基于相关性和主成分分析评价南瓜的营养品质

任广乾 杨世康 卞世杰 郭卫丽 李新峥

摘 要：为评价南瓜品种果实品质，测定14个南瓜品种的果实外观性状、口感品质、营养成分和微量元素含量，并进行相关性分析和主成分分析。結果表明，果实还原糖含量（w，后同）为3.59～2.49 g·100 g-1；氨基酸含量为118.39～66.61 mg·100 g-1；水分含量为83.51%～90.31%；灰分含量为0.58%～1.84%；微量元素Ca含量最高（240.66 μg·g-1），Mn含量最低（4.88 μg·g-1）。灰分与还原糖、水分含量存在显著负相关，与Ca含量存在极显著正相关。主成分分析综合得分最高品种是汕美2号，其次依次是优丰蜜本、兴蔬大果蜜本和金囷蜜本。试验结果可为今后南瓜品种评价及应用推广提供基本信息。

关键词：南瓜；果实性状；营养成分；微量元素；相关性分析；主成分分析

中图分类号：S642.1 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2023）06-037-06

Evaluation of pumpkin nutrient quality based on correlation and principal component analysis

REN Guangqian1， YANG Shikang2， BIAN Shijie2， GUO Weili2， LI Xinzheng2

（1. Xinxiang City Academy of Agricultural Sciences， Xinxiang 453003， Henan， China; 2. College of Horticulture and Landscape Architecture， Henan Institute of Science and Technology， Xinxiang 453003， Henan， China）

Abstract： In order to evaluate the fruit quality of Cucurbita moschata Duchesn， the appearance traits， taste， nutrients and mineral elements of 14 pumpkin varieties were determined and summarized by its correlation analysis and principal component analysis. The results showed that the reducing sugar content of the fruit ranged from 3.59 g·100 g-1 to 2.49 g·100 g-1; the amino acid content ranged from 118.39 mg·100 g-1 to 66.61 mg·100 g-1; the water content was 83.51%～90.31%. The content of ash is between 0.58% and 1.84%. The content of Ca in mineral elements was the highest （240.66 μg·g-1） and the content of Mn was the lowest （4.88 μg·g-1）. There was a significant negative correlation between ash content and reducing sugar and water， and a significant positive correlation with Ca. Principal component analysis indicated that the best variety is Shanmei 2， followed by Youfeng Miben， Xingshudaguo Miben， and Jinqun Miben.

Key words： Cucurbita moschata; Fruit traits; Nutrients; Mineral elements; Correlation analysis; Principal component analysis

我国主栽南瓜品种有中国南瓜（Cucurbita moschata）和印度南瓜（Cucurbita maxima），中国南瓜以食用老熟瓜为主，果肉中富含糖类、维生素C、果胶、淀粉、微量元素等多种营养成分，具有极高的营养、保健与药用价值，其中微量元素具有降血压、降血糖等功效[1-4]。据中国园艺学会南瓜研究分会2020年统计，我国南瓜种植面积28.67万hm2，产量达1126万t。

目前，老熟瓜的重要经济指标是营养成分和口感品质，国内生产中把口感品尝作为南瓜口感品质鉴定的主要手段，果肉营养成分研究多注重干物质、可溶性固形物、可溶性糖、淀粉、多糖等成分含量的测定。杨宏等[5]对47份南瓜材料进行老熟瓜口感评价及营养成分研究，测定了干物质、可溶性固形物、可溶性糖、维生素C、淀粉、纤维含量等6个指标，得出干物质、淀粉、可溶性糖、维生素C及可溶性固形物含量升高、纤维含量降低导致口感变好，且采用逐步回归分析建立一个评价南瓜食用口感的分级标准和快速鉴定方法（口感评价公式Y=-5.481+17.974 X1+10.716 X2+12.473 X3，X1为干物质百分含量，X2为可溶性糖百分含量，X3为淀粉百分含量）。刘文君等[6]对2l份南瓜材料进行研究发现，干物质含量、可溶性固形物含量、可溶性糖含量、淀粉含量相互之间呈极显著正相关，且平均隶属函数值≥0.6时，南瓜风味很甜，品质优良。乔丹丹[7]对百蜜系列10个南瓜品种口感品质和营养成分含量进行分析，可溶性糖含量、淀粉含量与甜度、质地和综合品质呈显著正相关。闫春冬等[8]对20份肉用南瓜进行营养品质测定以及老熟瓜品尝鉴定，结果表明可溶性固形物含量与干物质含量、甜度和面度呈极显著正相关，与可溶性糖含量和淀粉含量呈显著正相关，得出可溶性固形物含量可作为肉用南瓜品质评价的简易指标。但由于南瓜品种繁多，品种间差异大，营养成分的含量因品种不同存在差异[3，9-10]，而且肉用南瓜营养成分综合评价复杂，目前尚无统一的鉴定方法。笔者通过对14个南瓜新品种农艺性状、果实品质的调查分析和营养成分、微量元素的测定，采用相关性及主成分分析法对其进行综合品质的评价，为选育具有特定营养和保健功能的南瓜新品种提供充分依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料为14个中国南瓜品种（表1），试验于2015年4—8月在河南科技学院南瓜试验基地（辉县常村）进行，4月29—30日定植，7月27—28日统一采收。老熟瓜采收标准：老熟瓜在谢花后35～60 d采收。南瓜应在充分成熟、皮蜡粉浓、难以刻划、皮色转黄后采收。小区设计双行种植，行长12 m，行距3.6 m，株距1 m，每行定植12株，每小区定植24株，占地86.4 m2，随机区组排列，3次重复。

1.2 方法

1.2.1    感官评价    严格按照国家标准（NY/T 2762－2015）对14个中国南瓜品种进行外观品质和口感品质的评定。南瓜果实的性状分析调查内容主要是：果实数量性状有纵径（代码5）、单瓜质量、横径（代码5）、果肉厚度（代码5）；外观性状有嫩瓜皮色、熟瓜皮色（代码4）、瓜棱深度（代码3、5、7）、果实形状（代码4、9、11、12）、瓜瘤大小（代码9）；瓜把长：瓜纵向切开后，从果蒂到瓜腔近端的距离；瓜肚长：瓜腔的两长端距离；熟瓜肉色分黄白、浅黄、黄、金黄、深黄、橙黄、橙红。果实口感性状指标：（1）口感甜度，蒸熟后召集10人以上进行品尝（每尝一个瓜进行一次漱口），包括甜上、甜、中甜、甜下；（2）口感面度，蒸熟后召集10人以上进行品尝，面度可分为不面、微面、中面、面；（3）熟后质地，蒸熟后召集10人以上进行品尝，包括细腻有丝、细腻、中、较粗、粗糙；（4）综合品质根据口感性状进行综合评价，包括下、中下、中、中上、上、上上。

1.2.2    营养指标测定    在14个南瓜品种中，每个品种选取3个果实，每个果实测定1次，取3次的平均值。还原糖含量采用葡萄糖直接滴定法测定[11]；氨基酸含量采用茚三酮分光光度法测定[12]；水分含量采用直接测定法中的常压干燥法测定[13]；灰分含量采用高温灼烧的方法测定[14]；微量元素含量采用等离子体原子发射光谱法测定[15]。

1.2.3    数据分析    以上数据均取3次重复的平均值，用SPSS 19.0进行单因素新复极差法（Duncan）方差分析和变异性分析，用Excel 2007作图。

2 结果与分析

2.1 14个中国南瓜品种果实性状调查

由表2可知，兴蔬大果蜜本单果质量最大，为5.8 kg；金囷蜜本果实相对较小，但果实果肉厚度较厚，为4.2 cm；优丰蜜本、白沙蜜本和兴蔬大果蜜本为甜度最高品种；优丰蜜本和白沙蜜本含丝最少。综合分析表2中16个果实性状指标，品质表现为上等的是：蜜本、金囷蜜本、优丰蜜本、白沙蜜本、兴蔬大果蜜本、蜜本3号、百蜜2号、甜蜜1号、汕美2号。

2.2 14个中国南瓜品种果实主要营养成分的含量

由表3可知，果实还原糖含量为2.49～3.59 g·100 g-1，其中最高是百蜜6号；氨基酸含量为66.61～118.39 mg·100 g-1，其中最高是优丰蜜本；水分含量为83.51%～90.31%，其中最高是七叶早；灰分含量为0.58%～1.84%，其中最高是白沙蜜本。各营养元素中氨基酸含量的变异系数最大（1 822.02%），其次是水分含量的变异系数（216.57%），还原糖含量变异系数最小（28.03%）。

2.3 14个中国南瓜品种果实微量元素的含量

由表4可知，综合14个南瓜品种每g鲜果实微量元素含量，由高到低依次是Ca、Fe、Mg、K/Na、Cu/Zn、Mn。其中Ca元素含量最高，为240.66 μg·g-1，其次是Fe元素含量，为166.87 μg·g-1，Ca元素与Fe元素占据南瓜果实所含微量元素中的绝大比重。其中，Ca含量最高的是蜜本3号，为383.17 μg·g-1，Fe含量最高的是汕美2号，为753.00 μg·g-1，Cu/Zn最高的是百蜜2号，为15.71 μg·g-1，K/Na最高的是惠研早蜜6号，为18.37 μg·g-1，Mg含量最高的是惠研早蜜6号，为338.81 μg·g-1，Mn含量最高的是优丰蜜本，为25.61 μg·g-1。各微量元素中Mn的变异系数最大（133.20%），其次是Fe元素的变异系数（115.72%），K/Na变异系数最小（22.99%）。在对微量元素有特殊需求时，依据微量元素变异系数和最大值可指导南瓜品种的选择。

2.4 14个中国南瓜品种果实营养成分相关性分析

对14个南瓜品种营养成分进行相关性分析（表5），Ca与灰分含量在0.01水平上呈极显著正相关，即灰分含量高的南瓜品种微量元素Ca含量较高；Fe含量与Cu/Zn、Mg含量与K/Na在0.05水平上呈显著正相关；还原糖与氨基酸、灰分、多种微量元素含量呈负相关，即还原糖含量高的南瓜品种营养物质和微量元素含量较低；水分含量与灰分含量、Ca含量、K/Na呈负相关；Mn含量與K/Na、Mg含量呈负相关；其他成分间无显著相关性。

2.5 14个中国南瓜品种果实营养成分含量的主成分分析

2.5.1    主成分特征值、累积贡献率和特征向量分析    14个南瓜品种中主成分的特征值和方差贡献率如表6所示，特征值大于1的主成分共4个，累计贡献率达到了80.12%，表明４个主成分反映了80%全部果实营养成分的综合特征。

由表7可知，在第1主成分的特征向量中，特征值较大且为正的性状是灰分含量、Ca含量和K/Na，第2主成分的特征向量特征值较大且为正的成分是氨基酸含量、Fe含量、Mn含量，第3主成分的特征向量特征值较大且为正的成分是Cu/Zn，第4主成分的特征向量特征值较大且为正的成分是Mg含量。

2.5.2    主成分值及营养品质得分    按照公式：综合得分Y=0.321×F1+0.203×F2+0.148×F3+0.127×F4计算14个南瓜品种综合营养含量并排名（表8），汕美2号营养品质最优，其次为优丰蜜本、兴蔬大果蜜本、金囷蜜本、惠研早蜜6号，这些品种多含有较多营养元素与微量元素，结合其果实性状（表2），多表现为果实长筒形、果肉较厚、瓜把较长、瓜肚大、单瓜质量较大。

3 讨论与结论

南瓜外观品质，如果皮、形状、瓜棱、瓜瘤、肉色等，以及内部特征，如肉质、甜度、面度、熟后质地等，直接影响产品的经济价值和营养价值。笔者对14个中国南瓜品种果实性状进行综合分析，品质表现为上等的是：蜜本、金囷蜜本、优丰蜜本等。南瓜果肉中富含干物质、还原糖、蛋白质和果胶等多种营养成分，这些物质与南瓜的营养品质、成熟度和耐贮藏性密切相关[6] ，而且南瓜中含有人体所需的营养成分和对糖脂代谢相关的矿质元素，如Ca、Mg等[16]。本试验结果表明，100 g中国南瓜鲜质量中平均还原糖含量为3.19 g，略低于杨红娟等[17]测定的印度南瓜还原糖含量5.54 g，远高于郭言言等[18]测定的印度南瓜还原糖含量0.906 g；其氨基酸含量86.02 mg·100 g-1远低于郭言言等[18]测定的印度南瓜氨基酸含量1.37 g·100 g-1、范文秀等[19]测定的南瓜老熟瓜氨基酸含量0.91%；灰分含量1.07%，与林德佩等[20]测定的的灰分含量0.8 g·100 g-1相近；水分含量为87.00%，与褚盼盼等[21]测定的中国南瓜老瓜水分为92.80%相近。此外，本試验中Ca、Mg含量较高，Ca含量240.66 μg·g-1略高于范文秀等[19]测定的Ca含量205.456 μg·g-1和郭言言等[18]测定的Ca含量222.9 μg·g-1，Mg含量93.12 μg·g-1略低于范文秀等[19]测定的Mg含量103.40 μg·g-1和孙士咏等[22]测定的Mg含量121.14 μg·g-1。以上这些南瓜营养成分和微量元素含量的变化可能是品种或采收时期不同造成的。4种营养成分和6种矿质营养变异系数均超过20%，氨基酸变异系数和Mn变异系数最大。变异系数越大表明其遗传基础越广泛，可为育种工作提供育种材料。

蔬菜营养品质综合评价和品种评价方法常用主成分分析法，在南瓜、生姜、大葱、菜心上均有应用[22-25]。孙士咏等[22]通过主成分分析６个南瓜杂交组合果实营养品质差异并筛选出最优杂交组合。在本试验中利用相关性主成分分析营养成分和微量元素指标变化，将14份中国南瓜综合营养成分进行评价，筛选出汕美2号、优丰蜜本和兴蔬大果蜜本等优质南瓜品种，果实性状多表现为果实长筒形、果肉较厚、瓜肚大、瓜把较长、单瓜质量较大，熟后质地细腻，适合北方南瓜品种的市场需求。

笔者将肉用南瓜中的多种营养成分通过相关性分析和主成分分析，得出影响南瓜营养品质的主要成分为灰分、Ca、氨基酸、Fe、Mn、Mg含量和K/Na，综合外观性状、口感品质和以上品质指标来衡量14个南瓜品种的品质优劣。在今后的研究中，笔者将继续收集大量有代表性的南瓜品种材料进行多个地点的广泛研究，有望能够推广应用于南瓜品种的育种实践。

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