任曉琴，文昊，楊靜慧，通信作者，劉艷軍，李冰，梁發(fā)輝

8個(gè)葡萄品種果實(shí)品質(zhì)的主成分分析

任曉琴1，文昊1，楊靜慧1，通信作者，劉艷軍1，李冰2，梁發(fā)輝1

（1. 天津農(nóng)學(xué)院 園藝園林學(xué)院，天津 300392；2. 天津農(nóng)科院 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，天津 300384）

以天津地區(qū)栽培的8個(gè)葡萄品種為試材，分別測定了外在品質(zhì)（單果重、橫徑、縱徑、果形指數(shù)）和內(nèi)在品質(zhì)（可溶性糖、可溶性固形物、含水量、可滴定酸、VC、糖酸比），然后進(jìn)行相關(guān)分析。結(jié)果表明：8個(gè)葡萄品種的果實(shí)品質(zhì)呈顯著差異；單果重與橫徑呈極顯著正相關(guān)；橫徑與果形指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)；縱徑與VC含量呈顯著正相關(guān)、與可溶性固形物呈極顯著負(fù)相關(guān)、與果形指數(shù)呈顯著正相關(guān)；果形指數(shù)與VC呈極顯著負(fù)相關(guān)；可溶性糖與可溶性固形物呈顯著正相關(guān)；主成分分析綜合排名為：‘葡之夢’＞‘紫甜無核’＞‘夏黑’＞‘玫瑰香’＞‘美人指’＞‘陽光玫瑰’＞‘藍(lán)寶石’＞‘新疆無籽露’，其中，‘葡之夢’果實(shí)的綜合品質(zhì)最優(yōu)，‘新疆無籽露’最差。

葡萄；品種；相關(guān)性分析；主成分分析

葡萄（L.）為葡萄科葡萄屬，具有適應(yīng)性強(qiáng)、抗性強(qiáng)等特點(diǎn)，且果實(shí)富含礦物質(zhì)、維生素、氨基酸、蛋白質(zhì)、粗纖維、白藜蘆醇、多酚等營養(yǎng)物質(zhì)，因此備受人們青睞[1]。目前葡萄是世界上栽培面積最大、產(chǎn)量最高的果樹之一，2018年世界葡萄總產(chǎn)量維持在2 274.2萬t，中國的葡萄種植面積約為80.0萬hm2[2-3]。隨著天津農(nóng)業(yè)的發(fā)展，葡萄產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，尤其是天津漢沽地區(qū)，葡萄產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為當(dāng)?shù)氐闹еa(chǎn)業(yè)。

目前，利用主成分分析對(duì)多個(gè)葡萄品種果實(shí)品質(zhì)比較報(bào)道甚少。關(guān)于葡萄研究主要是圍繞其葡萄相關(guān)基因進(jìn)而研究抗性及性狀[4-5]，通過特定技術(shù)分析葡萄性狀[6]，研究分析釀酒葡萄的酚類物質(zhì)[7]、野生葡萄的糖酸組分[8]和部分鮮食葡萄的性狀、口感及風(fēng)味[9]等方面。為了更科學(xué)合理地評(píng)價(jià)不同葡萄品種間果實(shí)品質(zhì)的差異性，本研究以天津地區(qū)栽培的8個(gè)葡萄品種為試材，通過主成分分析對(duì)其果實(shí)單果重、橫徑、縱徑、果形指數(shù)、可溶性糖、含水量、可滴定酸、VC、糖酸比等果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，旨在為篩選當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)葡萄品種提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試葡萄品種為‘夏黑’‘玫瑰香’‘葡之夢’‘陽光玫瑰’‘藍(lán)寶石’‘紫甜無核’‘新疆無籽露’‘美人指’，由天津市茶淀葡萄科技園基地提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

8個(gè)葡萄品種均為8年生露地栽植，試驗(yàn)地為鹽堿土，質(zhì)地偏黏。采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)品種種植6行，每行10株，共60株。單臂籬架栽植，株行距0.5 m×1.5 m。夏季多雨采用搭棚來實(shí)現(xiàn)避雨，冬季采用保溫被進(jìn)行保溫。

果實(shí)的采收：選擇生長健康且長勢一致的植株種植區(qū)域，采用“五點(diǎn)取樣法”確定植株，然后從植株的不同方位選取成熟健康的果實(shí)30個(gè)，重復(fù)3次，采后立即送到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行果實(shí)品質(zhì)的測定。

1.3 指標(biāo)測定

單果重采用電子天平測定；果實(shí)橫徑、果實(shí)縱徑均用游標(biāo)卡尺測量；果形指數(shù)＝單果縱徑/橫徑；含水量采用烘干法測定；可溶性固形物含量用手持式折光儀測定；可滴定酸含量用酸堿中和滴定法測定；可溶性糖含量用蒽酮法測定；VC含量用2，6-二氯酚靛酚法測定；糖酸比＝可溶性糖含量/可滴定酸含量[10-11]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

本試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行方差分析、相關(guān)性分析和主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同葡萄品種果實(shí)品質(zhì)的比較

由表1可知，8個(gè)葡萄品種的內(nèi)外品質(zhì)指標(biāo)均存一定的差異性。其中，‘陽光玫瑰’的單果重最大，為11.27 g，顯著高于‘玫瑰香’（7.82 g）、‘葡之夢’（7.24 g）、‘藍(lán)寶石’（5.85 g）、‘紫甜無核’（6.21 g）、‘新疆無籽露’（6.49 g），‘藍(lán)寶石’的單果重最小；‘夏黑’的果實(shí)橫徑最長，為26.50 mm，與‘陽光玫瑰’（25.15 mm）差異不顯著，最短的為‘藍(lán)寶石’（16.61 mm）；縱徑最長的是‘藍(lán)寶石’（35.15 mm），最短為‘紫甜無核’（24.05 mm）；果形指數(shù)最小的為‘夏黑’（1.04），最大的為‘藍(lán)寶石’（2.12），與‘葡之夢’（1.71）、‘美人指’（1.84）差異不顯著，顯著高于其他4個(gè)葡萄品種；可溶性糖含量最高的為‘葡之夢’（15.27%），與‘夏黑’‘紫甜無核’差異不顯著，但顯著高于其他5個(gè)葡萄品種，不同品種的可溶性糖含量從高到低為‘葡之夢’＞‘紫甜無核’＞‘夏黑’＞‘玫瑰香’＞‘藍(lán)寶石’＞‘陽光玫瑰’＞‘新疆無籽露’＞‘美人指’；‘藍(lán)寶石’的果實(shí)含水量最高，為81.07%，與‘葡之夢’（78.27%）差異不顯著。‘新疆無籽露’（55.23%）最低，與‘紫甜無核’（58.36%）差異不顯著，兩者均顯著低于其他6個(gè)品種；‘葡之夢’（21.04 mg/100g）的VC含量最高，且顯著高于其他7個(gè)品種，含量最低的為‘玫瑰香’（12.20 mg/100g），與‘陽光玫瑰’（12.68 mg/100g）、‘紫甜無核’（12.29 mg/100g）差異不顯著；可滴定酸含量最高的為‘藍(lán)寶石’（0.31%），‘美人指’（0.18%）最低；‘紫甜無核’（26.10%）可溶性固形物含量最高，顯著高于除‘夏黑’的其他6個(gè)品種，‘美人指’（15.20%）最低，且顯著低于其他葡萄品種；‘美人指’糖酸比最大（67.44），顯著高于其他葡萄品種。

表1 8個(gè)葡萄品種的果實(shí)品質(zhì)比較

指標(biāo)夏黑玫瑰香葡之夢陽光玫瑰藍(lán)寶石紫甜無核新疆無籽露美人指 單果重/g 9.86ab 7.82b 7.24b11.27a 5.85d 6.21bc 6.49bc 8.28ab 橫徑/mm26.50a20.75b18.90b25.15a16.61c19.71b16.95c18.65b 縱徑/mm27.65c26.20c32.30ab29.90b35.15a24.05d25.35c34.25a 果形指數(shù) 1.04c 1.26c 1.71a 1.19c 2.12a 1.22c 1.50b 1.84a 可溶性糖/%15.17a13.41b15.27a12.56b12.59b15.23a12.24bc12.14bc 含水量/%62.60b71.46ab78.27a69.81ab81.07a58.36c55.23c64.68b VC/mg·100g-114.91c12.20d21.04a12.68d18.55b12.29d14.05c18.26b 可滴定酸/% 0.25ab 0.28ab 0.23ab 0.24ab 0.31a 0.27ab 0.39a 0.18c 可溶性固形物/%19.70ab18.80b17.30c17.20c17.00c26.10a18.60b15.20d 糖酸比60.68b60.95b45.44c44.00c40.61c56.78b31.38d67.44a

注：表內(nèi)同列內(nèi)不同英文字母表示差異達(dá)顯著水平（＜0.05）

2.2 不同葡萄品種果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性

僅由表1對(duì)8個(gè)葡萄品種進(jìn)行果實(shí)品質(zhì)比較，不足以選出最優(yōu)的品種，因此需要通過SPSS軟件進(jìn)一步對(duì)8個(gè)葡萄品種的10個(gè)果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析。由表2可知，單果重與橫徑呈極顯著正相關(guān)；橫徑與果形指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)；縱徑與VC含量呈顯著正相關(guān)、與可溶性固形物呈極顯著負(fù)相關(guān)，與果形指數(shù)呈顯著正相關(guān)；果形指數(shù)與VC呈極顯著負(fù)相關(guān)；可溶性糖與可溶性固形物呈顯著正相關(guān)。通過以上可以說明，10個(gè)果實(shí)指標(biāo)間有一定的相關(guān)性，也不足以對(duì)不同品種之間做出準(zhǔn)確的綜合評(píng)價(jià)，進(jìn)一步利用主成分分析對(duì)果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行降維、分析。

表2 8個(gè)葡萄品種果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析

指標(biāo)單果重橫徑縱徑果形指數(shù)可溶性糖含水量VC可滴定酸可溶性固形物糖酸比 單果重1 橫徑 0.880**1 縱徑0.025-0.2471 果形指數(shù)0.578-0.835** 0.736*1 可溶性糖-0.0460.334-0.3350.4491 含水量-0.044-0.136 0.710*-0.481-0.0071 VC-0.266-0.417 0.811** -0.753** 0.045 0.5741 可滴定酸-0.487-0.386-0.449-0.028-0.229-0.260-0.3131 可溶性固形物-0.2880.107-0.756**0.537 0.610*-0.489-0.556 0.2221 糖酸比0.2680.3570.0000.273 0.277-0.105-0.089-0.7270.1191

注：**表示在＜0.01水平上顯著相關(guān)；*表示在＜0.05水平上顯著相關(guān)

2.3 不同葡萄品種果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)主成分分析

主成分分析是利用降維，將多個(gè)變量轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)不相關(guān)的綜合變量的多元統(tǒng)計(jì)方法，去除眾多信息中相互重疊的信息[12]。如表3所示，對(duì)8個(gè)葡萄品種的果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，以特征根≥1為標(biāo)準(zhǔn)，提取了3個(gè)主成分，且前3個(gè)主成分的累積方差貢獻(xiàn)率為85.258%（＞85%），表明這3個(gè)主成分已包含了果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)的大部分信息，能夠綜合反映8個(gè)葡萄品種的外觀品質(zhì)和內(nèi)在品質(zhì)。其中，第1主成分的特征根為4.137，貢獻(xiàn)率為41.368%，主要代表指標(biāo)為果形指數(shù)（0.957）、縱徑（-0.862）、VC（-0.826），為最重要的主成分；第2主成分的代表指標(biāo)有可滴定酸（-0.786）、單果重（0.785）、糖酸比（0.609），特征根為2.755，貢獻(xiàn)率為27.551%；第3主成分的代表指標(biāo)為可溶性固形物（0.500）、可溶性糖（0.569），特征根為1.543，貢獻(xiàn)率為15.339%。根據(jù)主成分分析結(jié)果，以3個(gè)主成分對(duì)應(yīng)的方差相對(duì)貢獻(xiàn)率為權(quán)重，進(jìn)行加權(quán)求和，對(duì)8個(gè)葡萄品種10個(gè)果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行綜合排名為：‘葡之夢’＞‘紫甜無核’＞‘夏黑’＞‘玫瑰香’＞‘美人指’＞‘陽光玫瑰’＞‘藍(lán)寶石’＞‘新疆無籽露’，表明‘葡之夢’果實(shí)的綜合品質(zhì)最優(yōu)，‘新疆無籽露’最差（見表4）。

表3 因子載荷矩陣、方差貢獻(xiàn)率及初始特征值

指標(biāo)成分 123 果形指數(shù) 0.957 0.198-0.100 縱徑-0.862 0.454-0.013 VC-0.826 0.227 0.344 可溶性固形物 0.709-0.408 0.500 橫徑 0.663 0.651-0.213 含水量-0.654 0.342 0.140 可滴定酸 0.062-0.786-0.305 單果重 0.378 0.758-0.500 糖酸比 0.288 0.609 0.396 可溶性糖 0.442 0.143 0.569 特征值 4.137 2.755 1.543 方差貢獻(xiàn)率/%41.36827.55115.339 累積方差貢獻(xiàn)率/%41.36868.91985.258

表4 主成分因子得分及葡萄果實(shí)品質(zhì)綜合得分

品種Y1Y2Y3Y總得分排序 夏黑 1.120 25-0.324 61 0.170 20 0.965 843 玫瑰香 0.465 69 0.010 02-0.091 05 0.384 664 葡之夢 0.707 14 0.382 19 1.148 83 2.238 161 陽光玫瑰 0.460 99 0.901 13-1.553 98-0.191 866 藍(lán)寶石-1.512 34-0.518 95 0.045 64-1.985 657 紫甜無核 1.203 47-0.827 64 1.413 12 1.788 952 新疆無籽露 0.038 42-1.823 65-1.108 37-2.893 608 美人指-0.869 35 0.952 30-0.024 40 0.058 555

3 討論與結(jié)論

果實(shí)品質(zhì)是評(píng)價(jià)品種優(yōu)劣的重要依據(jù)，通常從外在品質(zhì)和內(nèi)在品質(zhì)兩方面綜合分析果實(shí)品質(zhì)的好壞[13]。外在品質(zhì)包括單果重、橫徑、縱徑、果形指數(shù)等，內(nèi)在品質(zhì)包括可溶性糖、可溶性固形物、果實(shí)含水量、可滴定酸含量等指標(biāo)。其中，可溶性糖含量、可滴定酸含量、糖酸比是影響水果風(fēng)味和消費(fèi)者選購的重要指標(biāo)[14]。此外在某種程度上，果實(shí)品質(zhì)的好壞也能折射出生長發(fā)育的特性以及最終的產(chǎn)量效益。因此，果實(shí)品質(zhì)至關(guān)重要。本試驗(yàn)通過內(nèi)外品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)，篩選出優(yōu)質(zhì)品種，也能為其他葡萄品種的品質(zhì)分析提供參考。研究表明，‘葡之夢’的可溶性糖、VC含量最高；可滴定酸、含水量最高的是‘藍(lán)寶石’；‘陽光玫瑰’的單果重最大；‘夏黑’的果實(shí)橫徑最長；縱徑最長的是‘藍(lán)寶石’；‘紫甜無核’可溶性固形物含量最高；糖酸比最高的為‘美人指’；且通過對(duì)8個(gè)葡萄品種10種果實(shí)指標(biāo)的相關(guān)性得知，果實(shí)品質(zhì)間存在著一定的相關(guān)性，可能是在果實(shí)組織中不同果實(shí)品質(zhì)間有相互協(xié)同或拮抗的作用，導(dǎo)致呈現(xiàn)正相關(guān)或負(fù)相關(guān)。

主成分分析是將多個(gè)指標(biāo)化為少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)的一種統(tǒng)計(jì)分析方法，其在不損失或很少損失原有信息的前提下，可以將原來個(gè)數(shù)較多而且彼此相關(guān)的指標(biāo)轉(zhuǎn)化為新的個(gè)數(shù)較少且彼此獨(dú)立或相關(guān)性較小的綜合指標(biāo)[15]。目前，該方法成為果實(shí)綜合評(píng)價(jià)的主要方法之一[16]。本研究主要采用主成分分析法，從8個(gè)葡萄品種的果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)中提取了3個(gè)主成分，可以反映原來10個(gè)指標(biāo)信息的85.258%，其中果形指數(shù)、縱徑、VC、可滴定酸、單果重、糖酸比是果實(shí)品質(zhì)評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)，根據(jù)主成分分析綜合得分，排名為：‘葡之夢’＞‘紫甜無核’＞‘夏黑’＞‘玫瑰香’＞‘美人指’＞‘陽光玫瑰’＞‘藍(lán)寶石’＞‘新疆無籽露’，綜合得分越高，表明葡萄果實(shí)品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)和品質(zhì)越佳。

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Principal component analysis of fruit quality of 8 grape varieties

Ren Xiaoqin1, Wen Hao1, Yang Jinghui1,Corresponding Author, Liu Yanjun1, Li Bing2, Liang Fahui1

（1. College of Horticulture and Landscape, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300392, China; 2. Institute of Agriculture Resources and Environment, Tianjin Academy of Agricultural Sciences ,Tianjin 300384, China）

The external quality（single fruit weight, transverse diameter, longitudinal diameter, fruit shape index）and internal quality（soluble sugar, soluble solid, water content, titratable acid, VC, ratio of sugar to acid）were measured with eight varieties of grapes, respectively. By comparing the differences of fruit quality in eight different varieties, this study screens high quality grapes and provides theoretical basis for grape nutrition diagnosis. The result showed that the fruit quality of 8 grape varieties showed significant difference; correlation analysis showed that the correlation between single fruit weight and transverse diameter was significantly positive；there was a significant negative correlation between transverse diameter and fruit shape index；the longitudinal diameter was positively correlated with the content of VC, negatively correlated with the soluble solids, and positively correlated with the fruit shape index；fruit shape index was negatively correlated with VC；there was a significant positive correlation between soluble sugar and soluble solids；the comprehensive ranking after principal component analysis：‘Portugal's Dream’>‘Purple Sweet Seedless’>‘Summer Black’>‘Muscat Hamburg’>‘Manicure Finger’>‘Sunshine Rose’> ‘Sapphir’>‘Xinjiang Seedless Dew’. The best comprehensive quality is the fruit of ‘Portugal's Dream’ and the worst is ‘Xinjiang Seedless Dew’ .

grape; variety; correlation analysis; principal component analysis

1008-5394（2023）02-0007-04

10.19640/j.cnki.jtau.2023.02.002

S663.1

A

2021-06-30

天津市科技局項(xiàng)目（20ZYCGSN00290）；天津農(nóng)科院青年科研人員創(chuàng)新研究與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（201919）；天津市交通運(yùn)輸委員會(huì)項(xiàng)目（2020-08）；天津市科技局企業(yè)科技特派員項(xiàng)目（20YDTPJC00590）

任曉琴（1995—），女，碩士在讀，主要從事園藝植物栽培生理研究。E-mail：xiaoqin990714@163.com。

楊靜慧（1961—），女，教授，博士，主要從事園藝植物栽培和生理生化研究。E-mail：jinghuiyang2@aliyun.com。

責(zé)任編輯：楊霞