丁永鑫 王詩儀 張悅 劉藝涵 郭小鷗

摘 要 以天津市西青區(qū)6個(gè)厚皮甜瓜品種（奶香蜜、北海一號(hào)、鳳金六號(hào)、香妃小蜜、可口蜜、久紅瑞）為試驗(yàn)材料，通過對(duì)果實(shí)的外觀性狀（果形、大小、重量、果形指數(shù)、果皮顏色、果實(shí)硬度、果肉厚度和果皮厚度）及內(nèi)在性狀（可溶性糖、可滴定酸、糖酸比、維生素C、可溶性固形物含量）的測(cè)定，運(yùn)用主成分分析法對(duì)果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，建立甜瓜果實(shí)品質(zhì)評(píng)價(jià)模型，篩選適宜西青區(qū)種植的品質(zhì)優(yōu)、口感好的甜瓜品種，并建立一套甜瓜果實(shí)品質(zhì)分析、綜合評(píng)價(jià)的方法。結(jié)果：相關(guān)性分析表明，厚皮甜瓜硬度與VC含量呈顯著正相關(guān)，果皮厚度與果肉厚度呈顯著負(fù)相關(guān)，可溶性固形物含量與果形指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)、與重量呈顯著負(fù)相關(guān)，糖酸比與果形指數(shù)呈極顯著正相關(guān)、與果肉厚度呈顯著負(fù)相關(guān)，其余指標(biāo)之間相關(guān)性不顯著。經(jīng)因子分析并基于特征值大于1的原則，提取了3個(gè)主因子，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)94.482%，得到主因子得分模型：Q=0.452F1+0.318F2-0.230F3。綜合得分結(jié)果表明，北海一號(hào)得分最高，位于第一位，品質(zhì)較優(yōu)；奶香蜜位于最后一位，品質(zhì)較差；其余品種居中。

關(guān)鍵詞 厚皮甜瓜；品質(zhì)性狀；主成分分析；綜合評(píng)價(jià)；天津市西青區(qū)

中圖分類號(hào)：S652 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.19.019

甜瓜香氣濃郁、質(zhì)地脆爽、營養(yǎng)價(jià)值豐富，倍受消費(fèi)者青睞[1]。甜瓜作為世界重要的蔬菜瓜果之一，具有栽培周期較短、投入產(chǎn)出較高等優(yōu)點(diǎn)，是一種高效經(jīng)濟(jì)的瓜果作物，栽培甜瓜已經(jīng)成為以種植業(yè)為主要經(jīng)濟(jì)來源的廣大農(nóng)民快速實(shí)現(xiàn)增收目標(biāo)的一條有效途徑[2]。天津甜瓜種植面積約1 900 hm2，其中西青區(qū)甜瓜的種植面積正在不斷擴(kuò)大，產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，種植面積仍有增長空間。優(yōu)良的品種是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)甜瓜的基礎(chǔ)，目前天津市西青區(qū)種植的甜瓜主要有薄皮和厚皮兩大類型，各類型的品種繁多，品種間特性差異較大[3]，為種植者及消費(fèi)者選擇帶來難度。目前，對(duì)甜瓜采后貯藏[4]、鮮切處理[5-6]、栽培技術(shù)[7]、產(chǎn)量提升[8]和營養(yǎng)成分[9]報(bào)道較多，但缺乏對(duì)不同甜瓜品種營養(yǎng)品質(zhì)評(píng)價(jià)的較為系統(tǒng)的研究[10]。因此，對(duì)比分析不同甜瓜品種的品質(zhì)指標(biāo)，對(duì)選擇優(yōu)質(zhì)甜瓜品種具有重要意義。本文運(yùn)用主成分分析法對(duì)甜瓜果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，建立甜瓜果實(shí)品質(zhì)評(píng)價(jià)模型，篩選適宜天津市西青區(qū)種植的品質(zhì)優(yōu)、口感好的品種，并建立一套甜瓜果實(shí)品質(zhì)分析、綜合評(píng)價(jià)的方法，為天津設(shè)施甜瓜品種選擇及品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)提供參考依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 試驗(yàn)材料和儀器設(shè)備

供試厚皮甜瓜為奶香蜜、北海一號(hào)、鳳金六號(hào)、香妃小蜜、可口蜜和久紅瑞等6個(gè)品種（見圖1）。

試驗(yàn)儀器有游標(biāo)卡尺（0～300 mm），YP10K-1天平，LX-A/C/D普通硬度計(jì)，JC18101糖度計(jì)，R-5000阿貝折光儀，UV7502C光譜儀，單反相機(jī)。試驗(yàn)試劑為維生素C（VC）測(cè)試盒（A009-1-1）。

1.2? 試驗(yàn)方法

1.2.1? 外觀品質(zhì)性狀測(cè)定

通過肉眼觀察并記錄果皮顏色和果肉顏色；使用YP10K-1天平測(cè)量各品種的單果重，重復(fù)3次，下同；使用LX-A/C/D普通硬度計(jì)測(cè)量各甜瓜品種的果實(shí)硬度（每個(gè)果實(shí)測(cè)定赤道部位，均勻測(cè)6個(gè)點(diǎn)，取平均值）；使用GB/T21389—2008游標(biāo)卡尺測(cè)量各品種甜瓜果肉、果皮厚度及果實(shí)橫徑、縱徑，并計(jì)算果形指數(shù)（果形指數(shù)=果實(shí)縱徑/果實(shí)橫徑）。

1.2.2? 內(nèi)在品質(zhì)性狀測(cè)定

用R-5000手持折光儀測(cè)定可溶性固形物；用JC18101糖度計(jì)測(cè)量可溶性糖、可滴定酸含量，并計(jì)算糖酸比（糖酸比=可溶性糖/可滴定酸）；采用 2，6-二氯酚靛酚滴定法[11]測(cè)定維生素C含量。隨機(jī)邀請(qǐng)26名在校大學(xué)生在不知道各甜瓜品種的前提下，從外觀、香氣、質(zhì)地、口感、水分和甜度等指標(biāo)，對(duì)甜瓜果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行感觀評(píng)價(jià)。

1.3? 數(shù)據(jù)處理

使用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和制圖，SPSS 18.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析（Duncan新復(fù)極差法）、相關(guān)性分析和因子分析。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 甜瓜品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定結(jié)果

6個(gè)厚皮甜瓜品種的外觀特征和內(nèi)在品質(zhì)性狀各不相同，結(jié)果見表1?？梢钥闯?，在涉及產(chǎn)量的單果重方面，鳳金六號(hào)和奶香蜜單果重較大，北海一號(hào)、香妃小蜜和可口蜜單果重較小；在判斷果實(shí)成熟度的關(guān)鍵指標(biāo)可溶性固形物含量方面，奶香蜜、可口蜜和久紅瑞三者高于其他品種，鳳金六號(hào)低于其他品種；在決定果實(shí)口感的重要指標(biāo)糖酸比方面，香妃小蜜和北海一號(hào)高于其他品種，可口蜜和奶香蜜低于其他品種。

用主成分分析法研究的甜瓜品質(zhì)指標(biāo)不同，單位也不同，為了消除各指標(biāo)之間量綱和指標(biāo)相對(duì)大小的差異對(duì)分析結(jié)果的影響，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，結(jié)果見表2。

2.2? 相關(guān)性分析

對(duì)6個(gè)厚皮甜瓜品種的品質(zhì)性狀的相關(guān)性分析結(jié)果見表3?？梢钥闯觯x取厚皮甜瓜的8個(gè)質(zhì)構(gòu)指標(biāo)間具有不同程度的相關(guān)性，其中硬度與VC含量呈顯著正相關(guān)，果皮厚度與果肉厚度呈顯著負(fù)相關(guān)，可溶性固形物含量與果形指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)、與單果重呈顯著負(fù)相關(guān)，糖酸比與果形指數(shù)呈極顯著正相關(guān)、與果肉厚度呈顯著負(fù)相關(guān)，其余指標(biāo)之間相關(guān)性不顯著。

2.3? 甜瓜品質(zhì)特性的因子分析

對(duì)6個(gè)厚皮甜瓜品種性狀指標(biāo)的特征值及貢獻(xiàn)率分析結(jié)果見表4。根據(jù)表4確立各主因子的權(quán)重（主因子的權(quán)重=方差貢獻(xiàn)率/累計(jì)貢獻(xiàn)率），建立綜合得分（Q）數(shù)學(xué)模型。

Q=0.452F1+0.318F2-0.230F3 （1）

式（1）中：F1、F2、F3表示3個(gè)主因子得分。綜合得分越高，說明質(zhì)地品質(zhì)越佳。

對(duì)測(cè)定的8個(gè)性狀指標(biāo)的數(shù)據(jù)經(jīng)Z-標(biāo)準(zhǔn)化后進(jìn)行因子分析。基于主因子特征值大于1的原則，提取前3個(gè)主因子，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)94.482%，表明此3個(gè)主因子能夠解釋8個(gè)指標(biāo)的絕大部分信息。

經(jīng)最大方差法旋轉(zhuǎn)后得到的主因子荷載矩陣（見表5），第一主因子F1方差貢獻(xiàn)率為42.679%，代表性指標(biāo)中與之呈正荷載的有果皮厚度、糖酸比、果形指數(shù)，呈負(fù)荷載的為果肉厚度、可溶性固形物含量，定義為風(fēng)味因子；第二主因子F2方差貢獻(xiàn)率為30.092%，代表性指標(biāo)中與之呈正荷載的有硬度、VC含量、果肉厚度，呈負(fù)荷載的有果皮厚度、單果重，定義為營養(yǎng)因子；第三主因子F3方差貢獻(xiàn)率為21.711%，代表性指標(biāo)中與之呈正荷載的有果肉厚度、單果重，與之呈負(fù)荷載的有可溶性固形物含量、糖酸比、VC含量，定義為徒長因子。由此，將8個(gè)指標(biāo)歸納為3個(gè)更具代表性的主因子。根據(jù)表5對(duì)3個(gè)主因子進(jìn)行得分模型構(gòu)建：

F1=0.290X1+0.527X2-0.860X3+0.282X4+0.839X5+0.957X6+0.201X7-0.757X8 （2）

F2=0.884X1-0.825X2+0.107X3+0.860X4+0.241X5+0.071X6-0.265X7+0.249X8? （3）

F3=0.281X1-0.185X2-0.433X3-0.218X4-0.327X5+0.240X6+0.942X7+0.581X8 （4）

分別計(jì)算各主因子得分并按降序排名，結(jié)果詳見表6。F1（風(fēng)味因子）得分較高的品種具有較高的果皮厚度、糖酸比、果形指數(shù)，同時(shí)表現(xiàn)出較低的果肉厚度、可溶性固形物含量；F1得分排名，鳳金六號(hào)得分最高，香妃小蜜排在第二位，奶香蜜得分最低。F2（營養(yǎng)因子）得分越高，說明硬度、VC含量、果肉厚度越高，同時(shí)果皮厚度、重量較低；北海一號(hào)和久紅瑞的F2得分較高，可口蜜位于最后一位。越高的F3（徒長因子）得分對(duì)應(yīng)越高的果肉厚度、重量，同時(shí)可溶性固形物含量、糖酸比、VC含量越低；其中鳳金六號(hào)得分最高，奶香蜜排在第二，可口蜜和香妃小蜜位于倒數(shù)兩位。Q（綜合評(píng)價(jià)）得分鳳金六號(hào)排在第一位，奶香蜜排在最后一位。

3? 小結(jié)與討論

3.1? 討論

近年來，有關(guān)學(xué)者利用隸屬函數(shù)法[11]、主成分分析法[12]、模糊評(píng)判法[13]和標(biāo)準(zhǔn)化值加權(quán)法[14]等方法，分別對(duì)楊梅[15]、冰糖橙[14]、棗[11]、砂梨[16]、葡萄[17]、獼猴桃[13]、藍(lán)莓[12]、歐李[18]和櫻桃[19]等果實(shí)進(jìn)行了品質(zhì)分析和綜合評(píng)價(jià)。Milosevic等利用主成分分析對(duì)43種歐洲李和12種丹森李的果實(shí)品質(zhì)和表型性狀進(jìn)行了研究[18]；Li等應(yīng)用多元方差分析、典型變量分析、主成分分析、偏最小二乘和線性判別分析研究3個(gè)桃品種的物理特性對(duì)品種之間的差異進(jìn)行定量和定性分析[20]；Pestana等利用主成分分析法來評(píng)價(jià)柑橘果實(shí)品質(zhì)[21]；Katya Carbone等研究了8個(gè)早熟杏品種的品質(zhì)性狀、生化性質(zhì)、抗輻射能力和羥基肉桂酸，并且表明主成分分析可以根據(jù)品種的品質(zhì)和生化特性建立品種之間的相似性[22]。

甜瓜果實(shí)含糖、碳水化合物、多種礦物質(zhì)、氨基酸、蛋白質(zhì)和維生素Ｃ等[23]，果實(shí)品質(zhì)的因子很多，而各個(gè)因子之間存在密切的相關(guān)性和相對(duì)獨(dú)立性，給綜合評(píng)價(jià)帶來了一定難度。目前，有關(guān)甜瓜果實(shí)品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)方面的研究鮮見報(bào)道。張波等對(duì)天津市濱海地區(qū)甜瓜品種對(duì)比試驗(yàn)中，僅隨機(jī)選取了15個(gè)人對(duì)甜瓜品質(zhì)進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，缺少具體數(shù)據(jù)分析[24]。因此，本文對(duì)天津市西青區(qū)6個(gè)品種的甜瓜外觀及內(nèi)在品質(zhì)性狀的測(cè)定，運(yùn)用主成分分析法對(duì)果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，建立甜瓜果實(shí)品質(zhì)評(píng)價(jià)模型，篩選適宜西青區(qū)種植的品質(zhì)優(yōu)、口感好的品種，并建立一套甜瓜果實(shí)品質(zhì)分析、綜合評(píng)價(jià)方法。其中關(guān)鍵因子選擇硬度、果皮厚度、可溶性固形物含量、VC含量、糖酸比、果形指數(shù)、單果重和果肉厚度。本試驗(yàn)結(jié)果與史亮亮等基于主成分分析的適宜廣州地區(qū)早春栽培薄皮甜瓜品種比較[25]、王學(xué)征等對(duì)甜瓜品系主要性狀相關(guān)性和主成分分析中選擇主因子[26]結(jié)果基本一致。

張敬敬等在對(duì)河北省不同厚皮甜瓜品種的品質(zhì)測(cè)定與綜合評(píng)價(jià)中，以久紅瑞為試材，測(cè)得可溶性固形物含量為11.48%[27]，與本試驗(yàn)結(jié)果無較大差異；史亮亮等在基于主成分分析的適宜廣州地區(qū)早春栽培薄皮甜瓜品種比較中，以博洋九號(hào)為試驗(yàn)材料，測(cè)得單果質(zhì)量為0.45±0.02 kg，可溶性固形物含量為（7.70±1.31）%，果形指數(shù)為2.21±0.06[25]，均與本試驗(yàn)結(jié)果無較大的差異。潘好斌等在對(duì)不同品種薄皮甜瓜成熟期果實(shí)品質(zhì)分析及綜合評(píng)價(jià)中，以羊角蜜為試驗(yàn)材料，測(cè)得可溶性固形物含量為10.83%，單果重為621.82 g[28]，與本試驗(yàn)結(jié)果有較大差異，可能是由于產(chǎn)地、種植環(huán)境、溫光條件及采收期不同造成的這種現(xiàn)象。

葉麗琴等在不同發(fā)育階段歐李果實(shí)糖酸變化規(guī)律研究及相關(guān)性分析中，得出水果中的糖含量、酸含量直接影響著果實(shí)的風(fēng)味和口感[29]；銀霞等在研究采前噴鈣對(duì)貯藏期歐李果實(shí)腐爛率及糖酸含量的影響，發(fā)現(xiàn)果實(shí)的風(fēng)味和口感大部分由糖酸比決定[30]。本試驗(yàn)對(duì)甜瓜品質(zhì)進(jìn)行主成分分析，表明糖酸比所占權(quán)重較高，與前人研究結(jié)果相符。

綜上所述，不同品種的甜瓜在綜合品質(zhì)上有著較大的差異，根據(jù)本研究構(gòu)建的綜合評(píng)價(jià)模型計(jì)算得分，厚皮甜瓜北海一號(hào)品質(zhì)較優(yōu)，可口蜜和奶香蜜品質(zhì)較差，其余品種居中。

3.2? 小結(jié)

相關(guān)性分析表明，厚皮甜瓜硬度與VC含量呈顯著正相關(guān)，果皮厚度與果肉厚度呈顯著負(fù)相關(guān)，可溶性固形物含量與果形指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)、與單果重呈顯著負(fù)相關(guān)，糖酸比與果形指數(shù)呈極顯著正相關(guān)、與果肉厚度呈顯著負(fù)相關(guān)，其余指標(biāo)之間相關(guān)性不顯著。

因子分析將厚皮甜瓜果實(shí)的品質(zhì)指標(biāo)降維為3個(gè)主因子，即風(fēng)味因子F1、營養(yǎng)因子F2、徒長因子F3。主因子得分模型：Q=0.452F1+0.318F2-0.230F3，得分越高，表明品質(zhì)越好?；谥饕蜃訕?gòu)建的綜合得分模型可實(shí)現(xiàn)甜瓜果實(shí)品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果為鳳金六號(hào)品質(zhì)較優(yōu)，可口蜜和奶香蜜品質(zhì)較差，其余品種居中。

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