shí)的綜合品質(zhì)評價(jià)體系為：F=0.63×f1+0.19×f2.葡萄各品種綜合得分見表6.甘肅河西走廊葡萄酒產(chǎn)區(qū)嘉峪關(guān)10個(gè)釀酒葡萄品種綜合得分從大到小依次為：‘黑比諾’‘佳美’‘美樂’‘白玉霓’‘威代爾’‘赤霞珠’‘意斯林’‘霞多麗’‘左優(yōu)紅’‘北冰紅’，綜合得分越高，表明其品質(zhì)特征越好，具有更好的推廣潛力.

表5 主成分旋轉(zhuǎn)成分矩陣

表6 葡萄各品種綜合得分

3 討論

糖、酸是釀酒葡萄重要的品質(zhì)指標(biāo)，其含量的高低對葡萄酒的口感有著舉足輕重的作用[18].研究表明，當(dāng)果實(shí)含糖量超過17.00%，糖酸比即成熟系數(shù)等于或大于20，才能釀造出高品質(zhì)的葡萄酒[19-20].在本試驗(yàn)中，‘黑比諾’‘佳美’‘美樂’‘白玉霓’‘威代爾’‘赤霞珠’‘意斯林’‘霞多麗’可溶性糖含量超過17.00%，糖酸比即成熟系數(shù)大于20，均滿足釀造出高品質(zhì)葡萄酒的條件.其中，‘美樂’可溶性糖含量最高，達(dá)到23.56%，而該品種在寧夏的可溶性糖含量僅為19.91%[5]，相比可知，‘美樂’在甘肅嘉峪關(guān)糖分的積累要比寧夏高出許多，這可能與栽培管理和當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境有關(guān)[21-22].

酚類化合物是葡萄中的次生代謝產(chǎn)物，它對果實(shí)的形成及其品質(zhì)具有至關(guān)重要的作用[23].研究結(jié)果表明，酚類化合物能夠在葡萄果實(shí)生長發(fā)育中不斷累積，從而影響葡萄酒的感官品質(zhì)，尤其是對葡萄酒的色澤、收斂性等有著極為重要的影響，它可以增強(qiáng)葡萄酒的結(jié)構(gòu)感，產(chǎn)生穩(wěn)定的色素和防止不良風(fēng)味，對葡萄酒尤其紅葡萄酒質(zhì)量具有重要意義[24-27].本研究中的10個(gè)釀酒葡萄品種總酚含量均超過10 mg/g，其中，‘佳美’總酚、單寧含量在10個(gè)品種中分別位居第2位、第1位，而該品種在新疆瑪納斯縣總酚含量不足5 mg/g，這表明嘉峪關(guān)的環(huán)境條件更有利于此品種酚類物質(zhì)的積累[22,28].

本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，釀酒葡萄果實(shí)中可溶性糖含量與可溶性固形物含量呈極顯著正相關(guān)，總酚含量與單寧含量呈極顯著正相關(guān)，這與前人[5,29-30]研究結(jié)果相同.主成分分析法能夠?qū)⒃瓉頂?shù)目較多或彼此相關(guān)的指標(biāo)轉(zhuǎn)化成新的數(shù)目較少或彼此獨(dú)立或不相關(guān)的綜合指標(biāo)，通過降維方法把全部指標(biāo)的表達(dá)信息聚集到少數(shù)幾個(gè)指標(biāo)(主成分)，減少了信息的交叉，分析評估結(jié)果更具有客觀性和準(zhǔn)確性[7-9].該方法已在蘋果[31-32]、葡萄[10]、獼猴桃[7]、橄欖[33]等果實(shí)品質(zhì)分析中被廣泛應(yīng)用.劉春艷等[5]應(yīng)用主成分分析，篩選出了糖酸比、可溶性糖、可溶性固形物、單寧、總酚等指標(biāo)來作為評價(jià)優(yōu)質(zhì)釀酒葡萄品種的參考指標(biāo)，這與本試驗(yàn)結(jié)果一致.本試驗(yàn)通過主成分的分析方法篩選出了釀酒葡萄品質(zhì)評價(jià)的核心指標(biāo)，確定了釀酒葡萄綜合品質(zhì)評價(jià)體系，得出了10個(gè)葡萄品種的綜合排名.這表明本試驗(yàn)建立的主成分評價(jià)體系能夠有效的評價(jià)釀酒葡萄的品質(zhì)，對嘉峪關(guān)優(yōu)質(zhì)釀酒葡萄品種的篩選有一定的參考價(jià)值.

4 結(jié)論

主成分分析各葡萄品質(zhì)指標(biāo)表明，糖酸比、可溶性糖、pH、可溶性固形物、出汁率、單寧、總酚可以作為評價(jià)優(yōu)質(zhì)釀酒葡萄品種的參考指標(biāo).在主成分評價(jià)體系中，‘黑比諾’‘佳美’‘美樂’綜合得分分別為0.82、0.63、0.39，在供試的10個(gè)品種中居前3位，這表明該3個(gè)品種的品質(zhì)性狀整體優(yōu)于其他7個(gè)品種，在嘉峪關(guān)表現(xiàn)較佳.