不同葡萄品种果实营养品质差异及综合评价

程大伟，何莎莎，李 明，顾 红，郭西智，陈锦永

(中国农业科学院 郑州果树研究所 果树生长发育与品质控制重点开放实验室，河南 郑州 450009)

葡萄(VitisviniferaL.)为葡萄科葡萄属藤本植物，在我国栽培历史悠久，分布广泛，品种多样。随着国民对均衡、营养膳食需求的不断提高，营养性日渐成为增强农产品综合市场竞争力的重要属性[1]。葡萄因富含有机酸、葡萄糖、维生素等营养成分而具有较高的营养、药用和保健等价值[2-3]，备受消费者的青睐。探究不同葡萄品种的营养品质及其差异性，开展葡萄营养品质评价研究与指标筛选，选择合理的指标进行葡萄的营养品质评价，可为开展葡萄营养品质调控研究奠定基础。

目前，我国对葡萄的品质评价主要集中于酿酒葡萄[4]、野生葡萄[5]和单一地区的鲜食型葡萄[6]，国外也局限于葡萄汁[7-8]及葡萄酒[9]。我国对不同葡萄品种的营养品质并没有一个完整的、系统性的评价体系，葡萄品质的良莠不齐也迫切要求建立一个新的评价标准。传统的方差分析法只对单一性状进行差异性分析，具有很大的局限性。目前对作物品种评价逐步由定性、单一指标向定量、多指标的综合评价过渡[10-11]。前人对果实品质的评价多采用主成分分析法[12-16]，其目的是从原始的多个变量中，通过线性组合，提炼出几个彼此独立的新变量，以较少的综合指标反映原始指标的主要信息。

本研究分析了15个鲜食葡萄品种果实的可溶性固形物、可溶性糖、总糖、可滴定酸、固酸比、糖酸比、葡萄糖、果糖、维生素C、酒石酸、苹果酸、花色苷、总酚、类黄酮和单宁等15种营养成分或指标，从营养品质的角度，分析了不同葡萄品种的营养特点和差异性；基于各营养指标进行主成分分析和线性回归分析，从而建立了葡萄营养品质指标数学评价模型，并筛选出营养评价指标，为葡萄营养品质指标的评价和调控提供支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

共选15个鲜食葡萄品种，包括巨峰、红地球、夏黑、阳光玫瑰、户太8号、醉金香、巨玫瑰、克瑞森、金手指、无核白、藤稔、京亚、鄞红、维多利亚和魏可。

1.2 试验方法

利用不同数据库，对15个鲜食葡萄品种的营养品质指标(可溶性固形物、可溶性糖、总糖、可滴定酸、固酸比、糖酸比、葡萄糖、果糖、维生素C、酒石酸、苹果酸、花色苷、总酚、类黄酮和单宁)进行搜集、整理和筛选。

1.3 数据处理

采用Excel 2010对各营养成分平均值、含量范围等进行汇总分析；将候选成分对应的值依次录入SPSS 22.0，进行主成分分析，计算各主成分的特征根、贡献率和各指标的负荷量，并结合线性回归模型筛选营养品质评价指标。

2 结果与分析

2.1 不同葡萄品种营养品质指标含量的特征

不同葡萄品种的营养品质指标含量见表1。由数据可知，不同葡萄品种间各营养指标差异较大，其中，可溶性固形物含量在13.20%～21.02%范围内，平均值17.51%，变异系数12.56%；可溶性糖含量10.96%～19.10%，平均值14.60%，变异系数15.45%；总糖含量11.50%～18.62%，平均值15.30%，变异系数13.36%；可滴定酸含量0.37%～0.71%，平均值0.49%，变异系数19.79%；固酸比和糖酸比差异较大，变异系数分别达21.32%和31.77%；葡萄糖和果糖含量的变异系数也分别达到了26.18%和27.44%；维生素C、酒石酸、苹果酸、花色苷、总酚、类黄酮和单宁的含量在不同葡萄品种间差异也非常显著。

表1 不同葡萄品种果实营养品质指标含量

2.2 营养品质指标的综合评价

2.2.1 葡萄营养品质指标的主成分分析 对15个营养品质指标进行主成分综合分析，计算各主成分的特征向量和贡献率(表2)。共提取6个主成分，累积贡献率达87.689%，且特征根均大于1，能够解释15个营养成分指标变异的大部分信息，因此可选用这6个主成分对葡萄营养品质指标进行后续综合分析。

表2 不同葡萄品种营养品质评价因子的主成分分析结果

第1主成分的贡献率为29.067%，包含可溶性固形物(负荷量为0.799)、可溶性糖(0.571)、总糖(0.670)、固酸比(0.654)、糖酸比(0.772)、葡萄糖(0.695)、果糖(0.670)和维生素C(0.724)8个性状；其中，可溶性固形物和糖酸比的负荷量分别达0.799和0.772，绝对值显著高于其他6项指标的负荷量，说明可溶性固形物和糖酸比对第1主成分变异的影响较大，适合作为不同葡萄品种营养质量评价指标。

第2主成分的贡献率为20.716%，代表可滴定酸(0.707)、苹果酸(0.691)和类黄酮(0.656)3个性状的原始信息；其中，可滴定酸的负荷量达0.707，绝对值显著高于其他2项指标的负荷量，说明可滴定酸对第2主成分变异的影响较大，适合作为不同葡萄品种营养质量评价指标。

第3主成分的贡献率为13.243%，代表酒石酸(-0.597)和花色苷(0.730)2个性状的原始信息。其中，花色苷的负荷量达0.730，绝对值显著高于酒石酸的负荷量，说明花色苷对第3主成分变异的影响较大，适合作为不同葡萄品种营养质量评价指标。

第4主成分的贡献率为9.093%，代表总酚(0.642)和单宁(0.514)2个性状的原始信息。其中，总酚的负荷量达0.642，绝对值显著高于单宁的负荷量，说明总酚对第4主成分变异的影响较大，适合作为不同葡萄品种营养质量评价指标。

第5主成分贡献率为8.500%，第6主成分的为7.071 %。

主成分综合得分值Z值越大，表明综合效果越好。综合评价结果为阳光玫瑰>魏可>金手指>夏黑>维多利亚>红地球>户太8号>鄞红>巨玫瑰>克瑞森>醉金香>无核白>藤稔>巨峰>京亚(表3)，即阳光玫瑰、魏可和金手指的综合营养品质相对较好，而藤稔、巨峰和京亚的综合营养品质相对较差。

表3 不同葡萄品种果实性状特征的综合评价结果

2.2.2 葡萄营养品质指标回归模型建立及指标筛选 为分析各指标与果实营养品质间的关系，筛选出营养品质评价指标，建立葡萄营养品质评价模型，把主成分综合得分值Z值作为因变量，各营养品质指标作为自变量，进行逐步回归分析，建立了以下回归方程：Z=-4.012+0.056X5+0.018X6+0.009X8+0.729X11，方程决定系数R2=0.989，X5、X6、X8、X11分别代表固酸比、糖酸比、果糖和苹果酸。由方程可知，15个单项指标内有4个指标对葡萄的营养品质有显著影响，分别是固酸比、糖酸比、果糖和苹果酸。

3 结论

本研究搜集了15个鲜食葡萄品种的营养品质指标，分析发现不同葡萄品种营养品质差异显著，为准确分析各品质的差异性，选择主成分分析法对各指标进行降维，以期对葡萄营养品质进行全面的分析；同时，采用逐步线性回归分析方法筛选出了对葡萄营养品质影响较大的指标。结果表明：

(1)在15个基本营养性状指标中苹果酸的变异系数最大，表明不同葡萄品种苹果酸差异较大；而可溶性固形物和总糖表现较一致(变异系数分别为12.56%和13.36%)。葡萄果实的花色苷、酒石酸、类黄酮等含量在不同品种间的差异也较大。

(2)通过主成分分析法提取出了6个主成分因子，累积贡献率达87.689%。通过各因子综合得分对不同葡萄品种进行综合分析，其中葡萄果实营养品质较好的品种分别是阳光玫瑰、魏可和金手指，而藤稔、巨峰和京亚等品种的果实营养品质相对较差。

(3)通过线性回归分析建立了葡萄营养品质评价回归模型：Z=-4.012+0.056X5+0.018X6+0.009X8+0.729X11，方程决定系数R2=0.989，筛选出影响葡萄营养品质的4个指标：固酸比、糖酸比、果糖和苹果酸。

4 讨论

葡萄种质资源丰富，品种很多，我国收集并保存的葡萄种质约2000份[17]。现行关于葡萄品质评价的研究报道较少。潘照等[18]采用主成分分析法对南方种植与售卖的18种鲜食型葡萄的品质进行综合评价，筛选出了品质最优的鲜食葡萄品种；江雨[5]通过主成分分析和聚类分析对中国野生葡萄不同株系果实进行了综合品质评价，筛选出了品质较好的优良株系。这些研究多是根据各指标的值进行受试品种综合品质的评价排序，并不涉及评价指标的筛选和评价模型的建立。

本研究搜集了15个鲜食葡萄品种的营养品质指标，首先采用主成分分析法对各营养品质指标进行评价，筛选出品质较好的葡萄品种阳光玫瑰、魏可和金手指；然后结合逐步回归分析初步建立了葡萄营养品质评价回归模型Z=-4.012+0.056X5+0.018X6+0.009X8+0.729X11，进一步筛选出用于葡萄营养质量评价的4个单项指标固酸比、糖酸比、果糖和苹果酸。主成分分析法能以较少的综合指标反映原始指标的主要信息，线性回归分析是研究因变量和自变量之间变动比例关系的一种方法，其原理是通过向后剔除和向前剔除变量，找出最关键的变量指标，将所有相关的品质指标纳入模型后，根据R2选取最适合的模型[19]，最终建立某种经验性的回归方程[20]；研究者常采用逐步回归分析法对最具影响的变量进行筛选[21]，该方法已成为苹果[22-24]、荔枝[25]等水果品质研究的有效手段，但在葡萄品质评价方面还未见到相关的报道。本研究采用主成分分析和逐步回归分析相结合的方法对葡萄营养品质指标进行综合评价，利于开展葡萄种质资源营养品质差异性的评价和葡萄营养品质提升的调控。