張子琛 王玉英 張晚秋 伍全會(huì) 黃興龍 張青華

關(guān)鍵詞：人參果；不同品種（系）；品質(zhì)評(píng)價(jià)；主成分分析

人參果（Solanum muricatum），又名香瓜茄、香艷梨和南美仙桃[1]，是茄科茄屬的多年生草本植物[2]，原產(chǎn)地為南美洲安第斯山北麓，哥倫比亞、智利、秘魯和厄瓜多爾等國(guó)家均有種植。20世紀(jì)80 年代開始，我國(guó)從國(guó)外引種栽培，吉林、河北、江蘇、陜西、寧夏等省開始零星種植人參果[3]。20 世紀(jì)90 年代初，云南省引入栽培人參果，在石林獨(dú)特的地理及氣候環(huán)境條件下經(jīng)過(guò)20 余年栽培，種植面積已超過(guò)1.04 萬(wàn)hm2，產(chǎn)量達(dá)到25.1 萬(wàn)t，品牌價(jià)值達(dá)15 億元[4]。人參果的果肉清甜，風(fēng)味獨(dú)特，具有高蛋白、低糖、低脂肪的特點(diǎn)，并且含有多種礦物質(zhì)和礦質(zhì)元素（如鈣、硒和鋅等），具有美容養(yǎng)顏、防癌、防齲齒和抑制心腦血管等保健功能，同時(shí)也是糖尿病人的理想水果[5]。目前，石林人參果已成為石林的支柱產(chǎn)業(yè)。

水果品質(zhì)可以分為外觀品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)等[6]。外觀品質(zhì)是人參果的指標(biāo)之一，首先標(biāo)準(zhǔn)外觀為心臟或橢圓形，果實(shí)要求著色均勻，顏色為金黃色并且?guī)в凶仙珬l紋，果面有光澤，果味較清[7]。除外部特征外，果實(shí)的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)也是關(guān)系到品質(zhì)好壞的重要指標(biāo)，營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)包括可溶性糖、可溶性蛋白和氨基酸等。果實(shí)中的可溶性糖主要包括蔗糖、葡萄糖和果糖等，是植物成熟的重要指標(biāo)，也是植物抗旱、植物生理和食品加工中的重要標(biāo)準(zhǔn)[8-9]?？扇苄缘鞍缀繛楣麑?shí)品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)之一[10]。人參果含有較為豐富的氨基酸種類，主要有天冬氨酸、谷氨酸、精氨酸、絲氨酸等[11]。果實(shí)內(nèi)維生素主要包含維生素C、胡蘿卜素、泛酸、生物素等[12]，人參果果實(shí)中的維生素C 含量比較豐富，對(duì)人體的機(jī)能代謝有促進(jìn)作用。人參果內(nèi)含有粗纖維，它是植物細(xì)胞壁的主要組成成分，包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、果膠等，某些膳食纖維還具有抗氧化和清除自由基的功能[13]。目前，人參果研究相關(guān)報(bào)道集中在種植[14]、加工[15]或者是某一品種（系）的品質(zhì)性狀測(cè)定，如人參果脂肪[16]、可溶性蛋白[17]、多糖[18]、礦質(zhì)元素[19]、氨基酸[11， 20]等，尚未對(duì)多個(gè)品種（系）的品質(zhì)進(jìn)行綜合分析。然而，通過(guò)主成分分析的綜合評(píng)價(jià)已在桃[21]、蘋果[22-23]、獼猴桃[24]等進(jìn)行報(bào)道。本研究擬通過(guò)對(duì)石林縣8 個(gè)不同人參果品種（系）果實(shí)品質(zhì)檢測(cè)，包括可溶性糖、可溶性蛋白、可溶性固形物、維生素、氨基酸、粗纖維以及礦質(zhì)元素等并進(jìn)行主成分分析，篩選出果實(shí)綜合品質(zhì)較優(yōu)品種（系），為石林選擇栽培人參果品種（系）提供指導(dǎo)，同時(shí)為產(chǎn)業(yè)新品種選育提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

實(shí)驗(yàn)人參果不同品種（系）：大圓果、圓果1號(hào)、圓果2 號(hào)、圓果3 號(hào)、瑞玉、石優(yōu)1 號(hào)、石優(yōu)2 號(hào)和石優(yōu)3 號(hào)共計(jì)8 個(gè)材料，均為由石林彝族自治縣經(jīng)濟(jì)作物站選育的雜交種。人參果果實(shí)采自石林彝族自治縣西街口鎮(zhèn)，于3 月底栽植，各品種（系）種植面積各200 m2，整地做畦，畦高20 cm，寬40 cm，栽培間距60 cm×80 cm。石林氣候濕潤(rùn)、雨量適中，種植地土壤為紅壤土，通過(guò)打杈、病蟲害防治、疏花疏果、追肥等措施對(duì)人參果苗開展日常管理工作。

1.2 方法

1.2.1 取樣 于8 個(gè)人參果品種（系）果實(shí)成熟期（9 月中旬至10 月初），采用5 點(diǎn)取樣法，從各個(gè)品種（系）的種植地塊的中間和4 個(gè)方向選取5 棵人參果植株進(jìn)行果實(shí)采集，每個(gè)地塊采30個(gè)果實(shí)。采后快速運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，4 ℃下儲(chǔ)藏備用。

1.2.2 品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定 采用蔥酮比色法測(cè)定可溶性糖含量[24]；采用考馬斯亮藍(lán)-G250 法測(cè)定可溶性蛋白質(zhì)含量[10]；采用折射儀法測(cè)定可溶性固形物含量（NY/T 2637—2014 水果和蔬菜可溶性固形物含量的測(cè)定 折射儀法）；采用2，6-二氯靛酚滴定法[25]測(cè)定維生素C 含量；根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5009.10—2003《植物類食品中粗纖維的測(cè)定》測(cè)定人參果粗纖維含量；采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-AES）測(cè)定各礦質(zhì)元素含量[26]；依據(jù)GB 5009.124—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中氨基酸的測(cè)定》測(cè)定各氨基酸含量。

1.2.3 不同品種（系）的綜合分析 將8 個(gè)不同品種（系）的人參果的不同品質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)整理，再針對(duì)每個(gè)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行方差分析；將各品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)分析，分析指標(biāo)間的相關(guān)性；把各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)通過(guò)降維的方式，按特征值大于1 的原則選取主成分，再得出綜合分析模型，比較不同品種（系）得分，得分第一為最優(yōu)的人參果品種（系）。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010 和SPSS 26.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和方差分析、相關(guān)性分析、主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 8 個(gè)人參果品種（系）可溶性糖、可溶性蛋白、可溶性固形物、維生素C 和粗纖維分析

由表1 可知，不同人參果品種（系）可溶性糖、可溶性蛋白、可溶性固形物、維生素C、粗纖維含量之間均具有顯著差異。圓果2 號(hào)的可溶性糖含量最高，其次是圓果1 號(hào)，二者無(wú)顯著差異，圓果2 號(hào)的可溶性糖含量顯著高于瑞玉、石優(yōu)3 號(hào)、石優(yōu)2 號(hào)、石優(yōu)1 號(hào)、圓果3 號(hào)和大圓果，分別高114.8%、138.6%、152.6%、152.6%、177.1%和177.1%。石優(yōu)2 號(hào)的可溶性蛋白含量最高，與圓果3 號(hào)、圓果1 號(hào)三者之間無(wú)顯著差異，但顯著高于圓果2 號(hào)、大圓果、石優(yōu)3 號(hào)、石優(yōu)1 號(hào)、瑞玉，分別高28.9%、38.1%、38.1%、65.7%、65.7%。不同品種（系）的人參果可溶性固形物的含量不同，其中圓果2 號(hào)的可溶性固形物含量最高，與石優(yōu)3 號(hào)無(wú)顯著差異，但顯著高于大圓果、圓果3 號(hào)、石優(yōu)1 號(hào)、石優(yōu)2 號(hào)、瑞玉，分別高44.2%、39.0%、20.4%、29.8%、34.3%。石優(yōu)3號(hào)維生素C 含量最高，并顯著高于大圓果、圓果1 號(hào)、圓果2 號(hào)、圓果3 號(hào)、石優(yōu)1 號(hào)、石優(yōu)2號(hào)、瑞玉，分別高23.3%、47.5%、92.3%、98.4%、9.1%、39.5%、45.7%。圓果2 號(hào)的粗纖維含量最高，并顯著高于大圓果、圓果1 號(hào)、圓果3 號(hào)、石優(yōu)1 號(hào)、石優(yōu)2 號(hào)、石優(yōu)3 號(hào)、瑞玉，分別高60.0%、204.8%、60.0%、60.0%、220.0%、113.3%、113.3%。

綜上，圓果2 號(hào)的可溶性糖、可溶性固形物的含量最高，石優(yōu)2 號(hào)的可溶性蛋白含量最高，石優(yōu)3 號(hào)的維生素C 含量最高，圓果2 號(hào)的粗纖維含量最高，且顯著高于大部分品種（系）。

2.2 8 個(gè)人參果品種（系）礦質(zhì)元素含量分析

由表2 可知，人參果果實(shí)中礦質(zhì)元素含量較為豐富，不同品種（系）的含量存在差異，果實(shí)含有的礦質(zhì)元素的多少依次為鉀、磷、鈣、鎂、銅、鐵、鈉、鋅、錳和硒，全部品種（系）按總量大小依次為：圓果2 號(hào)>圓果1 號(hào)>石優(yōu)1 號(hào)>大圓果>石優(yōu)3 號(hào)>石優(yōu)2 號(hào)>瑞玉>圓果3 號(hào)。同時(shí)，果實(shí)的單個(gè)礦質(zhì)元素含量之間存在差異，其中，圓果1 號(hào)磷元素的含量最高，圓果2 號(hào)、石優(yōu)1 號(hào)、石優(yōu)3 號(hào)的磷元素含量高于平均值；石優(yōu)3 號(hào)的鋅元素含量最多，石優(yōu)2 號(hào)、石優(yōu)3 號(hào)的鋅元素含量均在平均值以上；圓果3 號(hào)的錳元素含量最高，圓果3 號(hào)的錳元素含量高于平均值；鎂元素含量最高的是圓果2 號(hào)，圓果1 號(hào)、圓果3 號(hào)、石優(yōu)1 號(hào)的鎂元素含量均在平均值以上；圓果2 號(hào)的鈣元素含量最高，大圓果、圓果2 號(hào)、圓果3 號(hào)、石優(yōu)2 號(hào)的鈣含量均在平均值以上；石優(yōu)2 號(hào)的銅元素含量最高，石優(yōu)3 號(hào)的銅元素含量超過(guò)平均值；大圓果的鈉元素含量最高，圓果3 號(hào)、石優(yōu)2 號(hào)的鈉元素含量均在平均值以上；圓果2 號(hào)的鉀元素含量最高，大圓果、圓果1 號(hào)、石優(yōu)1 號(hào)的鉀元素含量均在平均值以上；各品種（系）的硒含量相同；大圓果的鐵元素含量最高，且只有大圓果的鐵元素含量在平均值以上。

綜上，圓果2 號(hào)的礦質(zhì)元素含量最高，磷、鎂、鈣、鉀均高于平均水平。

2.3 8 個(gè)人參果品種（系）氨基酸含量分析

由表3 可知，8 個(gè)不同品（系）人參果果實(shí)中氨基酸總量由高到低依次為：大圓果>圓果3號(hào)>圓果1 號(hào)>圓果2 號(hào)>石優(yōu)3 號(hào)>石優(yōu)1 號(hào)>石優(yōu)2 號(hào)>瑞玉。圓果1 號(hào)的天冬氨酸含量最高，大圓果、圓果2 號(hào)、圓果3 號(hào)含量均在平均值以上；大圓果的蘇氨酸含量最高，圓果3 號(hào)、石優(yōu)3 號(hào)含量均在平均值以上；大圓果的絲氨酸含量最高，圓果3 號(hào)、石優(yōu)3 號(hào)、瑞玉含量均在平均值以上；大圓果的谷氨酸含量最高，圓果1 號(hào)、石優(yōu)3 號(hào)含量均在平均值以上；大圓果的甘氨酸含量最高，圓果1 號(hào)、圓果2 號(hào)、圓果3 號(hào)含量均高于平均值；大圓果的丙氨酸含量最高，圓果3 號(hào)的含量在平均值以上；大圓果的纈氨酸含量最高，圓果1 號(hào)、圓果2 號(hào)、圓果3 號(hào)的纈氨酸含量均在平均含量以上；石優(yōu)1 號(hào)、石優(yōu)3 號(hào)和瑞玉的蛋氨酸含量最高，且大圓果含量高于平均值；大圓果的異亮氨酸含量最高，圓果2 號(hào)、圓果3 號(hào)含量均高于平均值；大圓果的亮氨酸含量最高，圓果2 號(hào)、圓果3 號(hào)的亮氨酸含量均在平均值以上；大圓果的酪氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸含量均為最高，且圓果3 號(hào)的這3 種氨基酸含量均在平均值以上；圓果2 號(hào)的組氨酸含量最高，大圓果、圓果1 號(hào)含量均在平均值以上；大圓果的精氨酸含量最高，圓果2 號(hào)、圓果3 號(hào)、石優(yōu)3 號(hào)、瑞玉含量均高于平均值；圓果3 號(hào)的脯氨酸含量最高，大圓果、圓果1 號(hào)、圓果2 號(hào)的脯氨酸含量均在平均值以上。

綜上，大圓果的氨基酸總量最高，天冬氨酸、組氨酸、脯氨酸含量在平均值以上，其他類別的氨基酸含量均為最高。

2.4 不同品種（系）人參果品質(zhì)性狀相關(guān)性分析

由表4 可知，可溶性糖與可溶性固形物呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)是0.717；其他品質(zhì)性狀彼此之間均存在相關(guān)性，但相關(guān)性不顯著。相關(guān)性分析結(jié)果說(shuō)明不同品種（系）人參果果實(shí)各品質(zhì)指標(biāo)間既存在一定相關(guān)性又存在一定獨(dú)立性，包含一些重疊信息，有必要采用主成分分析法對(duì)不同品種（系）人參果的品質(zhì)性狀進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

2.5 8 個(gè)人參果品種（系）品質(zhì)性狀主成分分析

為了從8 個(gè)不同品種（系）人參果中篩選出品質(zhì)最優(yōu)的品種（系），采用主成分分析法，通過(guò)降維的方式，將可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、可溶固形物、維生素C、粗纖維、氨基酸6 個(gè)變量簡(jiǎn)化為少數(shù)幾個(gè)綜合變量反映原來(lái)品質(zhì)性狀的大部分的信息。據(jù)表5 可知，按照特征值大于1 的原則，選取3 個(gè)主成分，第一主成分的貢獻(xiàn)率為40.403%，第二主成分的貢獻(xiàn)率為26.27%，第三主成分的貢獻(xiàn)率為17.282%，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到83.955%，可以反映8 個(gè)不同品種（系）人參果的大部分品質(zhì)特征。

據(jù)表6 可知，第一主成分中主要受可溶性糖、粗纖維含量的較大載荷值的影響，載荷值分別是0.838、0.699，說(shuō)明這2 個(gè)品質(zhì)指標(biāo)與主成分1均為正相關(guān)關(guān)系；第二主成分中維生素C 和可溶性蛋白有較大的載荷值（0.601、?0.852），表明維生素C 與主成分2 呈正相關(guān)，可溶性蛋白與主成分2 呈負(fù)相關(guān)，主成分2 受這2 個(gè)品質(zhì)指標(biāo)影響較大；第三主成分中粗纖維、氨基酸、可溶性固形物有較大的載荷值（?0.493、?0.545、0.465），主成分3 主要受這3 個(gè)品質(zhì)性狀的影響，粗纖維、氨基酸2 個(gè)品質(zhì)性狀均與主成分3 呈負(fù)相關(guān)，可溶性固形物與主成分3 呈正相關(guān)。

2.6 8 個(gè)人參果品種（系）品質(zhì)性狀綜合評(píng)價(jià)

用表6 中各指標(biāo)變量的主成分載荷值除以表5 種特征值的平方根，得到3 個(gè)主成分中每個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的特征向量，并將各品質(zhì)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化，標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果：x1（可溶性糖）、x2（可溶性蛋白）、x3（可溶性固形物）、x4（維生素）、x5（粗纖維）、x6（氨基酸）見(jiàn)表7，以每個(gè)品質(zhì)指標(biāo)的成分矩陣的特征向量為權(quán)重構(gòu)建這3 個(gè)主成分的函數(shù)表達(dá)式：

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，將各品種主成分得分和相應(yīng)的權(quán)重進(jìn)行線性加權(quán)求和，最終得到不同品種（系）人參果的品質(zhì)性狀的綜合評(píng)價(jià)模型：

F=0.370x1?0.123x2+0.534x3?0.008x4+0.252x5+0.112x6，如表8 所示。人參果果實(shí)品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)得分越高，綜合性狀越好，評(píng)分由高到低依次是：圓果2 號(hào)、圓果1 號(hào)、石優(yōu)3 號(hào)、石優(yōu)1 號(hào)、瑞玉、大圓果、圓果3 號(hào)、石優(yōu)2 號(hào)，綜合得分分別為：2.200、0.498、0.185、0.013、?0.533、?0.610、?0.716、?1.037。

3 討論

石林人參果具有良好的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和開發(fā)前景，但是石林縣人參果品種單一、缺乏優(yōu)質(zhì)種苗等問(wèn)題嚴(yán)重影響了石林人參果品質(zhì)的發(fā)展。通過(guò)主成分分析的綜合評(píng)價(jià)，能在保留大部分原始信息的基礎(chǔ)上化繁為簡(jiǎn)，將多個(gè)指標(biāo)總結(jié)成幾個(gè)主要成分，進(jìn)而進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。主成分分析法不僅可以篩選出果實(shí)綜合品質(zhì)較優(yōu)品種（系），而且廣泛應(yīng)用于各類果蔬[21-23， 27]的果實(shí)品質(zhì)分析中。在果實(shí)品質(zhì)分析的品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定方面，多針對(duì)果實(shí)的可溶性糖[21， 23， 27]、維生素C[27-28]、粗纖維含量[29-30]、可溶性蛋白[28， 30]、氨基酸含量[30]、礦質(zhì)元素[30-31]、可溶性固形物[27， 31]進(jìn)行檢測(cè)與分析。因此，本研究通過(guò)對(duì)石林主栽和試驗(yàn)地種植的8 個(gè)人參果品種（系）的成熟果實(shí)的品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定并進(jìn)行多重比較、相關(guān)性分析、主成分分析，最后進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，篩選出最優(yōu)品種的評(píng)價(jià)方法可行。

果實(shí)的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)直接影響其風(fēng)味、口感等，是商品價(jià)值的重要指標(biāo)。人參果果肉爽甜多汁、清香味美，含有豐富的可溶性糖、可溶性固形物、可溶性蛋白質(zhì)、維生素C、礦質(zhì)元素、氨基酸等，這些營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)是衡量人參果果實(shí)風(fēng)味的重要指標(biāo)[32]，對(duì)人參果的風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)評(píng)價(jià)起著至關(guān)重要的作用。對(duì)石林縣不同品種（系）人參果各種品質(zhì)性狀進(jìn)行測(cè)定，可溶性糖含量在31 000～85 900 mg/kg 之間；可溶性蛋白含量在3500～5800 mg/kg 之間；可溶性固形物在8.1%～11.68%之間，維生素C 含量在37～75.2 mg/kg 之間，粗纖維含量在0.20%～0.64%之間，礦質(zhì)元素含量在1241.677～2045.45 mg/kg 之間，氨基酸總含量為2403～4142 mg/kg。本研究中人參果的可溶性糖含量與其他學(xué)者的研究[33]較為一致，粗纖維[34]、氨基酸[19]、礦質(zhì)元素[19， 33]、可溶性蛋白[11， 33]、維生素C[11， 33]等營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的測(cè)定結(jié)果與其他學(xué)者有所不同。營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)上的差異可能取決于不同品種（系）、不同生長(zhǎng)環(huán)境，或者是由不同測(cè)定方法與測(cè)定誤差導(dǎo)致，其原因有待進(jìn)一步研究。

通過(guò)各品質(zhì)指標(biāo)之間的相關(guān)性分析可知，人參果的各個(gè)品質(zhì)指標(biāo)之間存在相關(guān)性，可溶性糖與可溶性固形物含量呈顯著正相關(guān)，其余指標(biāo)之間也存在一定相關(guān)性。而主成分分析是一種多變量分析方法，通過(guò)數(shù)據(jù)降維的方法將原來(lái)較多變量重新組合成一組新的互相無(wú)關(guān)的幾個(gè)綜合變量，同時(shí)根據(jù)實(shí)際需要選出幾個(gè)較少的綜合變量，并盡可能多地反映原來(lái)變量的信息。主成分分析是水果蔬菜品質(zhì)評(píng)價(jià)的主要方法之一，在獼猴桃[24]、桃[21]、番茄[27]等果蔬的品質(zhì)評(píng)價(jià)方面多有應(yīng)用。

本研究采用主成分分析法，將6 個(gè)品質(zhì)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為3 個(gè)主成分，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到83.955%并進(jìn)行綜合分析，得出不同品種（系）人參果的品質(zhì)性狀的綜合評(píng)價(jià)模型：F=0.370x1?0.123x2+0.534x3?0.008x4+0.252x5+0.112x6，評(píng)價(jià)結(jié)果可知評(píng)分最高的人參果品種（系）為圓果2 號(hào)，且可溶性糖、可溶性固形物、礦質(zhì)元素是人參果品質(zhì)評(píng)價(jià)的關(guān)鍵指標(biāo)，這些品質(zhì)指標(biāo)影響著人參果果實(shí)的口感與風(fēng)味。人參果富含大量的礦質(zhì)元素、可溶性固形物和氨基酸等，對(duì)人體的健康非常有益，通過(guò)綜合評(píng)價(jià)，圓果2號(hào)果品品質(zhì)最優(yōu)。