柑橘品質(zhì)分級(jí)要素的分析與評(píng)價(jià)

盧軍　李婷　黃琪悅　張冬晨

摘要：水果機(jī)械分級(jí)研究中，常以人工分級(jí)所確定的級(jí)別作為分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，故有必要對(duì)柑橘人工分級(jí)各要素進(jìn)行系統(tǒng)分析，以確保分級(jí)指標(biāo)的合理性，并為機(jī)械分級(jí)提供指導(dǎo)。以100個(gè)溫州蜜柑作為樣本，由6位鑒評(píng)人員組成的鑒評(píng)小組對(duì)每個(gè)樣本就6個(gè)指標(biāo)進(jìn)行了評(píng)估，以最后平均分作為每個(gè)樣本的總分。結(jié)果表明，橘皮顏色、水分和橘子軟硬程度對(duì)總分影響最大，橘子軟硬程度和水分有較高的相關(guān)性，且橘皮顏色、水分與口感之間的相關(guān)性較高。最后根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)柑橘的機(jī)器視覺(jué)分級(jí)給出了意見和建議。

關(guān)鍵詞：柑橘；分級(jí)；感官鑒評(píng)；相關(guān)性

中圖分類號(hào)：S666文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：0439-8114（2012）20-4631-03

柑橘是中國(guó)產(chǎn)量最大的水果種類之一，同時(shí)也是重要的外貿(mào)果品，但是由于采摘后檢測(cè)、分級(jí)技術(shù)落后，造成上市的柑橘等級(jí)混雜，良莠不齊，商品價(jià)值受到影響，特別是在國(guó)際市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。目前中國(guó)的柑橘分級(jí)主要依靠人工完成，分級(jí)結(jié)果因勞動(dòng)者的個(gè)體差異而一致性較差，效率較低[1，2]。利用機(jī)器視覺(jué)進(jìn)行柑橘分級(jí)可以同時(shí)對(duì)多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，包括水果的尺寸大小[3]、顏色[3，4]、形狀[5-7]、表面缺陷等外觀品質(zhì)進(jìn)行綜合分級(jí)。其分級(jí)的客觀性強(qiáng)、標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定、一致性好、效率高，而且非接觸、無(wú)傷害，是解決人工分級(jí)問(wèn)題的有效途徑之一，也是目前計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中的一個(gè)研究熱點(diǎn)[1，2]。針對(duì)人工感官鑒評(píng)的各個(gè)指標(biāo)及其相關(guān)性進(jìn)行定量的分析與評(píng)價(jià)，可為機(jī)器視覺(jué)分級(jí)提供參考。

1材料與方法

1.1材料

于市場(chǎng)采購(gòu)?fù)庥^差異較大、成熟程度不同的溫州蜜柑100個(gè)作為試驗(yàn)樣本，依序貼上標(biāo)簽，供感官鑒評(píng)試驗(yàn)使用。

1.2方法

1.2.1感官鑒評(píng)指標(biāo)分析參照溫州蜜柑的有關(guān)鑒評(píng)標(biāo)準(zhǔn)[1]，對(duì)過(guò)去的鑒評(píng)方法進(jìn)行了部分修改，重點(diǎn)對(duì)橘皮顏色、光滑度、橘皮厚薄、橘子軟硬程度、口感和水分6項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)分，最后按總分從高到低將所有樣品得分劃分為4個(gè)區(qū)間，從而將樣品分為4個(gè)等級(jí)。具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如下。

橘皮顏色（10分）：著色程度為九成及以上給10分，五至八成給7～9分，兩至四成給4～6分，一成及以下給1～3分。光滑度（10分）：油胞細(xì)小、表皮光亮給7～10分，油胞較大、偶爾有疤痕給4～6分，有較多疤痕給1～3分。橘皮厚?。?0分）：果皮很薄給7～10分，中等給4～6分，很厚給1～3分。橘子軟硬程度（10分）：較軟給7～9分，較硬給4～6分，很硬和很軟給1～3分?？诟校?0分）：酸甜適口給7～9分，較酸給4～6分，非常酸或非常甜給1～3分。水分（10分）：水分大給7～9分，水分適中給4～6分，水分少給1～3分。

1.2.2感官鑒評(píng)過(guò)程在2011年10月15～30日兩周內(nèi)，于華中農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院應(yīng)用物理系開放實(shí)驗(yàn)室，分4次對(duì)共100個(gè)柑橘樣本進(jìn)行了感官鑒評(píng)，就外形（橘皮顏色，光滑度，橘皮厚?。?、質(zhì)地（橘子軟硬程度）、風(fēng)味（口感，水分）共3個(gè)維度6個(gè)指標(biāo)獲取了100個(gè)樣本的感官鑒評(píng)數(shù)據(jù)。整個(gè)鑒評(píng)過(guò)程由食品質(zhì)量與安全專業(yè)的6名高年級(jí)本科生完成，每位鑒評(píng)人員對(duì)每個(gè)柑橘樣本就6個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)分，總分為60分，每個(gè)樣本每個(gè)指標(biāo)的最終得分為6個(gè)鑒評(píng)人員給分的平均值，每個(gè)樣本的總分為其6個(gè)指標(biāo)的平均分之和。

2結(jié)果與分析

2.1感官鑒評(píng)試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)對(duì)100個(gè)試驗(yàn)樣本總評(píng)得分進(jìn)行分析，得出其中最高分為46.83分，最低分為25.67分，均分為38.31分，標(biāo)準(zhǔn)差為5.08分，得分分布區(qū)間間距為21.16分。將分布區(qū)間4等分，每等分間距大小為5.29分，將所有柑橘分為4個(gè)等級(jí)。

4個(gè)等級(jí)水果的平均分如表1所示。由表1可知，4個(gè)等級(jí)的水果在橘皮顏色上的得分差異最大，而橘皮厚薄并沒(méi)有隨著等級(jí)的降低呈單調(diào)下降的趨勢(shì)。4個(gè)級(jí)別的柑橘各指標(biāo)得分的標(biāo)準(zhǔn)差如表2所示，由表2可知，各個(gè)級(jí)別各個(gè)指標(biāo)的得分分散程度不一樣，其中以4級(jí)果光滑度得分的分散程度最大。

2.2感官鑒評(píng)結(jié)果分析

2.2.1感官鑒評(píng)指標(biāo)的相關(guān)性分析為了對(duì)感官鑒評(píng)諸因素間的相互關(guān)系進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)100個(gè)樣本6個(gè)指標(biāo)的得分計(jì)算相關(guān)系數(shù)矩陣，其結(jié)果如表3所示。由表3可知，橘皮顏色和總分的相關(guān)系數(shù)最高，而橘皮厚薄與總分的相關(guān)系數(shù)很低。6個(gè)指標(biāo)與總分的相關(guān)系數(shù)為橘皮顏色>水分>橘子軟硬程度>口感>光滑度>橘皮厚薄。另外，橘子軟硬程度與水分之間有高度的相關(guān)性，且橘皮顏色、水分與口感的相關(guān)性較高。

2.2.2感官鑒評(píng)各指標(biāo)得分及總分的散點(diǎn)圖為了更直觀地顯示各指標(biāo)得分的分布情況，分別繪制了100個(gè)樣本的各指標(biāo)得分-總分的散點(diǎn)分布圖，如圖1所示。由圖1A可知，一級(jí)果與二級(jí)果的橘皮顏色得分并沒(méi)有完全拉開，但一、二級(jí)果與三、四級(jí)果的橘皮顏色得分差異較明顯。由圖1B可知，一、二、三級(jí)果在光滑度得分上差異不明顯，但與四級(jí)果拉開了較大差距。由圖1C可知，4個(gè)級(jí)別的柑橘在橘皮厚薄得分上差異不明顯，這也印證了橘皮厚薄與總分相關(guān)性很小。由圖1D可知，一、二、三級(jí)果在橘子軟硬程度得分上有較明顯差異，但四級(jí)果的橘子軟硬程度得分分布區(qū)間很大，與其他3個(gè)等級(jí)沒(méi)有明顯差距。由圖1E可知，4個(gè)等級(jí)的水果在口感得分上具有較大差異。由圖1F可知，前3個(gè)等級(jí)的水果在水分得分上有比較明顯的差異，但四級(jí)果的水分得分分布比較分散，與三級(jí)果沒(méi)有明顯差異。

3小結(jié)與討論

本研究通過(guò)對(duì)柑橘感官鑒評(píng)諸要素綜合分析，以期為用機(jī)器視覺(jué)方法對(duì)柑橘分級(jí)提供一些指導(dǎo)性意見。研究發(fā)現(xiàn)，橘皮顏色與總分有很高的相關(guān)性，這也保證了通過(guò)機(jī)器視覺(jué)方法對(duì)柑橘進(jìn)行分級(jí)的可行性[3，4]。另外，水分作為與總分相關(guān)性排位第二高的指標(biāo)，也說(shuō)明可以通過(guò)對(duì)水分進(jìn)行非接觸的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)提高機(jī)器視覺(jué)分級(jí)方法的有效性。作為相關(guān)性第三高的橘子軟硬程度指標(biāo)，可以考慮在流水線上安裝壓力傳感器，在橘子翻滾過(guò)程中對(duì)其軟硬程度進(jìn)行檢測(cè)。同時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果表明各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)得分與樣本總分的相關(guān)性大小有較大差異，表明在設(shè)計(jì)柑橘等水果的品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，應(yīng)考慮每項(xiàng)指標(biāo)的重要性程度、給予不同的分值；在考慮采用多項(xiàng)指標(biāo)對(duì)水果進(jìn)行機(jī)器視覺(jué)分級(jí)時(shí)，應(yīng)綜合考慮給予不同指標(biāo)以不同的權(quán)重，從而保證分級(jí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案合理有效。

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