厚皮甜瓜果實(shí)內(nèi)糖度分布規(guī)律及其預(yù)測(cè)模型研究

董偉等

摘 要 為改進(jìn)和完善測(cè)定厚皮甜瓜糖度的方法，以海南生產(chǎn)和銷售的厚皮甜瓜為材料，分析果實(shí)內(nèi)糖度變化規(guī)律，以及各點(diǎn)位糖度與全瓜糖度關(guān)系，并構(gòu)建預(yù)測(cè)全瓜糖度的數(shù)學(xué)模型。結(jié)果表明：果肉糖度分布規(guī)律為內(nèi)層高于外層，近臍的中下部最高，近蒂的上部最低；果肉糖度的變化幅度為赤道方向大于臍蒂方向，并且受栽培環(huán)境和瓜形等因素的影響；通過果肉中心糖度和胎座糖度構(gòu)建預(yù)測(cè)全瓜糖度的數(shù)學(xué)模型為B=0.891 6+0.734 4I+0.157 7P，模型預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值相關(guān)系數(shù)較大，說明其準(zhǔn)確度較高。

關(guān)鍵詞 厚皮甜瓜；果實(shí)糖度；糖度分布；模型

中圖分類號(hào) S652 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

Internal Brix Distribution and Modeling Technology

of Sugar Prediction of Muskmelon

DONG Wei， LI Yongmei， XING Yizhang， CHEN Bin， YANG Yimin， YANG Zhongfa*

College of Agronomy，Hainan University， Haikou， Hainan 570228， China

Abstract The Brix at different site in the fruit of muskmelon was assayed and a model to predict the Brix of a muskmelon， Cucumis melo L.， was established. It was revealed that the Brix of the inner layer was higher than that of the outer， and that of the lower part near hilum was the highest while that of the upper part close to the stem end was the lowest. In addition， fruit sugar in the equatorial direction change was greater than the umbilical pedicle direction，and environmental factors and the fruit shape had remarkable influence on the sugar content. A mathematic model， B=0.891 6+0.734 4I+0.157 7P， with high accuracy to predict the sugar content of muskmelon was established.

Key words Cucumis melo L.； Fruit sugar； Variation of Brix； The modeling technology

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2014.08.010

厚皮甜瓜（Cucumis melo L.）適應(yīng)性強(qiáng)，生育期短，產(chǎn)量較高，并且由于其獨(dú)特的香氣和味道，深受消費(fèi)者喜愛，是重要的水果型蔬菜，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[1]。厚皮甜瓜的品質(zhì)決定消費(fèi)群體[2]和用途[3]，對(duì)價(jià)格影響很大。因此，長(zhǎng)期以來國(guó)內(nèi)外都非常重視對(duì)其品質(zhì)的評(píng)價(jià)。果實(shí)糖度是厚皮甜瓜的主要品質(zhì)指標(biāo)[4-7]。關(guān)于厚皮甜瓜糖度的測(cè)定，常規(guī)方法是通過部分果肉糖度估計(jì)全瓜糖度，即取赤道內(nèi)層或內(nèi)壁果肉測(cè)定蔗糖折光率，以此作為全瓜糖度[8-10]。這種常規(guī)方法測(cè)定的糖度并非果實(shí)的真實(shí)糖度，只有明確局部糖度與全瓜糖度的關(guān)系，才可能確定具有代表性的點(diǎn)位，提高測(cè)定的準(zhǔn)確性。已有的研究?jī)H限于內(nèi)層果肉和臍蒂兩點(diǎn)果肉的糖度分布[3-4]。另外，不同果實(shí)的糖度在果肉縱向和橫向上變化幅度都可能存在差異[11]，這種差異將直接影響果實(shí)之間糖度的比較。厚皮甜瓜糖度的另一種測(cè)定方法是近紅外反射分析法[4，12]，即通過特定點(diǎn)位的近紅外反射光譜預(yù)測(cè)果實(shí)糖度，是一種非破壞性的測(cè)定方法。由于近紅外光譜進(jìn)入果實(shí)的深度較淺[5]，因此需要在外層果肉中選擇能夠代表全瓜糖度的測(cè)定點(diǎn)位。但前人只對(duì)臍蒂兩點(diǎn)的外層果肉糖度進(jìn)行過比較[3-4]，關(guān)于外層果肉糖度的分布規(guī)律及全瓜糖度的關(guān)系尚不明確。為了改進(jìn)和完善厚皮甜瓜糖度的測(cè)定方法，本文以海南銷售和生產(chǎn)的厚皮甜瓜為材料，對(duì)其糖度變化規(guī)律以及各點(diǎn)位糖度與全瓜糖度關(guān)系進(jìn)行研究，以便提高糖含量測(cè)定的準(zhǔn)確性。

1 材料與方法

1.1 材料

以海南銷售和生產(chǎn)的厚皮甜瓜為材料，共采集分析樣品42個(gè)。將2012年冬至2013年春采樣的瓜作為冬季瓜，2013年夏秋采樣的瓜作為夏季瓜。另外，根據(jù)厚皮甜瓜的生產(chǎn)地分為島內(nèi)瓜和島外瓜。

1.2 測(cè)定方法

使用ATAGO的PAL-1 POCKET糖度計(jì)測(cè)定果肉汁液和胎座汁液的糖度（Brix）。將瓜縱向從蒂至臍分為上、中上、中、中下、下5等分，橫向分為外層、中層、內(nèi)層3層，部位劃分及糖度測(cè)定點(diǎn)位見圖1所示。果肉糖度的測(cè)定方法是首先在縱向每等分的切片上對(duì)稱取4點(diǎn)果肉分別測(cè)定糖度，然后將所有果肉榨汁測(cè)定全瓜糖度。胎座糖度的測(cè)定方法是將整個(gè)胎座取出并充分?jǐn)嚢韬笕≈簻y(cè)定糖度。

觀測(cè)網(wǎng)紋、瓜徑比、瓜重等瓜形指標(biāo)，網(wǎng)紋根據(jù)發(fā)生程度分為3級(jí)，第 1級(jí)無明顯網(wǎng)紋、第2級(jí)網(wǎng)紋稀少且局限于部分果皮、第3級(jí)網(wǎng)紋多且均勻分布于全瓜；瓜徑比等于縱徑即蒂至臍直線距離與橫徑即赤道附近最大直徑的比值，按<1.3、1.3～1.5、1.5～1.7、>1.7分為4級(jí)，分別記作1、2、3、4級(jí)；瓜重按<1.6、1.6～2.0、2.0～2.4、>2.4 kg分為4級(jí)，分別記作1、2、3、4級(jí)。

計(jì)算果肉糖度在縱、橫2個(gè)方向上的變幅，縱向變幅是指橫向各層在縱向5等分之間的變化幅度，橫向變幅是指縱向各等分在橫向3層之間的變化幅度。

變幅=（最大值-最小值）÷最大值×100%

1.3 數(shù)據(jù)分析

使用JMP9.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，多重比較采用Tukey HSD檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 主要觀測(cè)指標(biāo)的數(shù)據(jù)特征

主要觀測(cè)指標(biāo)的數(shù)據(jù)特征見表1。由表1可知，全瓜糖度在5.2%～13.6%范圍，變異系數(shù)CV為20.9%；各點(diǎn)位的糖度在4.2%～16.6%范圍，變異系數(shù)CV為21.6%～31.2%；瓜徑比在1.06～2.09范圍，變異系數(shù)CV為18.1%；瓜重在0.56～3.77 kg范圍，變異系數(shù)CV為34.7%。表明瓜重、瓜徑比及糖度指標(biāo)的變化幅度較大，有利于增加本研究的代表性。

2.2 果實(shí)內(nèi)糖度分布規(guī)律

根據(jù)果實(shí)內(nèi)各點(diǎn)位糖度運(yùn)用JMP軟件制作的等高線圖見圖2。由圖2可知，糖度的橫向分布規(guī)律是內(nèi)層>中層>外層，并且各層之間差異顯著；糖度的縱向分布規(guī)律是中下>中>中上>下>上，中下、中、中上顯著高于下的糖度。總的變化規(guī)律為橫向內(nèi)層高、外層低；縱向外層為下高、上低，中層和內(nèi)層為中下高、上低。

2.3 果實(shí)內(nèi)糖度變幅及其影響因素

為了明確果實(shí)內(nèi)糖度在縱向和橫向上的變異性，分別對(duì)縱、橫2個(gè)方向上各等份、各層的糖度變幅進(jìn)行方差分析和多重比較。結(jié)果見圖3。從圖3可見，糖度的橫向變幅在32.6%～41.5%之間，中間的變幅較大，上下兩段的變幅較小，中、中上、中下的變幅顯著高于下段的變幅（圖3-A）；縱向變幅在16.6%～20.4%之間，中層最大，內(nèi)層最小，但各層間的差異不顯著（圖3-B）。

為了探討糖度變幅的影響因素，分析季節(jié)、產(chǎn)地、網(wǎng)紋、瓜重、瓜徑比等指標(biāo)對(duì)糖度變幅的效應(yīng)（表2）。橫向變幅上，除季節(jié)外其他指標(biāo)的效應(yīng)均達(dá)到顯著水平；縱向變幅上，產(chǎn)地、網(wǎng)紋和瓜重的效應(yīng)不顯著，季節(jié)和瓜徑比的效應(yīng)顯著。表明季節(jié)、產(chǎn)地、網(wǎng)紋、瓜重、瓜徑比等指標(biāo)均不同程度地影響糖度變幅，在瓜形因子中瓜徑比的影響較大。

2.4 預(yù)測(cè)全瓜糖度的數(shù)學(xué)模型

為了構(gòu)建預(yù)測(cè)糖度的數(shù)學(xué)模型，以糖度測(cè)定時(shí)間為序進(jìn)行間隔抽樣，將42個(gè)厚皮甜瓜分為3組，其中2組用于建模、1組用于模型的外部驗(yàn)證。將每等分每層4點(diǎn)的糖度進(jìn)行平均得到15個(gè)點(diǎn)位的糖度值，加上胎座糖度、瓜重、瓜徑比共計(jì)18個(gè)數(shù)值變量。這18個(gè)數(shù)值變量與全瓜糖度之間均呈線性相關(guān)（數(shù)據(jù)省略）。通過多重共線性分析、模型優(yōu)選和模型外部驗(yàn)證，結(jié)果以赤道中層（中-中層）糖度、胎座糖度為自變量的模型擬合效果最好，由此構(gòu)建的模型為：B=0.891 6+0.734 4I+0.157 7P，式中B表示全瓜糖度、I表示赤道中層果肉糖度、P表示胎座糖度。模型擬合好，決定系數(shù)為0.920 5、均方根誤差為0.582 2。

預(yù)測(cè)模型的標(biāo)準(zhǔn)偏回歸方程：B′=0.742 5I+0.263 3P，由標(biāo)準(zhǔn)偏回歸系數(shù)可知，赤道中層糖度對(duì)全瓜糖度的貢獻(xiàn)大于胎座糖度。

圖4顯示了全瓜糖度預(yù)測(cè)模型的外部驗(yàn)證結(jié)果，全瓜糖度實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值的相關(guān)系數(shù)（0.942 2）很高，表明赤道中層糖度和胎座糖度可以作為全瓜糖度的預(yù)測(cè)指標(biāo)。

3 討論與結(jié)論

以赤道內(nèi)層果肉糖度估計(jì)全瓜糖度會(huì)使果實(shí)糖度偏高，并且與食味感覺不一致。一般認(rèn)為赤道內(nèi)層果肉的糖度最高[3]，國(guó)內(nèi)外通常選擇糖度最高的果肉作為全瓜糖度的測(cè)定對(duì)象[8-10，12]。然而，由于厚皮甜瓜的食用部分并非只是糖度最高的內(nèi)層果肉而是全部果肉，食用者對(duì)糖度的官能感覺是被食果肉的總和，所以筆者認(rèn)為從食味的角度應(yīng)該關(guān)注全部果肉的糖度。赤道內(nèi)層果肉糖度較高（圖2），并且其占全部果肉的比例很小，所以以赤道內(nèi)層果肉糖度作為全瓜糖度指標(biāo)會(huì)造成對(duì)果實(shí)糖度的過高估計(jì)。

以赤道內(nèi)層果肉糖度估計(jì)全瓜糖度，有可能導(dǎo)致果實(shí)之間糖度比較結(jié)果產(chǎn)生偏差。本研究結(jié)果表明，果肉糖度在縱向上和橫向上的變幅均差異顯著（圖3），并且這種差異受產(chǎn)地、季節(jié)等環(huán)境因素和瓜形指標(biāo)等遺傳因素的影響（表2）。由于果實(shí)內(nèi)糖度變幅差異顯著，所以赤道內(nèi)層果肉糖度較高的果實(shí)不一定全瓜糖度也較高，反之赤道內(nèi)層果肉糖度較低的果實(shí)不一定全瓜糖度也較低。如果按常規(guī)測(cè)定方法以赤道內(nèi)層果肉糖度估計(jì)全瓜糖度[8-10]，則忽略了果實(shí)內(nèi)糖度變幅的差異性，這樣在比較不同果實(shí)之間的糖度時(shí)，有可能導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果發(fā)生偏差。

以赤道內(nèi)層果肉糖度和胎座糖度預(yù)測(cè)全瓜糖度，可提高測(cè)定的準(zhǔn)確度。綜上所述，厚皮甜瓜糖度的常規(guī)測(cè)定方法存在諸多缺陷。通過部分果肉糖度預(yù)測(cè)全瓜糖度的技術(shù)關(guān)鍵在于選擇具有代表性的測(cè)定點(diǎn)位，即明確果實(shí)內(nèi)糖度的分布規(guī)律及其和全瓜糖度的關(guān)系。本研究以赤道中層果肉糖度和胎座糖度構(gòu)建預(yù)測(cè)全瓜糖度的數(shù)學(xué)模型，通過外部驗(yàn)證，實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值的相關(guān)系數(shù)為0.942 2，高于常規(guī)方法即以赤道內(nèi)層糖度估計(jì)全瓜糖度的相關(guān)系數(shù)（0.839 4），顯然本模型的測(cè)定方法較大幅度地提高了預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度。

運(yùn)用近紅外反射分析法測(cè)定厚皮甜瓜的糖度，由于有效測(cè)定的深度所限[5]，因此只能在外層果肉中選測(cè)具有代表性的測(cè)定部位。由于臍部果肉的組織結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定[3，12]，有機(jī)物質(zhì)組分不一致對(duì)近紅外分析結(jié)果的影響較小[4，13]，因此，目前一般選擇臍部作為近紅外反射光譜的采集點(diǎn)[3，14]。但是，關(guān)于臍部外層果肉與全瓜糖度的關(guān)系研究尚未見報(bào)道，以臍部外層果肉糖度預(yù)測(cè)全瓜糖度的可靠性還有待研究。本研究結(jié)果表明，在外層果肉中赤道外層果肉糖度與全瓜糖度的相關(guān)系數(shù)最高，臍所在的下部外層果肉糖度與全瓜糖度的相關(guān)系數(shù)較低（數(shù)據(jù)省略）。可見，選擇赤道作為測(cè)定點(diǎn)位有利于提高測(cè)定的準(zhǔn)確度，但是在進(jìn)行非破壞性測(cè)定時(shí)無法確定向種子和果實(shí)輸送養(yǎng)分的維管束的位置，測(cè)定結(jié)果會(huì)受到有機(jī)物組分均勻性的影響[3，12]。綜上所述，為了選擇具有代表性的測(cè)定點(diǎn)位，有必要將外層果肉進(jìn)一步細(xì)分后研究這些點(diǎn)位與全瓜糖度的關(guān)系；同時(shí)，在非破壞性測(cè)定條件下，如何確定外層果肉中維管束位置或排除其對(duì)近紅外分析的影響，也有待于進(jìn)一步研究。

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責(zé)任編輯：趙軍明