柿(
Diospyos.kaki Thunb.)为柿科(Ebenaceae)柿属(
Diospyros)植物,含有单宁、糖类、维生素C和类胡萝卜素等多种营养物质,在食品、保健、医药和化工等领域具有重要的应用价值和广阔的开发前景
[1-3]。我国是柿原产中心与分布中心之一,柿种质资源数量繁多,多样性丰富,现有品种近1 000种,栽培面积和产量均居世界首位
[4]。根据果实脱涩类型,柿种质资源可分为完全甜柿(Pollination constant and non-astringent,PCNA)、完全涩柿(Pollination constant astringent,PCA)、不完全甜柿(Pollination variant non-astringent,PVNA)和不完全涩柿(Pollination variant astringent,PVA),PCNA和PVNA果实在发育过程中涩感逐渐消失,成熟时不经脱涩处理即可直接使用,一般被称为甜柿;PCA和PVA果实成熟后涩感仍强烈,需人工脱涩处理后方可脆食,一般被称为涩柿
[4-5]。
果实品质是影响果实商品性的关键因素,主要包括外观品质、内在品质与感官品质等
[4]。果实大小、形状、色泽和硬度等是外观品质的重要组成部分,可以非常直观地展现出各物种的外部形态特征,是果品给与人们的第一感觉,能直接刺激消费者的购买欲望,是满足消费者“好看”这一需求的基础
[6];总酚、单宁、可溶性糖和果胶等是柿果实内在品质的重要组成成分
[7],是满足消费者“好吃”和“健康”需求的物质基础
[8-9]。在目前体验经济的环境下,感官评价可以直观地反映出消费者的喜好和购买意向,是衡量其商品性的重要因素,感官品质的评价通常采用人员结合仪器辅助的方式进行
[10-13]。质构仪通过2次挤压模拟牙齿的咀嚼运动,利用力学方法反映样品质地特征的差异
[12] ,目前已被广泛应用于各种果实质地分析。
柿种质资源果实品质具有丰富的多样性,目前对柿种质资源的评价研究工作多集中在表型、成分和遗传多样性等方面
[14-17],而对柿果实品质的系统评价工作欠缺。本研究拟以具有代表性的15份柿种质资源果实为试材,开展柿果实外观、内在、感官和质地品质的系统评价,以期筛选出品质、风味优异的种质资源,为柿种质资源的开发利用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料及试剂
以15份柿种质资源为试验材料(
表1)。本研究试验材料取自于中国林科院经济林研究所原阳试验基地柿属植物国家种质资源圃(34°55′30″~34°56′45″ N, 113°46′24″~113°47′59″ E),株行距3 m×4 m,采样树为8年生盛果期树,树龄和生长环境一致。每份种质选择树势健壮、无病虫害的无性系单株6株,于果实成熟期(甜柿硬熟期和涩柿软熟期)从树体4周采集果实样品,低温冷藏带回实验室。随机将果实分成均匀的2份,1份果实测定外观品质指标后去皮切碎,液氮速冻后于-80 ℃超低温冰箱中保存,用于内在品质指标的测定;另外1份果实用于感官和质地品质的检测。
1.2 试验方法
1.2.1 外观品质指标测定
将采集的15份柿种质的15个果实清洗后测量外观品质。
1)鲜果重:用电子秤称量鲜果重(Single fruit mass,SFM),精确到0.01 g。
2)果实横纵径:用游标卡尺测量果实的纵径(Fruit vertical diameter,FVD)和横径(Fruit horizontal diameter,FHD),精确到0.01 mm。
3)果形指数:果形指数(Fruit shape index,FSI)=果实纵径/果实横径。
4)果皮颜色:将取样的果实擦拭干净,色差测定采用日本柯尼卡美能达CR-400型色差仪。每次取15个果实,分别在果皮赤道处位置随机选取位置测定4次,记录
L*、
a*、
b*值。在
L*、
a*、
b*色空间中,
L*是色坐标的y轴,表示亮度,
L*值越大,亮度越高;
a*和
b*分别代表色坐标的x轴和z轴,+
a*/-
a*分别表示红色/绿色方向,绝对值越大,颜色越深;+
b*/-
b*分别表示红黄色/蓝色方向,绝对值越大,颜色越深
[18]。
5)果实硬度:每个品种选取15个果实,采用GY-4果实硬度计(浙江路普仪器,探头8 mm)测定果实的硬度。
1.2.2 内在品质指标评价
1)单宁含量:可溶性单宁(Soluble tannins,ST)和不溶性单宁(Insoluble tannins,IT)采用Folin-Ciocalteu法,参考余轩
[19]的方法。以单宁酸为标准品,在725 nm处测定吸光度。
2)总酚含量:总酚(Total polyphenols,TP)含量的测定采用 Folin-Ciocalteu 法,参考韩卫娟等
[20]的方法。以没食子酸为标准品,在波长765 nm 处测定吸光度,样品中总酚含量以没食子酸计。
3)果胶组分含量:水溶性果胶(Water soluble pectin,WSP)、离子结合果胶(Ironic soluble pectin,ISP)、共价结合果胶(Covalent soluble pectin,CSP)等果胶组分的提取参考齐秀东等
[21]的方法。以半乳糖醛酸为标准品,用咔唑比色法测定各果胶组分。
4)糖组分的测定及总糖、甜度值的计算:糖组分的提取参考杜改改等
[22]的方法并稍做修改。液氮研磨后,准确称取5.00 g果肉,加10 mL超纯水于80 ℃水浴中震荡提取60 min;冷却至室温后15 000 r/min离心20 min,转移上清液至25 mL容量瓶,10 mL超纯水重复提取1次,合并上清液后定容至25 mL;经 0.22 µm 微孔滤膜过滤后,用高效液相色谱法对果糖(Fructose,FT)、葡萄糖(Glucose,GC)和蔗糖(Sucrose,SR)含量进行测定,3次重复,结果取平均值。
糖组分的测定:采用外标法定量。色谱柱为6.5 mm×300 mm Sugar-Pak I 色谱柱,柱温70 ℃,流动相为超纯水,流速为0.5 mL/min,检测器为Waters 410 示差折光检测器。总糖(Total sugar, TS)为果糖、葡萄糖和蔗糖含量之和
[23]。
1.2.3 质地品质评价
质地品质测定采用质构仪(SMS TA. XTPlusC,Stable Micro Systems公司,英国)对果实的果皮破裂距离(Pericarp break distance,PBD)、果皮韧性(Pericarp toughness,PTO)、皮肉跌落脆性(Pericarp to pulp brittleness,PPB)、果肉平均坚实度(Mean flesh firmness,MFF)、果肉脆性(Linear Distance,LD)、果肉纤维指数(Flesh fiber index,FFI)和紧实度(Compactness,Com.)等质地品质数据进行测定。测试时选取果实阳面中部较平整的部分作为测试面,将果实置于载物台上合适的位置,使探头贯入时正对果实中部。
质构仪采用P/2(直径2 mm)探头,进行位移测试模式,测试距离为10 mm,穿刺深度设为5 mm。设定测前速度为1.00 mm/s,贯穿速度为1.00 mm/s,测后速度为10.00 mm/s,最小感应力5 g,数据采集率500。
1.2.4 感官品质评价
选择15位专业人员组成感官评价小组,对果实的色泽、果皮厚薄度、甜度、汁液、质地、果肉粗细和风味等指标进行评价打分,按照0~5分进行评分,分值越高代表该指标越优。数据采用“合理-满意度”和多维价值理论分析法分析
[24-25],查阅相关资料及结合业内相关专家的意见,设定色泽(Colour,Col.)、果皮厚薄(Pericarp thickness,PTH)、甜度(Sweetness,Swe.)、汁液含量(Juice,Juc.)、质地(Texture,Tex.)、果肉粗细(Flup thickness,FT)、风味(Flavor,Fla.)的权重分别为0.1、0.05、0.35、0.1、0.1、0.1和0.2,参照焦艺
[25]的方法计算得到柿果实感官品质评价的综合得分,分值越高越符合人们对其感官品质的要求。
1.3 数据统计及分析
采用Excel 2016对原始数据进行处理和整合,运用SPSS 23.0和Origin 2023b软件进行数据处理和统计分析。
2 结果与分析
2.1 果实品质多样性分析
15份柿种质资源果实外观品质指标多样性如
图1和
图2所示。7个外观品质指标变异系数范围12.80%~79.37%,变异系数由大到小为
a*(79.37%)>单果质量(47.83%)>
b*(29.99%)>果形指数(21.99%)>果实横径(20.71%)>
L*(15.12%)>果实纵径(12.80%)。其中
a*和单果质量的变异系数均>30%,变异幅度相对较大;
b*、果形指数、果实横径、
L*和果实纵径的变异系数均<30%,变异幅度相对较小。
15份柿种质资源果实内在品质指标如
图2所示。变异系数范围为36.90%~180.35%,变异系数由大到小为离子结合果胶(180.35%)>共价结合果胶(104.81%)>不溶性单宁(100.94%)>总酚(72.01%)>蔗糖(65.23%)>水溶性果胶(64.40%)>葡萄糖(54.58%)>可溶性单宁(46.62%)>果糖(39.65%)>总糖(36.90%)。10个内在品质指标变异系数均>30%,说明变异程度均较高,具有丰富的多样性;且各指标之间极小值与极大值差异明显,说明内在品质指标变异幅度大、分布范围广。
7个质地品质指标的变异系数绝对值范围为60.14%~95.73%,变异系数绝对值由大到小为果肉纤维指数(95.73%)>紧实度(88.11%)>果肉平均坚实度(87.76%)>果肉脆性(79.33%)>皮肉跌落脆性(76.39%)>果皮破裂距离(72.74%)>果皮韧性(60.14%)。质地品质指标变异系数均>50%,说明变异程度均较高,多样性显著。
感官评价结果如
图2和
图3所示。涩柿中‘红灯笼’‘吊柿’的感官评价总分最高,甜柿中‘太秋’‘阳丰’‘次郎’等种质感官评价总分排名较高。
2.2 果实品质性状相关性及聚类分析
柿种质果实品质指标的相关性分析如
图4所示。色泽、果皮厚薄、甜味、汁液含量、质地等级、果肉粗细和柿味等感官评价指标与
L*、
b*呈极显著负相关关系(
P<0.01),与葡萄糖和总糖呈显著正相关关系(
P<0.05),说明柿果实果皮颜色和含糖量能影响消费者的感官体验。此外,果实感官品质与果皮破裂距离呈极显著正相关关系(
P<0.01),与果肉平均坚实度和果肉纤维指数呈极显著负相关关系(
P<0.01),与紧实度呈显著正相关关系(
P<0.05)。不溶性单宁含量与果皮破裂距离、皮肉跌落脆性和紧实度含量呈极显著正相关关系(
P<0.01),与果肉平均坚实度、果肉脆性和果肉纤维指数呈极显著负相关关系(
P<0.01);果皮韧性与水溶性果胶、共价结合果胶呈显著正相关关系(
P<0.05),与离子结合果胶呈极显著正相关关系(
P<0.01);果实硬度与不溶性单宁含量、果皮破裂距离、皮肉跌落脆性和紧实度呈极显著负相关关系(
P<0.05),与果肉平均坚实度、果肉脆性和果肉纤维指数呈极显著的正相关关系(
P<0.01),说明单宁和果胶含量是影响柿果实质地品质的重要因素。
对15份材料的32个果实品质性状进行了系统聚类分析(
图5)。15份样品聚类为两类,9份甜柿种质资源聚为一类,6份涩柿种质资源聚为一类,说明甜、涩柿果实品质存在显著性差异。水溶性果胶、离子结合果胶、共价结合果胶、果皮韧性、果肉平均坚实度、果肉脆性、果肉纤维指数、果实硬度、
L*和
b*等10个指标聚为一类,葡萄糖、果糖、总糖、
a*、果形指数、色泽、质地、甜度、果肉粗细、果皮厚薄、汁液、风味、果皮破裂距离和紧实度等14个指标聚为一类,纵径、鲜果重、横径、可溶性单宁、不溶性单宁、皮肉跌落脆性、总酚和蔗糖等8个指标聚为一类。
2.3 果实品质性状主成分分析
对15份柿果实的32个品质指标进行主成分分析,结果如
表2所示。前7个主成分的特征值>1,且累计贡献率达到91.92%。7个主成分的贡献率分别为46.09%、13.29%、9.39%、8.45%、6.40%、4.81%和3.49%。第1主成分中质地的正向特征值最大,为0.93;第2主成分中不溶性单宁正向特征值最大,为0.86;第3主成分中可溶性果胶的正向特征值最大,为0.66;第4主成分中果皮韧性的正向特征值最大,为0.88;第5主成分中葡萄糖的正向特征值,最大为0.84;第6主成分中总酚的正向特征值最大,为0.84;第7主成分中果糖的正向特征值最大,为0.75。从32个品质指标中提取出质地、不溶性单宁、可溶性果胶、果皮韧性、葡萄糖、总酚和果糖等7个果实品质性状,这些性状是构成柿果实品质性状多样性的主要因素,可作为柿种质资源的评价指标。
3 讨论与结论
果实品质是多个品质指标综合作用的结果,果实品质评价是筛选和定向培育优良品种的重要依据
[26]。近年来,学者们利用相关性、聚类分析和主成分分析等方法对果实品质进行综合评价,将多个评价指标转化为可以反映整体品质的代表性指标
[27-29]。张伟清等
[27]对20个柑橘果实品质指标进行主成分分析,发现蔗糖含量、果糖含量、单果质量、果形指数和维生素C含量是综合评价柑橘果实品质的主要指标;程文强等
[12]应用质构仪和电子舌测定了20份甜柿种质的11项口感指标,筛选出‘亚林46号’‘上总’‘富有’等口感优异的柿种质;吕英忠等
[30]对山西18个主栽柿品种10个内在和感官品质指标进行了综合评价,将14项品质指标降维成总酚、类黄酮、ABTS自由基清除能力和DPPH自由基清除能力等4项代表性指标。前人虽对柿果实品质进行了一定的探索,但未将内在、外观、感官和质地品质相结合,评价指标相对单一。本研究通过对外观、内在、感官和质地等32个品质指标进行测定,将仪器分析与感官评价相结合,可以更系统地评价柿果实品质。
本研究表明32个品质指标变异系数在12.80%~180.35%,其中
a*、总酚、不溶性单宁、葡萄糖、蔗糖、果胶以及质地品质指标变异系数均在50%以上,这与吕英忠等
[30]和梁玉琴
[14]的研究结果一致。说明柿果实品质变异程度高,多样性丰富,因此通过柿果实品质评价,可以有效地筛选出品质优异的柿种质资源,有效的促进柿种质资源的开发利用。
聚类分析可以更好地分析各种质特点,对种质资源分类、优良种质筛选和利用均有较好的指导作用
[31]。本研究将15份种质聚为2类,9份甜柿种质聚为一类,6份涩柿种质聚为一类,说明甜、涩柿果实品质存在显著差异。目前柿种质资源的分类主要根据果实的脱涩类型来划分,主要分为甜柿和涩柿两大类型
[32],这与本研究根据果实品质聚类分析的结果一致。此外,涩柿在我国的种植历史悠久
[33],日本甜柿于70年代末才开始引入我国,种植年限相对较短,我国消费者更青睐具有传统柿味的涩柿果实,这可能是造成这种差异的另外一个重要原因。
本研究表明,32项品质指标间存在密切的相关性,导致评价过程中产生信息重叠。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
[34-35]。近年来研究者使用主成分分析对黄瓜
[11]、桃
[13]、梨
[24]和杨梅
[29]等的果实品质进行了综合评价。本研究利用主成分分析的方法,将32个评价指标简化为不溶性单宁、可溶性果胶、葡萄糖、总酚、果糖、果皮韧性和质地7个代表性指标,累积方差贡献率达到91.92%,代表了32项品质指标的大部分信息,可以作为评价柿果实品质的一种简要方法。
果实评价研究是培育优良品种和精深加工利用的重要基础。本研究通过对15份柿种质资源的外观品质、内在品质、质地品质和感官品质进行系统地评价,可为柿新品种培育和深入开发利用提供理论依据。
国家重点研发计划资助项目(2022YFD2200400)
河南省科技兴林项目(YLK202403)