不同柿果实品质分析及综合评价

吕英忠，李卓，张拥兵，梁志宏

(山西农业大学果树研究所，山西 太谷，030815)

柿(DiospyroskakiThunb.)为柿树科(Ebenaceae)柿树属(Diospyros)多年生落叶果树，在我国已有2 000多年的栽培历史，栽培面积和产量均居世界第一[1]。柿果实色泽艳丽，味甜多汁，营养丰富[2]，自古就有“木本粮食”和“铁杆庄稼”之称，深受人民群众喜爱。柿果中还含有多酚、类黄酮等多种功能性成分，具有很强的抗氧化和清除自由基能力[3]，可以起到提高人体免疫力、预防心血管疾病、防癌抗癌等效果[4-6]。

果实品质由自身基因和环境因素决定，是新品种选育和消费者购买果品时的重要依据，分为外观品质和内在品质两部分，主要包括单果质量、果形指数、硬度、可溶性固形物含量、总糖含量、还原糖含量、可滴定酸含量、VC含量、多酚含量等指标，因指标较多和目的不同，人们进行品种特性评价时往往不能对全部指标进行对比分析，因而评价结果存在很大的差异。果实品质综合评价的研究较多，苹果[7]、梨[8]、枣[9]、葡萄[10]、核桃[11]、樱桃[12]等水果品种都有，目前运用较多的是主成分分析和聚类分析2种方法。

目前柿果品质评价也有一定研究，陈玉玲等[13]选取河南9个柿品种，采用“合理-满意度”和多位价值理论合并规则的综合评价方法对其品质进行评价，得出黑柿1号、红灯笼、火罐柿3个涩柿品种和阳丰、次郎、新秋3个甜柿品种综合品质优异，适合在河南及周边地区推广栽培；杜洋文等[14]对国家农作物种质资源平台柿树种质资源子平台提供的12个日本甜柿品种的果实性状、果实品质等12项性状指标进行主成分分析研究，得出了12个品种的综合得分，筛选出了阳丰、富有和次郎3个综合性状表现较好的日本甜柿品种；李慧等[15]采用山东省淄博市的38个柿品种运用主成分与聚类分析法对柿子的开发利用进行预判分析，通过单宁、黄酮、绿原酸、水分、灰分5个指标的测定将其分为两类进行加工利用。这些评价中虽研究方法不同，研究指标也有所差别，但还未见将柿果最重要的抗氧化能力指标列入研究之列。

本研究以山西省栽培较多的18个柿品种为试材，通过对其果实外观性状、营养成分、功能性成分和抗氧化能力等14项指标进行测定，结合主成分分析法和聚类分析法对果实品质进行综合评价，以明确品种间差异和影响柿果实品质的关键指标，使评判结果更具准确性和科学性，为柿新品种选育和加工利用提供理论依据，同时为消费者选择所需的柿鲜食品种提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

柿果于2019年10月采自山西省农业科学院果树研究所柿品种园。每个品种随机选 3 株树，采集树冠外围不同方位无病虫害、大小基本一致果实30个，每10个果实为一组，共做3个平行。甜柿采集后直接测定相关指标，涩柿室温下自然脱涩7 d后测定。品种个数为18个，其中平柿、笨盖柿、方柿、盖柿、黑柿、吊红、板柿、胎里红、朱柿、火葫芦、桔蜜柿、新昌牛心柿、三原鸡心黄、华县白旋柿、孝义牛心柿和磨盘柿16个品种为涩柿，阳丰和次郎2个品种为甜柿，品种砧木为君迁子，树龄 5 年。

1.2 仪器与设备

多功能料理机(JYL-C025)，九阳小家电有限公司；紫外可见分光光度计(WFZ UV-2102C)，尤尼柯(上海)仪器有限公司；离心机(TGL20M-II)，湖南凯达科学仪器有限公司；恒温培养振荡器(ZWY-103B)，上海智城分析仪器制造有限公司。

1.3 测定方法

1.3.1 果实外观品质测定

果实单果质量(以g表示)及纵横径(以cm表示)分别用电子天平和游标卡尺测量，重复3次，并按照公式(1)计算果形指数：

(1)

1.3.2 果实内在品质测定

将所选果实去核、打浆，用于果实内在品质测定。可溶性固形物含量用手持折光仪测定，用%表示；可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定[16]，用%表示；可滴定酸含量用酸碱滴定法测定[17]，用%表示；VC含量参照GB/T 5009.86—2003的2，4-二硝基苯肼法测定，其中VC含量以抗坏血酸当量计；单宁含量、总酚含量和类黄酮含量分别用单宁含量试剂盒、植物总酚试剂盒和植物类黄酮试剂盒测定，具体以mg/100g表示，试剂盒购自苏州科铭生物技术有限公司。

1.3.3 果实抗氧化能力测定

样品液制备：取10个柿果打浆，匀浆后称10 g加入70%(体积分数)乙醇100 mL，超声处理30 min后离心，取上清液过滤后100 mL容量瓶定容。

1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH)自由基清除能力和2,2′-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(2,2′-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)，ABTS)法测定总抗氧化能力的测定参照杨晓宽等[17]方法,铁离子还原能力测定参照梁志宏等[18]方法。

1.4 数据处理

文中数据采用SPSS 22.0 软件进行相关性分析、主成分分析和聚类分析，图表采用 Excel软件绘制。

2 结果与分析

2.1 不同柿品种果实外观品质分析

由表1可以看出，18个柿品种果实单果重差异较大，在40.0～218.4 g，最大的是次郎，最小的是朱柿，2个甜柿品种的单果重在18个品种中最大；柿果纵径在4.06～6.16 cm，华县白旋柿最小，盖柿最大，横径在4.17～7.80 cm，朱柿最小，阳丰最大；果形指数在0.67～1.22，除吊红、朱柿和黑柿果形指数大于1外，其他15个品种都小于1。18个柿品种单果重差异较大，变异系数达42.63%，其他3个指标变异系数相对较小，在20%以下。

表1 不同柿品种果实外观品质Table 1 Appearance quality of persimmon fruit for different cultivars

2.2 不同柿品种果实营养成分和功能性成分分析

由表2可以看出，柿果实可溶性固形物含量在16.2%～24.0%，最高的是盖柿，最低的是阳丰；可溶性糖含量为13.59%～20.95%，笨盖柿最高，阳丰最低；可滴定酸含量都较低，最高的是次郎(0.164%)，最低的是板柿和火葫芦(0.088%)；VC含量差异较大，在154.83～451.67 mg/kg，含量最高的是胎里红，最低的是平柿；单宁含量在0.689～1.702 mg/100g，阳丰最低，笨盖柿最高；总酚含量在197.64～978.07 mg/100g，火葫芦含量最高，次郎含量最低；类黄酮含量在70.33～678.41 mg/100g，也是火葫芦最高，次郎最低。

供试18个柿品种7个内在指标的变异系数相差较大，最大的是类黄酮含量，品种间差异达40.78%，其次是总酚含量，变异系数为32.09%，单宁含量和VC含量的变异系数也都在20%以上，说明这4个指标品种间差异较大；可溶性糖含量和可溶性固形物含量品种间差异相对较小。

表2 不同柿品种果实内在品质Table 2 Internal quality of persimmon fruit for different cultivars

2.3 不同柿品种果实抗氧化能力分析

由表3可以看出，18个柿品种的品种间抗氧化能力差异较大，DPPH自由基清除能力在0.41～209.89 mmol/100g，火葫芦最高，阳丰最低；ABTS自由基清除能力在0.35～224.21 mmol/100g，也是火葫芦最高，阳丰最低；铁离子还原能力在77.12～349.35 U/g，最低的还是阳丰，最高的是笨盖柿。

表3 不同柿品种果实抗氧化能力Table 3 Antioxidant capacity of persimmon fruit for different cultivars

2.4 柿果实指标的相关性分析

由表4柿果的14项品质指标相关性分析可以看出，单果重与果实横径、可溶性固形物含量与可溶性糖含量、可溶性糖含量与单宁含量、总酚含量与类黄酮含量、总酚含量与DPPH自由基清除能力、总酚含量与ABTS自由基清除能力、类黄酮含量与DPPH自由基清除能力、类黄酮含量与ABTS自由基清除能力、DPPH自由基清除能力与ABTS自由基清除能力、DPPH自由基清除能力与铁离子还原能力、ABTS自由基清除能力与铁离子还原能力均呈极显著正相关(P<0.01)；单果重与果形指数、单果重与DPPH自由基清除能力、单果重与ABTS自由基清除能力、果实横径与果形指数、果实横径与DPPH自由基清除能力、果实横径与ABTS自由基清除能力、果实横径与铁离子还原能力呈极显著负相关(P<0.01)；果形指数与总酚含量、果形指数与DPPH自由基清除能力、果形指数与ABTS自由基清除能力、果形指数与铁离子还原能力、可溶性固形物与单宁含量、可溶性固形物与铁离子还原能力、可溶性糖与铁离子还原能力、单宁含量与铁离子还原能力、总酚含量与铁离子还原能力、类黄酮含量与铁离子还原能力呈显著正相关(P<0.05)；单果重与总酚含量、单果重与铁离子还原能力、果实横径与总酚含量呈显著负相关(P<0.05)。

表4 柿果实主要品质特征指标相关性分析Table 4 Correlation analysis among major quality parameters of different persimmon cultivars

2.5 柿果实指标的主成分分析

对18个柿果的14项综合指标进行主成分分析，可以提取4个主成分。由表5可以看出，其累计贡献率达83.948%，表明这4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18个柿果的外观品质、内在品质和抗氧化能力。第1主成分贡献率为45.077%，对其影响较大的是ABTS自由基清除能力、DPPH自由基清除能力、铁离子还原能力、总酚含量和类黄酮含量，果实横径和单果重对第1主成分的影响也较大；第2主成分贡献率为15.663%，起决定作用的主要是果实纵径、可溶性固形物含量和可溶性糖含量；第3主成分贡献率为14.060%，对其起决定作用的主要是单宁含量、果形指数和可滴定酸含量；第4主成分贡献率为9.148%，VC含量对其影响较大。

表5 四个主成分的向量载荷系数、特征向量及贡献率Table 5 Vector load factor, eigenvectors and contribution rates of 4 principal components

2.6 不同柿品种果实品质评价

由特征向量与各指标标准化后的数值可以得出4个主成分得分的函数表达式分别为：

Z1=-0.304X1-0.027X2-0.316X3+0.250X4+0.216X5+0.205X6-0.102X7-0.091X8+0.230X9+0.335X10+0.304X11+0.360X12+0.362X13+0.345X14

Z2=0.268X1+0.531X2+0.212X3+0.138X4+0.487X5+0.481X6+0.273X7+0.066X8+0.064X9-0.083X10-0.093X11-0.036X12-0.059X1+0.098X1

Z3=0.148X1-0.257X2+0.260X3-0.510X4+0.171X5+0.257X6-0.470X7+0.079X8+0.498X9+0.004X10+0.092X11-0.046X12-0.043X1+0.016X1

Z4=0.299X1+0.219X2+0.231X3-0.057X4-0.144X5-0.128X6+0.039X7-0.682X8+0.032X9+0.386X10+0.369X11-0.051X12-0.025X1-0.113X1

以各主成分对应的方差贡献率为权重，可得出柿果实品质综合评价模型表达式为：

Z=0.450 8Z1+0.156 6Z2+0.140 6Z3+0.091 5Z4

由综合评价模型计算出的柿果实品质综合得分如表6所示，由表6可以看出，山西省18个柿主要栽培品种和地方品种品质由高到底依次为：火葫芦、笨盖柿、孝义牛心柿、盖柿、华县白旋柿、吊红、方柿、三原鸡心黄、平柿、黑柿、胎里红、桔蜜柿、朱柿、新昌牛心柿、板柿、磨盘柿、阳丰、次郎。

表6 供试柿品种的主成分得分及综合评价Table 6 Principal component score and comprehensive evaluation of different persimmon cultivars

2.7 柿品种主要营养性状的聚类分析

主成分分析对柿果的外观指标、营养指标和抗氧化能力进行了综合分析，但鲜食柿果更多注重的还是营养指标和抗氧化能力，为避免外观指标对营养效果分析结果的影响，聚类分析时选取可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸、VC、单宁、总酚、类黄酮、DPPH自由基清除能力、ABTS自由基清除能力和铁离子还原能力10项指标对18个供试品种进行系统聚类分析，以探讨各品种间的营养品质相似性。

采用 SPSS 软件对测试数据标准化后用组间联接聚类方法计算欧氏距离，得到聚类树状图。由图1可以看出，当距离为12.5时，可以将18个柿果聚为四类，第一类包含了方柿、盖柿、华县白旋柿、孝义牛心柿、笨盖柿、黑柿和胎里红7个品种，这一类品种果个中大，功能性成分含量高、抗氧化能力强，可溶性固形物含量和可溶性糖含量也较高，是鲜食品质较好的一类品种；第二类聚集了8个品种，包括吊红、朱柿、新昌牛心柿、磨盘柿、平柿、桔蜜柿、板柿和三原鸡心黄，这一类品种功能性成分和抗氧化能力大部分弱于第一类，可溶性固形物含量和可溶性糖含量也相对较低，属品质评价中得分中后的一类柿果；第三类聚集了火葫芦1个品种，这个品种多酚、类黄酮等功能性成分含量最高，抗氧化能力最强，可滴定酸含量最低，可溶性固形物和可溶性糖含量中等，属品质最好的品种；第四类聚集了阳丰和次郎2个品种，这2个品种为甜柿品种，功能性成分和抗氧化能力都弱于其他16个品种。

图1 18个柿品种聚类分析Fig.1 Cluster analysis of 18 Persimmon varieties

3 讨论与结论

18个柿果实的外在指标和内在指标分析表明，柿果实形状多样、果皮和果肉颜色各异，14项品质指标品种间差异较大，都在10%以上，其中单果重、功能性成分和抗氧化能力等指标品种间差异较大，在27.28%～54.48%，果实纵横径和营养成分等指标间差异相对较小，在10%～20%。

柿果14 项品质指标间的相关性分析表明各品质指标间存在着密切关联：果形指数越小，果实横径和单果重越大，总酚含量、类黄酮含量越低，抗氧化能力越弱；可溶性糖含量与可溶性固形物含量和单宁含量都呈极显著正相关，可溶性糖含量越高，可溶性固形物含量越高，单宁含量也越高，原因可能与脱涩时间、脱涩方法和样本量等有关；VC含量和可滴定酸含量与其他品质指标相关性较小。水果中的可溶性固形物绝大部分是碳水化合物，主要由糖构成，可以替代可溶性糖含量[19]，故果形指数、可溶性固形物含量、VC含量和可滴定酸含量4项指标可作为柿果实品质评价的核心指标。指标间众多的相关性使品质评价过程中会产生信息重叠，故评价过程中需要降维处理，以提高品质综合评价结果的准确性[20]。

主成分分析可以将多个存在相关关系的性状指标在保留大部分信息的基础上，简化为几个彼此独立、相关性较小的综合指标，从而避免重叠信息和人为因素的干扰，客观地筛选出综合品质优良的品种[21]，是农业上进行优良品种选择和综合性状评价时应用较多的方法[22]。本研究运用主成分分析法将18 个柿品种的14项品质指标降维成4项独立指标，可以包含所有品质指标83.948%的信息，按照降维后4项指标的方差贡献率进行排序，第 1 主成分即决定柿果品质优劣最重要的指标其影响因素主要包括ABTS自由基清除能力、DPPH自由基清除能力、铁离子还原能力、总酚含量和类黄酮含量5项指标，说明柿果实的综合抗氧化能力和功能性成分含量在柿果实品质评价中占有极其重要的作用，而柿果实的综合抗氧化能力在以前的众多品质评价研究中常常被忽略，并未见品质评价研究中涉及抗氧化能力的相关指标。18个柿品种中，火葫芦、笨盖柿、孝义牛心柿、盖柿和华县白旋柿5个涩柿品种得分最高，次郎和阳丰2个甜柿品种排名最低，这与甜柿中的功能性成分和抗氧化能力都远低于涩柿有关，而决定柿果品质得分的第1主成分的影响因素主要是柿果的功能性成分含量和综合抗氧化能力，因此从综合品质评价来看甜柿排名不如涩柿。但并不代表生产栽培中甜柿品种不如涩柿，甜柿成熟时能自然脱涩，可直接采摘食用，且果实甜脆爽口、较耐贮藏，这些都是涩柿无法替代的优势，故生产中甜柿仍是一个集生态效益、经济效益于一体的优良树种[23]。如果需要更合理地对甜柿品种进行品质评价，可以单独选取甜柿品种进行主成分分析，也可以评价过程中加入新的评价指标以期完善评价体系。

聚类分析是将研究对象或变量根据各自的特性按照相似程度进行合理分类的一种多元统计方法，此法可以较好地反映品种间的差异[24]。本研究以柿子的营养成分和抗氧化能力为指标，依据其鲜食品质将18个柿品种聚为4类，鲜食品质最好的火葫芦单独为一类，7个较好的为一类，8个中等的为一类，2个甜柿品种聚为一类。聚类分析法与主成分分析法综合得分结果基本一致，只在黑柿和胎里红2个柿果得分方面稍有出入，可能是因为聚类分析选取指标时少于主成分分析指标，而这2个品种VC含量最高所致，但并不影响整体评判结果，说明这2种方法均可用来分析柿果实的鲜食品质，综合评价结果具有可靠性和科学性。

本研究对2个甜柿品种品质评价结果与杜洋文等[14]和陈玉玲等[13]的研究结果一致；但与李慧等[15]的评价结果有一定出入，原因可能为：(1)评价指标不同。李慧等采用5个评价指标(单宁、黄酮、绿原酸、水分、灰分)对柿果实进行主成分和聚类分析，并结合枝条发育情况和果实形状对其品质进行评价，而本研究选用了果实外观性状、营养成分含量、功能性成分含量和抗氧化能力等14个指标对柿果实品质进行综合评价；(2)柿果实栽培管理条件不同：二者在立地条件、树龄、水分、气候、光照和栽培管理等许多因素方面都有较大差别，故评价结果也会有所不同。果实品质评价的影响因素非常复杂，今后应根据选育目标进一步筛选评价指标和评价方法，以期为优良品种的选择提供更科学合理的参考依据。