程大偉，何莎莎，李 明，顧 紅，郭西智，陳錦永

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 鄭州果樹研究所 果樹生長發(fā)育與品質(zhì)控制重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450009)

葡萄(VitisviniferaL.)為葡萄科葡萄屬藤本植物，在我國栽培歷史悠久，分布廣泛，品種多樣。隨著國民對均衡、營養(yǎng)膳食需求的不斷提高，營養(yǎng)性日漸成為增強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品綜合市場競爭力的重要屬性[1]。葡萄因富含有機(jī)酸、葡萄糖、維生素等營養(yǎng)成分而具有較高的營養(yǎng)、藥用和保健等價值[2-3]，備受消費(fèi)者的青睞。探究不同葡萄品種的營養(yǎng)品質(zhì)及其差異性，開展葡萄營養(yǎng)品質(zhì)評價研究與指標(biāo)篩選，選擇合理的指標(biāo)進(jìn)行葡萄的營養(yǎng)品質(zhì)評價，可為開展葡萄營養(yǎng)品質(zhì)調(diào)控研究奠定基礎(chǔ)。

目前，我國對葡萄的品質(zhì)評價主要集中于釀酒葡萄[4]、野生葡萄[5]和單一地區(qū)的鮮食型葡萄[6]，國外也局限于葡萄汁[7-8]及葡萄酒[9]。我國對不同葡萄品種的營養(yǎng)品質(zhì)并沒有一個完整的、系統(tǒng)性的評價體系，葡萄品質(zhì)的良莠不齊也迫切要求建立一個新的評價標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)的方差分析法只對單一性狀進(jìn)行差異性分析，具有很大的局限性。目前對作物品種評價逐步由定性、單一指標(biāo)向定量、多指標(biāo)的綜合評價過渡[10-11]。前人對果實(shí)品質(zhì)的評價多采用主成分分析法[12-16]，其目的是從原始的多個變量中，通過線性組合，提煉出幾個彼此獨(dú)立的新變量，以較少的綜合指標(biāo)反映原始指標(biāo)的主要信息。

本研究分析了15個鮮食葡萄品種果實(shí)的可溶性固形物、可溶性糖、總糖、可滴定酸、固酸比、糖酸比、葡萄糖、果糖、維生素C、酒石酸、蘋果酸、花色苷、總酚、類黃酮和單寧等15種營養(yǎng)成分或指標(biāo)，從營養(yǎng)品質(zhì)的角度，分析了不同葡萄品種的營養(yǎng)特點(diǎn)和差異性；基于各營養(yǎng)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析和線性回歸分析，從而建立了葡萄營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)數(shù)學(xué)評價模型，并篩選出營養(yǎng)評價指標(biāo)，為葡萄營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的評價和調(diào)控提供支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

共選15個鮮食葡萄品種，包括巨峰、紅地球、夏黑、陽光玫瑰、戶太8號、醉金香、巨玫瑰、克瑞森、金手指、無核白、藤稔、京亞、鄞紅、維多利亞和魏可。

1.2 試驗(yàn)方法

利用不同數(shù)據(jù)庫，對15個鮮食葡萄品種的營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)(可溶性固形物、可溶性糖、總糖、可滴定酸、固酸比、糖酸比、葡萄糖、果糖、維生素C、酒石酸、蘋果酸、花色苷、總酚、類黃酮和單寧)進(jìn)行搜集、整理和篩選。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010對各營養(yǎng)成分平均值、含量范圍等進(jìn)行匯總分析；將候選成分對應(yīng)的值依次錄入SPSS 22.0，進(jìn)行主成分分析，計(jì)算各主成分的特征根、貢獻(xiàn)率和各指標(biāo)的負(fù)荷量，并結(jié)合線性回歸模型篩選營養(yǎng)品質(zhì)評價指標(biāo)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同葡萄品種營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)含量的特征

不同葡萄品種的營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)含量見表1。由數(shù)據(jù)可知，不同葡萄品種間各營養(yǎng)指標(biāo)差異較大，其中，可溶性固形物含量在13.20%～21.02%范圍內(nèi)，平均值17.51%，變異系數(shù)12.56%；可溶性糖含量10.96%～19.10%，平均值14.60%，變異系數(shù)15.45%；總糖含量11.50%～18.62%，平均值15.30%，變異系數(shù)13.36%；可滴定酸含量0.37%～0.71%，平均值0.49%，變異系數(shù)19.79%；固酸比和糖酸比差異較大，變異系數(shù)分別達(dá)21.32%和31.77%；葡萄糖和果糖含量的變異系數(shù)也分別達(dá)到了26.18%和27.44%；維生素C、酒石酸、蘋果酸、花色苷、總酚、類黃酮和單寧的含量在不同葡萄品種間差異也非常顯著。

表1 不同葡萄品種果實(shí)營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)含量

2.2 營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的綜合評價

2.2.1 葡萄營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的主成分分析 對15個營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分綜合分析，計(jì)算各主成分的特征向量和貢獻(xiàn)率(表2)。共提取6個主成分，累積貢獻(xiàn)率達(dá)87.689%，且特征根均大于1，能夠解釋15個營養(yǎng)成分指標(biāo)變異的大部分信息，因此可選用這6個主成分對葡萄營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行后續(xù)綜合分析。

表2 不同葡萄品種營養(yǎng)品質(zhì)評價因子的主成分分析結(jié)果

第1主成分的貢獻(xiàn)率為29.067%，包含可溶性固形物(負(fù)荷量為0.799)、可溶性糖(0.571)、總糖(0.670)、固酸比(0.654)、糖酸比(0.772)、葡萄糖(0.695)、果糖(0.670)和維生素C(0.724)8個性狀；其中，可溶性固形物和糖酸比的負(fù)荷量分別達(dá)0.799和0.772，絕對值顯著高于其他6項(xiàng)指標(biāo)的負(fù)荷量，說明可溶性固形物和糖酸比對第1主成分變異的影響較大，適合作為不同葡萄品種營養(yǎng)質(zhì)量評價指標(biāo)。

第2主成分的貢獻(xiàn)率為20.716%，代表可滴定酸(0.707)、蘋果酸(0.691)和類黃酮(0.656)3個性狀的原始信息；其中，可滴定酸的負(fù)荷量達(dá)0.707，絕對值顯著高于其他2項(xiàng)指標(biāo)的負(fù)荷量，說明可滴定酸對第2主成分變異的影響較大，適合作為不同葡萄品種營養(yǎng)質(zhì)量評價指標(biāo)。

第3主成分的貢獻(xiàn)率為13.243%，代表酒石酸(-0.597)和花色苷(0.730)2個性狀的原始信息。其中，花色苷的負(fù)荷量達(dá)0.730，絕對值顯著高于酒石酸的負(fù)荷量，說明花色苷對第3主成分變異的影響較大，適合作為不同葡萄品種營養(yǎng)質(zhì)量評價指標(biāo)。

第4主成分的貢獻(xiàn)率為9.093%，代表總酚(0.642)和單寧(0.514)2個性狀的原始信息。其中，總酚的負(fù)荷量達(dá)0.642，絕對值顯著高于單寧的負(fù)荷量，說明總酚對第4主成分變異的影響較大，適合作為不同葡萄品種營養(yǎng)質(zhì)量評價指標(biāo)。

第5主成分貢獻(xiàn)率為8.500%，第6主成分的為7.071 %。

主成分綜合得分值Z值越大，表明綜合效果越好。綜合評價結(jié)果為陽光玫瑰>魏可>金手指>夏黑>維多利亞>紅地球>戶太8號>鄞紅>巨玫瑰>克瑞森>醉金香>無核白>藤稔>巨峰>京亞(表3)，即陽光玫瑰、魏可和金手指的綜合營養(yǎng)品質(zhì)相對較好，而藤稔、巨峰和京亞的綜合營養(yǎng)品質(zhì)相對較差。

表3 不同葡萄品種果實(shí)性狀特征的綜合評價結(jié)果

2.2.2 葡萄營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)回歸模型建立及指標(biāo)篩選 為分析各指標(biāo)與果實(shí)營養(yǎng)品質(zhì)間的關(guān)系，篩選出營養(yǎng)品質(zhì)評價指標(biāo)，建立葡萄營養(yǎng)品質(zhì)評價模型，把主成分綜合得分值Z值作為因變量，各營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)作為自變量，進(jìn)行逐步回歸分析，建立了以下回歸方程：Z=-4.012+0.056X5+0.018X6+0.009X8+0.729X11，方程決定系數(shù)R2=0.989，X5、X6、X8、X11分別代表固酸比、糖酸比、果糖和蘋果酸。由方程可知，15個單項(xiàng)指標(biāo)內(nèi)有4個指標(biāo)對葡萄的營養(yǎng)品質(zhì)有顯著影響，分別是固酸比、糖酸比、果糖和蘋果酸。

3 結(jié)論

本研究搜集了15個鮮食葡萄品種的營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)，分析發(fā)現(xiàn)不同葡萄品種營養(yǎng)品質(zhì)差異顯著，為準(zhǔn)確分析各品質(zhì)的差異性，選擇主成分分析法對各指標(biāo)進(jìn)行降維，以期對葡萄營養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行全面的分析；同時，采用逐步線性回歸分析方法篩選出了對葡萄營養(yǎng)品質(zhì)影響較大的指標(biāo)。結(jié)果表明：

(1)在15個基本營養(yǎng)性狀指標(biāo)中蘋果酸的變異系數(shù)最大，表明不同葡萄品種蘋果酸差異較大；而可溶性固形物和總糖表現(xiàn)較一致(變異系數(shù)分別為12.56%和13.36%)。葡萄果實(shí)的花色苷、酒石酸、類黃酮等含量在不同品種間的差異也較大。

(2)通過主成分分析法提取出了6個主成分因子，累積貢獻(xiàn)率達(dá)87.689%。通過各因子綜合得分對不同葡萄品種進(jìn)行綜合分析，其中葡萄果實(shí)營養(yǎng)品質(zhì)較好的品種分別是陽光玫瑰、魏可和金手指，而藤稔、巨峰和京亞等品種的果實(shí)營養(yǎng)品質(zhì)相對較差。

(3)通過線性回歸分析建立了葡萄營養(yǎng)品質(zhì)評價回歸模型：Z=-4.012+0.056X5+0.018X6+0.009X8+0.729X11，方程決定系數(shù)R2=0.989，篩選出影響葡萄營養(yǎng)品質(zhì)的4個指標(biāo)：固酸比、糖酸比、果糖和蘋果酸。

4 討論

葡萄種質(zhì)資源豐富，品種很多，我國收集并保存的葡萄種質(zhì)約2000份[17]?，F(xiàn)行關(guān)于葡萄品質(zhì)評價的研究報(bào)道較少。潘照等[18]采用主成分分析法對南方種植與售賣的18種鮮食型葡萄的品質(zhì)進(jìn)行綜合評價，篩選出了品質(zhì)最優(yōu)的鮮食葡萄品種；江雨[5]通過主成分分析和聚類分析對中國野生葡萄不同株系果實(shí)進(jìn)行了綜合品質(zhì)評價，篩選出了品質(zhì)較好的優(yōu)良株系。這些研究多是根據(jù)各指標(biāo)的值進(jìn)行受試品種綜合品質(zhì)的評價排序，并不涉及評價指標(biāo)的篩選和評價模型的建立。

本研究搜集了15個鮮食葡萄品種的營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)，首先采用主成分分析法對各營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行評價，篩選出品質(zhì)較好的葡萄品種陽光玫瑰、魏可和金手指；然后結(jié)合逐步回歸分析初步建立了葡萄營養(yǎng)品質(zhì)評價回歸模型Z=-4.012+0.056X5+0.018X6+0.009X8+0.729X11，進(jìn)一步篩選出用于葡萄營養(yǎng)質(zhì)量評價的4個單項(xiàng)指標(biāo)固酸比、糖酸比、果糖和蘋果酸。主成分分析法能以較少的綜合指標(biāo)反映原始指標(biāo)的主要信息，線性回歸分析是研究因變量和自變量之間變動比例關(guān)系的一種方法，其原理是通過向后剔除和向前剔除變量，找出最關(guān)鍵的變量指標(biāo)，將所有相關(guān)的品質(zhì)指標(biāo)納入模型后，根據(jù)R2選取最適合的模型[19]，最終建立某種經(jīng)驗(yàn)性的回歸方程[20]；研究者常采用逐步回歸分析法對最具影響的變量進(jìn)行篩選[21]，該方法已成為蘋果[22-24]、荔枝[25]等水果品質(zhì)研究的有效手段，但在葡萄品質(zhì)評價方面還未見到相關(guān)的報(bào)道。本研究采用主成分分析和逐步回歸分析相結(jié)合的方法對葡萄營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行綜合評價，利于開展葡萄種質(zhì)資源營養(yǎng)品質(zhì)差異性的評價和葡萄營養(yǎng)品質(zhì)提升的調(diào)控。