8个葡萄品种果实品质的主成分分析

任晓琴，文昊，杨静慧，通信作者，刘艳军，李冰，梁发辉

8个葡萄品种果实品质的主成分分析

任晓琴1，文昊1，杨静慧1，通信作者，刘艳军1，李冰2，梁发辉1

（1. 天津农学院 园艺园林学院，天津 300392；2. 天津农科院 农业资源与环境研究所，天津 300384）

以天津地区栽培的8个葡萄品种为试材，分别测定了外在品质（单果重、横径、纵径、果形指数）和内在品质（可溶性糖、可溶性固形物、含水量、可滴定酸、VC、糖酸比），然后进行相关分析。结果表明：8个葡萄品种的果实品质呈显著差异；单果重与横径呈极显著正相关；横径与果形指数呈极显著负相关；纵径与VC含量呈显著正相关、与可溶性固形物呈极显著负相关、与果形指数呈显著正相关；果形指数与VC呈极显著负相关；可溶性糖与可溶性固形物呈显著正相关；主成分分析综合排名为：‘葡之梦’＞‘紫甜无核’＞‘夏黑’＞‘玫瑰香’＞‘美人指’＞‘阳光玫瑰’＞‘蓝宝石’＞‘新疆无籽露’，其中，‘葡之梦’果实的综合品质最优，‘新疆无籽露’最差。

葡萄；品种；相关性分析；主成分分析

葡萄（L.）为葡萄科葡萄属，具有适应性强、抗性强等特点，且果实富含矿物质、维生素、氨基酸、蛋白质、粗纤维、白藜芦醇、多酚等营养物质，因此备受人们青睐[1]。目前葡萄是世界上栽培面积最大、产量最高的果树之一，2018年世界葡萄总产量维持在2 274.2万t，中国的葡萄种植面积约为80.0万hm2[2-3]。随着天津农业的发展，葡萄产业发展迅速，尤其是天津汉沽地区，葡萄产业已经成为当地的支柱产业。

目前，利用主成分分析对多个葡萄品种果实品质比较报道甚少。关于葡萄研究主要是围绕其葡萄相关基因进而研究抗性及性状[4-5]，通过特定技术分析葡萄性状[6]，研究分析酿酒葡萄的酚类物质[7]、野生葡萄的糖酸组分[8]和部分鲜食葡萄的性状、口感及风味[9]等方面。为了更科学合理地评价不同葡萄品种间果实品质的差异性，本研究以天津地区栽培的8个葡萄品种为试材，通过主成分分析对其果实单果重、横径、纵径、果形指数、可溶性糖、含水量、可滴定酸、VC、糖酸比等果实品质指标进行综合评价，旨在为筛选当地优质葡萄品种提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试葡萄品种为‘夏黑’‘玫瑰香’‘葡之梦’‘阳光玫瑰’‘蓝宝石’‘紫甜无核’‘新疆无籽露’‘美人指’，由天津市茶淀葡萄科技园基地提供。

1.2 试验设计

8个葡萄品种均为8年生露地栽植，试验地为盐碱土，质地偏黏。采用单因素随机区组设计，每个品种种植6行，每行10株，共60株。单臂篱架栽植，株行距0.5 m×1.5 m。夏季多雨采用搭棚来实现避雨，冬季采用保温被进行保温。

果实的采收：选择生长健康且长势一致的植株种植区域，采用“五点取样法”确定植株，然后从植株的不同方位选取成熟健康的果实30个，重复3次，采后立即送到实验室进行果实品质的测定。

1.3 指标测定

单果重采用电子天平测定；果实横径、果实纵径均用游标卡尺测量；果形指数＝单果纵径/横径；含水量采用烘干法测定；可溶性固形物含量用手持式折光仪测定；可滴定酸含量用酸碱中和滴定法测定；可溶性糖含量用蒽酮法测定；VC含量用2，6-二氯酚靛酚法测定；糖酸比＝可溶性糖含量/可滴定酸含量[10-11]。

1.4 数据分析

本试验数据采用Excel 2016进行数据整理，采用SPSS 22.0软件进行方差分析、相关性分析和主成分分析。

2 结果与分析

2.1 不同葡萄品种果实品质的比较

由表1可知，8个葡萄品种的内外品质指标均存一定的差异性。其中，‘阳光玫瑰’的单果重最大，为11.27 g，显著高于‘玫瑰香’（7.82 g）、‘葡之梦’（7.24 g）、‘蓝宝石’（5.85 g）、‘紫甜无核’（6.21 g）、‘新疆无籽露’（6.49 g），‘蓝宝石’的单果重最小；‘夏黑’的果实横径最长，为26.50 mm，与‘阳光玫瑰’（25.15 mm）差异不显著，最短的为‘蓝宝石’（16.61 mm）；纵径最长的是‘蓝宝石’（35.15 mm），最短为‘紫甜无核’（24.05 mm）；果形指数最小的为‘夏黑’（1.04），最大的为‘蓝宝石’（2.12），与‘葡之梦’（1.71）、‘美人指’（1.84）差异不显著，显著高于其他4个葡萄品种；可溶性糖含量最高的为‘葡之梦’（15.27%），与‘夏黑’‘紫甜无核’差异不显著，但显著高于其他5个葡萄品种，不同品种的可溶性糖含量从高到低为‘葡之梦’＞‘紫甜无核’＞‘夏黑’＞‘玫瑰香’＞‘蓝宝石’＞‘阳光玫瑰’＞‘新疆无籽露’＞‘美人指’；‘蓝宝石’的果实含水量最高，为81.07%，与‘葡之梦’（78.27%）差异不显著。‘新疆无籽露’（55.23%）最低，与‘紫甜无核’（58.36%）差异不显著，两者均显著低于其他6个品种；‘葡之梦’（21.04 mg/100g）的VC含量最高，且显著高于其他7个品种，含量最低的为‘玫瑰香’（12.20 mg/100g），与‘阳光玫瑰’（12.68 mg/100g）、‘紫甜无核’（12.29 mg/100g）差异不显著；可滴定酸含量最高的为‘蓝宝石’（0.31%），‘美人指’（0.18%）最低；‘紫甜无核’（26.10%）可溶性固形物含量最高，显著高于除‘夏黑’的其他6个品种，‘美人指’（15.20%）最低，且显著低于其他葡萄品种；‘美人指’糖酸比最大（67.44），显著高于其他葡萄品种。

表1 8个葡萄品种的果实品质比较

指标夏黑玫瑰香葡之梦阳光玫瑰蓝宝石紫甜无核新疆无籽露美人指 单果重/g 9.86ab 7.82b 7.24b11.27a 5.85d 6.21bc 6.49bc 8.28ab 横径/mm26.50a20.75b18.90b25.15a16.61c19.71b16.95c18.65b 纵径/mm27.65c26.20c32.30ab29.90b35.15a24.05d25.35c34.25a 果形指数 1.04c 1.26c 1.71a 1.19c 2.12a 1.22c 1.50b 1.84a 可溶性糖/%15.17a13.41b15.27a12.56b12.59b15.23a12.24bc12.14bc 含水量/%62.60b71.46ab78.27a69.81ab81.07a58.36c55.23c64.68b VC/mg·100g-114.91c12.20d21.04a12.68d18.55b12.29d14.05c18.26b 可滴定酸/% 0.25ab 0.28ab 0.23ab 0.24ab 0.31a 0.27ab 0.39a 0.18c 可溶性固形物/%19.70ab18.80b17.30c17.20c17.00c26.10a18.60b15.20d 糖酸比60.68b60.95b45.44c44.00c40.61c56.78b31.38d67.44a

注：表内同列内不同英文字母表示差异达显著水平（＜0.05）

2.2 不同葡萄品种果实品质指标的相关性

仅由表1对8个葡萄品种进行果实品质比较，不足以选出最优的品种，因此需要通过SPSS软件进一步对8个葡萄品种的10个果实品质指标进行相关性分析。由表2可知，单果重与横径呈极显著正相关；横径与果形指数呈极显著负相关；纵径与VC含量呈显著正相关、与可溶性固形物呈极显著负相关，与果形指数呈显著正相关；果形指数与VC呈极显著负相关；可溶性糖与可溶性固形物呈显著正相关。通过以上可以说明，10个果实指标间有一定的相关性，也不足以对不同品种之间做出准确的综合评价，进一步利用主成分分析对果实品质进行降维、分析。

表2 8个葡萄品种果实品质指标的相关性分析

指标单果重横径纵径果形指数可溶性糖含水量VC可滴定酸可溶性固形物糖酸比 单果重1 横径 0.880**1 纵径0.025-0.2471 果形指数0.578-0.835** 0.736*1 可溶性糖-0.0460.334-0.3350.4491 含水量-0.044-0.136 0.710*-0.481-0.0071 VC-0.266-0.417 0.811** -0.753** 0.045 0.5741 可滴定酸-0.487-0.386-0.449-0.028-0.229-0.260-0.3131 可溶性固形物-0.2880.107-0.756**0.537 0.610*-0.489-0.556 0.2221 糖酸比0.2680.3570.0000.273 0.277-0.105-0.089-0.7270.1191

注：**表示在＜0.01水平上显著相关；*表示在＜0.05水平上显著相关

2.3 不同葡萄品种果实品质指标主成分分析

主成分分析是利用降维，将多个变量转化为少数几个不相关的综合变量的多元统计方法，去除众多信息中相互重叠的信息[12]。如表3所示，对8个葡萄品种的果实品质指标数据进行主成分分析，以特征根≥1为标准，提取了3个主成分，且前3个主成分的累积方差贡献率为85.258%（＞85%），表明这3个主成分已包含了果实品质指标的大部分信息，能够综合反映8个葡萄品种的外观品质和内在品质。其中，第1主成分的特征根为4.137，贡献率为41.368%，主要代表指标为果形指数（0.957）、纵径（-0.862）、VC（-0.826），为最重要的主成分；第2主成分的代表指标有可滴定酸（-0.786）、单果重（0.785）、糖酸比（0.609），特征根为2.755，贡献率为27.551%；第3主成分的代表指标为可溶性固形物（0.500）、可溶性糖（0.569），特征根为1.543，贡献率为15.339%。根据主成分分析结果，以3个主成分对应的方差相对贡献率为权重，进行加权求和，对8个葡萄品种10个果实品质指标进行综合排名为：‘葡之梦’＞‘紫甜无核’＞‘夏黑’＞‘玫瑰香’＞‘美人指’＞‘阳光玫瑰’＞‘蓝宝石’＞‘新疆无籽露’，表明‘葡之梦’果实的综合品质最优，‘新疆无籽露’最差（见表4）。

表3 因子载荷矩阵、方差贡献率及初始特征值

指标成分 123 果形指数 0.957 0.198-0.100 纵径-0.862 0.454-0.013 VC-0.826 0.227 0.344 可溶性固形物 0.709-0.408 0.500 横径 0.663 0.651-0.213 含水量-0.654 0.342 0.140 可滴定酸 0.062-0.786-0.305 单果重 0.378 0.758-0.500 糖酸比 0.288 0.609 0.396 可溶性糖 0.442 0.143 0.569 特征值 4.137 2.755 1.543 方差贡献率/%41.36827.55115.339 累积方差贡献率/%41.36868.91985.258

表4 主成分因子得分及葡萄果实品质综合得分

品种Y1Y2Y3Y总得分排序 夏黑 1.120 25-0.324 61 0.170 20 0.965 843 玫瑰香 0.465 69 0.010 02-0.091 05 0.384 664 葡之梦 0.707 14 0.382 19 1.148 83 2.238 161 阳光玫瑰 0.460 99 0.901 13-1.553 98-0.191 866 蓝宝石-1.512 34-0.518 95 0.045 64-1.985 657 紫甜无核 1.203 47-0.827 64 1.413 12 1.788 952 新疆无籽露 0.038 42-1.823 65-1.108 37-2.893 608 美人指-0.869 35 0.952 30-0.024 40 0.058 555

3 讨论与结论

果实品质是评价品种优劣的重要依据，通常从外在品质和内在品质两方面综合分析果实品质的好坏[13]。外在品质包括单果重、横径、纵径、果形指数等，内在品质包括可溶性糖、可溶性固形物、果实含水量、可滴定酸含量等指标。其中，可溶性糖含量、可滴定酸含量、糖酸比是影响水果风味和消费者选购的重要指标[14]。此外在某种程度上，果实品质的好坏也能折射出生长发育的特性以及最终的产量效益。因此，果实品质至关重要。本试验通过内外品质综合评价，筛选出优质品种，也能为其他葡萄品种的品质分析提供参考。研究表明，‘葡之梦’的可溶性糖、VC含量最高；可滴定酸、含水量最高的是‘蓝宝石’；‘阳光玫瑰’的单果重最大；‘夏黑’的果实横径最长；纵径最长的是‘蓝宝石’；‘紫甜无核’可溶性固形物含量最高；糖酸比最高的为‘美人指’；且通过对8个葡萄品种10种果实指标的相关性得知，果实品质间存在着一定的相关性，可能是在果实组织中不同果实品质间有相互协同或拮抗的作用，导致呈现正相关或负相关。

主成分分析是将多个指标化为少数几个综合指标的一种统计分析方法，其在不损失或很少损失原有信息的前提下，可以将原来个数较多而且彼此相关的指标转化为新的个数较少且彼此独立或相关性较小的综合指标[15]。目前，该方法成为果实综合评价的主要方法之一[16]。本研究主要采用主成分分析法，从8个葡萄品种的果实品质指标中提取了3个主成分，可以反映原来10个指标信息的85.258%，其中果形指数、纵径、VC、可滴定酸、单果重、糖酸比是果实品质评价的主要指标，根据主成分分析综合得分，排名为：‘葡之梦’＞‘紫甜无核’＞‘夏黑’＞‘玫瑰香’＞‘美人指’＞‘阳光玫瑰’＞‘蓝宝石’＞‘新疆无籽露’，综合得分越高，表明葡萄果实品质的综合评价和品质越佳。

[1] 吴钰滢. 葡萄富硒特性及形态分析[D]. 沈阳：沈阳师范大学，2019.

[2] 吴茂东. 施氮时期对‘黑比诺’葡萄矿质元素含量及果实品质的影响[D]. 兰州：甘肃农业大学，2020.

[3] 宋科. 配方施肥对玫瑰香葡萄生长和果实品质及土壤理化性质的影响[D]. 天津：天津农学院，2020.

[4] CHANG X，TIAN M，ZHANG Q，et al. Grape seed proanthocyanidin extract ameliorates cisplatin-induced testicular apoptosis via PI3K/Akt/mTOR and endoplasmic reticulum stress pathways in rats[J]. Journal of Food Biochemistry，2021，45（8）：e13825.

[5] 孙艳，韩斌，袁军伟，等. 不同抗寒性葡萄品种根系形态结构及生理性状差异分析[J]. 中国农业科技导 报，2021，23（4）：47-57.

[6] 吴远峰，晁冲，王海丽，等. 阳光玫瑰葡萄性状表现及优质高效栽培技术[J]. 河北果树，2020（4）：41-42，44.

[7] 杨静，赵子丹，牛艳，等. HPLC技术对贺兰山东麓酿酒葡萄中酚酸类物质的检测方法研究[J]. 浙江农业科学，2021，62（4）：777-783.

[8] 江雨，孟江飞，刘崇怀，等. 中国野生葡萄果实基本品质、酚类物质含量及其抗氧化活性分析[J]. 食品科学，2017，38（7）：142-148.

[9] 程大伟，何莎莎，李明，等. 不同葡萄品种果实营养品质差异及综合评价[J]. 江西农业学报，2020，32（10）：72-76.

[10] 任晓琴，孟洁，陈渊舜，等. 不同灌水量对静海冬枣果实品质的影响[J]. 北方园艺，2021（9）：32-38.

[11] 袁启凤，陈楠，严佳文，等. 基于果实品质主成分分析的‘黄金百香果’栽培架式评价[J]. 中国果树，2021（1）：22-27.

[12] 武琳霞，李玲，张国光，等. 基于主成分及聚类分析的不同产地冬枣品质特性分析[J]. 食品科学，2022，43（8）：334-338.

[13] 张欢，慕新浩，李珂，等. 不同石榴品种果实品质的主成分分析[J]. 南阳师范学院学报，2020，19（6）：33-39.

[14] 李跃红，冉茂乾，徐孟怀，等. 不同品种猕猴桃果实品质比较与综合评价[J]. 食品与发酵工业，2020，46（23）：162-168.

[15] 李林林，黄敏升，崔国贤，等. 苎麻种质资源农艺性状主成分及聚类分析[J]. 中国农业科技导报，2019，21（3）：34-41.

[16] 杨磊，靳娟，樊丁宇，等. 新疆石榴果实品质主成分分析[J]. 新疆农业科学，2018，55（2）：262-268.

Principal component analysis of fruit quality of 8 grape varieties

Ren Xiaoqin1, Wen Hao1, Yang Jinghui1,Corresponding Author, Liu Yanjun1, Li Bing2, Liang Fahui1

（1. College of Horticulture and Landscape, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300392, China; 2. Institute of Agriculture Resources and Environment, Tianjin Academy of Agricultural Sciences ,Tianjin 300384, China）

The external quality（single fruit weight, transverse diameter, longitudinal diameter, fruit shape index）and internal quality（soluble sugar, soluble solid, water content, titratable acid, VC, ratio of sugar to acid）were measured with eight varieties of grapes, respectively. By comparing the differences of fruit quality in eight different varieties, this study screens high quality grapes and provides theoretical basis for grape nutrition diagnosis. The result showed that the fruit quality of 8 grape varieties showed significant difference; correlation analysis showed that the correlation between single fruit weight and transverse diameter was significantly positive；there was a significant negative correlation between transverse diameter and fruit shape index；the longitudinal diameter was positively correlated with the content of VC, negatively correlated with the soluble solids, and positively correlated with the fruit shape index；fruit shape index was negatively correlated with VC；there was a significant positive correlation between soluble sugar and soluble solids；the comprehensive ranking after principal component analysis：‘Portugal's Dream’>‘Purple Sweet Seedless’>‘Summer Black’>‘Muscat Hamburg’>‘Manicure Finger’>‘Sunshine Rose’> ‘Sapphir’>‘Xinjiang Seedless Dew’. The best comprehensive quality is the fruit of ‘Portugal's Dream’ and the worst is ‘Xinjiang Seedless Dew’ .

grape; variety; correlation analysis; principal component analysis

1008-5394（2023）02-0007-04

10.19640/j.cnki.jtau.2023.02.002

S663.1

A

2021-06-30

天津市科技局项目（20ZYCGSN00290）；天津农科院青年科研人员创新研究与实验项目（201919）；天津市交通运输委员会项目（2020-08）；天津市科技局企业科技特派员项目（20YDTPJC00590）

任晓琴（1995—），女，硕士在读，主要从事园艺植物栽培生理研究。E-mail：xiaoqin990714@163.com。

杨静慧（1961—），女，教授，博士，主要从事园艺植物栽培和生理生化研究。E-mail：jinghuiyang2@aliyun.com。

责任编辑：杨霞