南疆不同地区灰枣果实品质性状分析及综合评价

万 胜 ，杨智鹏 ，黄 瑶 ，王 磊 ，孙 佳 ，刘丰鸣 ，张虎国 ，王利娜 ，王姝婧 ，赵 文 ，张国林 ，李建贵

（1. 新疆农业大学 a. 林学与风景园林学院；b. 资源与环境学院；c. 实习林场，新疆 乌鲁木齐 830052；2. 新疆红枣工程技术研究中心，新疆 乌鲁木齐 830011；3. 新疆维吾尔自治区林果产业发展中心，新疆 乌鲁木齐 830099；4.新疆大学，新疆 乌鲁木齐 830046）

枣Ziziphus jujuba为鼠李科Rhamnaceae枣属Zizyphus植物，红枣原产于我国，迄今已有5 000多年的栽培历史[1]。枣果含有丰富的维生素、多种微量元素和糖分。新疆是我国枣的主要产地，灰枣为目前主栽制干品种之一。新疆南疆88%的县市生产红枣，枣种植面积有47.3万hm2，为我国最大的枣种植区域且植枣跨度最大的区域。南疆地域辽阔，土壤类型多样，气候环境复杂，生态环境差异较大，因此南疆灰枣种植区具有品质分布多样性的特点[2]。

目前，综合评价方法被广泛应用于实际生产和科学研究中，包括层次分析法[3]、模糊综合评价法[4]、灰色关联评价法[5]、主成分分析法[6]和因子分析法[7]等。采用层次分析法进行果实品质评价时，可以根据各评价因素对评价结果的重要性来计算出不同评价指标的权重，使各评价因素在评价结果中得到充分体现[3]。近年来，层次分析结合灰色关联度分析的方法在葡萄、油桃、苹果、油茶等果实的品质评价中得到应用[5,8-11]。李慧等[12]采用灰色关联度的方法，研究并筛选宁夏高品质的鲜食枣；张梅等[13]采用灰色关联度的方法，进行了灰枣品质的研究与评价；张少博等[7]采用因子分析的方法，研究分析了新疆5种土壤类型下灰枣果实的品质情况；袁辉等[14]采用主成分和聚类分析的方法，研究了新疆50批次不同产地红枣的综合品质情况。关于新疆灰枣品质的区域研究主要集中在新疆灰枣小样本综合品质的对比评价，有关新疆不同地区灰枣大样本试验的布设和品质性状分析的研究鲜见报道。

本研究中以采自南疆16个主产县（市）43个主产乡（镇）、3个团部以及1个农场的148份灰枣作为样品，对其感官品质（横纵径、含水率、可食率、单果质量、果形指数）和营养品质（糖酸比、果胶含量、粗纤维含量、蛋白质含量、维生素C含量、总酚含量、可溶性糖含量、脂肪含量、可滴定酸含量、黄酮含量）进行测定，采用主成分分析和聚类等方法筛选出适宜综合评价灰枣品质的指标，在此基础上运用层次分析和灰色关联度法建立灰枣果实品质综合评价模型，旨在明确南疆不同产地灰枣果实品质性状的特点，为灰枣品质综合评价和新疆枣品种结构空间布局调整提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

在沙雅县、新和县、库车市、库尔勒市、尉犁县、若羌县、且末县、民丰县、于田县、策勒县、洛浦县、墨玉县、皮山县、阿拉尔市、阿瓦提县、温宿县16个主产县（市）分别选取3、3、3、3、3、3、4、3、4、3、2、3、2、2、3和3个重点乡（镇），其中涉及3个团部以及1个农场，每个主产乡（镇）选取具有代表性的果园进行采样（表1）。采用中心五点法，在每个灰枣园的5株枣树上，分别按5个方位（东、西、南、北、中）随机采摘个头和生长度均一致且无黑斑病、无擦伤、无破损的10个枣果，每个枣园共采摘50个枣果，混合为1份样品，放入无菌自封袋中冷藏保存，带回实验室备用，共计148份样品。

表1 灰枣样品数量与产地Table 1 The quantity and region of Huizao samples

1.2 试验方法

采用考马斯亮蓝比色法[15]测定蛋白质含量，将枣果样品加入5 mL蒸馏水磨碎，离心，将上清液与考马斯亮蓝混合反应，在595 nm波长下测定吸光度值；采用2,4-二硝基苯肼比色法[16]测定抗坏血酸含量；采用蒽酮比色法[17]测定可溶性糖含量；采用电位滴定法[18]测定可滴定酸含量；采用盐酸甲醇比色法[19]测定类黄酮和总酚含量；采用酸水解法[20]测定脂肪含量；采用酸碱消煮法[21]测定粗纤维含量；采用咔唑比色法[22]测定果胶含量。计算单果质量（鲜果总质量除以果实数量）、可食率（去果核鲜果质量占鲜果总质量的百分率）、含水率（干果质量占鲜果质量的百分率）、糖酸比（可溶性糖与可滴定酸含量的比值）。

1.3 数据处理

使用SPSS 26.0软件进行数据处理，其中品质指标的系统聚类分析采用离差平方和法。

1.3.1 评价指标的筛选

根据主成分分析中累计方差贡献率的数值确定具有品质代表性指标的数量，然后根据聚类分析法分析结果结合品质间的相关性筛选相应数量的主要评价指标。

1.3.2 指标权重的确定[14,23-24]

邀请5名本领域的专家，采用层次分析法中的1～9标度法，对每组指标的相对重要性进行赋值，并对判断矩阵进行一致性检验，计算一致性比率（CR）。

式中：CI为计算一致性指标；λmax是判断矩阵的最大特征根；n为判断矩阵阶数；RI为与n对应的平均随机一致性取值。

1.3.3 灰色关联度分析[10]

基于调查检测的枣果品质性状设定1个“理想灰枣”作为参考，为了消除各品质指标的度量差异，对数据进行无量纲化处理，计算灰色关联系数ζi(k)。将灰色关联系数和指标权重代入下式中，得到加权关联度。

式中：ζi(k)为灰色关联系数；Δi(k)为第i份样品第k个指标无量纲化处理的测量值与理想值之间的绝对差值；ρ为分辨系数，常取0.5；γi为第i份样品的灰色关联度；ωi(k)第i份样品第k个指标的权重值。

2 结果与分析

2.1 南疆不同产地灰枣果实的品质性状

不同的生境致使各产地灰枣果实品质存在差异，不同产地灰枣果实品质指标值见表2。由表2可知，不同产地灰枣的各项品质指标间存在着一定差异，且各指标差异幅度也不同。皮山县的灰枣纵径、横径最大；温宿县和新和县的灰枣单果质量较大，于田县和若羌县的灰枣单果质量最低；若羌县的灰枣果形指数较大，民丰县的灰枣果形指数最低；温宿县的灰枣可食率、含水率皆大于其余产地的灰枣，墨玉县的灰枣可食率和含水率最低；阿瓦提县的灰枣可溶性糖含量最高，其余各产地的灰枣可溶性糖含量无显著差异；阿拉尔市的灰枣可滴定酸含量较其余产地的灰枣可滴定酸含量大，库尔勒市的灰枣可滴定酸含量最低；洛浦县的灰枣蛋白质含量高于其余产地的灰枣，其余各产地的灰枣蛋白质含量无显著差异；于田县的灰枣维生素C含量显著高于其余产地的灰枣，其质量分数为1.62 mg/g，其次是尉犁县、库尔勒市的灰枣；沙雅县的灰枣果胶含量高于其余产地的灰枣，阿瓦提县的灰枣果胶含量最低；若羌县、且末县、策勒县的灰枣黄酮含量显著高于其余产地的灰枣，新和县的灰枣黄酮含量最低；洛浦县的灰枣总酚含量高于其余产地的灰枣，温宿县灰枣总酚含量最低；库车市的灰枣脂肪含量高于其余产地的灰枣；阿拉尔市的灰枣粗脂肪含量高于其余产地的灰枣；库尔勒市的灰枣糖酸比最高，为387.31，其次为尉犁县、若羌县、且末县的灰枣。

由表2可知，南疆灰枣果实16项品质指标存在不同的变异。其中，纵径、横径、果形指数、可食率、可溶性糖含量、果胶含量、粗纤维含量的变异系数分别为9.93%、9.65%、8.12%、2.5%、9.68%、8.37%和17.28%，空间变异较小。其余9项品质指标的变异系数均大于20%，这说明灰枣多数品质指标受产地影响较大。

表2 南疆不同产地灰枣果实的品质性状†Table 2 Quality traits of Huizao fruit in different producing areas of Southern Xinjiang

续表2Continuation of Table 2

2.2 南疆灰枣果实品质指标间的相关性

南疆灰枣果实16项品质指标间的相关性分析结果见表3。从表3可以看出：单果质量与果形指数、蛋白质含量、维生素C含量、黄酮含量、总酚含量、粗纤维含量皆呈现极显著负相关关系，与含水率的相关系数为0.588，呈现极显著正相关关系；枣果含水率与黄酮含量和总酚含量的相关系数分别为-0.745和-0.739，呈极显著负相关关系；枣果中可滴定酸含量与糖酸比呈现极显著负相关关系，相关系数为-0.866；枣果中维生素C含量与黄酮含量呈极显著正相关关系，相关系数为0.31；黄酮含量与总酚含量、粗纤维含量呈现极显著正相关关系，相关系数分别为0.973和0.457；总酚含量与粗纤维含量的相关系数为0.474，呈现极显著正相关关系；脂肪含量与粗纤维含量的相关系数为-0.375，呈现极显著负相关关系；枣果中粗纤维含量与糖酸比的相关系数为-0.425，呈现极显著负相关关系。

2.3 南疆不同产地灰枣果实品质性状的综合评价

2.3.1 主成分分析

将各灰枣品质指标进行主成分分析，结果见表4。由表4可知，前6个主成分的累计方差贡献率为76.051%，可以解释大部分品质信息。第1主成分解释了综合品质信息的28.763%，主要代表含水率、黄酮含量、总酚含量和粗纤维含量；第2主成分解释了综合品质信息的15.094%，主要代表纵径、横径、单果质量；第3主成分解释了综合品质信息的9.554%，主要代表可滴定酸含量和糖酸比；第4、5、6主成分分别解释了综合品质信息的8.279%、7.685%和6.675%，包含了其余各品质指标信息。

2.3.2 聚类分析

南疆灰枣果实品质指标的聚类结果如图1所示。结合主成分分析的结果，将所有指标聚为6类。第1类聚集了纵径、横径、单果质量、可食率、含水率；第2类聚集了果形指数、果胶；第3类聚集了可溶性糖含量；第4类聚集了可滴定酸含量、蛋白质含量、黄酮含量、总酚含量、粗纤维含量；第5类聚集了维生素C含量；第6类聚集了糖酸比和脂肪含量。单果质量、横径、纵径可由果形指数综合体现，且单果质量与含水率具有极显著相关性，所以选择可食率作为第1类的代表指标。

第2类中，果形指数为商品果实的重要品质指标之一，因此选择果形指数作为第2类的代表指标；第4类中，可滴定酸含量由糖酸比综合体现，蛋白质含量与总酚含量、黄酮含量和粗纤维含量具有显著相关性，因此选择蛋白质含量作为第4类的代表指标；糖酸比能更好地反映果实甜度，所以选择糖酸比作为第6类的代表指标。最终确定可食率、果形指数、可溶性糖含量、蛋白质含量、维生素C含量、糖酸比作为灰枣品质的核心评价指标。

表3 南疆灰枣果实品质指标间的相关系数†Table 3 Correlation among fruit quality indexes of Huizao in Southern Xinjiang

表4 南疆灰枣果实品质指标的主成分分析结果Table 4 Principal component analysis results of fruit quality indexes of Huizao in Southern Xinjiang

图1 南疆灰枣果实品质指标的聚类结果Fig. 1 Clustering result of fruit quality indexes of Huizao in Southern Xinjiang

2.3.3 权重赋予

南疆灰枣果实品质代表指标的判断矩阵及权重见表5。经计算，λmax为6.603，CR为0.09 6（＜0.1，其中n=4，RI=1.26），因此该判断矩阵具有良好的一致性。由表5可知，可食率的权重为0.075 7，果形指数的权重为0.155 2，可溶性糖含量的权重为0.196 2，蛋白质含量的权重为0.163 7，维生素C含量的权重为0.163 7，糖酸比的权重为0.245 6，表明糖酸比对灰枣品质的影响最大，可食率的影响相对较小。

表5 南疆灰枣果实品质代表指标的判断矩阵及权重Table 5 Judgment matrix and weight of representative indexes of Huizao fruit quality in Southern Xinjiang

2.3.4 灰色关联度分析

根据灰色系统理论，构造1个参考数列进行比较。依据调查采集的枣果品质性状和前人的研究结果确定各枣果品质指标的最优值，即参考序列（X0），可食率、蛋白质含量、可溶性糖含量、维生素C含量、果形指数、糖酸比均为正向指标，值越大则各指标越好，即取测量结果中各指标的最大值，然后根据灰色关联度法分析的前提条件，将“理想灰枣”的各指标值作为参考序列，比较数列则是所测定的各主产县（市）灰枣各指标的平均值（表6）。

表6 南疆灰枣果实品质代表指标的参考序列和各产地均值Table 6 Reference sequence of representative indexes of fruit quality of Huizao in Southern Xinjiang and mean value of each producing area

根据计算出的关联系数，结合各指标权重，计算出南疆每个产地灰枣样品的加权关联度（表7）。按照灰色关联度分析的原则，加权关联度的值越大，与“理想灰枣”的关联强度越大，即灰枣品质越趋于“理想灰枣”，所测灰枣品质则越好。由表7可知，南疆不同产地灰枣样品的综合品质由优至劣依次为库尔勒样品、尉犁样品、若羌样品、阿瓦提样品、且末样品、库车样品、于田样品、策勒样品、新和样品、民丰样品、沙雅样品、阿拉尔样品、温宿样品、洛浦样品、皮山样品、墨玉样品。

3 结论与讨论

基于新疆南疆不同产地灰枣果实品质性状的地域差异性，对来自南疆16个灰枣主产县（市）不同产地的148份灰枣果实样品进行品质测定，通过差异显著性分析，发现不同产地间灰枣的各品质指标均具有显著差异。其中含水率、单果质量、可滴定酸含量、蛋白质含量、维生素C含量、黄酮含量、糖酸比、总酚含量、脂肪含量的变异系数均超过20%，为中度变异。将主成分分析与聚类分析相结合，筛选出可食率（X1）、果形指数（X2）、可溶性糖含量（X3）、蛋白质含量（X4）、维生素C含量（X5）、糖酸比（X6）作为灰枣果实综合评价的关键指标。采用灰色关联度法建立了灰枣果实品质综合评价模型Y=0.075 7X1+0.155 2X2+0.196 2X3+0.163 7X4+0.163 7X5+0.245 6X6。基于灰枣果实的品质特征，对灰枣各品质指标设定优化值，通过分析各主产县（市）灰枣样品与“理想灰枣”的品质关联程度，得出各县(市）灰枣果实品质的综合排名，不同产地灰枣样品的综合品质由优至劣依次为库尔勒样品、尉犁样品、若羌样品、阿瓦提样品、且末样品、库车样品、于田样品、策勒样品、新和样品、民丰样品、沙雅样品、阿拉尔样品、温宿样品、洛浦样品、皮山样品、墨玉样品。

灰枣品质性状受到基因、生态环境和管理措施等多种因素共同影响[2]。环境因素一般包括地形、太阳辐射强度、温度、降水量及土壤基质等[25-26]。张任等[25]经研究发现：单果质量与平均最高温度的相关系数为0.979，相关性极显著，与平均年降水量的相关系数为-0.798；含水率与平均最高温度之间的相关系数为0.908，呈现出显著的正相关关系，与平均年降水量的相关系数为-0.765；可溶性糖含量与降水量、海拔、温度的相关性极显著，与日照时长的相关系数为0.912，呈极显著正相关关系；可滴定酸含量仅与温度呈显著负相关；糖酸比、维生素C含量及脂肪含量与气象因子的相关性均不显著。库尔勒市、尉犁县、若羌县均位于巴音郭楞蒙古自治州，分别属欧亚大陆暖湿带干旱气候、暖温带大陆性荒漠气候以及大陆温带干旱半干旱气候，其中库尔勒市纬度较高，最为明显的气候特征为日照时间充沛，太阳辐射强，降雨量稀少，年平均气温10～15 ℃，但夏季极端高温可达40 ℃，使得蒸发量大，昼夜温差、湿差均较大。库尔勒适宜灰枣生长，有利于枣果中糖等营养物质的积累[26]。周美丽[27]对库尔勒地区5年生青枣的年生长进行了监测和分析，发现灰枣树果实产量达到9 316.20 kg/hm2，果实营养成分的含量较高。本研究中，库尔勒市灰枣的糖酸比高于其他主产县（市），蛋白质含量、维生素C含量均位于前列，风味品质最好，排在首位。

本研究中确定可食率、果形指数、可溶性糖含量、蛋白质含量、维生素C含量、糖酸比作为灰枣品质的核心评价指标。段卞慧等[28]采用主成分分析法，从鲜食枣品种的16个品质性状指标中，筛选出可溶性糖含量、维生素C含量、蛋白质含量、果形指数、糖酸比、含水率和单果质量作为主要评价指标，与本研究结果相似，但本研究中所筛选的指标缺少单果质量，增加了可食率，这可能与研究方法、样本量、测定指标有关。根据不同的品质需求，品质评价应更加多元化，构建不同的品质评价模型是下一步研究的方向。