南疆不同地區灰棗果實品質性狀分析及綜合評價

萬 勝 ，楊智鵬 ，黃 瑤 ，王 磊 ，孫 佳 ，劉豐鳴 ，張虎國 ，王利娜 ，王姝婧 ，趙 文 ，張國林 ，李建貴

（1. 新疆農業大學 a. 林學與風景園林學院；b. 資源與環境學院；c. 實習林場，新疆 烏魯木齊 830052；2. 新疆紅棗工程技術研究中心，新疆 烏魯木齊 830011；3. 新疆維吾爾自治區林果產業發展中心，新疆 烏魯木齊 830099；4.新疆大學，新疆 烏魯木齊 830046）

棗Ziziphus jujuba為鼠李科Rhamnaceae棗屬Zizyphus植物，紅棗原產于我國，迄今已有5 000多年的栽培歷史[1]。棗果含有豐富的維生素、多種微量元素和糖分。新疆是我國棗的主要產地，灰棗為目前主栽制干品種之一。新疆南疆88%的縣市生產紅棗，棗種植面積有47.3萬hm2，為我國最大的棗種植區域且植棗跨度最大的區域。南疆地域遼闊，土壤類型多樣，氣候環境復雜，生態環境差異較大，因此南疆灰棗種植區具有品質分布多樣性的特點[2]。

目前，綜合評價方法被廣泛應用于實際生產和科學研究中，包括層次分析法[3]、模糊綜合評價法[4]、灰色關聯評價法[5]、主成分分析法[6]和因子分析法[7]等。采用層次分析法進行果實品質評價時，可以根據各評價因素對評價結果的重要性來計算出不同評價指標的權重，使各評價因素在評價結果中得到充分體現[3]。近年來，層次分析結合灰色關聯度分析的方法在葡萄、油桃、蘋果、油茶等果實的品質評價中得到應用[5,8-11]。李慧等[12]采用灰色關聯度的方法，研究并篩選寧夏高品質的鮮食棗；張梅等[13]采用灰色關聯度的方法，進行了灰棗品質的研究與評價；張少博等[7]采用因子分析的方法，研究分析了新疆5種土壤類型下灰棗果實的品質情況；袁輝等[14]采用主成分和聚類分析的方法，研究了新疆50批次不同產地紅棗的綜合品質情況。關于新疆灰棗品質的區域研究主要集中在新疆灰棗小樣本綜合品質的對比評價，有關新疆不同地區灰棗大樣本試驗的布設和品質性狀分析的研究鮮見報道。

本研究中以采自南疆16個主產縣（市）43個主產鄉（鎮）、3個團部以及1個農場的148份灰棗作為樣品，對其感官品質（橫縱徑、含水率、可食率、單果質量、果形指數）和營養品質（糖酸比、果膠含量、粗纖維含量、蛋白質含量、維生素C含量、總酚含量、可溶性糖含量、脂肪含量、可滴定酸含量、黃酮含量）進行測定，采用主成分分析和聚類等方法篩選出適宜綜合評價灰棗品質的指標，在此基礎上運用層次分析和灰色關聯度法建立灰棗果實品質綜合評價模型，旨在明確南疆不同產地灰棗果實品質性狀的特點，為灰棗品質綜合評價和新疆棗品種結構空間布局調整提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

在沙雅縣、新和縣、庫車市、庫爾勒市、尉犁縣、若羌縣、且末縣、民豐縣、于田縣、策勒縣、洛浦縣、墨玉縣、皮山縣、阿拉爾市、阿瓦提縣、溫宿縣16個主產縣（市）分別選取3、3、3、3、3、3、4、3、4、3、2、3、2、2、3和3個重點鄉（鎮），其中涉及3個團部以及1個農場，每個主產鄉（鎮）選取具有代表性的果園進行采樣（表1）。采用中心五點法，在每個灰棗園的5株棗樹上，分別按5個方位（東、西、南、北、中）隨機采摘個頭和生長度均一致且無黑斑病、無擦傷、無破損的10個棗果，每個棗園共采摘50個棗果，混合為1份樣品，放入無菌自封袋中冷藏保存，帶回實驗室備用，共計148份樣品。

表1 灰棗樣品數量與產地Table 1 The quantity and region of Huizao samples

1.2 試驗方法

采用考馬斯亮藍比色法[15]測定蛋白質含量，將棗果樣品加入5 mL蒸餾水磨碎，離心，將上清液與考馬斯亮藍混合反應，在595 nm波長下測定吸光度值；采用2,4-二硝基苯肼比色法[16]測定抗壞血酸含量；采用蒽酮比色法[17]測定可溶性糖含量；采用電位滴定法[18]測定可滴定酸含量；采用鹽酸甲醇比色法[19]測定類黃酮和總酚含量；采用酸水解法[20]測定脂肪含量；采用酸堿消煮法[21]測定粗纖維含量；采用咔唑比色法[22]測定果膠含量。計算單果質量（鮮果總質量除以果實數量）、可食率（去果核鮮果質量占鮮果總質量的百分率）、含水率（干果質量占鮮果質量的百分率）、糖酸比（可溶性糖與可滴定酸含量的比值）。

1.3 數據處理

使用SPSS 26.0軟件進行數據處理，其中品質指標的系統聚類分析采用離差平方和法。

1.3.1 評價指標的篩選

根據主成分分析中累計方差貢獻率的數值確定具有品質代表性指標的數量，然后根據聚類分析法分析結果結合品質間的相關性篩選相應數量的主要評價指標。

1.3.2 指標權重的確定[14,23-24]

邀請5名本領域的專家，采用層次分析法中的1～9標度法，對每組指標的相對重要性進行賦值，并對判斷矩陣進行一致性檢驗，計算一致性比率（CR）。

式中：CI為計算一致性指標；λmax是判斷矩陣的最大特征根；n為判斷矩陣階數；RI為與n對應的平均隨機一致性取值。

1.3.3 灰色關聯度分析[10]

基于調查檢測的棗果品質性狀設定1個“理想灰棗”作為參考，為了消除各品質指標的度量差異，對數據進行無量綱化處理，計算灰色關聯系數ζi(k)。將灰色關聯系數和指標權重代入下式中，得到加權關聯度。

式中：ζi(k)為灰色關聯系數；Δi(k)為第i份樣品第k個指標無量綱化處理的測量值與理想值之間的絕對差值；ρ為分辨系數，常取0.5；γi為第i份樣品的灰色關聯度；ωi(k)第i份樣品第k個指標的權重值。

2 結果與分析

2.1 南疆不同產地灰棗果實的品質性狀

不同的生境致使各產地灰棗果實品質存在差異，不同產地灰棗果實品質指標值見表2。由表2可知，不同產地灰棗的各項品質指標間存在著一定差異，且各指標差異幅度也不同。皮山縣的灰棗縱徑、橫徑最大；溫宿縣和新和縣的灰棗單果質量較大，于田縣和若羌縣的灰棗單果質量最低；若羌縣的灰棗果形指數較大，民豐縣的灰棗果形指數最低；溫宿縣的灰棗可食率、含水率皆大于其余產地的灰棗，墨玉縣的灰棗可食率和含水率最低；阿瓦提縣的灰棗可溶性糖含量最高，其余各產地的灰棗可溶性糖含量無顯著差異；阿拉爾市的灰棗可滴定酸含量較其余產地的灰棗可滴定酸含量大，庫爾勒市的灰棗可滴定酸含量最低；洛浦縣的灰棗蛋白質含量高于其余產地的灰棗，其余各產地的灰棗蛋白質含量無顯著差異；于田縣的灰棗維生素C含量顯著高于其余產地的灰棗，其質量分數為1.62 mg/g，其次是尉犁縣、庫爾勒市的灰棗；沙雅縣的灰棗果膠含量高于其余產地的灰棗，阿瓦提縣的灰棗果膠含量最低；若羌縣、且末縣、策勒縣的灰棗黃酮含量顯著高于其余產地的灰棗，新和縣的灰棗黃酮含量最低；洛浦縣的灰棗總酚含量高于其余產地的灰棗，溫宿縣灰棗總酚含量最低；庫車市的灰棗脂肪含量高于其余產地的灰棗；阿拉爾市的灰棗粗脂肪含量高于其余產地的灰棗；庫爾勒市的灰棗糖酸比最高，為387.31，其次為尉犁縣、若羌縣、且末縣的灰棗。

由表2可知，南疆灰棗果實16項品質指標存在不同的變異。其中，縱徑、橫徑、果形指數、可食率、可溶性糖含量、果膠含量、粗纖維含量的變異系數分別為9.93%、9.65%、8.12%、2.5%、9.68%、8.37%和17.28%，空間變異較小。其余9項品質指標的變異系數均大于20%，這說明灰棗多數品質指標受產地影響較大。

表2 南疆不同產地灰棗果實的品質性狀?Table 2 Quality traits of Huizao fruit in different producing areas of Southern Xinjiang

續表2Continuation of Table 2

2.2 南疆灰棗果實品質指標間的相關性

南疆灰棗果實16項品質指標間的相關性分析結果見表3。從表3可以看出：單果質量與果形指數、蛋白質含量、維生素C含量、黃酮含量、總酚含量、粗纖維含量皆呈現極顯著負相關關系，與含水率的相關系數為0.588，呈現極顯著正相關關系；棗果含水率與黃酮含量和總酚含量的相關系數分別為-0.745和-0.739，呈極顯著負相關關系；棗果中可滴定酸含量與糖酸比呈現極顯著負相關關系，相關系數為-0.866；棗果中維生素C含量與黃酮含量呈極顯著正相關關系，相關系數為0.31；黃酮含量與總酚含量、粗纖維含量呈現極顯著正相關關系，相關系數分別為0.973和0.457；總酚含量與粗纖維含量的相關系數為0.474，呈現極顯著正相關關系；脂肪含量與粗纖維含量的相關系數為-0.375，呈現極顯著負相關關系；棗果中粗纖維含量與糖酸比的相關系數為-0.425，呈現極顯著負相關關系。

2.3 南疆不同產地灰棗果實品質性狀的綜合評價

2.3.1 主成分分析

將各灰棗品質指標進行主成分分析，結果見表4。由表4可知，前6個主成分的累計方差貢獻率為76.051%，可以解釋大部分品質信息。第1主成分解釋了綜合品質信息的28.763%，主要代表含水率、黃酮含量、總酚含量和粗纖維含量；第2主成分解釋了綜合品質信息的15.094%，主要代表縱徑、橫徑、單果質量；第3主成分解釋了綜合品質信息的9.554%，主要代表可滴定酸含量和糖酸比；第4、5、6主成分分別解釋了綜合品質信息的8.279%、7.685%和6.675%，包含了其余各品質指標信息。

2.3.2 聚類分析

南疆灰棗果實品質指標的聚類結果如圖1所示。結合主成分分析的結果，將所有指標聚為6類。第1類聚集了縱徑、橫徑、單果質量、可食率、含水率；第2類聚集了果形指數、果膠；第3類聚集了可溶性糖含量；第4類聚集了可滴定酸含量、蛋白質含量、黃酮含量、總酚含量、粗纖維含量；第5類聚集了維生素C含量；第6類聚集了糖酸比和脂肪含量。單果質量、橫徑、縱徑可由果形指數綜合體現，且單果質量與含水率具有極顯著相關性，所以選擇可食率作為第1類的代表指標。

第2類中，果形指數為商品果實的重要品質指標之一，因此選擇果形指數作為第2類的代表指標；第4類中，可滴定酸含量由糖酸比綜合體現，蛋白質含量與總酚含量、黃酮含量和粗纖維含量具有顯著相關性，因此選擇蛋白質含量作為第4類的代表指標；糖酸比能更好地反映果實甜度，所以選擇糖酸比作為第6類的代表指標。最終確定可食率、果形指數、可溶性糖含量、蛋白質含量、維生素C含量、糖酸比作為灰棗品質的核心評價指標。

表3 南疆灰棗果實品質指標間的相關系數?Table 3 Correlation among fruit quality indexes of Huizao in Southern Xinjiang

表4 南疆灰棗果實品質指標的主成分分析結果Table 4 Principal component analysis results of fruit quality indexes of Huizao in Southern Xinjiang

圖1 南疆灰棗果實品質指標的聚類結果Fig. 1 Clustering result of fruit quality indexes of Huizao in Southern Xinjiang

2.3.3 權重賦予

南疆灰棗果實品質代表指標的判斷矩陣及權重見表5。經計算，λmax為6.603，CR為0.09 6（＜0.1，其中n=4，RI=1.26），因此該判斷矩陣具有良好的一致性。由表5可知，可食率的權重為0.075 7，果形指數的權重為0.155 2，可溶性糖含量的權重為0.196 2，蛋白質含量的權重為0.163 7，維生素C含量的權重為0.163 7，糖酸比的權重為0.245 6，表明糖酸比對灰棗品質的影響最大，可食率的影響相對較小。

表5 南疆灰棗果實品質代表指標的判斷矩陣及權重Table 5 Judgment matrix and weight of representative indexes of Huizao fruit quality in Southern Xinjiang

2.3.4 灰色關聯度分析

根據灰色系統理論，構造1個參考數列進行比較。依據調查采集的棗果品質性狀和前人的研究結果確定各棗果品質指標的最優值，即參考序列（X0），可食率、蛋白質含量、可溶性糖含量、維生素C含量、果形指數、糖酸比均為正向指標，值越大則各指標越好，即取測量結果中各指標的最大值，然后根據灰色關聯度法分析的前提條件，將“理想灰棗”的各指標值作為參考序列，比較數列則是所測定的各主產縣（市）灰棗各指標的平均值（表6）。

表6 南疆灰棗果實品質代表指標的參考序列和各產地均值Table 6 Reference sequence of representative indexes of fruit quality of Huizao in Southern Xinjiang and mean value of each producing area

根據計算出的關聯系數，結合各指標權重，計算出南疆每個產地灰棗樣品的加權關聯度（表7）。按照灰色關聯度分析的原則，加權關聯度的值越大，與“理想灰棗”的關聯強度越大，即灰棗品質越趨于“理想灰棗”，所測灰棗品質則越好。由表7可知，南疆不同產地灰棗樣品的綜合品質由優至劣依次為庫爾勒樣品、尉犁樣品、若羌樣品、阿瓦提樣品、且末樣品、庫車樣品、于田樣品、策勒樣品、新和樣品、民豐樣品、沙雅樣品、阿拉爾樣品、溫宿樣品、洛浦樣品、皮山樣品、墨玉樣品。

3 結論與討論

基于新疆南疆不同產地灰棗果實品質性狀的地域差異性，對來自南疆16個灰棗主產縣（市）不同產地的148份灰棗果實樣品進行品質測定，通過差異顯著性分析，發現不同產地間灰棗的各品質指標均具有顯著差異。其中含水率、單果質量、可滴定酸含量、蛋白質含量、維生素C含量、黃酮含量、糖酸比、總酚含量、脂肪含量的變異系數均超過20%，為中度變異。將主成分分析與聚類分析相結合，篩選出可食率（X1）、果形指數（X2）、可溶性糖含量（X3）、蛋白質含量（X4）、維生素C含量（X5）、糖酸比（X6）作為灰棗果實綜合評價的關鍵指標。采用灰色關聯度法建立了灰棗果實品質綜合評價模型Y=0.075 7X1+0.155 2X2+0.196 2X3+0.163 7X4+0.163 7X5+0.245 6X6?；诨覘椆麑嵉钠焚|特征，對灰棗各品質指標設定優化值，通過分析各主產縣（市）灰棗樣品與“理想灰棗”的品質關聯程度，得出各縣(市）灰棗果實品質的綜合排名，不同產地灰棗樣品的綜合品質由優至劣依次為庫爾勒樣品、尉犁樣品、若羌樣品、阿瓦提樣品、且末樣品、庫車樣品、于田樣品、策勒樣品、新和樣品、民豐樣品、沙雅樣品、阿拉爾樣品、溫宿樣品、洛浦樣品、皮山樣品、墨玉樣品。

灰棗品質性狀受到基因、生態環境和管理措施等多種因素共同影響[2]。環境因素一般包括地形、太陽輻射強度、溫度、降水量及土壤基質等[25-26]。張任等[25]經研究發現：單果質量與平均最高溫度的相關系數為0.979，相關性極顯著，與平均年降水量的相關系數為-0.798；含水率與平均最高溫度之間的相關系數為0.908，呈現出顯著的正相關關系，與平均年降水量的相關系數為-0.765；可溶性糖含量與降水量、海拔、溫度的相關性極顯著，與日照時長的相關系數為0.912，呈極顯著正相關關系；可滴定酸含量僅與溫度呈顯著負相關；糖酸比、維生素C含量及脂肪含量與氣象因子的相關性均不顯著。庫爾勒市、尉犁縣、若羌縣均位于巴音郭楞蒙古自治州，分別屬歐亞大陸暖濕帶干旱氣候、暖溫帶大陸性荒漠氣候以及大陸溫帶干旱半干旱氣候，其中庫爾勒市緯度較高，最為明顯的氣候特征為日照時間充沛，太陽輻射強，降雨量稀少，年平均氣溫10～15 ℃，但夏季極端高溫可達40 ℃，使得蒸發量大，晝夜溫差、濕差均較大。庫爾勒適宜灰棗生長，有利于棗果中糖等營養物質的積累[26]。周美麗[27]對庫爾勒地區5年生青棗的年生長進行了監測和分析，發現灰棗樹果實產量達到9 316.20 kg/hm2，果實營養成分的含量較高。本研究中，庫爾勒市灰棗的糖酸比高于其他主產縣（市），蛋白質含量、維生素C含量均位于前列，風味品質最好，排在首位。

本研究中確定可食率、果形指數、可溶性糖含量、蛋白質含量、維生素C含量、糖酸比作為灰棗品質的核心評價指標。段卞慧等[28]采用主成分分析法，從鮮食棗品種的16個品質性狀指標中，篩選出可溶性糖含量、維生素C含量、蛋白質含量、果形指數、糖酸比、含水率和單果質量作為主要評價指標，與本研究結果相似，但本研究中所篩選的指標缺少單果質量，增加了可食率，這可能與研究方法、樣本量、測定指標有關。根據不同的品質需求，品質評價應更加多元化，構建不同的品質評價模型是下一步研究的方向。