劉佳夢(mèng)，林麗靜，劉義軍，張 利，倪明珠

（1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)科技學(xué)院，湖北 武漢 430070；2.中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部熱帶作物產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海南省果蔬貯藏與加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 湛江 524001；3.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)熱帶作物學(xué)院，云南 昆明 650201）

龍眼（Dimocarpus longan Lour.）隸屬于無(wú)患子科龍眼屬，俗稱“桂圓”[1-2]，盛產(chǎn)于中國(guó)、泰國(guó)、印度、越南、孟加拉國(guó)、馬達(dá)加斯加、毛里求斯等地[3-4]。我國(guó)龍眼資源豐富，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)我國(guó)有400多個(gè)龍眼品種[5]，龍眼口感獨(dú)特，富含酸、糖、維生素和磷質(zhì)等成分，具有一定的滋補(bǔ)藥用價(jià)值，深受廣大消費(fèi)群體的喜愛[6-11]。龍眼產(chǎn)量大，除鮮食外多加工為龍眼干進(jìn)行銷售，但目前對(duì)于龍眼干制備的品種選擇及品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)鮮見報(bào)道。

主成分分析是利用降維的思維，運(yùn)用線性變化將多個(gè)變量簡(jiǎn)化成少數(shù)綜合變量的一種統(tǒng)計(jì)分析方法，這些綜合指標(biāo)能保留原有指標(biāo)的大部分信息，且相互獨(dú)立，有效避免重復(fù)信息的干擾[12-16]。該方法在引進(jìn)多方面變量的同時(shí)將復(fù)雜的因素歸結(jié)為幾個(gè)主成分，使問(wèn)題簡(jiǎn)單化，同時(shí)得到更加科學(xué)有效的數(shù)據(jù)信息[14,17]。聚類分析是根據(jù)樣品的多個(gè)測(cè)量指標(biāo)，具體找出一些能夠度量樣品或指標(biāo)間相似程度的統(tǒng)計(jì)量，以這些統(tǒng)計(jì)量為依據(jù)，將相似程度較大的樣品聚為一類[18-19]。目前，主成分分析在梨[20-21]、獼猴桃[22-24]、桃[25]、葡萄[26]等多種水果的品質(zhì)分析方面都有應(yīng)用。

目前對(duì)龍眼干綜合品質(zhì)評(píng)價(jià)的研究報(bào)道較為少見。本研究對(duì)同一來(lái)源的7個(gè)不同品種龍眼干的12項(xiàng)指標(biāo)運(yùn)用主成分分析及聚類分析評(píng)價(jià)其綜合品質(zhì)，并建立評(píng)價(jià)模型，為龍眼干的品質(zhì)評(píng)價(jià)體系提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料與試劑

供試的7個(gè)品種龍眼（儲(chǔ)良、草埔、石硤、鳳大晚香、風(fēng)大晚蜜、古山二號(hào)、FD310），均采自中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所龍眼種子資源圃。

葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品（純度≥99.5%），美國(guó)Sigma公司；蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品（純度≥99.5%），上海源葉生物公司。

1.1.2 儀器與設(shè)備

EL204-IC電子天平，瑞士梅特勒-托利多公司；HH-601恒溫水浴鍋，金壇市恒豐儀器制造有限公司；UV-1780紫外可見分光光度計(jì)，日本Shimadzu公司；PD-151數(shù)位型游標(biāo)卡尺，臺(tái)灣寶工寶工實(shí)業(yè)股份有限公司；Milli-Q Advantage A10超純水器，法國(guó)Merck Millipore公司；LC-20A低溫高速離心機(jī)，德國(guó)Sigma公司；WGLL-230BE電熱鼓風(fēng)箱，吳江超宇烘箱制造有限公司；Color i 5D臺(tái)式分光光度儀，愛色麗（上海）色彩科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 樣品預(yù)處理

新鮮龍眼采摘后，選取大小均一、無(wú)霉變的果品平鋪于托盤上，在70℃熱風(fēng)干燥箱中干燥24 h，然后置于室溫回軟48 h，再置于60℃熱風(fēng)干燥箱中干燥24 h，最后放入干燥皿中備用。

1.2.2 品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定

總糖含量：采用苯酚-硫酸法[27]測(cè)定；可溶性糖含量：參考農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 2742—2015[28]中的方法測(cè)定；還原糖含量：參考GB 5009.7—2016[29]中的方法測(cè)定；蛋白質(zhì)含量：參考GB 5009.5—2016[30]中的方法測(cè)定；氨基酸含量：參考GB 5009.124—2016[31]中的方法測(cè)定。

1.2.3 多酚含量測(cè)定

準(zhǔn)確稱取沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)品40 mg，80%乙醇定容至100 mL，配制成0.4 g/L沒(méi)食子酸對(duì)照品溶液，分別吸取1、2、3、4、5、6 mL該溶液并定容至10 mL，配制成0.04、0.08、0.12、0.16、0.20、0.24 mg/mL沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液。分別取200μL上述系列沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液和400μL福林酚溶液，混合靜置3 min，再加入2 mL7.5%碳酸鈉定容至10 mL，40℃下水浴30 min，于765 nm處測(cè)定吸光度，以吸光度為橫坐標(biāo)，沒(méi)食子酸濃度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到回歸方程為y=437.94x+0.005 5，R2=0.999 8。

準(zhǔn)確稱取10 g龍眼肉加入15 mL 80%乙醇，超聲處理60 min后過(guò)濾，然后用80%乙醇定容至100 mL，-20℃冰箱保存?zhèn)溆?。?00μL樣品原液按照所述方法測(cè)定。

1.2.4 果形指數(shù)（FI）測(cè)定

測(cè)量樣品的最大縱徑（Ld）與最大橫徑（Cd）。

果形指數(shù)=Ld/Cd

1.2.5 龍眼可食率（Er）測(cè)定

隨機(jī)選取10個(gè)龍眼干果，稱量其總質(zhì)量（m0），去殼去核之后，測(cè)定其果肉質(zhì)量（m1），按照如下公式計(jì)算可食率。

可食率（%）=m1/m0×100

1.2.6 龍眼肉色差測(cè)定

參考王丹等[22]的方法，采用愛色麗色差儀對(duì)龍眼肉的色差進(jìn)行測(cè)定。L*表示果肉亮暗程度，其值越大則說(shuō)明果肉越亮，反之則越暗；a*表示果肉的紅藍(lán)程度，其值越大說(shuō)明果肉越紅，反之則越藍(lán)；b*表示果肉的黃綠程度，其值越大說(shuō)明果肉越黃，反之則越綠。

1.2.7 可溶性固形物測(cè)定

采用NY/T 2637—2014[32]中的方法測(cè)定。

1.2.8 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，IBM SPSS Statistics 21.0軟件進(jìn)行顯著性、相關(guān)性及主成分分析和聚類分析，使用Origin 9.1軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種龍眼干基礎(chǔ)性營(yíng)養(yǎng)組分變化規(guī)律研究

不同品種龍眼干基礎(chǔ)性營(yíng)養(yǎng)組分變化規(guī)律見表1。由表1可知：不同品種龍眼干各項(xiàng)指標(biāo)均存在一定差異，石硤龍眼干總糖含量最高，為（627.53±1.54）mg/g，古山二號(hào)龍眼干還原糖和可溶性糖含量最高，分別為（37.89±0.23）mg/g和（83.90±0.51）mg/g，F(xiàn)D310龍眼干的可溶性固形物含量最高，為21.47%±0.12%。供試龍眼干的果形指數(shù)為0.88～1.03，干燥所得龍眼干符合圓形或者扁圓形特征[33-34]，F(xiàn)D310龍眼干的果形指數(shù)最大，草埔龍眼干的果形指數(shù)最小，F(xiàn)D310龍眼干與草埔、石硤、儲(chǔ)良、古山二號(hào)4個(gè)品種龍眼干之間果形指數(shù)差異顯著（P＜0.05）；草埔龍眼干與鳳大晚蜜、鳳大晚香兩個(gè)品種龍眼干之間果形指數(shù)差異顯著（P＜0.05）。7種龍眼干的可食率介于0.38%～0.49%，其中草埔龍眼干可食率最高，達(dá)0.49%，與石硤、儲(chǔ)良、鳳大晚香、古山二號(hào)4種龍眼干之間差異顯著（P＜0.05）。7個(gè)品種龍眼干多酚含量介于2.59～4.88 mg/g，古山二號(hào)龍眼干的多酚含量最高，為（4.88±0.05）mg/g，與石峽龍眼干之間差異不顯著，與FD310、草埔、儲(chǔ)良、鳳大晚蜜、鳳大晚香5個(gè)品種龍眼干之間差異顯著（P＜0.05）。供試龍眼干中蛋白質(zhì)和氨基酸含量分別介于5.22～5.96 g/100 g和1.99～3.30 g/100 g，古山二號(hào)龍眼干的蛋白質(zhì)含量最高，儲(chǔ)良龍眼干的氨基酸含量最高，分別為（5.96±0.07）g/100 g和（3.30±0.31）g/100 g，草埔與儲(chǔ)良、鳳大晚蜜、古山二號(hào)3個(gè)品種龍眼干蛋白質(zhì)含量之間差異顯著（P＜0.05），其他品種兩兩差異不顯著。7個(gè)品種龍眼干L*值介于4.57～23.60，a*值介于6.52～23.62，b*值介于7.92～24.94。古山二號(hào)龍眼干的L*值為23.60±2.74，與其他品種之間差異顯著（P＜0.05）；鳳大晚香a*值最高，為23.62±1.05，與其他品種之間差異顯著（P＜0.05）；古山二號(hào)b*值最高，為24.94±3.18，不同品種間差異不顯著。

表1 不同品種龍眼干品質(zhì)指標(biāo)Table 1 Quality index of different dried longan varieties

2.2 龍眼干品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析

由表2可知：總糖與可食率、氨基酸均呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），相關(guān)系數(shù)分別為-0.72、-0.76；還原糖與果形指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），與可食率、氨基酸均呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），與總糖、可溶性糖、蛋白質(zhì)均呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）；可溶性糖與果形指數(shù)、氨基酸均呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），與可食率呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），與多酚、總糖、還原糖、蛋白質(zhì)均呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）；可溶性固形物與可食率呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與a*值呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），與總糖、b*值均呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），與氨基酸呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）；蛋白質(zhì)與可食率、氨基酸均呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），與總糖、還原糖、蛋白質(zhì)均呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）；氨基酸與可食率、可溶性固形物均呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），與多酚、總糖、還原糖、可溶性糖均呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）；L*值與還原糖呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）；a*值與可溶性固形物呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），與b*值呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）；b*值與可溶性固形物、氨基酸均呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），與a*值呈顯著性正相關(guān)（P＜0.05）。由此可見，指標(biāo)間的相關(guān)性分析表明測(cè)定指標(biāo)所反映的信息存在重疊現(xiàn)象，因此有必要對(duì)各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主分成分析和聚類分析，這有助于提高綜合評(píng)價(jià)的效率和準(zhǔn)確性。

表2 不同品種龍眼干品質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性分析Table 2 Correlation analysis among major quality parameters of different dried longan cultivars

2.3 龍眼干品質(zhì)指標(biāo)主成分分析

不同品種龍眼干品質(zhì)指標(biāo)主成分分析結(jié)果見表3。主成分分析碎石圖見圖1。由表3可知：前4個(gè)成分的特征值均大于1，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)86.511%，可以代表原始數(shù)據(jù)的大部分信息。第一主成分的方差貢獻(xiàn)率為45.175%，總糖、還原糖、可溶性糖、蛋白質(zhì)在第一主成分上有較大的載荷，其中總糖、還原糖和可溶性糖與第一主成分呈正相關(guān)，蛋白質(zhì)與第一主成分呈負(fù)相關(guān)；第二主成分的方差貢獻(xiàn)率為18.439%，可溶性固形物、氨基酸、a*值和b*值在第二主成分上有較大的載荷，其中可溶性固形物和氨基酸與第二主成分呈正相關(guān)，a*值、b*值均與第二主成分呈負(fù)相關(guān)；第三主成分的方差貢獻(xiàn)率為12.463%，可食率在第三主成分上有較大的載荷，可食率與第三主成分呈正相關(guān)；第四主成分的方差貢獻(xiàn)率為10.434%，果形指數(shù)、多酚和L*值在第四主成分上有較大的載荷，果形指數(shù)和多酚與第四主成分呈正相關(guān)，L*值與第四主成分呈負(fù)相關(guān)。

表3 不同品種龍眼干主成分分析結(jié)果Table 3 Principal component analysis results of different dried longan cultivars

圖1 主成分分析碎石圖Fig.1 Scree plot of principal component analysis

2.4 龍眼干品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)及排名

為綜合考慮不同指標(biāo)對(duì)龍眼干品質(zhì)的影響，采用4個(gè)主成分的得分情況，以各自的方差貢獻(xiàn)率為權(quán)重，二者相乘求和構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)得分函數(shù)，計(jì)算出各個(gè)品種龍眼干的綜合得分及排名。

將龍眼干各項(xiàng)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后，計(jì)算各主成分得分，并以各主成分方差貢獻(xiàn)率為權(quán)重，構(gòu)建龍眼干品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)得分函數(shù)：F=0.452F1＋0.184F2＋0.125F3＋0.104F4，得出不同品種綜合得分及排名，具體如表4所示。綜合得分越高表明該品種品質(zhì)越好。由表4可知，龍眼干品種綜合得分從高到低依次為古山二號(hào)、石硤、儲(chǔ)良、FD310、草埔、鳳大晚蜜、鳳大晚香。

表4 不同品種龍眼干綜合得分Table 4 Comprehensive scores of different longan cultivars

2.5 聚類分析

為了進(jìn)一步評(píng)價(jià)龍眼干的差異性，采用系統(tǒng)聚類和K均值聚類兩種方法對(duì)不同品種龍眼干進(jìn)行聚類分析。由圖2可知，在樣本點(diǎn)間距離15.5處劃分不同品種，可以將7個(gè)品種聚為3類：草埔、鳳大晚蜜和鳳大晚香聚為一類；FD310和儲(chǔ)良為第二類；石硤和古山二號(hào)為第三類。

圖2 不同品種龍眼干聚類分析Fig.2 Cluster analysis of different dired longan cultivars

進(jìn)行K均值聚類分析時(shí)，設(shè)定聚為3類，具體見表5。由表5可知：有3個(gè)品種聚為一類，2個(gè)品種聚為一類，剩余2個(gè)品種聚為一類，這與系統(tǒng)聚類在15.5處聚類結(jié)果一致。

表5 K均值聚類分析結(jié)果Table 5 Results of K means cluster analysis

根據(jù)不同品種龍眼干主成分分析綜合得分結(jié)果，對(duì)3類品種進(jìn)行等級(jí)劃分。由表5可知，最終得分從大到小依次為C＞B＞A。由此表明，C等級(jí)的品種得分最高，品質(zhì)為優(yōu)，B等級(jí)品種的品質(zhì)為良，A等級(jí)品種的品質(zhì)為差。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)7個(gè)不同品種龍眼干的12個(gè)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定發(fā)現(xiàn)，不同品種的龍眼干指標(biāo)差異明顯。通過(guò)相關(guān)性分析表明，不同指標(biāo)反映的信息有一定重疊，進(jìn)一步通過(guò)主成分分析對(duì)12個(gè)指標(biāo)進(jìn)行降維分析，可提取4個(gè)主成分，累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)86.511%，可代表大部分指標(biāo)，并構(gòu)建評(píng)價(jià)模型：F=0.452F1＋0.184F2＋0.125F3＋0.104F4，利用該模型對(duì)選取的7個(gè)不同品種龍眼干的綜合品質(zhì)進(jìn)行排序，結(jié)果表明品質(zhì)最好的品種為古山二號(hào)，品質(zhì)最差的品種為鳳大晚香。聚類分析可將7個(gè)品種分為A、B、C三類，A類為草埔、鳳大晚蜜和鳳大晚香，B類為FD310和儲(chǔ)良，C類為石硤和古山二號(hào)，并且綜合品質(zhì)C＞B＞A，與主成分分析一致。分析結(jié)果可為龍眼干品質(zhì)評(píng)價(jià)提供理論指導(dǎo)依據(jù)。