王如月,羅莎莎,甄紫怡,吳嘉龍,徐業(yè)勇,孫雅麗,胡曉靜,虎海防,*

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院,新疆 烏魯木齊 830052; 2.新疆佳木果樹學(xué)國(guó)家長(zhǎng)期科研基地,新疆 阿克蘇 843100; 3.塔里木大學(xué) 園藝與林學(xué)學(xué)院,新疆 阿拉爾 843300; 4.新疆林業(yè)科學(xué)院,新疆 烏魯木齊 830062)

杏李屬于薔薇科(Rosaceae)植物,是李(Prunusdomestica)和杏(Prunusarmeniaca)種間雜交品種,其中李品種基因占75%,杏品種基因占25%[1]。杏李果皮、果肉特征與一般杏、李品種特點(diǎn)相差較大,口感適中[2],具有較高的食用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值,因此,受廣大果農(nóng)和消費(fèi)者的青睞和喜愛(ài),市場(chǎng)前景發(fā)展良好[2-4]。

風(fēng)味皇后成熟于每年7月底至8月中,果期短,在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中無(wú)切實(shí)可行的與果實(shí)性狀相關(guān)的采收成熟度的標(biāo)準(zhǔn),生產(chǎn)者一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或者目測(cè)、品嘗等判斷,缺少一定的科學(xué)性。據(jù)了解,杏李在新疆境內(nèi)種植分布面積約6 700 hm2,阿克蘇地區(qū)種植面積超過(guò)2 000 hm2,約占新疆總種植面積的三分之一。果農(nóng)一般采收過(guò)早或過(guò)晚,采收過(guò)早,果實(shí)成熟度低,果實(shí)中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)未積累,造成果實(shí)品質(zhì)低、口感差,影響市場(chǎng)銷售;采收過(guò)晚,果實(shí)易軟化,不利于果實(shí)貯運(yùn);且果農(nóng)對(duì)該品種成熟度的區(qū)分沒(méi)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)判,成為制約杏李產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的因素。因此,基于果實(shí)不同成熟度綜合分析確定各指標(biāo)范圍,量化果實(shí)成熟度,可準(zhǔn)確、科學(xué)判斷果實(shí)不同成熟度,對(duì)杏李產(chǎn)業(yè)有著重要指導(dǎo)意義。

近年來(lái),有關(guān)杏李的研究主要為不同品種果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)分析[5]、不同品種杏李開花生物學(xué)特性的研究[6]及不同品種抗性生理的研究[7]等。而對(duì)杏李不同采收成熟度判定評(píng)價(jià)方法鮮有報(bào)道。Tijskens等[8]和Infante[9]通過(guò)對(duì)桃子的研究得出結(jié)論:桃目前需要解決的問(wèn)題是如何確定桃的采收時(shí)間,解決并保證桃品質(zhì)的關(guān)鍵因素是如何確定桃不同成熟度。

較多學(xué)者通過(guò)對(duì)不同采收成熟度蘋果[10]、毛花獼猴桃[11]、桃[12]、番茄等[13]研究表明,通常以果實(shí)硬度、可溶性固形物含量、可滴定酸度、固酸比等指標(biāo)評(píng)價(jià)果實(shí)不同采收成熟度。Knee等[14]研究表明,固酸比、可溶性固形物含量的變化可反映果實(shí)成熟度。對(duì)杏李、李和樹上干杏果實(shí)外觀指標(biāo)的觀察研究發(fā)現(xiàn),果實(shí)不同著色面積可作為判斷果實(shí)采收成熟度的重要依據(jù)之一[15-18]。林金水[19]通過(guò)觀察果實(shí)色澤判斷果實(shí)的新鮮及優(yōu)劣程度。但在杏李風(fēng)味皇后成熟度相關(guān)研究中,未見將不同成熟度分級(jí)并將各個(gè)分級(jí)指標(biāo)范圍量化等相關(guān)研究報(bào)道,僅根據(jù)觀察果實(shí)外觀顏色變化來(lái)判定果實(shí)成熟度缺少一定的科學(xué)依據(jù)及大量數(shù)據(jù)支持,為此本研究參考蘋果、獼猴桃的研究方法來(lái)對(duì)風(fēng)味皇后不同成熟度進(jìn)行判定。

為風(fēng)味皇后能在生產(chǎn)上獲得更高利益,給該品種的發(fā)展提供技術(shù)支撐,本研究在風(fēng)味皇后生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中,對(duì)不同發(fā)育時(shí)期果實(shí)平均單果重、帶皮硬度、去皮硬度、可滴定酸度、可溶性固形物含量及水分含量進(jìn)行測(cè)定分析,并觀察果實(shí)在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中果皮和果肉顏色的變化規(guī)律,旨在構(gòu)建果實(shí)不同采收成熟度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)生產(chǎn)需求,進(jìn)而為篩選適合鮮食、加工、貯藏、運(yùn)輸及遠(yuǎn)距離銷售的成熟度提供科學(xué)依據(jù),并為果農(nóng)采收提供評(píng)判依據(jù)和采收指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與處理

試驗(yàn)于新疆佳木果樹學(xué)國(guó)家長(zhǎng)期科研基地進(jìn)行。試驗(yàn)材料為當(dāng)?shù)刂髟云贩N風(fēng)味皇后,樹齡6 年,樹形開心型,株行距4 m×3 m,水肥管理一致,風(fēng)味皇后盛花期為4月5日-4月12日。試驗(yàn)樣樹選擇為每3株為一個(gè)小區(qū),3個(gè)重復(fù),共計(jì)9棵樹。采摘時(shí)每棵樹東、西、南、北4個(gè)方位各采摘5個(gè)大小、成熟度、方向、顏色一致及無(wú)病蟲害的果實(shí),其中留10個(gè)果實(shí)對(duì)果皮、果肉顏色拍照并觀察其變化規(guī)律,每棵樹20個(gè)果實(shí),每次采摘共計(jì)180個(gè)果實(shí),在盛花期后第71天起每隔3 d連續(xù)采摘(表1),并立即帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)對(duì)平均單果重、帶皮硬度、去皮硬度、可溶性固形物含量、可滴定酸度、水分含量等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定統(tǒng)計(jì)分析,得出分級(jí)方法,構(gòu)建分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

表1 風(fēng)味皇后采收時(shí)間Table 1 Harvest time of Flavor Queen

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 果實(shí)外在品質(zhì)指標(biāo)

平均單果重:用精度為0.01 g的電子天平對(duì)每個(gè)樣品的單果重進(jìn)行稱量記錄,稱量時(shí)每次選取20個(gè)果實(shí),求取平均值。果實(shí)色澤:于每次采摘后取20個(gè)果實(shí)對(duì)果皮顏色和果肉顏色進(jìn)行觀察并拍照。去皮硬度:隨機(jī)選取20個(gè)果實(shí),用 GY-4型果實(shí)硬度計(jì)(最小量程為 0.5 kg·cm-2),在每個(gè)果實(shí)表面中部、 縫合線兩邊各削去直徑8.00 mm、厚1.00 mm的果皮,測(cè)定去皮硬度求取平均值。帶皮硬度:隨機(jī)選取20個(gè)果實(shí),用 GY-4型果實(shí)硬度計(jì)(最小量程為 0.50 kg·cm-2)對(duì)果實(shí)陰陽(yáng)兩面的去皮硬度進(jìn)行測(cè)定,求取平均值。水分含量:迅速取一個(gè)樣品的一塊帶果皮果實(shí),裝入已知質(zhì)量的稱量皿中,稱取鮮重。提前將烘箱溫度升至100～105 ℃。將稱過(guò)鮮重的果實(shí)連同稱量皿,放入烘箱內(nèi),于100～105 ℃殺青10.00 min,然后將烘箱的溫度降到70～80 ℃左右,烘至恒重。用稱重后的質(zhì)量減去稱重皿質(zhì)量即干重。重復(fù)3次,求取平均值。

可溶性固形物含量:隨機(jī)選取9個(gè)果實(shí),選取3個(gè)果實(shí)可食部分,用研缽磨碎后用紗布過(guò)濾,用數(shù)顯折射儀測(cè)定可溶性固形物含量,3個(gè)果實(shí)為1組,重復(fù)3次?？傻味ㄋ岫?隨機(jī)選取果實(shí),每3個(gè)為1組,重復(fù)3次,切取可食部分,混合絞碎,紗布過(guò)濾,采用酸堿中和滴定法測(cè)定[20]。

1.2.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel2009和SPSS19.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析。采用Origin2022和R語(yǔ)言進(jìn)行作圖。成熟度分級(jí)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和歸一化處理,再利用Origin2022軟件對(duì)各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行聚類,然后利用主成分分析對(duì)量化指標(biāo)進(jìn)行篩選。

2 結(jié)果與分析

2.1 風(fēng)味皇后果實(shí)生長(zhǎng)過(guò)程中理化指標(biāo)變化

由表2可知,果實(shí)硬度在果實(shí)成熟過(guò)程中,原來(lái)不溶解的原果膠轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇芙獾墓z,即硬度隨之降低,因此,果實(shí)硬度是判定不同成熟度的重要指標(biāo)之一[21]。風(fēng)味皇后帶皮硬度在盛花期后71、83、92、113、128 d時(shí)呈顯著性差異變化,從盛花期后71 d的37.67 N下降至盛花期后128 d的11.09 N,帶皮硬度由硬變軟,呈明顯下降趨勢(shì)。去皮硬度由盛花期后71 d的27.65 N下降至盛花期后128 d的5.74 N,且在盛花期后71～98 d內(nèi)快速下降,下降了14.00 N,并在盛花期98 d后呈緩慢下降趨勢(shì)。可溶性固形物含量與采收成熟度關(guān)系密切,隨著采收期的推遲,可溶性固形物含量增加[22]。由表2可知,可溶性固形物含量隨著成熟度的增加而增加,并在盛花期后110～128 d可溶性固形物含量迅速增加,從15.24%上升至20.13%?？傻味ㄋ岫入S著風(fēng)味皇后生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)間的延長(zhǎng)而減少,在盛花期后77～95 d呈迅速下降趨勢(shì),由0.89%下降至0.45%,在盛花期98 d后其含量下降緩慢并趨于平穩(wěn)。水分含量隨著果實(shí)發(fā)育時(shí)期的增加呈緩慢下降趨勢(shì)。單果重隨果實(shí)采收成熟度的增加呈現(xiàn)緩慢上升趨勢(shì),其固酸比在盛花期后89 d前差異不顯著,在盛花期后92～128 d呈快速上升趨勢(shì),從37.29%上升至149.39%,差異顯著。

表2 風(fēng)味皇后生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中理化指標(biāo)變化Table 2 Changes of physicochemical indexes during the growth and development of Flavor Queen

2.2 風(fēng)味皇后果實(shí)無(wú)量綱化處理

為了消除不同量綱和數(shù)量級(jí)對(duì)風(fēng)味皇后果實(shí)成熟度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的影響,按照公式(1)對(duì)7個(gè)指標(biāo)進(jìn)行初始化處理,再按照公式(2)對(duì)其進(jìn)行正向化和歸一化處理,最后得到標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果,見表3。

表3 風(fēng)味皇后分級(jí)指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果Table 3 Standardization results of classification index data of Flavor Queen

(1)

式中:xi′為標(biāo)準(zhǔn)化后各成熟度分級(jí)指標(biāo)值;xi為各成熟度分級(jí)指標(biāo)值;x0為標(biāo)準(zhǔn)值。

(2)

式中:Xi為標(biāo)準(zhǔn)化后的各成熟度分級(jí)指標(biāo)值;xi′為初始化后的各成熟度分級(jí)指標(biāo)值;ximax′為初始化后各成熟度分級(jí)指標(biāo)最大值。

2.3 風(fēng)味皇后果實(shí)成熟度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)建

將各個(gè)指標(biāo)按照果實(shí)不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)間采用Origin進(jìn)行聚類分析,果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)間作為觀測(cè)值,發(fā)現(xiàn)相似度接近的采收時(shí)間會(huì)優(yōu)先聚為一類,采用組間連接法,利用平方歐氏距離進(jìn)行分析,由圖1可清晰看出,各個(gè)指標(biāo)根據(jù)果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)間分為5大類,聚類結(jié)果分別為6.15～6.21為成熟度Ⅰ,即在盛花斯后71～77 d;6.24～7.03為成熟度Ⅱ,為盛花期后80～89 d;7.06～7.18為成熟度Ⅲ,為盛花期后92～104 d;7.21～8.05為成熟度Ⅳ,為盛花期后107～122 d;8.08～8.11為成熟度Ⅴ,為盛花期后125～128 d。由表4可知,成熟度Ⅰ-Ⅴ,在氣候因子變化不大的情況下,可按照果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)間即在盛花期后多少天規(guī)定。果實(shí)盛花期參照李的物候期觀察項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn),即盛花始期為全樹有 25%的花開放,盛花期為50%的花開放,盛花末期為75%的花開放[23]。

圖1 不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)間聚類分析Fig.1 Cluster analysis of different growth and development times

表4 風(fēng)味皇后不同成熟度分級(jí)時(shí)間范圍Table 4 Time range of different maturity grades of Flavor Queen

2.4 風(fēng)味皇后果實(shí)不同成熟度分級(jí)重復(fù)性評(píng)價(jià)

2.4.1 主成分分析

為了更準(zhǔn)確且更直觀地區(qū)分風(fēng)味皇后5個(gè)不同采收成熟度差異,運(yùn)用Dynamic PCA 插件程序結(jié)合帶皮硬度、去皮硬度、可溶性固形物含量、固酸比及單果重等影響成熟度較大的變量制作主成分分析圖,結(jié)果如圖2,其中黑色點(diǎn)為成熟度Ⅰ,紅色點(diǎn)為成熟度Ⅱ,綠色點(diǎn)為成熟度Ⅲ,藍(lán)色點(diǎn)為成熟度Ⅳ,青色點(diǎn)為成熟度Ⅴ。其中PC1的貢獻(xiàn)率為94.7%,PC2的貢獻(xiàn)率為3.4%,二者累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)98.1%,且從圖2中可以看出,風(fēng)味皇后相同成熟度指標(biāo)樣品聚在一起,且不同采收成熟度之間有相隔,且各個(gè)成熟度之間沒(méi)有重疊,說(shuō)明根據(jù)帶皮硬度、去皮硬度、可溶性固形物含量等變量可以較好地區(qū)分風(fēng)味皇后不同采收成熟度,且成熟度Ⅰ和成熟度Ⅲ二者距離較遠(yuǎn),表明二者之間果實(shí)中含有的個(gè)別指標(biāo)差異較大。

圖2 不同成熟度PCA分析Fig.2 PCA analysis of different maturity

2.4.2 判別因子分析

判別分析是根據(jù)已有樣品分類結(jié)果建立的判別式,從而實(shí)現(xiàn)將未知樣品并入已有分類的一種多元統(tǒng)計(jì)分析方法[24],與聚類分析不同的是,判別分析需要先對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行分類,進(jìn)一步選擇若干對(duì)觀測(cè)對(duì)象能夠較為全面描述的變量,按照一定的判別準(zhǔn)則建立一個(gè)或多個(gè)判別函數(shù),對(duì)一個(gè)未知類別的個(gè)案,只要將其代入判別函數(shù)就可判斷其屬于哪一類。

本次判別是以聚類分析的5個(gè)成熟度為觀測(cè)對(duì)象,以帶皮硬度、去皮硬度、可溶性固形物含量、可滴定酸度、固酸比、單果重和水分含量為變量,根據(jù)測(cè)定果實(shí)不同成熟度的24個(gè)指標(biāo)為學(xué)習(xí)樣本,7個(gè)為預(yù)測(cè)樣本,并結(jié)合PC1和PC2函數(shù)建立聯(lián)合分布圖;如圖3所示,其中成熟度Ⅳ和成熟度Ⅴ區(qū)分較為明顯,成熟度Ⅲ和成熟度Ⅳ分布較為接近,經(jīng)留一法交叉驗(yàn)證后,其回歸判別正確率為94.7%,且7個(gè)預(yù)測(cè)樣本中有2個(gè)樣本被判為成熟度Ⅰ,1個(gè)樣本判為成熟度Ⅲ,2個(gè)樣本被判為成熟度Ⅳ以及2個(gè)樣本判為成熟度Ⅴ,其中預(yù)測(cè)判別正確率高達(dá)100%,證明了模型的可靠性與科學(xué)性。對(duì)于收集到未知成熟度樣本代入到判別式中可得出樣本歸屬。

圖中組質(zhì)心旁的1～5依次代表成熟度Ⅰ-Ⅴ。The number 1-5 near the group centroid represents maturity Ⅰ-Ⅴ, respestively.圖3 不同成熟度判別因子分析Fig.3 Discrimination factor analysis of different maturity

綜上所述,通過(guò)聚類分析可較準(zhǔn)確、科學(xué)地區(qū)分風(fēng)味皇后不同采收成熟度,通過(guò)帶皮硬度、去皮硬度、可溶性固形物含量、固酸比、可滴定酸度、單果重等變量結(jié)合聚類結(jié)果可將果實(shí)不同成熟度進(jìn)行分級(jí)。

2.5 風(fēng)味皇后不同成熟度果實(shí)著色面積變化

不同品種果實(shí)在成熟時(shí)期都會(huì)呈現(xiàn)不同顏色,一般果實(shí)首先是在果皮上積累葉綠素,隨著果實(shí)成熟度的提高,葉綠素逐漸分解減退,被其遮蓋著的底層色素和類胡蘿卜素、花青素等逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。

Einhorn等[25]對(duì)西洋梨研究表明,在采前通過(guò)果皮色澤的無(wú)損檢測(cè)可準(zhǔn)確判斷果實(shí)不同采收成熟度。對(duì)于大多數(shù)果實(shí)來(lái)說(shuō),果實(shí)外觀綠色的消失是果實(shí)成熟的標(biāo)志。魯偉奇[26]采用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)葡萄的成熟度進(jìn)行檢測(cè),以葡萄表皮顏色的特征值作為判斷葡萄成熟度的依據(jù),并對(duì)葡萄不同成熟度進(jìn)行分級(jí)。

根據(jù)聚類結(jié)果觀察以下5個(gè)成熟度果皮、果肉顏色變化差異,由圖4可知,成熟度Ⅰ,果皮的果頂、果蒂和腹縫線處完全為深綠色,果面光滑,有果粉;果肉顏色為綠色;成熟度Ⅱ,果實(shí)完整,果實(shí)大小比六成熟大,果實(shí)果頂處完全為深綠色,果蒂處30%的呈淺綠黃色往果頂處慢慢延伸,腹縫線處接近果蒂處30%呈淺綠黃色,越接近果頂綠色越深,果面光滑;果肉邊緣處呈淺綠色,接近果核處呈黃綠色;成熟度Ⅲ,果實(shí)大小比六成熟至七成熟較大,果實(shí)果頂處呈黃綠色,果蒂處呈淺黃色并有大于50%的黃綠色逐漸在四周往果頂處延伸,越接近果頂處顏色越淺,腹縫線處50%接近果蒂處呈淺黃色,50%接近果頂處呈黃綠色,果面光滑且有果粉,果肉邊緣呈黃綠色,接近果核處呈黃色;成熟度Ⅳ,果實(shí)完整,果實(shí)大小較八成熟較大,果實(shí)果頂處呈黃色夾雜著綠色,果蒂處呈深黃色,果蒂處深黃色逐漸往果頂處延伸,越接近果頂出黃色越淺并夾雜著淺綠色,腹縫線處有80%的黃色接近果蒂,20%的黃綠色接近果頂,果面光滑,果粉逐漸變少,果肉處從邊緣到果核均呈黃色;成熟度Ⅴ,果實(shí)完整,果實(shí)大小較九成熟差異不大,果頂處呈現(xiàn)黃色,果蒂處呈橙黃色,腹縫線處接近果蒂85%呈橙黃色,接近果頂5%呈深黃綠色,果實(shí)光滑,果肉從邊緣到果核均呈橙黃色。研究表明,果實(shí)品質(zhì)的組成及果實(shí)商品性的好壞與果實(shí)色澤有著密切的聯(lián)系,果實(shí)色澤可以很直觀地觀察出果實(shí)不同成熟度及品質(zhì)的好壞,因此果實(shí)色澤是評(píng)價(jià)果實(shí)不同成熟度的重要指標(biāo)之一[27]。根據(jù)果實(shí)色澤區(qū)分不同采收成熟度,可在一定程度上反映果實(shí)的外觀品質(zhì)。且風(fēng)味皇后果實(shí)顏色變化明顯,從不成熟果實(shí)至成熟度果實(shí)顏色由最初綠色逐漸變?yōu)槌赛S色,隨著成熟度的增加著色面積更為均勻。

圖4 不同成熟度果皮和果肉的顏色變化Fig.4 Color variation of peel and flesh at different harvest maturity

為此,根據(jù)果實(shí)顏色及轉(zhuǎn)黃率判別風(fēng)味皇后不同成熟度[28]。根據(jù)聚類分析結(jié)果結(jié)合果實(shí)顏色及轉(zhuǎn)黃率可將不同等級(jí)成熟度Ⅰ-Ⅴ劃分為:成熟度Ⅰ果皮完全綠色,成熟度Ⅱ轉(zhuǎn)黃率<30%,成熟度Ⅲ轉(zhuǎn)黃率30%～<50%,成熟度Ⅳ轉(zhuǎn)黃率50%～80%,成熟度Ⅴ轉(zhuǎn)黃率>80%。

2.6 不同采收成熟度量化指標(biāo)范圍確定

果實(shí)不同采收成熟度判定不僅可以根據(jù)果實(shí)顏色變化區(qū)分,也可根據(jù)各個(gè)指標(biāo)范圍差異來(lái)區(qū)分,以此更具科學(xué)性和準(zhǔn)確性。根據(jù)聚類分析結(jié)果,將不同成熟度各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行范圍劃分,如表5可知,其中成熟度Ⅰ,各個(gè)指標(biāo)范圍分別是:帶皮硬度>34.70 N、去皮硬度>23.64 N、可溶性固形物含量<12.44%、可滴定酸度>0.89%、固酸比<15.35%、單果重<72.52 g、水分含量>85.67%;成熟度Ⅱ,各個(gè)指標(biāo)范圍為:帶皮硬度27.81～33.71 N、去皮硬度15.36～18.51 N、可溶性固形物含量12.81%～13.34%、可滴定酸度0.67%～0.78%、固酸比16.66～20.29、單果重81.34～84.32 g、水分含量80.00%～82.00%;成熟度Ⅲ,各個(gè)指標(biāo)范圍為:帶皮硬度23.46～25.91 N、去皮硬度11.76～14.99 N、可溶性固形物含量13.56%～14.73%、可滴定酸度0.37%～0.48%、固酸比37.29～40.61、單果重85.66～88.87 g、水分含量76.00%～78.00%;成熟度Ⅳ,其中帶皮硬度16.03～22.11 N、去皮硬度8.10～11.11 N、可溶性固形物含量15.03%～18.05%、可滴定酸度0.22%～0.30%、固酸比52.63～96.39、單果重88.99～97.64 g、水分含量75.00%～76.00%;成熟度Ⅴ,各個(gè)指標(biāo)范圍為:帶皮硬度<12.64 N、去皮硬度<6.28 N、可溶性固形物含量>19.31%、可滴定酸度<0.22%、固酸比>103.04、單果重>103.43 g、水分含量<72.70%。

表5 不同采收成熟各指標(biāo)值區(qū)間范圍Table 5 Range of each index value of different harvest maturity

綜上分析可知,在成熟度Ⅰ～Ⅴ中,帶皮硬度、去皮硬度隨著成熟度的增加由硬逐漸變軟,且?guī)び捕?、去皮硬度是區(qū)分不同成熟度的重要指標(biāo)之一;在生產(chǎn)上,可通過(guò)可溶性固形物含量區(qū)分果實(shí)的甜酸風(fēng)味,且隨著成熟度的增加,果實(shí)由酸變甜,呈明顯上升趨勢(shì);在果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中,果實(shí)中有機(jī)酸通過(guò)生理代謝轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì),所以可滴定酸度隨著采收時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸下降。

2.7 基于主成分分析對(duì)不同成熟度量化指標(biāo)篩選

通過(guò)RStudio對(duì)風(fēng)味皇后不同成熟度果實(shí)各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析,共提取兩個(gè)主成分,如圖5所示,其中,固酸比、帶皮硬度、去皮硬度、可溶性固形物、水分含量等對(duì)主成分1、主成分2影響最大,且貢獻(xiàn)率最高。但因環(huán)境條件有限,果農(nóng)難以在田間進(jìn)行多項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)量,根據(jù)多項(xiàng)指標(biāo)測(cè)量對(duì)不同成熟度進(jìn)行判定,較為繁瑣且復(fù)雜,因此,筆者通過(guò)R語(yǔ)言進(jìn)行主成分分析,并對(duì)不同成熟度前2～7個(gè)變量進(jìn)行提取,如圖6可知,Dim1為95%,Dim2為3.1%,此次結(jié)果同PCA圖結(jié)果一致,可通過(guò)固酸比和可溶性固形物含量對(duì)不同采收成熟度進(jìn)行判斷。由圖7可知,對(duì)此提取7個(gè)變量,提取結(jié)果為固酸比、可溶性固形物含量、帶皮硬度、去皮硬度,且圖中各變量的線條越長(zhǎng)說(shuō)明影響越大,其中固酸比和可溶性固形物含量明顯高于帶皮硬度和去皮硬度。

圖5 各變量對(duì)第1、2主成分貢獻(xiàn)率顯示結(jié)果Fig.5 Contribution rate of each variable to the first and second principal components

圖6 對(duì)前2個(gè)變量提取結(jié)果Fig.6 Extraction results of the first two variables

圖7 對(duì)7個(gè)變量提取結(jié)果Fig.7 Extraction results of 7 variables

綜上所述,通過(guò)測(cè)量固酸比、可溶性固形物含量、帶皮硬度和去皮硬度可代表全部指標(biāo)判斷風(fēng)味皇后不同采收成熟度,以此達(dá)到便捷、迅速、科學(xué)地檢測(cè)判斷風(fēng)味皇后的采取成熟度。

3 討論

確定采收成熟度判定方法是明確果實(shí)采收標(biāo)準(zhǔn)的首要條件。對(duì)果實(shí)不同成熟度的區(qū)分可以降低果實(shí)的誤采摘概率,在較早的研究中,單果重、總糖、總酸、著色面積、硬度等指標(biāo)可作為判斷果實(shí)成熟的重要因素[29],但隨著科技的發(fā)展,糖酸組分也可作為判別不同成熟度的指標(biāo)之一[30]。李建華等[31]在早期對(duì)梨果實(shí)采收期的確定是根據(jù)果實(shí)底色轉(zhuǎn)色、種子顏色、果實(shí)硬度、可溶性固形物含量和盛花后時(shí)間等多項(xiàng)對(duì)果實(shí)損傷小且方便測(cè)量的指標(biāo)進(jìn)行綜合判斷,在本研究中,風(fēng)味皇后在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中果實(shí)帶皮硬度、去皮硬度、可滴定酸度及水分含量逐漸下降,可溶性固形物含量和固酸比呈上升趨勢(shì),這是由于隨著生長(zhǎng)發(fā)育天數(shù)的延長(zhǎng),果實(shí)中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)逐漸積累,同時(shí)隨著光合產(chǎn)物的累積,果實(shí)中糖分含量越來(lái)越多,這與前人研究結(jié)果相似[31-33]。

在正常氣候因子下,同一品種從盛花期到成熟期,生長(zhǎng)天數(shù)在氣候變化不大的情況下差異較小。高雪等[34]對(duì)不同成熟度軟獼猴桃果實(shí)劃分標(biāo)準(zhǔn)研究表明,參照各指標(biāo)按照生長(zhǎng)發(fā)育天數(shù)進(jìn)行聚類分析將軟獼猴桃劃分為七成熟、八成熟和九成熟;公麗艷等[35]根據(jù)單果重、果實(shí)硬度和果皮顏色等指標(biāo)將30個(gè)蘋果品種根據(jù)是否可鮮食分為5類,聚類結(jié)果與主成分得分圖基本一致。

本實(shí)驗(yàn)測(cè)定帶皮硬度、去皮硬度、可溶性固形物含量等指標(biāo)并進(jìn)行聚類分析,結(jié)果表明,在盛花期后71～77 d聚為一類,為成熟度Ⅰ;在盛花期后80～89 d聚為一類,為成熟度Ⅱ;盛花期后92～104 d聚為一類,為成熟度Ⅲ;盛花期后107～122 d聚為一類,為成熟度Ⅳ;在盛花期后125～128 d聚為一類,為成熟度Ⅴ。采用主成分分析和判別因子分析對(duì)聚類結(jié)果進(jìn)行重復(fù)性評(píng)價(jià)及驗(yàn)證,說(shuō)明聚類分析是切實(shí)可行的。宮鳳強(qiáng)等[36]通過(guò)主成分分析和判別分析建立突水水源識(shí)別方法,表明判別模型判別正確率為95%,為礦山突水不同水源識(shí)別提供新的方法。丁學(xué)利等[37]利用Fisher對(duì)245個(gè)已知產(chǎn)地的藥材樣本進(jìn)行分析,分析結(jié)果可知,10個(gè)未知產(chǎn)地的藥材樣本判別正確率為98.4%,可利用判別分析法對(duì)未知產(chǎn)地藥材快速有效識(shí)別,因此,判別正確率在95%以上說(shuō)明此方法可行,可采用聚類分析進(jìn)行分類。

通過(guò)聚類分析可得出果實(shí)帶皮硬度、去皮硬度、可溶性固形物含量及單果重等指標(biāo)在不同成熟度間的取值范圍。通過(guò)R語(yǔ)言對(duì)各個(gè)指標(biāo)貢獻(xiàn)率進(jìn)行分析,可得出各個(gè)指標(biāo)對(duì)不同成熟度的貢獻(xiàn)排序?yàn)楣趟岜?可溶性固形物含量>去皮硬度>帶皮硬度>水分含量>單果重>可滴定酸度。但在大田中對(duì)以上指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量以此來(lái)區(qū)分果實(shí)不同成熟度存在一定的復(fù)雜性,因此,為果農(nóng)和生產(chǎn)商方便快捷區(qū)分不同采收成熟度,利用R語(yǔ)言進(jìn)行主成分分析對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行篩選,其中固酸比、帶皮硬度、去皮硬度和可溶性固形物含量在成分中占比最大,因此可代表全部指標(biāo)信息;為此可通過(guò)測(cè)量固酸比、帶皮硬度、去皮硬度和可溶性固形物含量來(lái)區(qū)分風(fēng)味皇后不同采摘成熟度,這與賈慧娟等[22]研究結(jié)果相對(duì)一致。

綜上可知,為方便在田間速測(cè)并確定不同成熟度,可通過(guò)測(cè)量固酸比、可溶性固形物含量、帶皮硬度、去皮硬度的指標(biāo)范圍構(gòu)建風(fēng)味皇后不同成熟度,但此參考范圍僅適宜在新疆阿克蘇地區(qū)使用,因各地土壤、氣候等條件不一,因此,各指標(biāo)范圍在相同成熟度間會(huì)有一定偏差,未來(lái)可對(duì)不同地區(qū)、土壤條件等進(jìn)行不同成熟度判定,為未來(lái)杏李的適時(shí)采摘及貯運(yùn)等生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

風(fēng)味皇后在生長(zhǎng)發(fā)育期間其果實(shí)顏色變化規(guī)律明顯。本實(shí)驗(yàn)在果實(shí)不同生長(zhǎng)發(fā)育期采摘時(shí)嚴(yán)格控制果實(shí)顏色、大小、方向、時(shí)間等因素,但在大田間統(tǒng)一采收時(shí)難以實(shí)現(xiàn),因此,本實(shí)驗(yàn)通過(guò)參考不同成熟度各指標(biāo)范圍,并結(jié)合果實(shí)外觀顏色,發(fā)現(xiàn)風(fēng)味皇后果實(shí)外觀顏色在不同成熟度間差異較大,因此,果農(nóng)在生產(chǎn)中可參考果實(shí)外觀顏色進(jìn)行區(qū)分,若果農(nóng)在不同采摘時(shí)期嚴(yán)格按照此方法可在一定程度上減少誤采摘概率,進(jìn)而提高經(jīng)濟(jì)效益。

綜合分析可知,成熟度Ⅰ,果實(shí)偏硬,口感較為酸澀,不適于鮮食、貯運(yùn)和采摘;成熟度Ⅱ和Ⅲ,果實(shí)逐漸由酸變甜,適合鮮食和長(zhǎng)期貯運(yùn);成熟度Ⅳ,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)逐漸積累,但硬度偏低,適于鮮食和短期貯運(yùn);成熟度Ⅴ,風(fēng)味濃郁,但硬度低,果實(shí)軟化嚴(yán)重,不便貯運(yùn),適宜當(dāng)?shù)劁N售和鮮食。為此,本研究結(jié)果可根據(jù)不同生產(chǎn)需求,消費(fèi)目的、用途、銷售區(qū)域半徑和消費(fèi)者喜好確定風(fēng)味皇后適宜采收成熟度和最佳上市時(shí)期,為優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供明確指導(dǎo)。

4 結(jié)論

本研究以風(fēng)味皇后杏李為研究材料,根據(jù)不同生長(zhǎng)發(fā)育期對(duì)帶皮硬度、去皮硬度、可溶性固形物含量等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定分析發(fā)現(xiàn),隨著生長(zhǎng)發(fā)育天數(shù)的延長(zhǎng),帶皮硬度、去皮硬度、可滴定酸度及水分含量呈逐漸下降趨勢(shì),可溶性固形物含量和固酸比呈逐漸上升趨勢(shì);利用聚類分析將杏李不同成熟度分為5個(gè)等級(jí),且不同成熟度間果實(shí)品質(zhì)有所差異,通過(guò)主成分進(jìn)行篩選分析可知,固酸比、帶皮硬度、去皮硬度和可溶性固形物含量貢獻(xiàn)率較大。因此,在生產(chǎn)中可根據(jù)測(cè)定可溶性固形物含量、固酸比等指標(biāo)確定果實(shí)的成熟度。