欧洲李(Prunus domestica L.)是蔷薇科(Rosaceae)李属(Prunus)植物,也称西梅[1]。近年来,新疆的西梅种植面积呈逐年上升趋势,栽培面积不断扩大形成区域性规模化生产。在南疆喀什、阿克苏地区以‘法兰西’‘斯泰勒’‘女神’为主栽品种,伽师西梅种植面积约10 000 hm2,阿克苏地区西梅种植面积约267 hm2,巴州和硕已引进‘理查德早生’‘女神’等品种约667 hm2;北疆的塔城地区种植‘塔城酸梅’达218.30 hm2,‘总统’在辽宁熊岳有所栽培[2-8]。欧洲李果实含有抗氧化化合物和少量维生素C等,具有延缓机体和大脑衰老的功效[9-11]。国内水果市场上欧洲李价格高,除鲜食外,还可以研制成果干、果脯、果汁、果酱、果糕、胶囊和冲剂等加工产品,深受广大消费者的青睐,发展空间和市场前景广阔[12]。因此,研究不同栽培区的果实综合品质对欧洲李产业的发展具有重要意义。
主成分分析法常用于评价果实综合品质,近年来,已在梨[13]、蓝莓[14]、沙棘[15]等果实中取得进展。MILO
EVI
等[16]利用主成分分析对43种欧洲李和12种丹森李的单果重、可溶性固形物、果实色泽等品质和感官性状进行了研究。国内学者通过主成分分析发现‘女神’作‘法兰西’授粉树效果较好[10]。经测定,‘女神’果实的可溶性固形物含量、抗氧化活性方面均高于‘法兰西’[17];加工特性方面,‘法兰西’和‘斯泰勒’适宜自然晾晒制干[12]。其他研究见于不同砧木、不同授粉品种、不同施肥方式对品质的影响,有关果实成熟期的描述性表型、数量性表型、内在品质、抗氧化活性的特性、差异、综合评价鲜见报道。
本研究以新疆主栽的6个欧洲李品种为研究对象,对果实外观表型特征及内在品质进行测定,并利用方差分析、相关性分析探明欧洲李果实表型结构特征、内在物质成分组成含量差异及关联,基于主成分分析方法从中筛选具有重要应用潜力的欧洲李栽培品种类型,为新疆欧洲李的栽培推广与开发利用提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
2022年,在新疆农业科学院轮台果树资源圃进行,以欧洲李品种‘法兰西’、‘理查德早生’、‘斯泰勒’、‘女神’、‘塔城酸梅’、‘总统’为试材(图1),在果实成熟期进行取样,每个品种随机选定3个单株,在果树的树冠外围随机采摘30个果实带回实验室进行品质的测定。
图1 六个欧洲李品种果实性状
Fig.1 Fruit characters of six European plum varieties
1.2 仪器与设备
无水乙醇、无水甲醇、可溶性淀粉、葡萄糖、蔗糖、FeSO4、NaOH、水杨酸、KI、酚酞,天津市致远化学试剂有限公司;盐酸、浓硫酸、30%(质量分数)H2O2,四川西陇科学有限公司;乙酸乙酯、碘酸钾,天津市北联精细化学品开发有限公司;五水硫酸铜,天津市鑫铂特化工有限公司;次甲基蓝,天津市福晨化学试剂厂;蒽酮,上海科丰实业有限公司;酒石酸钾钠,天津市大茂化学试剂场;邻苯二甲酸氢钾,天津市天新精细化工开发中心(上述试剂均为分析纯);芦丁标准品(芸香叶苷,三水),国药集团化学试剂有限公司;DPPH,梯希爱(上海)化成工业发展有限公司。
游标卡尺(0.05 mm),上海九量五金工具有限公司;JA1003电子天平,上海菁海仪器有限公司;GY-1 硬度计,艾普计量仪器有限公司;PAL-pH计、Atago N1 糖度计,日本爱拓公司;JZ-350 色差仪,深圳市三恩时科技有限公司;759紫外可见分光光度计,上海菁华科技仪器有限公司;KBS-1800型超声波细胞粉碎器,昆山市超声仪器有限公司;数显恒温水浴锅,江苏金怡仪器科技有限公司;DHG-9070 小型烘箱,上海鸿都电子科技有限公司。
1.3 果实外观品质测定
果实的描述性指标:参照《李种质资源描述规范和数据标准》[18],结合实际情况评判各品种果实的描述性指标,酸甜风味偏甜,甜酸则偏酸。
果实的数量性表型指标:果实、果核、果仁横径、纵径、侧径及果梗长度使用游标卡尺测量;果实、果核、果仁鲜重及干重采用电子天平测量;果实色差采用色差仪进行测量;果实硬度采用果实硬度计测量;根据公式(1)计算尺寸指数[19]：
尺寸指数
(1)
1.4 果实内在品质测定
可溶性固形物含量采用糖度计进行测定[17];pH值用PAL-pH计进行测定[18];果皮、果肉、整果分别参考曹建康等[20]的方法:可溶性糖采用蒽酮试剂法测定;还原糖含量采用斐林氏试剂热滴定法测定;可滴定酸含量采用酸碱滴定法测定;维生素C含量采用碘酸钾滴定法测定(使用活性炭脱色);类黄酮含量称取果皮0.025 g、果肉0.1 g、整果0.1 g用1%(体积分数)盐酸-甲醇提取后在紫外分光光度计于325 nm进行测定、以芦丁为标准品制作标准曲线;DPPH自由基参考LUO等[21]的方法将果皮、果肉、整果组织样品稀释至合适浓度后用紫外分光光度计于517 nm下进行测定,羟自由基(·OH)参考王临宾[22]的方法将不同浓度样品在510 nm进行测定;每个指标进行3次生物学重复;并根据公式(2)、公式(3)分别计算含水量、可食率:
含水量
(2)
可食率
(3)
1.5 数据分析
试验数据采用 Excel 2019 和 SPSS 21.0 软件进行统计和方差分析、Pearson相关性分析、主成分分析,统计图均采用Origin 2019进行绘制。
2 结果与分析
2.1 不同品种欧洲李果实的外观品质分析
2.1.1 欧洲李果实的描述性指标分析
由表1可知,6个品种果形多数为长椭圆、椭圆形,‘法兰西’为纺锤形,‘塔城酸梅’为圆形。6个品种果实对称性以对称为主,果实整齐度较好。除‘塔城酸梅’外其他品种果粉均厚。多数品种果面全部着色,果皮底色以绿、绿黄为主,果皮彩色差异较大分为紫红、蓝黑、紫黑3种,果肉色泽以绿、黄、琥珀、橙黄为主。所有品种无香味,涩味无或轻,‘法兰西’鲜食品质上等,风味甜。果核核粘离程度分为半离核、离核2种;核形以长圆形为主,其次为椭圆形;‘法兰西’核面较光滑,其余均表现为粗糙。
表1 六个欧洲李品种果实描述性特征
Table 1 Fruit descriptive characteristics of six European plum varieties
指标法兰西理查德早生斯泰勒女神塔城酸梅总统果形纺锤形长椭圆长椭圆椭圆圆椭圆果实对称性对称较对称对称对称对称对称果实整齐度好中中好好好果粉厚度厚厚厚厚薄中果面着色程度全部全部全部全部大部分全部果皮底色绿黄绿绿绿绿黄绿黄果皮彩色紫红蓝黑蓝黑紫黑紫红紫红果顶形状凹入凹入凹入平平平梗洼深度浅中中浅中中梗洼广狭中中中中中中缝合线中浅浅浅平平裂果无中多少无无果肉色泽绿绿绿黄琥珀橙黄鲜食品质上中中中上中中上果皮剥离难易难难难难难难果肉汁液多少少多多中肉质松脆松脆松脆硬韧松脆硬韧纤维中中少少中中风味甜酸甜甜酸甜酸酸甜甜酸涩味无无无无轻无香味无无无无无无核粘离半离离核离核离核半离离核核型长圆长圆长圆长圆椭圆椭圆核面较滑粗糙粗糙粗糙粗糙粗糙
2.1.2 欧洲李果实的数量性表型指标分析
由表2可知,不同品种果实的数量性表型指标间存在不同程度差异。‘总统’的单果鲜重、果实纵径、果实横径、果实侧径、尺寸指数、去皮硬度达最大值,显著高出‘塔城酸梅’(P<0.05),而其余4个品种间差异较小。果梗表型指标中,‘斯泰勒’比最小值‘塔城酸梅’显著高出1.22倍。果核表型指标中,‘总统’核鲜重、核干重为最大值,分别比‘塔城酸梅’显著高出1.77倍、1.94倍;‘斯泰勒’果核纵径为最大值,比‘塔城酸梅’显著高出0.98倍。果仁表型指标中,‘女神’的果仁重为最大值,比‘塔城酸梅’显著高出1.07倍。
表2 六个欧洲李品种果实的数量性表型指标差异
Table 2 Differences in quantitative phenotypic indexes of fruits of six European plum varieties
指标法兰西理查德早生斯泰勒女神塔城酸梅总统单果鲜重/g30.58±0.72c53.24±1.70b58.05±1.33b56.79±1.79b14.36±0.33d77.02±2.10a果实纵径/mm41.67±0.72c53.99±1.15b56.28±0.71a54.8±0.65ab28.35±0.32d56.89±0.62a果实横径/mm33.67±033d40.54±0.42c41.66±0.28c42.85±0.58b27.85±0.33e46.68±0.37a果实侧径/mm36.50±0.34d40.65±0.46c41.91±0.52bc42.78±0.40b28.62±0.16e47.59±0.50a尺寸指数37.28±0.28d45.26±0.58c46.61±0.45d46.82±0.48d28.27±0.23e50.39±0.42e去皮硬度/(kg/cm2)2.08±0.09d3.11±0.12bc2.72±0.12c3.51±0.25b1.31±0.15e4.31±0.21a果梗长/mm17.68±0.84c25.59±0.68a25.83±0.74a17.02±0.52c11.64±0.78d20.13±1.01b果梗粗/mm2.00±0.07a1.82±0.03b1.62±0.06c1.62±0.03c1.28±0.03d1.59±0.05c果梗重/g0.10±0.01b0.12±0.00a0.13±0.01a0.06±0.00d0.03±0.00e0.08±0.05c核鲜重/g1.17±0.04c2.44±0.08a2.41±0.08a2.01±0.09b0.90±0.02d2.49±0.08a核干重/g0.88±0.03d1.89±0.06ab1.88±0.07b1.61±0.07c0.70±0.01e2.06±0.06a果核纵径/mm21.17±0.33c31.20±0.50ab32.07±0.63a31.43±0.41ab16.17±0.19d30.42±0.61b果核横径/mm13.39±0.20c16.41±0.25b16.57±0.23b17.61±0.20a12.63±0.17a17.72±0.31a果核侧径/mm7.93±0.13c9.86±0.16b9.57±0.18b9.80±0.14b7.80±0.10c11.06±0.17a果仁重/g0.21±0.01c0.29±0.01ab0.27±0.01b0.31±0.01a0.15±0.00d0.17±0.02cd果仁纵径/mm1.45±0.03c1.61±0.10abc1.68±0.08ab1.75±0.03a1.15±0.01d1.49±0.12bc果仁横径/mm0.76±0.01c0.81±0.01ab0.79±0.02bc0.85±0.01a0.66±0.01c0.76±0.02d果仁侧径/mm0.37±0.02ab0.39±0.02a0.39±0.01a0.38±0.01ab0.37±0.01ab0.34±0.01b
注:同一行不同小写字母表示差异显著(P <0.05)。
2.1.3 欧洲李果实的色泽分析
由图2可知,果皮的亮度值中,‘塔城酸梅’的L*值显著高于其他品种(P<0.05),达28.75,亮度最高,‘斯泰勒’最低;红色饱和度方面,‘法兰西’a*值为正,达到最高值19.64,色调偏红;黄色饱和度方面,‘法兰西’、‘总统’b*值较高,色调相对偏黄,其他品种b*值为负,色调偏蓝。(图2-a)。果肉的亮度值中,‘总统’显著高于其他品种,‘塔城酸梅’最低;红色饱和度方面‘理查德早生’显著高于其他品种,‘总统’最低;黄色饱和度方面‘斯泰勒’显著高于其他品种,‘塔城酸梅’最低(图2-b)。
a-果皮色差值;b-果肉色差值
图2 六个欧洲李品种果实的色泽差异
Fig.2 The color difference of fruits of six European plum varieties
注:不同小写字母代表差异显著,P<0.05(下同)。
2.2 不同品种欧洲李果实的内在品质分析
2.2.1 欧洲李果实的基础品质指标分析
由图3可知,6个品种的欧洲李果实在含水量、可食率、可溶性固形物、pH值上存在显著差异(P<0.05)。含水量最高品种为‘女神’80.72%,最低为‘塔城酸梅’71.14%;可食率最高为‘总统’96.77%(图3-a);可溶性固形物含量最高为‘总统’24.6%(图3-b)。pH值中‘法兰西’显著高出其余品种,为4.80(图3-c)。不同品种的还原糖含量在各组织部位存在显著差异,总体表现为果皮高于整果,果肉最低,果皮中‘女神’含量达最高值为11.44%,果肉、整果中‘塔城酸梅’含量达最高值分别为11.68%、9.6%(图3-d)。可溶性糖含量中‘塔城酸梅’和‘总统’在各组织部位与其他品种存在显著差异(P<0.05),果皮中‘斯泰勒’达最高值为10.51%,果肉、整果中‘法兰西’含量达最高值分别为13.69%、14.45%(图3-e)。可滴定酸含量整体较低,其中‘塔城酸梅’果皮、果肉、整果均显著高于其他品种,分别达到1.35%、1.41%、1.49%(图3-f)。
a-含水量、可食率;b-可溶性固形物;c-pH;d-还原糖含量;e-可溶性糖含量;f-可滴定酸含量
图3 六个欧洲李品种果实的品质指标差异
Fig.3 Differences in quality indexes of fruits of six European plum varieties
2.2.2 抗氧化活性物质
由图4可知,6个欧洲李品种的维生素C含量由高到低排序为果皮、整果、果肉,在0.176～1.144 mg/100 g。果皮中‘塔城酸梅’维生素C含量显著高出其他品种,为最大值1.144 mg/100 g,果肉和整果中‘法兰西’维生素C含量显著高出其他品种(图4-a),其余5个品种间无显著差异(P>0.05)。类黄酮含量除‘总统’外,其他品种均表现为果皮>整果>果肉,在10.816～41.884 μmol/g。果皮中‘法兰西’和‘女神’显著高出其他品种,分别达41.884、38.449 μmol/g;果肉中‘总统’和‘女神’类黄酮含量较高,分别达34.660、31.701 μmol/g;整果中‘女神’类黄酮含量最高,为34.354 μmol/g(图4-b)。综上,‘塔城酸梅’和‘法兰西’的维生素C含量较高,‘女神’的类黄酮含量较高。
a-维生素C含量;b-类黄酮含量
图4 六个欧洲李品种果实的抗氧化活性物质差异
Fig.4 Differences in antioxidant active substances in fruits of six European plum varieties
2.2.3 抗氧化活性能力
由图5可知,6个品种果皮组织对DPPH自由基有较高清除能力,果皮的乙醇提取物质量浓度仅在3.5 mg/mL时就达到较强效果,而果肉、整果组织需在提取物浓度提高4.57倍时才达到类似效果,说明清除能力强弱排序依次为果皮、果肉、整果。3个组织部位的DPPH自由基清除率随提取物浓度升高不断上升至最大值,个别情况不稳定。果皮中‘理查德早生’清除率在1.5 mg/mL时突然降低,在3.5 mg/mL时达6品种的峰值87.05%(图5-a)。果肉及整果中‘女神’清除率在所有浓度范围内均最强,涨幅最小表现稳定,在提取物16 mg/mL时清除率均达到6品种间最佳值分别为93.64%、90.62%(图5-b、图5-c),‘法兰西’果肉清除率在12 mg/mL达到峰值86.28%后显著下降(P<0.05),较不稳定(图5-b)。
a-果皮DPPH自由基清除率;b-果肉DPPH自由基清除率;c-整果DPPH自由基清除率;d-果皮·OH清除率;e-果肉·OH清除率;f-整果·OH清除率
图5 六个欧洲李品种果实的自由基清除率差异
Fig.5 Differences in free radical scavenging rates of fruits of six European plum varieties
3个组织部位对·OH的清除率整体低于DPPH自由基清除率,需在40 mg/mL才能达到较高清除率;除‘塔城酸梅’外其余品种相同浓度区间果皮·OH清除率优于果肉、整果组织。3个组织的·OH清除率随提取物浓度升高不断上升至最大值,个别情况不稳定。果皮中‘斯泰勒’的清除率在36 mg/mL时达到6品种峰值为90.32%(图5-d)。果肉中‘塔城酸梅’的清除率在40 mg/mL时显著提高至6品种峰值69.49%(图5-e)。整果中‘塔城酸梅’的清除率在40 mg/mL时达峰值43.61%(图5-f)。
2.3 欧洲李果实内在品质指标的相关性分析
由表3可知,通过Pearson相关性分析,直观地显示了欧洲李果实内在品质存在的关联程度。在基础指标的相关性方面,含水量分别与可溶性固形物、pH均呈极显著负相关(P<0.01),可食率与可溶性固形物呈极显著正相关,可溶性固形物分别与果皮的DPPH自由基清除率、·OH清除率呈极显著负相关,pH分别与果肉及整果组织的可溶性糖、可滴定酸呈极显著正相关或显著负相关(P<0.05),果皮可溶性糖分别与果皮、果肉可滴定酸呈极显著负相关,整果可溶性糖分别与果肉可溶性糖、果皮可滴定酸呈显著正相关和极显著负相关,果肉及整果可滴定酸分别与果肉还原糖、果皮可滴定酸呈极显著正相关。在抗氧化物质与抗氧化能力相关性方面,不同部位的DPPH自由基清除率均与果皮·OH清除率呈极显著正相关;果肉及整果DPPH自由基清除率分别与整果类黄酮呈极显著正相关;果肉·OH清除率分别与果皮维生素C、果肉类黄酮呈极显著正相关、极显著负相关,整果·OH清除率与同部位类黄酮呈极显著负相关。各项指标间存在不同程度的相关关系,表明6个品种欧洲李果实内在品质指标间的相关性较强。
表3 欧洲李果实内在品质指标的相关性
Table 3 Correlation of internal quality indexes of European plum fruit
指标含水量可食率可溶性固形物pH可溶性糖还原糖可滴定酸果皮果肉整果果皮果肉整果果皮果肉整果含水量 1.000可食率-0.131 1.000可溶性固形物-0.666∗∗ 0.348∗∗ 1.000pH-0.498∗∗ 0.038 0.319∗ 1.000可溶性糖果皮 0.094 0.238-0.320 0.396 1.000果肉-0.097 0.224 0.203 0.630∗∗ 0.080 1.000整果-0.140 0.243 0.052 0.625∗∗ 0.465 0.574∗ 1.000还原糖果皮 0.166 0.234 0.070 0.283 0.085 0.520∗ 0.400 1.000果肉-0.307-0.715∗∗ 0.200 0.008-0.226 0.014-0.069 0.191 1.000整果-0.386-0.652∗∗ 0.257 0.151-0.298 0.162-0.068 0.030 0.889∗∗ 1.000可滴定酸果皮-0.221-0.389 0.154-0.538∗-0.687∗∗-0.475∗-0.610∗∗-0.231 0.392 0.304 1.000果肉-0.098-0.527∗ 0.079-0.539∗-0.603∗∗-0.327-0.474∗ 0.004 0.619∗∗ 0.502∗ 0.894∗∗ 1.000整果-0.099-0.460 0.145-0.535∗-0.587∗-0.314-0.425 0.051 0.624∗∗ 0.474∗ 0.875∗∗ 0.976∗∗ 1.000维生素C果皮-0.393-0.724∗∗ 0.078 0.073-0.220-0.050 0.090-0.040 0.809∗∗ 0.755∗∗ 0.451 0.587∗ 0.591∗∗果肉-0.622∗∗ 0209 0486∗ 0824∗∗ 0308 0576∗ 0711∗∗ 0354 0205 0237-0.472∗-0.434-0.381整果-0.552∗ 0216 0387 0795∗∗ 0470∗ 0489∗ 0781∗∗ 0295 0150 0166-0.542∗-0.506∗-0.464类黄酮果皮-0.047 0.432 0.267 0.529∗ 0.129 0.751∗∗ 0.671∗∗ 0.589∗-0.055-0.003-0.552∗-0.406-0.324果肉 0.106 0.781∗∗ 0.194-0.219-0.167 0.072 0.017 0.193-0.625∗∗-0.675∗∗ 0.031-0.121-0.052整果 0.400 0.452-0.032 0.195 0.091 0.531∗ 0.445 0.660∗∗-0.251-0.289-0.532∗-0.353-0.293DPPH自由基清除率果皮 0.455∗∗-0.161-0.599∗∗-0.330∗∗ 0.341-0.137-0.067-0.231-0.235-0.210-0.363-0.305-0.403果肉 0.422∗∗-0.038-0.285∗-0.049 0.153 0.447 0.403 0.574∗ 0.218 0.206-0.345 0.048 0.036整果 0.296∗ 0.263∗ 0.030-0.087-0.024 0.504∗ 0.458 0.738∗∗ 0.110 0.100-0.264 0.057 0.098·OH清除率果皮 0.626∗∗-0.114-0.725∗∗-0.418∗∗ 0.379-0.167-0.065-0.242-0.503∗-0.402-0.425-0.406-0.451果肉-0.006-0.689∗∗-0.007-0.256∗-0.363-0.287-0.339-0.121 0.876∗∗ 0.772∗∗ 0.654∗∗ 0.816∗∗ 0.799∗∗整果-0.181-0.129 0.321∗-0.359∗∗-0.569∗-0.560∗-0.603∗∗-0.447 0.152 0.041 0.826∗∗ 0.589∗ 0.613∗∗指标维生素C类黄酮DPPH自由基清除率·OH清除率果皮果肉整果果皮果肉整果果皮果肉整果果皮果肉整果维生素C果皮 1.000果肉 0.217 1.000整果 0.179 0.952∗∗ 1.000类黄酮果皮-0.223 0.618∗∗ 0.528∗ 1.000果肉-0.601∗∗-0.145-0.173 0.258 1.000整果-0.463 0.211 0.148 0.828∗∗ 0.370 1.000DPPH自由基清除率果皮-0.137-0.332-0.265-0.315-0.430-0.070 1.000果肉 0.075 0.042 0.016 0.532∗-0.185 0.674∗∗ 0.564∗∗ 1.000整果-0.077 0.208 0.153 0.729∗∗ 0.241 0.811∗∗ 0.291∗∗ 0.811∗∗ 1.000·OH清除率果皮-0.452-0.517∗-0.369-0.195-0.098 0.113 0.883∗∗ 0.557∗∗ 0.300∗∗ 1.000果肉 0.827∗∗-0.200-0.241-0.402-0.592∗∗-0.478∗ 0.197∗ 0.142 0.103 0.355∗∗ 1.000整果 0.259-0.327-0.395-0.571∗ 0.194-0.598∗∗ 0.360∗∗ 0.236∗∗ 0.211∗ 0.469∗∗ 0.726∗∗ 1.000
注:*表示在 0.05 水平上显著相关,**表示在 0.01 水平上极显著相关。
2.4 欧洲李果实品质的主成分分析及综合评价
2.4.1 主成分分析
对果实品质指标进行主成分分析(表4、图6),图6可直接表现出前3个主成分的分布情况,提取特征值大于 1 的主成分,前 5 个主成分的累计贡献率为100%。第 1 主成分的特征值为 21.793,相应的贡献率为44.475%,单果鲜重、果实表型、尺寸指数、去皮硬度、果梗表型、核质量、果核表型、果仁质量、果仁表型、果皮L*、果肉L*和b*、可食率、还原糖、可滴定酸对第 1 主成分影响较大,主要反映了欧洲李果实的外观表型特征和酸度。第 2 主成分的特征值为12.362,相应的贡献率为25.228%,pH、果实可溶性糖含量、果实维生素C含量、果肉DPPH自由基清除率决定第 2 主成分,主要反映了欧洲李果实的内在品质及果肉抗氧化活性。第 3 主成分的特征值为8.898,相应的贡献率为18.159%,果皮a*和b*、含水量、可溶性固形物、果皮自由基清除率决定第3主成分,主要反映了果皮色泽及其抗氧化活性。第 4 主成分的特征值为4.713,相应的贡献率为9.618%,果皮还原糖、整果类黄酮及其DPPH自由基清除率决定第 4 主成分,主要反映了果实内在品质及整果抗氧化活性。第5主成分的特征值为1.235,相应的贡献率为2.520%,果肉a*决定第 5 主成分,同样反映了果肉色泽。
表4 五个主成分的特征向量、特征值、贡献率和累计贡献率
Table 4 Eigenvectors, eigenvalues, variance contribution rates of the five principal components
主成分项目特征值方差贡献率累计贡献率121.79344.47544.475212.36225.22869.70338.89818.15987.86244.7139.61897.48051.2352.520100
注:X1～X24表示单果鲜重、果实纵径、果实横径、果实侧径、尺寸指数、去皮硬度、果梗长度、果梗粗、果梗重、核鲜重、核干重、果核纵径、果核横径、果核侧径、果仁重、果仁纵径、果仁横径、果仁侧径、果皮L*、果皮a*、果皮b*、果肉L*、果肉a*、果肉b*标准化后的变量;X25～X49表示含水量、可食率、可溶性固形物、pH、果皮可溶性糖、果肉可溶性糖、整果可溶性糖、果皮还原糖、果肉还原糖、整果还原糖、果皮可滴定酸、果肉可滴定酸、整果可滴定酸、果皮维生素C、果肉维生素C、整果维生素C、果皮类黄酮、果肉类黄酮、整果类黄酮、果皮DPPH自由基清除率、果肉DPPH自由基清除率、整果DPPH自由基清除率、果皮·OH清除率、果肉·OH清除率、整果·OH清除 率标准化后的变量。
图6 欧洲李果实第1、2、3主成分空间分布
Fig.6 Spatial distribution of the first, second and third principal components of European plum fruit
2.4.2 综合评价
由表5可知,在主成分分析的基础上,单果鲜重、尺寸指数、去皮硬度较高的品种是‘斯泰勒’、‘女神’、‘总统’;可溶性糖、维生素C、果肉DPPH自由基清除率较高的品种是‘法兰西’、‘女神’;果皮a*、果皮b*、含水量、可溶性固形物、果皮自由基清除率较高的是‘总统’、‘法兰西’;果皮还原糖、整果类黄酮、整果DPPH自由基清除率较高的是‘女神’、‘塔城酸梅’;果肉a*最高的是‘理查德早生’。计算不同欧洲李果实品质的综合得分,6个品种欧洲李果实品质的综合排序由高到低为‘女神’、‘法兰西’、‘斯泰勒’、‘理查德早生’、‘总统’、‘塔城酸梅’。
表5 不同欧洲李品种的综合评价结果
Table 5 The comprehensive evaluation results of different European plum varieties
品种主成分12345综合得分综合排名法兰西-1.894 6.082 2.685-0.955 0.087 1.0902理查德早生2.476-0.289-2.865-1.2931.7920.4294斯泰勒3.158-0.192-2.382-1.845-1.7020.7033女神2.5181.021-0.8644.168-0.1591.6181塔城酸梅-8.757-2.383-1.1830.275-0.137-4.6886总统2.499-4.2404.610-15.6850.119-0.6275
3 结论与讨论
果实的表型性状、风味、色泽及内在品质是评价水果品质的重要指标[23]。欧洲李因其果实大小、色泽及口味多样性而闻名,是果实品质最理想的李品种之一[24]。由于富含生物活性化合物,所以对人们的营养价值和饮食价值起着重要作用[25]。对不同品种欧洲李果实品质进行差异分析及综合评价有利于完善生产、市场对其相关的评价标准,可推动筛选代表不同功效要求的适宜优势品种。本研究发现不同品种果实的品质指标间存在显著性差异(P<0.05)。‘女神’的类黄酮含量较高,果实适合加工为高含量维生素C及类黄酮的李制品,与努尔曼·阿不拉等[10]研究‘女神’对‘法兰西’授粉结果表明果实维生素C含量高于自然授粉组合有相似之处,均表现为优异的抗氧化活性。
欧洲李果实不同组织部位的11项内在品质指标之间存在众多极显著或显著的相关性。本研究结果显示果实含水量越高,可溶性固形物、pH越低;可溶性固形物含量越高,可食率越高,而可溶性固形物含量越低,果皮DPPH自由基清除率、·OH清除率越高,但在生产中是否与此一致有待进一步验证;果皮可溶性糖含量越高则果皮、果肉可滴定酸含量越低,整果可溶性糖含量越高则果肉可溶性糖含量越高。在抗氧化物质与抗氧化能力相关性方面,整果类黄酮含量越高则导致果肉和整果组织对DPPH自由基的清除能力越强;果皮维生素C含量越高则导致果肉部位对·OH的清除能力越强,说明维生素C、类黄酮对欧洲李抗氧化活性有重要作用,另有研究已论证抗坏血酸对自由基的清除率随浓度增加而呈上升趋势[26]。各品种间DPPH自由基清除率不同可能是由于不同组织抗氧化活性物质含量不同,供电子能力不同所导致,也可能与花青素有紧密关系;·OH清除效果不同可能是由于不同组织的抗氧化活性物质与Fe2+鳌合能力存在差异导致[27-28]。
利用主成分分析可以将多个指标转化为不同权重的多个综合指标,通过降维使信息量保持在足够水平,借此全面客观地评价综合品质[29]。第1主成分即决定欧洲李果实品质优劣最重要的综合指标是果实的外观表型特征及酸度,其影响因素主要包括单果鲜重、果实表型、尺寸指数、去皮硬度、果梗表型、核质量、果核表型、果仁质量、果仁表型、果皮L*、果肉L*和b*、可食率、还原糖、可滴定酸,说明欧洲李果实的外观表型和酸度在品质评价中起至关重要的作用,而单果鲜重、果实表型、可滴定酸也多次涉及于之前的品质评价体系中。第2、3、4主成分不仅反映了不同的内在品质,而且分别代表了果实、果皮、整果的抗氧化活性,与孙海龙等[30]采用主成分分析法对不同李种质果实品质综合评价的结果有相似点。第5主成分主要包括果肉a*,反映了果肉色泽。6个欧洲李品种中,通过计算综合得分,依次筛选出‘女神’、‘法兰西’、‘斯泰勒’3个高品质品种,‘塔城酸梅’得分最低,这与‘塔城酸梅’的外观表型特征、内在品质都远低于其他品种有关。但综合得分排名并不能完全代表生产加工中第3名‘斯泰勒’不如总分第2名的‘法兰西’,‘女神’、‘斯泰勒’的单果鲜重、硬度、果皮及果肉L*、可食率等综合品质评分最佳,适宜长途运输销售,这些都是其他品种无法替代的优势;‘法兰西’果实的可溶性糖、维生素C、类黄酮、自由基清除率较高,‘总统’、‘女神’、‘塔城酸梅’的自由基清除能力较佳,均适宜加工为抗衰功能的保健产品;‘法兰西’、‘女神’的果皮色泽、可溶性固形物含量评价总分较高,适宜鲜食。欧洲李开发利用价值丰富,因此,选择需要品种作为合适地区的主要经济来源树种较为合理。如还需对更多欧洲李品种在更广泛的品质特性方面展开探索,可适当加入关键指标以完善评价体系,提升果实开发利用价值。
本研究着重强调欧洲李果实的品质差异及抗氧化活性影响因素、主成分分析及综合品质评价。结果推断,欧洲李不同品种间的果实品质存在差异,各项内在品质指标间紧密关联,且维生素C、类黄酮均与果实清除自由基能力密切相关。通过主成分分析将评价因子降维至5个综合指标,分别为欧洲李果实的外观表型特征和酸度、果实的内在品质及果肉抗氧化活性、果皮色泽及其抗氧化活性、果实内在品质及整果抗氧化活性、果肉色泽。评价结果表明,‘女神’、‘法兰西’、‘斯泰勒’的综合品质最佳,‘法兰西’、‘女神’,适宜鲜食,‘女神’、‘斯泰勒’偏向于作为长途储运品种栽培,‘法兰西’、‘总统’、‘女神’、‘塔城酸梅’适宜加工为抗衰功能的保健产品。本研究以期为更科学地对欧洲李进行优良品种筛选、种植、推广、加工利用等方面提供参考依据。
[1] 张加延, 周恩.中国果树志.李卷[M].北京:中国林业出版社, 1998:1-3.
ZHANG J Y, ZHOU E.Records of Chinese Fruit Trees Li juan[M].Beijing:China Forestry Publishing House, 1998:1-3.
[2] 马科儒. 西梅在新疆及类似生态区域的开发前景[J].西北园艺(果树), 2005(2):8-9.
MA K R.Development prospect of Prunus mume in Xinjiang and similar ecological areas[J].Northwest Horticulture, 2005(2):8-9.
[3] 努尔曼·阿不拉, 阿依古丽·铁木儿, 买迪尼叶提·阿布来孜, 等.不同西梅品种果实品质比较试验[J].农村科技, 2015(12):62-64.
ABULA N, TIEMUER A, ABULAIZI M, et al.Comparative experiment on fruit quality of different Prunus mume varieties[J].Rural Science &Technology, 2015(12):62-64.
[4] 努尔曼·阿不拉, 阿依古丽·铁木儿, 比丽克孜·托合提, 等.不同氮磷钾施肥配比对西梅‘法兰西’产量及果实品质的影响[J].西南农业学报, 2017, 30(4):789-795.
ABULA N, TIEMUER A, TUOHETI B, et al.Effects of different treatments of N, P, K fertilization proportion on yield and fruit quality in P.domestica L.‘France’[J].Southwest China Journal of Agricultural Sciences, 2017, 30(4):789-795.
[5] 古丽扎尔·阿布力米提.新疆和硕地区欧洲李防冻害技术[J].北京农业, 2015(20):50-51.
ABULIMITI G.Techniques for preventing freezing injury of European plum in Heshuo area of Xinjiang[J].Beijing Agriculture, 2015(20):50-51.
[6] 吴名武, 车凤斌, 郝庆, 等.塔城酸梅的栽培特性与利用价值[J].新疆农业科学, 2006, 43(S1):127-129.
WU M W, CHE F B, HAO Q, et al.Cultural characteristics and use value of Tacheng smoked plum[J].Xinjiang Agricultural Sciences, 2006, 43(S1):127-129.
[7] 吴海东, 史永清, 邢维杰, 等.新疆塔城地区林果产业现状及发展对策[J].北方果树, 2023(2):44-47.
WU H D, SHI Y Q, XING W J, et al.Present situation and development countermeasures of forest and fruit industry in Tacheng area of Xinjiang[J].Northern Fruits, 2023(2):44-47.
[8] 刘威生. 李种质资源遗传多样性及主要种间亲缘关系的研究[D].北京:中国农业大学, 2005.
LIU W S.Study on genetic diversity of plum germplasm resources and genetic relationship among main species[D].Beijing:China Agricultural University, 2005.
[9] AUGER C, AL-AWWADI N, BORNET A, et al.Catechins and procyanidins in Mediterranean diets[J].Food Research International, 2004, 37(3):233-245.
[10] 努尔曼·阿不拉, 阿依古丽·铁木儿, 比丽克孜·托合提, 等.不同品种授粉对西梅‘法兰西’坐果及果实品质的影响[J].广西植物, 2016, 36(12):1453-1459.
ABULA N, TIEMUER A, TUOHETI B, et al.Effects of different varieties pollinating on fruit setting and fruit quality of Prunus domestica ‘France’[J].Guihaia, 2016, 36(12):1453-1459.
[11] 李扬, 张士青.西梅与人类疾病防治的研究进展[J].医学综述, 2015, 21(6):1078-1080.
LI Y, ZHANG S Q.Research progress of prunes and human diseases[J].Medical Recapitulate, 2015, 21(6):1078-1080.
[12] 马凯, 王继勋, 卢春生, 等.欧洲李不同品种晾晒制干特性研究[J].新疆农业科学, 2010, 47(11):2184-2188.
MA K, WANG J X, LU C S, et al.Study on the open Sun drying characteristics of different European plums(Prunus domestica L.) varieties[J].Xinjiang Agricultural Sciences, 2010, 47(11):2184-2188.
[13] ZHENG P F, ZHANG M, WANG Z X, et al.Comprehensive evaluation of the fruit quality of the main cultivars of pear (Pyrus spp.) in North China[J].Erwerbs-Obstbau, 2022, 64(2):219-227.
[14] WEI Z W, YANG H Y, SHI J, et al.Effects of different light wavelengths on fruit quality and gene expression of anthocyanin biosynthesis in blueberry (Vaccinium corymbosm)[J].Cells, 2023, 12(9):1225.
[15] MA Y, YAO J X, ZHOU L, et al.Comprehensive untargeted lipidomic analysis of sea buckthorn using UHPLC-HR-AM/MS/MS combined with principal component analysis[J].Food Chemistry, 2024, 430:136964.
[16] MILO
EVI T, MILOEVI N.Phenotypic diversity of autochthonous European (Prunus domestica L.) and Damson (Prunus insititia L.) plum accessions based on multivariate analysis[J].Horticultural Science, 2012, 39(1):8-20.
[17] 夏娜, 周茜, 任小娜, 等.西梅“女神” “法兰西” 果实品质比较研究[J].食品研究与开发, 2020, 41(12):69-74.
XIA N, ZHOU Q, REN X N, et al.Comparative study on fruit quality of Prunus domestica “empress” and “France”[J].Food Research and Development, 2020, 41(12):69-74.
[18] 郁香荷, 刘威生, 孙猛.李种质资源描述规范和数据标准[M].北京:中国农业出版社, 2006:89-93.
YU X H, LIU W S, SUN M.Description and Data Standard for Plum (Prunus spp.)[M].Beijing:China Agriculture Press, 2006:89-93.
[19] IONICA M E, NOUR V, TRANDAFIR I, et al.Physical and chemical properties of some European plum cultivars (Prunus domestica L.)[J].Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 2013, 41(2):499.
[20] 曹建康, 姜微波, 赵玉梅.果蔬采后生理生化实验指导[M].北京:中国轻工业出版社, 2007.
CAO J K, JIANG W B, ZHAO Y M.Experiment Guidance of Postharvest Physiology and Biochemistry of Fruits and Vegetables[M].Beijing:China Light Industry Press, 2007.
[21] LUO W, ZHAO M M, YANG B, et al.Identification of bioactive compounds in Phyllenthus Emblica L.fruit and their free radical scavenging activities[J].Food Chemistry, 2009, 114(2):499-504.
[22] 王临宾. 超声波辅助提取苹果叶多酚及其体外抗氧化性研究[D].杨凌:西北农林科技大学, 2010.
WANG L B.Ultrasonic-assisted extraction of polyphenols from apple leaves and its antioxidant activity in vitro[D].Yangling:Northwest A &F University, 2010.
[23] BARRETT D M, BEAULIEU J C, SHEWFELT R.Color, flavor, texture, and nutritional quality of fresh-cut fruits and vegetables:Desirable levels, instrumental and sensory measurement, and the effects of processing[J].Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 2010, 50(5):369-389.
[24] RAJU P S, CHAUHAN O P, BAWA A S.Handbook of Fruit and Vegetable Flavors[M].Hoboken:John Wiley &Sons Inc., 2010.
[25] IONIC
M E, NOUR V, TRANDAFIR I.The influence of aero-ionized stream on the storage capacity of plums[J].Acta Horticulturae, 2012(968):205-210.
[26] 王霞, 孙仓, 刘小玲, 等.稠李果实原花青素的抗氧化活性[J].贵州农业科学, 2014, 42(10):106-108.
WANG X, SUN C, LIU X L, et al.Antioxidant activity of procyanidine in Padus racemosa fruits[J].Guizhou Agricultural Sciences, 2014, 42(10):106-108.
[27] 蒋萍, 黄业传, 王艳蓉, 等.不同处理对苹果抗氧化活性的影响[J].食品研究与开发, 2018, 39(4):47-52.
JIANG P, HUANG Y C, WANG Y R, et al.Effects of different treatments on antioxidant activity of apple[J].Food Research and Development, 2018, 39(4):47-52.
[28] 丁秀玲, 张京芳, 韩明玉.不同品种苹果化学成分及抗氧化活性比较[J].食品科学, 2011, 32(21):41-47.
DING X L, ZHANG J F, HAN M Y.Chemical composition and antioxidant activities of different apple cultivars[J].Food Science, 2011, 32(21):41-47.
[29] THUITHAISONG C, PARKPIAN P, SHIPIN O V, et al.Soil-quality indicators for predicting sustainable organic rice production[J].Communications in Soil Science and Plant Analysis, 2011, 42(5):548-568.
[30] 孙海龙, 鲁晓峰, 邵静, 等.不同李种质果实性状分析及综合评价[J].中国果树, 2021(12):53-59.
SUN H L, LU X F, SHAO J, et al.Analysis and comprehensive evaluation of fruit characters of different plum germplasm resources[J].China Fruits, 2021(12):53-59