基于主成分分析综合评价“热农1号”余甘子果实品质

宋贺; 何维; 刘祚祚; 李瑞婷; 吴杰; 廖天; 姜燕

doi:10.13386/j.issn1002-0306.2022060331

基于主成分分析综合评价“热农1号”余甘子果实品质

宋贺^1,,
何维¹,
刘祚祚¹,
李瑞婷¹,
吴杰²,
廖天¹,
姜燕^1, ,

1.
大理大学公共卫生学院，云南大理 671000
2.
宾川佳泓园艺有限责任公司，云南宾川 671600

基金项目: 大理大学博士启动基金（KTBS2018005）；云南省教育厅科学研究基金项目（2022Y805）；大学生创新创业训练计划项目（S202210679025X）；云南省科技厅科技计划项目乡村振兴科技专项（202204BP090017）。

详细信息

作者简介:
宋贺（1998−），女，硕士研究生，研究方向：天然产物提取及慢性病的精准营养，E-mail：13844609365@163.com

通讯作者:
姜燕（1981−），女，博士，副教授，研究方向：天然产物提取、药理活性分析及保健食品开发，E-mail：jiang_ya@126.com

中图分类号: TS255.1
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出版历程
- 收稿日期: 2022-06-30
- 网络出版日期: 2023-02-09
- 刊出日期: 2023-04-14

Comprehensive Evaluation of ''Renong No.1'' Phyllanthus Emblica L. Quality Based on Principal Component Analysis

1.
School of Public Health, Dali University, Dali 671000, China
2.
Binchuan Jiahong Horticulture Co., Ltd., Binchuan 671600, China

摘要

摘要: 为综合评价新品种“热农1号”余甘子的果实品质并确定其最佳采收期，本研究利用性状分析、变异分析、相关分析和主成分分析方法，综合评价了2019~2021年间采摘于云南省宾川县的21份“热农1号”余甘子的可食用率、还原糖等10项指标。结果显示，不同采摘时期的“热农1号”余甘子果实品质存在差异。可食率、硬度、重量和直径4项指标变异系数为4.22%~17.08%；黄酮、多酚、蔗糖、还原糖、V_C和总酸6项指标变异系数为9.45%~26.72%。果实的硬度、可食率、还原糖和多酚含量均在每年11月中上旬达到峰值。通过变异性分析发现“热农1号”的营养指标变异性较高。Spearman相关性分析显示：果实重量、硬度、可食率与还原糖呈极显著正相关（P<0.01），与蔗糖呈极显著负相关（P<0.01）；黄酮与V_C、多酚、总酸呈显著正相关（P<0.05）。为建立综合评价果实品质的模型，本文基于主成分分析提取出PC1果实风味指标、PC2营养指标和PC3外观指标三个主成分，其累计贡献率为81.58%，且综合排名结果显示10月末和11月中上旬果实品质较好。本研究通过建立基于主成分分析的数学模型综合评价新品种“热农1号”余甘子的果实品质并确定了最佳采收期为10月末到11月中旬，果实风味甘甜、外观饱满，V_C、总酚和总黄酮含量高。
- 余甘子 /
- 采收期 /
- 果实品质 /
- 主成分分析 /
- 综合评价
Abstract: The purpose of this study is to comprehensively evaluate the fruit quality of the new variety "Renong No.1" Phyllanthus emblica L. and determine its optimal harvesting period. 10 indexes such as edible rate and reducing sugar of 21 samples of "Renong No.1" picked in Binchuan county of Yunnan province from 2019 to 2021 were comprehensively evaluated by character analysis, variation analysis, correlation analysis and principal component analysis. The results showed that there were different in fruit quality of "Renong No.1" in different picking periods. The variation coefficients of edible rate, hardness, weight and diameter was 4.22%~17.08%. The variation coefficients of flavonoids, polyphenols, sucrose, reducing sugar, V_C and total acid content were 9.45%~26.72%. The fruit firmness, edible rate, reducing sugar and polyphenol content all reached their peaks in the middle and early November in three years. Spearman correlation analysis showed that fruit weight, firmness and edible percentage were positively correlated with reducing sugar content (P<0.01), and negatively correlated with sucrose content (P<0.01), flavonoids content were positively correlated with V_C, polyphenols and total acid content (P<0.05). This study extracted three principal components based on principal component analysis: PC1 represented fruit flavor index, PC2 represented nutrition index and PC3 represented appearance index. The cumulative contribution rate of three principal components was 81.58%. The comprehensive ranking results showed that the fruit quality in late October and early November was better. In this study, a mathematical model based on principal component analysis was established to comprehensively evaluate the fruit quality of the new variety "Renong No.1" Phyllanthus emblica L., and the optimal harvest time was from the end of October to the middle of November with sweet flavor, full appearance and high content of V_C, total phenols and total flavonoids.
- Phyllanthus emblica L. /
- picking period /
- fruit quality /
- principal component analysis (PCA) /
- comprehensive evaluation

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余甘子（Phyllanthus emblica Linn）又名滇橄榄，是大戟科（Euphorbiaceae）叶下珠属（Phyllanthus）余甘子植株的成熟果实，分布于我国东南沿海、西南等热带和亚热带地区。其果实初尝酸涩、余味甘甜，故又称余甘^[1-2]。文献报道指出余甘子是极具特色的传统药材及药食同源品种，富含V_C、多酚、黄酮等营养物质，具有软化血管、抗氧化及增强人体免疫的药理活性，在食品领域及医疗方面具有广阔前景^[3-5]。

随着近年来余甘子栽培面积与产量的增加，市场对余甘子鲜食加工的品质需求越来越高，而不同品种余甘子的品质差异较大，对其贮存、运输及鲜食加工等具有一定影响^[6-7]。在国内余甘子的研究中，王建超等^[8]利用主成分分析和聚类分析方法对16个余甘子品种的相关指标进行综合评价，筛选出了V_C和有机酸含量较高的品种并进行了分类；邵雪花等^[9]利用ISSR分子标记技术对28份余甘子种质资源进行遗传多样性分析，并构建其指纹图谱，用于余甘子种质资源的分类与鉴定；刘祚祚等^[10]采用判别分析建立区分不同余甘子品种的判别函数。以上研究对余甘子的评价较为单一，并未对余甘子品质性状建立一项综合评价模型。本研究以新品种—云南省宾川县种植的“热农1号余甘子优良无性系”（发证机关：云南省林木品种审定委员会，以下简称“热农1号”）为对象，于2019~2021年连续3年定期采摘，通过测定物理指标和营养指标，结合变异分析、相关分析和主成分分析，研究果实不同采摘期的品质差异性，建立果实品质的综合评价方法并确定最佳采收期，为新品种“热农1号”余甘子的种植、采收、推广与应用提供理论基础。

1. 材料和方法

1.1 材料与仪器

“热农1号”余甘子　采摘于云南省宾川县有机余甘子种植基地，纳入管理和长势一致且果实无病虫害的品种植株，每株从东南西北4个方向分别进行采摘，每个方向采摘20颗果实。采摘时间从2019年9月中旬至2021年12月中旬，3年共采摘21次，采摘时间点如表1所示;葡萄糖标准品 L（+）-抗坏血酸标准品、芦丁标准品、没食子酸标准品、乙酸锌　分析纯，北京索莱宝科技有限公司。

表 1 “热农1号”余甘子采摘时间点及编号（2019~2021年）

Table 1. Picking time of "Renong No.1" Phyllanthus emblica L. (year 2019~2021)

采摘时间（年/月/日）	2019.9.15	2019.9.30	2019.10.15	2019.10.30	2019.11.15	2019.11.30	2019.12.15
采摘时间点编号	1	2	3	4	5	6	7
采摘时间（年/月/日）	2020.9.10	2020.9.25	2020.10.10	2020.10.25	2020.11.10	2020.11.25	2020.12.10
采摘时间点编号	8	9	10	11	12	13	14
采摘时间（年/月/日）	2021.9.13	2021.9.28	2021.10.13	2021.10.28	2021.11.14	2021.11.29	2021.12.14
采摘时间点编号	15	16	17	18	19	20	21
注：生态环境参考值：云南省宾川县2019～2021年平均降水量分别为：581.9、790.6、657.2 mm；年均气温分别为16.1、16.8、17.1 ℃。

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MNT-150T电子显数卡尺　上海美耐特实业有限公司；KQ-700D数控超声波清洗器　昆山市超声仪器有限公司；TU-1810D紫外可见分光光度计　北京普析通用仪器有限责任公司；FW-80高速万能粉碎机　北京市永光明医疗仪器有限公司；GY-4数显果实硬度计　浙江托普云农科技股份有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 材料预处理

余甘子采摘后用保鲜盒分装并放于4 ℃恒温箱中，当天运回实验室。剔除伤果，选择大小、色泽均匀的新鲜果实，洗净晾干后4 ℃冷藏，待测。

1.2.2 果实物理指标的测定

随机挑选果实20颗，称重法测定单果质量，电子显数卡尺测量单果最大横截面直径；果实硬度的测定参考NY/T 2009-2011进行测定；可食率的测定参考NY/T 750-2020进行测定。以上指标平均测量3次，计算平均值。

1.2.3 果实主要成分测定

还原糖的测定依据GB/T 5009.7-2016食品安全国家标准食品中还原糖的测定（第一法）^[11]；蔗糖的测定依据GB/T 5009.8-2016食品安全国家标准食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖的测定（第二法）^[12]；抗坏血酸的测定依据GB/T 5009.86-2016食品安全国家标准食品中抗坏血酸的测定（第三法）^[13]。总酸的测定依据GB/T 12456-2008食品中总酸的测定^[14]。

1.2.4 果实黄酮和多酚含量测定

1.2.4.1 样液制备

参考蔡英卿等^[15]研究并稍作改动，将余甘子去核，经60 ℃恒温干燥4 h后，粉碎过80目筛得余甘子粉末。称取余甘子粉末5 g加入80 mL 70%乙醇，60 ℃下，210 W超声波辅助提取40 min后过滤，取滤液备用。

1.2.4.2 黄酮测定

参考吴昊等^[16]研究并稍作改动，取1.0 g 果实匀浆，采用NaNO₂-Al（NO₃）₃显色法绘制芦丁标准曲线为Y=0.9777x+0.0058（R²=0.9993）。

1.2.4.3 多酚测定

参考林宝妹等^[17]的研究并稍作改动，采用福林酚显色法绘制没食子酸标准曲线为Y=1.1783x+0.0093（R²=0.9991）。

1.3 数据处理

每个数据重复测量三次，采用Microsoft Excel 2010进行数据的汇总与处理，IBM SPSS Statistics 26.0进行差异性、显著性、相关性及主成分分析和逐步回归分析。

2. 结果与分析

2.1 “热农1号”余甘子性状分析

“热农1号”余甘子在21个采摘时间物理指标及营养指标如表2~表3所示。

表 2 “热农1号”余甘子物理指标

Table 2. Physical index of "Renong No.1" Phyllanthus emblica L.

采摘时间点	直径（mm）	重量（g）	硬度（g）	可食用率（%）
1	22.36±0.15^f	5.63±0.17^k	3.66±0.07^gh	76.39±0.11^j
2	23.43±0.11^bcdef	6.25±0.06ⁱ	3.83±0.17^cdefg	83.34±0.12^g
3	23.56±0.14^abcdef	6.69±0.07^fh	3.90±0.11^cdef	83.92±0.07^fg
4	23.69±0.04^abcdef	7.68±0.12^a	3.95±0.28^bcdef	87.76±0.12^abc
5	24.51±0.05^abc	7.20±0.10^de	4.19±0.07^a	87.76±0.09^abc
6	24.29±0.03^abcd	7.04±0.04^e	4.02±0.06^abcde	87.29±0.13^bcd
7	24.22±0.12^abcd	7.29±0.03^cd	3.98±0.03^abcdef	87.31±0.06^bcd
8	23.56±0.56^abcdef	4.55±0.06^m	3.66±0.90^gh	82.44±0.39^h
9	24.81±1.07^ab	5.12±0.10^l	3.91±0.06^cdef	84.45±0.46^f
10	24.07±0.86^abcde	6.72±0.15^fh	3.92±0.05^cdef	85.48±0.17^e
11	24.72±0.75^ab	7.54±0.11^ab	4.04±0.07^abc	88.04±0.10^a
12	25.05±0.96^a	6.53±0.11^gh	4.14±0.05^ab	88.29±0.15^ab
13	24.78±1.01^ab	6.44±0.13^hi	3.92±0.07^cdef	87.72±0.42^abc
14	22.87±0.89^cdef	6.37±0.07^hi	3.85±0.07^cdefg	87.17±0.05^cd
15	22.60±0.89^ef	5.31±0.20^l	3.64±0.12^gh	76.33±0.18^j
16	22.77±0.86^def	6.69±0.06^fh	3.82±0.07^defg	83.37±0.27^g
17	23.39±0.73^bcdef	7.44±0.09^bc	3.86±0.11^cdefg	86.71±0.50^d
18	23.40±1.17^bcdef	7.61±0.07^ab	3.92±0.06^cdef	88.19±0.33^a
19	24.69±0.67^ab	7.45±0.10^bc	4.03±0.07^abcd	87.91±0.54^ab
20	23.17±1.08^bcdef	6.81±0.12^f	3.81±0.11^efg	87.73±0.52^abc
21	22.52±0.69^f	5.88±0.09^j	3.79±0.10^fg	80.97±0.55ⁱ
注：不同小写字母表示在P<0.05差异显著；表3同。

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表 3 “热农1号”余甘子营养指标

Table 3. Nutritional index of "Renong No.1" Phyllanthus emblica L.

采摘时间点	还原糖（g/100 g）	蔗糖（g/100 g）	V_C（mg/100 g）	多酚（mg/100 g）	总酸（g/kg）	黄酮（mg/g）
1	4.48±0.11^kl	3.75±0.14^a	324.65±5.69^j	2590.03±2.33^kl	7.89±0.53^ab	2657.27±3.25^m
2	4.69±0.13^kl	3.26±0.12^bc	338.21±1.09ⁱ	2834.48±2.56^igk	7.45±0.18^bc	2925.64±2.95^g
3	5.61±0.24ⁱ	2.68±0.12^efg	365.74±2.01^fg	3077.07±3.62^ghi	6.55±0.39^e	3134.06±4.62^f
4	5.76±0.12^hi	2.37±0.24^ghij	421.65±1.51^d	3222.37±4.11^fgh	5.44±0.35^fg	3192.51±1.45^d
5	6.63±0.33^de	2.33±0.15^hijk	439.52±2.72^c	3738.25±2.58^ab	4.76±0.23^hi	2920.24±5.11^g
6	6.57±0.11^de	2.33±0.39^hijk	276.21±0.88^l	3695.05±2.19^abc	3.75±0.54^j	2752.24±3.51^j
7	6.05±0.13^gfh	2.31±0.33^ijk	220.38±1.18ⁿ	3585.51±1.74^bcd	3.55±0.33^jk	2531.35±2.76^p
8	3.93±0.17^m	3.47±0.39^ab	321.84±1.59^j	2669.28±2.81^kl	8.02±0.13^a	2667.59±2.74^l
9	4.37±0.23^l	3.15±0.07^bcd	354.62±1.45^h	2792.32±2.20^gkl	7.94±0.13^ab	2899.34±5.35^h
10	6.15±0.16^fg	3.05±0.07^cd	362.69±1.51^g	3365.72±1.78^def	7.19±0.17^cd	3192.75±0.91^d
11	6.9±0.17^cd	2.65±0.12^fgh	425.87±2.01^d	3588.59±1.29^bcd	6.83±0.15^de	3269.18±2.51^b
12	7.62±0.17^a	2.36±0.09^ghijk	444.86±3.77^b	3886.73±2.46^a	5.56±0.11^fg	3172.49±2.24^e
13	7.29±0.17^ab	2.18±0.13^ijk	277.90±2.78^kl	3660.25±1.80^abc	5.17±0.16^gh	2629.19±2.33ⁿ
14	7.11±0.22^bc	2.06±0.09^jk	224.65±2.02ⁿ	2548.26±2.05^l	4.78±0.13^hi	2611.90±2.38^o
15	4.80±0.24^jk	3.12±0.10^cd	334.48±2.40ⁱ	2997.80±1.43^hij	7.26±0.12^cd	2750.06±3.70^j
16	5.10±0.07^j	3.00±0.10^cde	369.84±2.17^f	3152.20±2.44^fgh	6.37±0.20^e	2784.55±0.83ⁱ
17	5.63±0.11ⁱ	2.88±0.11^def	390.95±2.00^e	3175.46±1.80^fgh	5.75±0.21^f	3248.24±1.72^c
18	6.12±0.10^fg	2.66±0.09^fg	437.22±1.10^c	3283.19±2.91^efg	5.49±0.12^fg	3298.88±3.03^a
19	6.41±0.17^ef	2.43±0.11^ghi	461.45±2.47^a	3444.68±1.17^cde	4.75±0.10^hi	2747.90±1.11^j
20	6.07±0.16^fgh	2.23±0.08^ijk	282.29±1.68^k	3264.40±1.86^efg	4.51±0.12ⁱ	2728.45±1.67^k
21	5.96±0.18^ghi	2.04±0.09^k	264.79±1.96^m	3267.64±2.05^gkl	3.65±0.11^jk	2348.68±2.05^q

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由表2可知，不同采摘点余甘子直径变化差异不明显，基本在22~25 mm范围内波动，硬度随成熟度的增加而增强，每年9月中旬最低、11月中旬最高基本趋于稳定略有下降趋势；11月中上旬可食率最高，均在88%左右，可食率与成熟度呈正比关系。农作物果实重量随成熟度的增加而增加，其重量峰值出现在每年10月末而后减少，且每个采摘点的重量有较大差异，而且差异与每年叶宽比的变化有关^[18]。

总糖包括还原性糖和非还原性糖，由表3可知，还原糖和蔗糖的变化呈反比，还原糖含量随着成熟度的增加而增加，蔗糖则随之减少。其中每年11月中旬还原糖含量达到峰值，9月中旬蔗糖含量最高而还原糖含量最低，总酸的含量随成熟度的增加而减少，果实酸味降低、酸性减弱，每年9月份的总酸含量高于同年其他采收期的余甘子，此时蔗糖含量最高。据文献[19-20]报道，农作物随着糖代谢的增加其酶活性等出现变化，因此余甘子的营养性状变化可能与糖代谢、酶活性以及种类有关。

云南省宾川县11月份的昼夜温度平均变化在13~20 ℃，其变化幅度较小，光照强度适中^[21]。由表3可知，每年11月中旬余甘子V_C含量均最高，其含量与光照有关。因此不同年份V_C含量差异性较大可能与每年的温度、光照、处理方式等因素有关^[22]。据周庆祥等^[23]发现，间隔性的去除枝条上的叶片可以使得果实中V_C的含量增长63.01%，与本次研究结果具有一致性。由表3可知，余甘子黄酮含量在每年10月达到峰值，说明成熟度与黄酮含量先呈正比关系到达峰值后呈反比关系可能是因为光照强度影响黄酮类成分在植物组织中的含量和分布^[24]。其中多酚含量随成熟度增加而增加到达峰值随之减少，表3显示多酚含量最高是每年的11月中旬，邓佳琪等^[25]通过光照处理发芽燕麦发现植物中的酚类化合物主要通过苯丙烷途径产生，而该途径易受生物和非生物胁迫的刺激，从而激活植物体内多酚类物质合成相关酶的活性，促进多酚的积累，与本研究具有一致性。因此可见余甘子中多酚含量易受光照与果实成熟度影响，11月中旬后正是果实相继成熟的阶段，其体内光合作用有关的酶降低，而多酚含量达到峰值。

综上所述，余甘子品质指标变化趋势各不同且峰值出现的时间具有统计学差异。由此可见，不能通过单一性状分析确定其综合品质。

2.2 “热农1号”余甘子果实品质指标的变异分析

根据表2~表3的品质检测数据进行变异分析，结果如表4所示。“热农1号”余甘子各品质指标变异系数之间有较大差异，果实物理指标与营养指标共同决定其综合品质。大小、硬度和形状等物理指标决定其外在感官品质，V_C、黄酮等指标决定果实的营养价值和药理活性。由表4可知，物理指标总体变异系数较小，说明具有相对稳定的遗传，与胡连昌等^[26]报道不同品种砂梨受采收期的影响的研究具有一致性。表4显示，可食率和硬度的变异系数不超过5%，营养指标变异系数范围为9.45%~26.72%，其变异系数大小为黄酮<多酚<还原糖<蔗糖<V_C<总酸，表明近三年采摘的余甘子果实营养含量差异性较高。分析可知V_C为余甘子重要的营养成分之一，有变异性大、遗传力高的特点^[27]。因此，不能单一以变异系数来分析余甘子主要营养成分的差异，应该扩展统计学方法分析余甘子的综合品质。

表 4 “热农1号”余甘子品质指标变异情况

Table 4. Variation of quality index of "Renong No.1" Phyllanthus emblica L.

品质指标	极小值	极大值	均值	标准差	变异系数（%）
可食率（%）	76.12	88.54	85.17	3.59	4.22
硬度（g）	3.44	4.26	3.89	0.17	4.37
重量（g）	4.49	7.80	6.58	0.86	13.07
直径（mm）	21.67	55.49	24.24	4.14	17.08
黄酮（mg/g）	2346.56	3301.65	2879.17	271.94	9.45
多酚（mg/100 g）	2546.39	3889.34	3144.82	414.65	13.19
还原糖（g/100 g）	3.78	7.77	5.87	1.01	17.20
蔗糖（g/100 g）	1.94	3.89	2.68	0.49	18.28
V_C（mg/100 g）	219.21	463.98	349.51	72.05	20.61
总酸（g/kg）	3.02	8.42	5.65	1.51	26.72

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2.3 “热农1号”余甘子果实品质指标的相关性分析

对10个品质指标进行Spearman相关性分析，余甘子果实中各指标间关系密切且各指标相关性较强。由表5可知，黄酮与V_C、多酚、总酸呈极显著或显著正相关（P<0.01，P<0.05）；还原糖与蔗糖呈极显著负相关（P<0.01），与总酸呈负相关（P<0.05），表明还原糖含量越高、蔗糖含量越低、总酸含量越高，与性状分析结果一致；重量、硬度、可食率与还原糖呈极显著正相关（P<0.01），与蔗糖呈极显著或显著负相关（P<0.01，P<0.05），表明营养指标和物理指标相关性强。

表 5 “热农1号”余甘子10个品质指标的相关性

Table 5. Correlation of ten quality index of "Renong No.1" Phyllanthus emblica L.

指标	还原糖	蔗糖	V_C	总酸	多酚	黄酮	重量	硬度	直径	可食率
还原糖	1
蔗糖	−0.830^**	1
V_C	−0.027	0.207	1
总酸	−0.334	0.612^**	0.360	1
多酚	0.407	−0.301	0.494^*	−0.134	1
黄酮	0.098	0.147	0.830^**	0.442^*	0.531^*	1
重量	0.613^**	−0.534^*	0.386	−0.162	0.641^**	0.432	1
可食率	0.748^**	−0.845^**	−0.037	−0.548^*	0.352	0.055	0.547^*	1
直径	−0.099	0.168	0.074	0.255	0.037	0.174	0.035	0.095	1
硬度	0.609^**	−0.503^*	0.413	−0.154	0.755^**	0.500^*	0.639^**	0.682^**	0.477	1
注：表示在0.05水平显著相关；*表示在0.01水平上极显著相关。

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由于“热农1号”余甘子品质指标存在差异，各个营养指标间也存在不同程度相关性，为进一步了解影响余甘子果实内在品质的主要因素，采用主成分分析对其进行综合评价。

2.4 “热农1号”余甘子果实品质指标的主成分分析

余甘子品质指标具有不同的量纲与数量级，为了避免其对结果的影响，用标准化后的数据进行主成分分析，KMO值为0.728，大于临界值0.6；Bartlett球形度检验结果显示，显著性为0.000，说明选取的指标适合进行主成分分析。以特征值大于1、方差贡献率大于80%为标准，对10个品质性状进行主成分分析。由10项指标中提取出3个主成分，其特征值、方差贡献率、累计方差贡献率等如表6所示，前3个主成分特征值均大于1，这3个主成分累积方差贡献率达到81.58%，代表了“热农1号”余甘子近80%的遗传信息。因此，可用这3个主成分代表10个品质指标评价“热农1号”余甘子综合品质。

表 6 3个主成分的特征值、方差贡献率、累积贡献率

Table 6. Eigenvalues, variance contribution rates, and cumulative contribution rates of the three principal components

品质指标	PC1	PC2	PC3
硬度	0.872	0.246	0.116
可食率	0.837	−0.348	0.235
还原糖	0.826	−0.284	0.009
重量	0.822	0.187	−0.067
蔗糖	−0.779	0.551	0.003
多酚	0.733	0.386	−0.155
黄酮	0.380	0.850	−0.078
V_C	0.300	0.837	−0.225
总酸	−0.387	0.710	0.137
直径	0.017	0.305	0.931
特征值	4.347	2.770	1.040
方差贡献率（%）	43.47	27.70	10.40
累计贡献率（%）	43.47	71.17	81.58

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主成分载荷矩阵反映了品质指标对此主成分负荷相对大小与作用的方向，即该指标对主成分的影响程度。表6中，PC1、PC2和PC3分别包含了原始信息量的43.47%、27.70%和10.41%。

参考Sankar等^[28]报道主成分分析对向日葵的形状分析进行调整，PC1中绝对值较高的正向特征向量指标有硬度、可食率、还原糖、重量、蔗糖与多酚，其中多酚、蔗糖和还原糖对余甘子风味有重要影响，因此将其称为“风味指标”。黄酮、V_C与总酸对PC2产生正向影响，由于余甘子黄酮和V_C含量较高，PC2可称为“营养指标”，余甘子直径有较大的正系数值，对PC3产生正向影响，将其称为“外观指标”。

根据余甘子果实主成分得分和载荷值，发现PC1、PC2、PC3的正向增长分别有利于提高果实的风味、营养及果实直径。该方法规避了人为赋权对果实品质综合评价的主观影响，可综合客观地评价“热农1号”余甘子的品质。

2.5 “热农1号”余甘子果实品质的综合评价

由表6可知，PC1的主要指标有多酚、还原糖和蔗糖，余甘子独特的涩味和回甘口感与这3个指标相关，其回归方程为：

$\begin{split} & {\rm{y}}_{1}= \rm 0.396x_{1}-0.734x_{2}+0.144x_{3}+0.186x_{4}+0.352x_{5}+\\ & \rm 0.182x_{6}+0.394x_{7}+0.401x_{8}+0.008x_{9}+0.418x_{10 } \end{split}$

(1)

对PC2贡献较大的V_C、黄酮和总酸，均具有较大的正载荷量。余甘子含有丰富的V_C和黄酮，具有较强的抗氧化作用，其回归方程为：

$\begin{split} &{\rm{y}}_{2}=\rm -0.171x_{1}+0.331x_{2}+0.503x_{3}+0.427x_{4}+0.232x_{5}+\\ & \rm 0.511x_{6}+0.112x_{7}-0.209x_{8}+0.183x_{9}+0.148x_{10 } \end{split}$

(2)

直径为PC3的正向特征向量，将其定义为外观指标，回归方程为：

$\begin{split} & {\rm{y}}_{3}= \rm 0.009x_{1}+0.003x_{2}-0.221x_{3}+0.134x_{4}-0.152x_{5}+\\ & \rm 0.076x_{6}-0.066x_{7}+0.230x_{8}+0.913x_{9}+0.114x_{10 } \end{split}$

(3)

根据表6的特征值得出“热农1号”余甘子综合品质得分Y的计算公式如下：

$\rm \mathrm{Y} =0.4347×y_{1}+0.2770×y_{2}+0.1040×y_{3 }$

(4)

以上式（1）~式（4）中，式中y₁、y₂、y₃分别表示第1~3个主成分的特征向量权重值，x₁、x₂、x₃、……、x₁₀分别代表标准化后还原糖、蔗糖、V_C、总酸、多酚、黄酮、重量、可食率、直径和硬度的检测结果。

经变量计算，将每个品质指标标准化后的数据分别代入式（1）~式（3）中，即得到y₁~y₃主成分得分，再将该得分代入式（4）中，计算得到21份“热农1号”余甘子的品质综合得分Y，并进行排序，结果如表7所示。

表 7 “热农1号”余甘子果实品质的各主成分得分、综合得分及排序

Table 7. Principal component scores, comprehensive score, and quality ranking of "Renong No.1" Phyllanthus emblica L.

样品编号	PC1	排序	PC2	排序	PC3	排序	Y	综合排序（年内排序）	综合排序（总排序）
1	−3.80	7	0.18	5	−1.00	7	−1.72	7	20
2	−1.44	6	4.22	1	3.87	1	0.94	2	5
3	0.11	5	0.79	2	−0.22	5	0.25	4	10
4	1.48	2	0.61	4	−0.30	6	0.78	3	7
5	2.54	1	0.72	3	−0.11	4	1.30	1	3
6	1.34	3	−1.24	6	0.03	3	0.25	4	10
7	0.79	4	−2.11	7	0.08	2	−0.23	6	12
8	−4.09	7	−1.24	5	−0.48	7	−2.18	7	21
9	−1.60	6	1.19	4	0.63	2	−0.31	5	14
10	0.69	3	1.79	2	0.38	3	0.84	3	6
11	2.40	2	1.94	1	0.10	5	1.6	2	2
12	2.70	1	1.59	3	0.27	4	1.65	1	1
13	0.49	4	−1.91	6	0.72	1	−0.24	4	13
14	0.25	5	−3.39	7	0.09	6	−0.82	6	17
15	−3.32	7	−0.07	4	−1.18	7	−1.59	7	19
16	−0.98	6	0.21	3	−0.92	6	−0.47	4	15
17	0.56	3	1.50	1	−0.71	5	0.59	2	8
18	1.78	1	1.47	2	−0.55	4	1.13	1	4
19	0.86	2	−0.38	5	−0.04	1	0.27	3	9
20	0.08	4	−2.10	6	−0.21	2	−0.57	5	16
21	−0.83	5	−3.77	7	−0.45	3	−1.45	6	18

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通过综合排名（表7）可知，每年10月末和11月中上旬果实综合品质得分最高，而每年9月和12月中旬综合得分均最低，其果实品质较差；不同年份的同一采收期果实品质得分有差异且2020年得分高于其他年份，可能与本年温度、降水量等有关。云南省宾川县光热充足，年均日照时数2719.4 h。2019~2021年的平均降水量分别为581.9、790.6、657.2 mm，年均气温分别为16.1、16.8、17.1 ℃^[29]。而综合得分第一和第二的余甘子均采摘于2020年，可见“热农1号”余甘子喜光喜温、适生年降雨量在790 mm左右。

3. 结论

2019~2021年采收数据显示，余甘子每年9月中旬成熟度最低，11月中旬成熟度达到最高。11月中上旬可食率最高，均在88%左右，且可食率与成熟度呈正比。赵琼玲等^[30]发现余甘子果实总体变异与地区有关，其中品质变异最大的是V_C，其平均含量为1026.60 nmol/g，变异最小为总糖。本研究中变异最小为黄酮，最大为总酸，可能与不同采摘期或地区有关。物理指标显示，“热农1号”余甘子重6.58±0.86 g，果实偏圆，其最佳可食率为88.54%，与赖多等^[31]报道的上湖仙油甘的可食率91.1%接近。营养指标方面，“热农1号”余甘子的多酚、还原糖等含量较高，与袁建民等^[32]、赵琼玲等^[33]研究基本一致。通过主成分分析最终提取3个主成分并建立综合评价模型，其累计方差贡献率达81.58%，通过综合排名得到“热农1号”余甘子综合品质最佳阶段是10月末至11月中旬。进一步结合Spearman相关性分析可知重量、还原糖、黄酮、V_C、多酚、总酸等是可作为评价余甘子最佳采摘期的重要指标。本文通过建立主成分分析的综合数学模型，可全面了解“热农1号”余甘子在不同成熟期的综合品质变化并确定最佳采收期，为新品种“热农1号”余甘子的种植、推广与应用提供理论基础。

表 1 “热农1号”余甘子采摘时间点及编号（2019~2021年）

Table 1 Picking time of "Renong No.1" Phyllanthus emblica L. (year 2019~2021)

采摘时间（年/月/日）	2019.9.15	2019.9.30	2019.10.15	2019.10.30	2019.11.15	2019.11.30	2019.12.15
采摘时间点编号	1	2	3	4	5	6	7
采摘时间（年/月/日）	2020.9.10	2020.9.25	2020.10.10	2020.10.25	2020.11.10	2020.11.25	2020.12.10
采摘时间点编号	8	9	10	11	12	13	14
采摘时间（年/月/日）	2021.9.13	2021.9.28	2021.10.13	2021.10.28	2021.11.14	2021.11.29	2021.12.14
采摘时间点编号	15	16	17	18	19	20	21
注：生态环境参考值：云南省宾川县2019～2021年平均降水量分别为：581.9、790.6、657.2 mm；年均气温分别为16.1、16.8、17.1 ℃。

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表 2 “热农1号”余甘子物理指标

Table 2 Physical index of "Renong No.1" Phyllanthus emblica L.

采摘时间点	直径（mm）	重量（g）	硬度（g）	可食用率（%）
1	22.36±0.15^f	5.63±0.17^k	3.66±0.07^gh	76.39±0.11^j
2	23.43±0.11^bcdef	6.25±0.06ⁱ	3.83±0.17^cdefg	83.34±0.12^g
3	23.56±0.14^abcdef	6.69±0.07^fh	3.90±0.11^cdef	83.92±0.07^fg
4	23.69±0.04^abcdef	7.68±0.12^a	3.95±0.28^bcdef	87.76±0.12^abc
5	24.51±0.05^abc	7.20±0.10^de	4.19±0.07^a	87.76±0.09^abc
6	24.29±0.03^abcd	7.04±0.04^e	4.02±0.06^abcde	87.29±0.13^bcd
7	24.22±0.12^abcd	7.29±0.03^cd	3.98±0.03^abcdef	87.31±0.06^bcd
8	23.56±0.56^abcdef	4.55±0.06^m	3.66±0.90^gh	82.44±0.39^h
9	24.81±1.07^ab	5.12±0.10^l	3.91±0.06^cdef	84.45±0.46^f
10	24.07±0.86^abcde	6.72±0.15^fh	3.92±0.05^cdef	85.48±0.17^e
11	24.72±0.75^ab	7.54±0.11^ab	4.04±0.07^abc	88.04±0.10^a
12	25.05±0.96^a	6.53±0.11^gh	4.14±0.05^ab	88.29±0.15^ab
13	24.78±1.01^ab	6.44±0.13^hi	3.92±0.07^cdef	87.72±0.42^abc
14	22.87±0.89^cdef	6.37±0.07^hi	3.85±0.07^cdefg	87.17±0.05^cd
15	22.60±0.89^ef	5.31±0.20^l	3.64±0.12^gh	76.33±0.18^j
16	22.77±0.86^def	6.69±0.06^fh	3.82±0.07^defg	83.37±0.27^g
17	23.39±0.73^bcdef	7.44±0.09^bc	3.86±0.11^cdefg	86.71±0.50^d
18	23.40±1.17^bcdef	7.61±0.07^ab	3.92±0.06^cdef	88.19±0.33^a
19	24.69±0.67^ab	7.45±0.10^bc	4.03±0.07^abcd	87.91±0.54^ab
20	23.17±1.08^bcdef	6.81±0.12^f	3.81±0.11^efg	87.73±0.52^abc
21	22.52±0.69^f	5.88±0.09^j	3.79±0.10^fg	80.97±0.55ⁱ
注：不同小写字母表示在P<0.05差异显著；表3同。

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表 3 “热农1号”余甘子营养指标

Table 3 Nutritional index of "Renong No.1" Phyllanthus emblica L.

采摘时间点	还原糖（g/100 g）	蔗糖（g/100 g）	V_C（mg/100 g）	多酚（mg/100 g）	总酸（g/kg）	黄酮（mg/g）
1	4.48±0.11^kl	3.75±0.14^a	324.65±5.69^j	2590.03±2.33^kl	7.89±0.53^ab	2657.27±3.25^m
2	4.69±0.13^kl	3.26±0.12^bc	338.21±1.09ⁱ	2834.48±2.56^igk	7.45±0.18^bc	2925.64±2.95^g
3	5.61±0.24ⁱ	2.68±0.12^efg	365.74±2.01^fg	3077.07±3.62^ghi	6.55±0.39^e	3134.06±4.62^f
4	5.76±0.12^hi	2.37±0.24^ghij	421.65±1.51^d	3222.37±4.11^fgh	5.44±0.35^fg	3192.51±1.45^d
5	6.63±0.33^de	2.33±0.15^hijk	439.52±2.72^c	3738.25±2.58^ab	4.76±0.23^hi	2920.24±5.11^g
6	6.57±0.11^de	2.33±0.39^hijk	276.21±0.88^l	3695.05±2.19^abc	3.75±0.54^j	2752.24±3.51^j
7	6.05±0.13^gfh	2.31±0.33^ijk	220.38±1.18ⁿ	3585.51±1.74^bcd	3.55±0.33^jk	2531.35±2.76^p
8	3.93±0.17^m	3.47±0.39^ab	321.84±1.59^j	2669.28±2.81^kl	8.02±0.13^a	2667.59±2.74^l
9	4.37±0.23^l	3.15±0.07^bcd	354.62±1.45^h	2792.32±2.20^gkl	7.94±0.13^ab	2899.34±5.35^h
10	6.15±0.16^fg	3.05±0.07^cd	362.69±1.51^g	3365.72±1.78^def	7.19±0.17^cd	3192.75±0.91^d
11	6.9±0.17^cd	2.65±0.12^fgh	425.87±2.01^d	3588.59±1.29^bcd	6.83±0.15^de	3269.18±2.51^b
12	7.62±0.17^a	2.36±0.09^ghijk	444.86±3.77^b	3886.73±2.46^a	5.56±0.11^fg	3172.49±2.24^e
13	7.29±0.17^ab	2.18±0.13^ijk	277.90±2.78^kl	3660.25±1.80^abc	5.17±0.16^gh	2629.19±2.33ⁿ
14	7.11±0.22^bc	2.06±0.09^jk	224.65±2.02ⁿ	2548.26±2.05^l	4.78±0.13^hi	2611.90±2.38^o
15	4.80±0.24^jk	3.12±0.10^cd	334.48±2.40ⁱ	2997.80±1.43^hij	7.26±0.12^cd	2750.06±3.70^j
16	5.10±0.07^j	3.00±0.10^cde	369.84±2.17^f	3152.20±2.44^fgh	6.37±0.20^e	2784.55±0.83ⁱ
17	5.63±0.11ⁱ	2.88±0.11^def	390.95±2.00^e	3175.46±1.80^fgh	5.75±0.21^f	3248.24±1.72^c
18	6.12±0.10^fg	2.66±0.09^fg	437.22±1.10^c	3283.19±2.91^efg	5.49±0.12^fg	3298.88±3.03^a
19	6.41±0.17^ef	2.43±0.11^ghi	461.45±2.47^a	3444.68±1.17^cde	4.75±0.10^hi	2747.90±1.11^j
20	6.07±0.16^fgh	2.23±0.08^ijk	282.29±1.68^k	3264.40±1.86^efg	4.51±0.12ⁱ	2728.45±1.67^k
21	5.96±0.18^ghi	2.04±0.09^k	264.79±1.96^m	3267.64±2.05^gkl	3.65±0.11^jk	2348.68±2.05^q

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表 4 “热农1号”余甘子品质指标变异情况

Table 4 Variation of quality index of "Renong No.1" Phyllanthus emblica L.

品质指标	极小值	极大值	均值	标准差	变异系数（%）
可食率（%）	76.12	88.54	85.17	3.59	4.22
硬度（g）	3.44	4.26	3.89	0.17	4.37
重量（g）	4.49	7.80	6.58	0.86	13.07
直径（mm）	21.67	55.49	24.24	4.14	17.08
黄酮（mg/g）	2346.56	3301.65	2879.17	271.94	9.45
多酚（mg/100 g）	2546.39	3889.34	3144.82	414.65	13.19
还原糖（g/100 g）	3.78	7.77	5.87	1.01	17.20
蔗糖（g/100 g）	1.94	3.89	2.68	0.49	18.28
V_C（mg/100 g）	219.21	463.98	349.51	72.05	20.61
总酸（g/kg）	3.02	8.42	5.65	1.51	26.72

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表 5 “热农1号”余甘子10个品质指标的相关性

Table 5 Correlation of ten quality index of "Renong No.1" Phyllanthus emblica L.

指标	还原糖	蔗糖	V_C	总酸	多酚	黄酮	重量	硬度	直径	可食率
还原糖	1
蔗糖	−0.830^**	1
V_C	−0.027	0.207	1
总酸	−0.334	0.612^**	0.360	1
多酚	0.407	−0.301	0.494^*	−0.134	1
黄酮	0.098	0.147	0.830^**	0.442^*	0.531^*	1
重量	0.613^**	−0.534^*	0.386	−0.162	0.641^**	0.432	1
可食率	0.748^**	−0.845^**	−0.037	−0.548^*	0.352	0.055	0.547^*	1
直径	−0.099	0.168	0.074	0.255	0.037	0.174	0.035	0.095	1
硬度	0.609^**	−0.503^*	0.413	−0.154	0.755^**	0.500^*	0.639^**	0.682^**	0.477	1
注：表示在0.05水平显著相关；*表示在0.01水平上极显著相关。

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表 6 3个主成分的特征值、方差贡献率、累积贡献率

Table 6 Eigenvalues, variance contribution rates, and cumulative contribution rates of the three principal components

品质指标	PC1	PC2	PC3
硬度	0.872	0.246	0.116
可食率	0.837	−0.348	0.235
还原糖	0.826	−0.284	0.009
重量	0.822	0.187	−0.067
蔗糖	−0.779	0.551	0.003
多酚	0.733	0.386	−0.155
黄酮	0.380	0.850	−0.078
V_C	0.300	0.837	−0.225
总酸	−0.387	0.710	0.137
直径	0.017	0.305	0.931
特征值	4.347	2.770	1.040
方差贡献率（%）	43.47	27.70	10.40
累计贡献率（%）	43.47	71.17	81.58

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表 7 “热农1号”余甘子果实品质的各主成分得分、综合得分及排序

Table 7 Principal component scores, comprehensive score, and quality ranking of "Renong No.1" Phyllanthus emblica L.

样品编号	PC1	排序	PC2	排序	PC3	排序	Y	综合排序（年内排序）	综合排序（总排序）
1	−3.80	7	0.18	5	−1.00	7	−1.72	7	20
2	−1.44	6	4.22	1	3.87	1	0.94	2	5
3	0.11	5	0.79	2	−0.22	5	0.25	4	10
4	1.48	2	0.61	4	−0.30	6	0.78	3	7
5	2.54	1	0.72	3	−0.11	4	1.30	1	3
6	1.34	3	−1.24	6	0.03	3	0.25	4	10
7	0.79	4	−2.11	7	0.08	2	−0.23	6	12
8	−4.09	7	−1.24	5	−0.48	7	−2.18	7	21
9	−1.60	6	1.19	4	0.63	2	−0.31	5	14
10	0.69	3	1.79	2	0.38	3	0.84	3	6
11	2.40	2	1.94	1	0.10	5	1.6	2	2
12	2.70	1	1.59	3	0.27	4	1.65	1	1
13	0.49	4	−1.91	6	0.72	1	−0.24	4	13
14	0.25	5	−3.39	7	0.09	6	−0.82	6	17
15	−3.32	7	−0.07	4	−1.18	7	−1.59	7	19
16	−0.98	6	0.21	3	−0.92	6	−0.47	4	15
17	0.56	3	1.50	1	−0.71	5	0.59	2	8
18	1.78	1	1.47	2	−0.55	4	1.13	1	4
19	0.86	2	−0.38	5	−0.04	1	0.27	3	9
20	0.08	4	−2.10	6	−0.21	2	−0.57	5	16
21	−0.83	5	−3.77	7	−0.45	3	−1.45	6	18

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1. 材料和方法
1.1 材料与仪器
1.2 实验方法
1.2.1 材料预处理
1.2.2 果实物理指标的测定
1.2.3 果实主要成分测定
1.2.4 果实黄酮和多酚含量测定
1.2.4.1 样液制备
1.2.4.2 黄酮测定
1.2.4.3 多酚测定
1.3 数据处理
2. 结果与分析
2.1 “热农1号”余甘子性状分析
2.2 “热农1号”余甘子果实品质指标的变异分析
2.3 “热农1号”余甘子果实品质指标的相关性分析
2.4 “热农1号”余甘子果实品质指标的主成分分析
2.5 “热农1号”余甘子果实品质的综合评价
3. 结论

1. 材料和方法
1.1 材料与仪器
1.2 实验方法
1.2.1 材料预处理
1.2.2 果实物理指标的测定
1.2.3 果实主要成分测定
1.2.4 果实黄酮和多酚含量测定
1.2.4.1 样液制备
1.2.4.2 黄酮测定
1.2.4.3 多酚测定
1.3 数据处理
2. 结果与分析
2.1 “热农1号”余甘子性状分析
2.2 “热农1号”余甘子果实品质指标的变异分析
2.3 “热农1号”余甘子果实品质指标的相关性分析
2.4 “热农1号”余甘子果实品质指标的主成分分析
2.5 “热农1号”余甘子果实品质的综合评价
3. 结论

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基于主成分分析综合评价“热农1号”余甘子果实品质

作者简介: 宋贺（1998−），女，硕士研究生，研究方向：天然产物提取及慢性病的精准营养，E-mail：13844609365@163.com

通讯作者: 姜燕（1981−），女，博士，副教授，研究方向：天然产物提取、药理活性分析及保健食品开发，E-mail：jiang_ya@126.com

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