梨果實品質(zhì)評價因子的選擇

田 瑞，胡紅菊，楊曉平 張靖國，陳啟亮

(湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹茶葉研究所，湖北 武漢 430209

梨果實品質(zhì)評價因子的選擇

田 瑞，胡紅菊，楊曉平 張靖國，陳啟亮

(湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹茶葉研究所，湖北 武漢 430209

測定了‘清香’、‘新雅’等26個梨(Pyruspyrifolia)選育品種(系)的單果重、果形指數(shù)、果肉硬度、可滴定酸、可溶性固形物、可溶性糖、維生素C、糖酸比等8個主要品質(zhì)因子，采用多元統(tǒng)計主成分分析法將上述8個相關(guān)的隨機變量壓縮成5個綜合變量，再通過系統(tǒng)聚類分析，確定單果重、可溶性固形物、糖酸比、可滴定酸、果肉硬度為5個具有代表性的品質(zhì)評價因子。

梨(Pyruspyrifolia)；品質(zhì)；評價因子；選擇

梨(Pyruspyrifolia)果實品質(zhì)是決定梨果市場競爭力的主要因素，但影響果實品質(zhì)的因子很多，且各因子之間存在密切相關(guān)性和相對獨立性，給綜合評價帶來一定的難度。因此，尋求一種簡便評價果實品質(zhì)的方法成為當前的一項重要任務(wù)。鮑江峰等[1]采用主成分分析法對臍橙品質(zhì)評價因子的選擇進行了研究，魏欽平等[2]采用聚類分析法對蘋果品質(zhì)評價因子進行了選擇，黃曙光等[3，4]運用多維價值理論對梨品種的果實品質(zhì)進行了評價。上述研究都是利用單一的主成分分析法或聚類分析法，或者合理-滿意度多維價值理論法對果實品質(zhì)進行評價，而將主成分分析、聚類分析及合理-滿意度多維價值理論三者相結(jié)合，對果實品質(zhì)進行綜合評價的研究報道甚少。本研究通過對26個梨品種8個主要果實品質(zhì)因子的測定數(shù)據(jù)應(yīng)用主成分分析、聚類分析再結(jié)合合理-滿意度方法進行綜合評價，以期為簡化梨果實品質(zhì)評價因子提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與指標測定

‘清香’、‘新雅’等26個梨品種(表1)均為2002年定植于國家果樹種質(zhì)武昌砂梨圃，同等栽培管理水平，于2004年開始結(jié)果。2005～2007年連續(xù)3年對以上26個品種的單果重、果形指數(shù)、果肉硬度、可滴定酸、可溶性固形物、可溶性糖、維生素C、糖酸比等8個因子進行測定。測定方法參考曹玉芬[5]編著的《梨種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標準》。取3年測定平均值，采用DPS7.05進行數(shù)據(jù)處理與分析。

1.2 果實品質(zhì)評價方法與步驟

選取果實單果重、果形指數(shù)(縱徑/橫徑)、果肉硬度、可溶性固形物、可滴定酸、可溶性糖、維生素C、糖酸比等8個品質(zhì)評價因子測定數(shù)據(jù)，應(yīng)用主成分分析，根據(jù)累計貢獻率確定品質(zhì)評價因子的選擇個數(shù)，然后應(yīng)用系統(tǒng)聚類法選擇評價因子的類別。再將所選擇的評價因子與感官評價的結(jié)果進行比較，采用合理-滿意度多維價值理論合并規(guī)則[3，4]進行驗證，從客觀和主觀兩方面進行比較得出結(jié)論。

所謂“合理-滿意度”是指品種所表現(xiàn)出來的特性滿足人們需要的合理或滿意的程度。若品種的某一特性完全符合“規(guī)律”，其合理度為1；若肯定不符合“規(guī)律”，則其合理度用0～1之間的實數(shù)表示相應(yīng)的合理度。所有合理度Ha應(yīng)滿足0≤Ha≤1。同理，以計算品種特性的滿意度Mb，則滿意度Mb應(yīng)滿足0≤Mb≤1。

比如，在待選的幾個梨品種中，可溶性固形物為bi(i=1，2，3，…，n)，其中可溶形固形物含量最大為Maxb，人們期望可溶性固形物含量越大越好，故定義其滿意度為1；最小可溶性固形物含量為Minb，定義其滿意度為0。假設(shè)滿意度與可溶性固形物含量呈線性關(guān)系，則有：

利用式(1)計算出各品種可溶性固形物含量及其它指標的滿意度。

2 結(jié)果與分析

2.1 主成分分析

26個梨品種的果實品質(zhì)測定數(shù)據(jù)見表1。

表1 26個梨品種的果實品質(zhì)性狀Table 1 Fruit qualtiy characteristics of 26 varieties

由于表1中的數(shù)據(jù)是不同的品質(zhì)指標，其計量單位不同，所以數(shù)據(jù)量綱也不一致。不同量綱之間不便于做主成分分析和聚類分析，因此在進行主成分分析和聚類分析時，根據(jù)各評價因子的原始數(shù)據(jù)，用極差標準化法將其轉(zhuǎn)化為0～1之間的標準化數(shù)據(jù)，再用DPS7.05軟件進行主成分分析。經(jīng)主成分分析得到8個主成分的特征值、累計貢獻率(表2)和5個主成分特征向量(表3)。

按主成分分析理論，若前r個主成分的累計貢獻率達到了85%原則，則這r個主成分即能反映足夠的信息[6]。從表2可看出，前5個主成分的累計貢獻率已達到85.74%，故選取前5個特征值。所以決定用5個新變量來代替原來的8個變量。主成分分析結(jié)果表明，通過系統(tǒng)聚類分析將8個品質(zhì)指標分成5類是合理、可行的。

根據(jù)表3主成分特征向量可看出第1主成分與維生素C含量有較強正相關(guān)，與可滴定酸有較強的負相關(guān)；第2主成分與糖酸比有較強的負相關(guān)，與可溶性糖含量有較強正相關(guān)；第3主成分與果形指數(shù)、可溶性糖有較強的正相關(guān)；第4主成分與果肉硬度有較強的正相關(guān)，與可溶性固形物有較強的負相關(guān)；第5主成分與單果重有較強的正相關(guān)。

表2 評價因子的特征值和累計貢獻率Table 2 Eigenvalue and cumulatecontribution rates of evaluated factors

表3 主成份特征向量Table 3 The eigenvector of principal component

2.2 評價因子的聚類分析

圖1 8個品質(zhì)評價指標的聚類譜系圖Figure 1 Clustering dendrogram of the eight evaluation factors

表1數(shù)據(jù)經(jīng)過標準化變換后，采用歐式距離和類間平均法[7]，并根據(jù)主成分分析的結(jié)果輸入DPS進行聚類分析，將品質(zhì)指標聚成5類，生成聚類譜系圖1。

從聚類譜系圖1可見，8個評價因子根據(jù)主成分分析的結(jié)果，將所有變量聚成5類，從聚類圖譜的聚類距離和聚類的先后步驟可以看出，可溶性糖和糖酸比2項指標最先聚成一類，說明這兩個變量間的相關(guān)性最強，即這兩個變量為相似水平類；聚類的第二步是果形指數(shù)和可滴定酸聚成一類；聚類的第三步是可溶性固形物與維生素C聚成一類；聚類的第四步是單果重單獨聚成一類；聚類的第五步是果肉硬度聚成一類。同為一類相似水平的果實品質(zhì)因子之間具有較強的正相關(guān)性，可選用1個因子代表其他因子，將8個果實品質(zhì)評價因子進行簡化，其中無相似項品質(zhì)評價因子具有相對獨立性。

2.3 梨果實品質(zhì)評價因子的簡化

結(jié)合主成分分析和聚類分析的結(jié)果以及GB 10650-1989 《鮮梨》標準[8]有關(guān)指標的要求，將梨果實品質(zhì)評價因子簡化為：(1)單果重；(2)可溶性固形物；(3)糖酸比；(4)可滴定酸；(5)果肉硬度。也就是說，這5個品質(zhì)因子可以反映梨果實各方面的品質(zhì)要求。

2.4 合理-滿意度評價

為了進一步得出明顯的鑒定結(jié)果，進行合理滿意度多維價值理論分析，并將所得結(jié)果與感官評價結(jié)果進行比較。選取了10個梨品種的品質(zhì)數(shù)據(jù)，通過式(1)計算，得出了不同品種梨的每個單因素指標的合理滿意度(表4)。

在梨的果實品質(zhì)特性評價模型中，包括了各品種的單果重、可溶性固形物、糖酸比、可滴定酸和果肉硬度5個指標。假設(shè)它們的變化是各自獨立的，對品質(zhì)特性的總貢獻可近似的看成沒有本質(zhì)區(qū)別，則可用加法合并規(guī)則，計算出各品種特性的合成滿意度。用下述公式表示為：

式中，V表示合成滿意度；Mi表示第i個單因素指標的滿意度；Wi表示第i個指標的加權(quán)數(shù)，滿足0≤Wi≤1。加權(quán)數(shù)參考GB/T 10650—1989《鮮梨》和趙思東[4]提供的數(shù)據(jù)，即單果重、可溶性固形物、糖酸比、可滴定酸、果肉硬度的加權(quán)數(shù)分別為0.15、0.15、0.25、0.25、0.20。利用公式(2)計算出10個梨品種的合成滿意度(表5)，并進行排序，并與感官評價的結(jié)果相比較。

表4 梨品種果實品質(zhì)的單因素合理滿意度Table 4 Single factor rationalization-satisficationindex of characterstics of pear

表5 梨品種果實品質(zhì)特性的合成合理滿意度Table 5 Complex rationalization-satisfactionindex of quality characterstics of pear

從表5可看出，用合理-滿意度排名的次序與感官評價結(jié)果的趨勢基本一致。說明選取的5個品質(zhì)評價因子具有一定的代表性，可作為梨果實品質(zhì)評價指標的標準。

3 討論與小結(jié)

3.1 梨果實品質(zhì)評價因子的選擇

評價因子的確定是正確進行品質(zhì)評價的基礎(chǔ)，在現(xiàn)有果品的評價過程中，評價因子的選擇決定著評價的效果。本研究通過梨果實單果重、果形指數(shù)、果肉硬度等8個指標的測定，對所得數(shù)據(jù)采用主成分分析，以及聚類分析結(jié)果，暫定梨果實品質(zhì)評價因子為5個，并結(jié)合國家標準將梨品質(zhì)評價因子簡化為單果重、可溶性固形物含量、糖酸比、可滴定酸含量、果肉硬度。

3.2 合理-滿意度多維價值理論分析

將簡化的果實品質(zhì)評價因子分別賦予一定的權(quán)重，選取了10個品種進行合理-滿意度評價，結(jié)果表明合理-合理滿意度排名的與品質(zhì)感官綜合評價的趨勢基本一致，說明選取的這5個評價指標具有一定的代表性，可作為梨果實品質(zhì)評價指標的標準。

3.3 梨果實品質(zhì)評價

通過主成分分析、聚類分析及合理-滿意度多維價值理論相結(jié)合對梨果實品質(zhì)進行了綜合評價，為梨果實品質(zhì)的綜合評價提供了一種新的思路和方法。但由于條件所限，本研究選取的8個品質(zhì)評價因子以梨果實內(nèi)在品質(zhì)為主，未對果皮色澤、果銹數(shù)量、果實外觀等外在品質(zhì)進行評價。為了更加全面、合理評價梨果實品質(zhì)，結(jié)合果實內(nèi)在品質(zhì)和外在品質(zhì)，對梨品質(zhì)評價因子進行簡化還有待進一步深入研究。

[1]鮑江峰，夏仁學(xué)，鄧秀新，等.用主成分分析法選擇紐荷爾臍橙品質(zhì)的評價因素[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2004，23(6)：663～666.

[2]魏欽平，程述漢，丁殿東.蘋果品質(zhì)評價因素的選擇[J].中國果樹，1997,(4)：14～15.

[3]黃曙光，楊谷良，方傳錦.運用多維價值理論對40個梨品種果品品質(zhì)的評價[J].湖南林業(yè)科技，2003，30(4)：26～27.

[4]趙思東，袁德義，張 琳，等.16個砂梨品種豐產(chǎn)性及果實品質(zhì)比較研究[J].中國南方果樹，2006，35(6):49～51.

[5]曹玉芬，劉鳳之，胡紅菊，等.梨種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標準[M] .北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2006.128～130.

[6]唐啟義，馮明光．DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)—實驗設(shè)計、統(tǒng)計分析及數(shù)據(jù)挖掘[M]．北京：科學(xué)出版社，2007.

[7]聶繼云，張紅軍，馬智勇，等.聚類分析在我國果樹研究中的應(yīng)用及問題分析[J].果樹科學(xué)，2000，17(2)：128～130.

[8]GB/T 10650-1989《鮮梨》[S].北京：國家技術(shù)監(jiān)督局,1989.

2009-06-17

國家科技基礎(chǔ)條件平臺項目(2006DKA21002-24)；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)(梨)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項課題(nycytx-29-23)；湖北省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新專項課題(2007-620-005-03-03)

田 瑞(1978-)，男，湖北京山人，助理研究員，主要從事梨種質(zhì)資源研究.

胡紅菊，E-mail：hongjuhu@sina.com.

10.3969/j.issn.1673-1409(S).2009.03.003

TS207；S661.2

A

1673-1409(2009)03-S008-04