基于主成分分析的鲜食花生品质评价

2021-12-08尹欣幸，杨伟波，金龙飞，符海泉，李东霞

热带作物学报 2021年10期

尹欣幸，杨伟波，金龙飞，符海泉，李东霞

摘要：为筛选适合鲜食的花生品种，建立鲜食花生品质评价方法，引进14个花生品种在海南种植，并以本地‘东方种为对照，比较各品种可溶性糖、蛋白质、粗脂肪、油酸及亚油酸含量，并进行感官评价。通过相关性分析和主成分分析筛选鲜花生品质的关键指标，对供试花生品质进行评价。相关性分析表明，百果鲜重与百仁鲜重呈显著正相关，百果鲜重与亚油酸含量呈显著负相关，粗脂肪含量与甜度、油酸与亚油酸含量呈极显著负相关，香味与甜度、细腻度呈极显著正相关。通过主成分分析得到4个主成分因子，分別为感官因子、不饱和脂肪酸因子、蛋白质因子、产量因子，这4个因子反映了原始数据信息量的80.601%。通过综合主成分得分，得出供试花生鲜食品质排名依次是‘四粒红、本地‘东方种、‘桂花黑1号‘桂花红132‘中花12号‘中花16号‘桂花36号‘桂花56号‘桂花红198‘桂花771‘中号21号‘中花26号‘中花9号‘中花24号‘中花6号。综合评价，‘四粒红较适应海南环境，推荐作为鲜食花生，其次是‘桂花黑1号‘桂花红132。

关键词：鲜食花生;品质评价;主成分分析;综合评价

中图分类号：S565.2 文献标识码：A

Quality Evaluation of Fresh Eating Peanut Based on Principal Component Analysis

YIN Xinxing， YANG Weibo*， JIN Longfei， FU Haiquan， LI Dongxia

Coconut Research Institute， China Academy of Tropical Agricultural Sciences / Hainan Key Biological Laboratory of Tropical Oil Crops / Peanut Research Station in Hainan， National Engineering Research Center of Peanut， Wenchang， Hainan 571339， China

Abstract： In order to select peanut varieties suitable for fresh eating and establish a quality evaluation method， 14 peanut varieties were introduced and planted in Hainan， the content of the soluble sugar， protein， fat， oleic acid and linoleic acid， and conduct sensory evaluation were detected by comparison with ‘Dongfang （CK）， and the quality of different peanut varieties were comprehensively evaluated by correlation analysis and principal component analysis. Correlation analysis showed that the fresh weight of 100-pod was significantly positively correlated with the fresh weight of 100-kernel， the fresh weight of 100-pod was significantly negatively correlated with the content of linoleic acid， and the content of fat was extremely significant negative correlated with sweetness as well as the content of oleic acid and linoleic acid， and the aroma was positively correlated with sweetness and fineness. We got four principal component factors namely sensory factor， unsaturated fatty acid factor， protein factor， and yield factor， and the cumulative variance contribution rate was 80.601%. According to the comprehensive principal component scores， the fresh eating quality ranking of the tested peanut were ‘Silihong ‘Dongfang ‘Guihuahei 1 ‘Guihuahong 132 ‘Zhonghua 12 ‘Zhonghua 16 ‘Guihua 36 ‘Guihua 56 ‘Guihuahong 198 ‘Guihua 771 ‘Zhonghua 21 ‘Zhonghua 26 ‘Zhonghua 9 ‘Zhonghua 24 and ‘Zhonghua 6. Comprehensive evaluation showed that ‘Silihong was more suitable for the Hainan environment and recommended as fresh eating peanut， followed by ‘Guihuahei 1 and ‘Guihuahong 132.

Keywords： fresh eating peanut; quality evaluation; principal component analysis; comprehensive evaluation

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.10.034

鲜食花生是指在收获后不经晾晒直接食用或煮熟食用的花生[1]。鲜食花生的食用方式避免了因加工工艺造成的营养流失和破坏，最大限度保留其营养和保健功能，符合人们对健康饮食和生活方式的需求，因此具有十分广阔的市场前景[2]。花生一直以来主要是油用为主，科研育种工作者重点在高含油量、高油酸、低黄曲霉素等的品种研究，鲜食花生的研究时间较短，专用品种少，栽培技术不够成熟[3]。因此，市场上常以油用型花生用作鲜食，降低了市场上鲜食花生的品质。海南省种植的花生多为本地自留种，未形成大面积推广的品种，产量低、品质差，无法满足市场的需求。通过引进花生品种，筛选适合本地栽培的品种，同时建立评价体系，为鲜食花生品质的评价提供依据。候本军等[4]对100份花生资源的单株生产力、主茎高、侧枝长、总分枝数、有效结果枝数、单株结果数、主茎叶数、蛋白质含量等性状进行评价，筛选出在海南种植表现出单株生产力高、单株结果数多的20个花生品种。但未进一步对其营养品质及感官品质进行分析和评价。为丰富海南的花生品种，从广西、湖北等地引进花生品种进行种植，对其营养品质和感官品质进行分析和评价，通过相关性分析和主成分分析，筛选影响鲜食花生品质的关键指标，初步建立鲜食花生品质评价体系。通过不同花生品种间的营养品质与感官品质的分析，建立鲜食花生评价体系，为鲜食花生育种及品种选择提供指导。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料为前期收集的15份花生资源，分别来自中国农业科学院油料作物研究所、广西农业科学院经济作物研究所、中国热带农业科学院椰子研究所的‘中花6号‘中花9号‘中花12号‘中花16号‘中花21号‘中花24号‘中花26号‘桂花36号‘桂花56号‘桂花771‘桂花黑1号‘桂花红132‘桂花红198‘四粒红和本地‘东方种。

1.2 方法

试验在中国热带农业科学院椰子研究所科研基地（东经110°46?，北纬19°33?）进行，试验地为沙壤土，地势平坦。采用起垄种植，沟宽30 cm，垄面宽120 cm，每垄种4行花生，行距30 cm，单粒播，株距12 cm，每行种60粒种子。1个品种作为1个处理，采用完全随机区組的方式，每个处理设置3个重复。播种前666.67 m2施钙镁磷肥50 kg，多菌灵拌种后播种。播种后喷乙草胺封闭除草剂除草。播种行间安装滴管设备。2月17日播种，5月18—24日收获，2018年、2019年2年重复试验。

采收挑选荚果饱满无病虫害的花生，每个品种1 kg清洗晾干备用，500 g用于鲜花生感官品质试验，另500 g烘干用于营养品质分析试验。感官品质评价包括口感（甜度、香味、细腻度）和外观性状（荚果性状、荚果长宽比、籽粒长宽比、籽粒颜色）。营养品质分析包括可溶性糖含量、粗蛋白含量、粗脂肪含量、油酸、亚油酸含量。可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法，具体参考《植物生理生化实验原理和技术》[5];粗蛋白质含量测定采用凯氏定氮法，具体参考GB 5009.5—2010;粗脂肪含量测定采用索氏抽提法，油酸、亚油酸含量测定采用气相色谱法，具体参照GB 5009.168—2016。

1.3 数据处理

利用Excel 2007软件对花生品质性状进行统计分析及绘图，采用IBM SPSS Statistics 26软件进行相关性和主成分分析。

2 结果与分析

2.1 不同花生品种的营养品质分析

不同花生品种的营养品质分析结果见图1。结果显示，不同品种荚果大小差异很大。‘中花26号百果鲜重最大，为372.33 g，‘中花16号次之，‘中花6号最小，仅225.35 g;百仁鲜重也是‘中花26号最大，‘中花16号次之，而最小的是‘四粒红（图1A）。

通过可溶性糖含量分析发现，‘桂花56号的可溶性糖含量最高，为6.53%，其次是‘桂花24号（5.94%），‘中花6号‘中花21号‘四粒红的可溶性糖含量较高，都在5%以上，高于本地‘东方种（4.90%），‘桂花黑1号最低为2.37%（图1B）。

15个花生品种的蛋白质含量在23.0%～32.4%之间，‘中花9号的蛋白质含量最低（23.0%），‘四粒红最高（32.4%），本地‘东方种为27.9%，‘中花9号‘中花24号和‘桂花771低于本地‘东方种，其他均高于本地‘东方种（图1C）。

脂肪是花生的主要营养物质之一，不同花生品种脂肪含量不同，脂肪酸组成存在较大差异。15个花生品种的粗脂肪含量在45.9%～53.9%之间，本地‘东方种含量最低（45.9%），‘中花‘桂花品系粗脂肪含量整体在50%以上，其中‘中花9号含量为49.8%，低于其他‘中花品系，‘桂花黑1号含量为48.4%，低于其他‘桂花品系（图1D）。15个花生品种的油酸含量在40.1%～76.4%之间，本地‘东方种含量为45.7%，‘中花6号‘中花12号‘中花16号‘中花21号‘桂花771‘桂花黑1号‘四粒红的油酸含量低于本地‘东方种（45.7%）。而‘中花24号（76.7%）和‘中花26号（75.8%）油酸含量显著高于其他品种，属高油酸品种（图1E）。15个花生品种的亚油酸含量在2.4%～37.6%之间，‘中花24号和‘中花26号含量最低，分别是2.4%和3.4%（图1F）。

2.2 不同花生品种的外观形态及感官品质分析

供试14个花生品种及对照的荚果、籽仁外观形态如图2所示。‘中花6号‘中花21号‘桂花56号‘桂花黑1号‘桂花红198及对照的荚果形状为普通型，‘中花9号‘中花12号‘中花16号‘中花24号‘中花26号‘桂花771为斧头型，‘桂花36号为蜂腰型，‘桂花132为曲棍型，‘四粒红为串珠型。籽粒颜色浅粉色的有‘中花6号‘中花16号‘中花21号‘桂花36号‘桂花771和对照;粉色的有‘中花24号‘中花26号‘桂花56号;‘中花9号为深粉色;‘桂花132‘桂花198‘四粒红为红色;‘中花9号为紫黑色;‘桂花黑1号为黑色。

从品尝试验结果可知，‘四粒红香味最受参与者的喜爱，本地‘东方种次之;甜度上‘四粒红最优，本地‘东方种次之;细腻度上仍是‘四粒红最优，本地‘东方种次之。从品尝试验总体评价来看，‘四粒红最受参与者的喜爱，其次是‘桂花红132、本地‘东方种、‘桂花771‘桂花黑1号等（表1）。

2.3 花生品质特性的变异及相关性分析

由表2可知，参试花生品种间的性状差异较大。其中，亚油酸含量变幅最大，最高为37.60%，最低为2.34%，变异系数为38.82%;粗脂肪含量差异最小，变异系数为4.32%;可溶性糖含量、油酸含量变异系数较大，分别为26.23%、23.43%;百果鲜重、百仁鲜重的变异系数分别为13.29%、16..67%;蛋白质含量、香味、甜度、细腻度变异系数较小，分别为8.62%、9.82%、6.30%、5.33%。

对花生品质特性进行相关性分析表明，百果鲜重与百仁鲜重呈显著正相关，百果鲜重与亚油酸含量呈显著负相关，粗脂肪含量与甜度、油酸与亚油酸含量呈极显著负相关，香味与甜度、细腻度呈极显著正相关（表3）。

2.4 花生品质性状的主成分分析

对花生10个性状的主成分分析表明，前4个主成分特征值都大于1，累计方差贡献率达80.601%，可以用这4个主成分较好地替代上述10个品质特性来评价花生品质。决定第1主成分的主要是甜度、香味等性状，反映了原始数据信息量的36.251%，称为感官因子。决定第2主成分的主要是油酸、亚油酸等性状，其贡献率为21.802%，称为不饱和脂肪酸因子。决定第3主成分的是蛋白质，其贡献率为11.809%，成为粗蛋白因子。决定第4主成分的是百仁鲜重、百果鲜重等，贡献率为10.739%，称为产量因子（表4）。

根据4个主成分的特征值和特征向量计算出各品种在4个主成分的得分，以每个主成分特征值所占比例为权重，计算出各品种的综合评价得分（表5），可以相对直观地评价某一品种的综合表现。从表5可知，供试的花生品种中，‘四粒红的感官因子得分最高，‘中花26号得分最低;‘四粒红的不饱和脂肪酸因子得分最高，‘中花6号得分最低;‘中花26号的蛋白质因子得分最高，‘中花9号得分最低;‘中花16号产量因子得分最高，‘中花6号得分最低。综合各性状，综合主成分得分越高，说明该品种的综合表现越好。‘四粒红、本地‘东方种、‘桂花黑1号‘桂花132‘中花12号均在综合主成分得分的前5位，说明这5个品种的综合品质表现好，适合鲜食;‘中花6号‘中花24号‘中花9号‘中花26号‘中花21号均在综合主成分得分的后5位，说明这5个品种综合表现差，不适合作为鲜食品种。

3 讨论

在花生育种中，口感优劣尚未体现在育种目标性状中，仅用于品质评价方面。吴兰荣等[6]通过对50个花生品种的甜度、香味、柔嫩度、细腻度、异味等品质性状进行评价认为，感官评价是有效的区别种质差异的方法。本研究表明不同品种的花生感官差异较大，通过香味、甜度、细腻度等的感官评价，得出‘四粒红‘桂花红132的感官品质优于本地‘东方种。本研究中的红皮花生和黑皮花生在品质上也表现出优良性状。近年来，彩色花生的选育也是育种的重要方向，也是研究的热点。外观鲜艳多样、营养丰富的彩色花生需求越来越大[7]。

通过10个品质性状的分析，结果表明供试品种的变异系数范围较大，可能是由于供试材料中包含普通油酸和高油酸花生品种，且品种本身的来源差异造成的。粗脂肪含量变异系数最小，是由于粗脂肪属于数量性状，受环境影响较大，而相同的种植环境使品种间差异较小[8]。相关性分析结果表明，感官性状与营养品质性状相关性小，这与孙泓希等利用相关性分析和聚类分析得到农艺性状与品质性状没有相关性相一致[9]，但本研究得到粗脂肪含量与甜度呈极显著负相关，是由于甜度是内在品质的外在体现。我国对食用花生营养指标要求是粗脂肪含量低于50%，蛋白质含量高于30%，含糖量高于6%，即要求脂肪含量低，糖含量高，這与相关性分析结果一致，表明在育种过程中，低脂肪含量和高含糖量的目标是可以同时实现的[1， 10]。

主成分分析法已广泛应用于桑葚、菜心、茶树、百香果、葡萄等作物上，并运用主成分分析法建立品质评价体系，表明该方法是可靠的评价方法[11-15]。花生的品质评价从相关性分析、主成分分析、聚类分析、灰色关联度分析等方法均有研究。刘永惠等[16]通过主成分分析将21个花生品质性状综合成5个主成分因子，与本文同样得到了蛋白质因子、不饱和脂肪酸因子。陈团伟[17]利用灰色关联度分析法将福建主栽9个花生品种的营养特性进行分析，得出‘泉花646与参考序列关联度最大，粗脂肪含量低，蛋白质含量高，适合作为鲜食，这与本研究得出的适合鲜食花生品种的特性基本一致。本研究通过主成分分析，将10个品质性状综合成4个主成分因子，即感官因子、不饱和脂肪酸因子、蛋白质因子、产量因子。由此可见，鲜食花生的感官因子是决定花生鲜食品质的第一要素，其次是不饱和脂肪酸和蛋白质，这与人们对鲜食花生的基本共识，即含油量低、蛋白质含量高、含糖量适中、口感风味好相一致[1]。

本研究通过鲜食花生主成分得分及排名，可以基本评价鲜食花生品质优劣，得出‘四粒红‘桂花黑1号‘桂花红132等较适合作为海南地区鲜食花生的选择，初步建立了鲜食花生品质评价方法，为花生育种及品种品质评价提供参考。

参考文献

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