基于熵權(quán)的TOPSIS 法在芽苗菜品質(zhì)綜合評價中的應(yīng)用

陸曉燕，胡漢錫，袁 庚，賀維維

（江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學(xué)院 江蘇 泰州 225300）

隨著社會發(fā)展和居民生活水平的提高，人們對蔬菜的需求已由數(shù)量型向質(zhì)量型轉(zhuǎn)變。芽苗菜是利用植物的種子或其他營養(yǎng)貯藏器官培育出的可以食用的芽菜，屬活體蔬菜。芽苗菜因口感鮮嫩、營養(yǎng)豐富、清潔無污染和具有特殊的保健功能，備受廣大消費者的青睞。原則上所有的蔬菜種子都能進(jìn)行芽苗菜生產(chǎn)，但在大量的種類里面，如何篩選出符合大眾需求和口味的種類是達(dá)到市場利潤最大化的基礎(chǔ)。

目前對芽苗菜的研究主要集中于不同的栽培條件對芽苗菜的生長、營養(yǎng)品質(zhì)和活性物質(zhì)等的影響以及對某種芽苗菜的不同品種進(jìn)行篩選，但是缺乏不同種類芽苗菜在生長和品質(zhì)等方面的比較研究。從理論上來說，要科學(xué)合理地對芽苗菜種類進(jìn)行評價，應(yīng)綜合考慮芽苗菜的感官品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)、食用品質(zhì)、衛(wèi)生品質(zhì)和貯藏加工品質(zhì)等多方面的內(nèi)容。但是，消費者在購買芽苗菜時，往往無法快速準(zhǔn)確地了解某種芽苗菜營養(yǎng)價值的高低和有害物質(zhì)的含量，芽苗菜的大小、形狀、色澤、口感、質(zhì)地、風(fēng)味等感官性狀和食用品質(zhì)直接決定著消費者的購買意愿。

TOPSIS 法（Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution）是一種多目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)選、排序、評價和決策的常用方法，又稱理想解法。其基本原理是通過計算評價對象與理想解的距離來進(jìn)行排序，若評價對象最靠近正理想解同時又最遠(yuǎn)離負(fù)理想解，則為最好。目前已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域進(jìn)行綜合評估和決策分析。在TOPSIS 法的運用中，權(quán)重的設(shè)置將直接影響評價結(jié)果，通過熵權(quán)法來確定指標(biāo)權(quán)重，可以消除各因素權(quán)重設(shè)置的主觀性，使評價結(jié)果更符合客觀實際。因此，本試驗擬將基于熵權(quán)的TOPSIS 法引入到芽苗菜種類評價中，綜合18 種芽苗菜的感官品質(zhì)、生物產(chǎn)量和食用品質(zhì)等多指標(biāo)進(jìn)行綜合評價，以期為芽苗菜品質(zhì)評價提供一條新途徑。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗選用甜蕎麥、空心菜、麻豌豆、相思豆、彩豌豆、松柳、黃豆、黑豆、爬豆、香椿、大麥、小麥、秋葵、紅蘿卜、白蘿卜、香草、雞毛菜、西藍(lán)花共18 個種類。種子購自山東豐沛農(nóng)業(yè)科技有限公司。

1.2 方法

試驗于2021 年5 月30 日在江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學(xué)院園林園藝學(xué)院的人工氣候室內(nèi)進(jìn)行。大種子（千粒重在90 g 以上，包括麻豌豆、相思豆、彩豌豆、松柳、黃豆和黑豆）各稱取90 g，中等大小種子（千粒重在30～60 g，包括甜蕎麥、空心菜、爬豆、大麥、小麥和秋葵）各稱取60 g，小種子（千粒重在15 g以下，包括香椿、紅蘿卜、白蘿卜、香草、雞毛菜和西藍(lán)花）各稱取30 g，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，每個品種設(shè)3 次重復(fù)。種子浸種后均勻播入墊有1 層紗布的育苗盤（32 cm×25.5 cm×12 cm）中，置于人工氣候室內(nèi)暗培養(yǎng)3 d（香椿7 d），溫度控制在（25±2）℃，相對濕度為（75±5）%，3 d 后開始光照水培，每天光照10 h，光照處理7 d 后測定各種類的生長指標(biāo)和食用品質(zhì)。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 感官品質(zhì)指標(biāo) 株高、莖粗、葉厚：每盤隨機(jī)量取有代表性的植株10 株，取平均值，用直尺測量株高，用電子游標(biāo)卡尺測量莖粗和葉厚；葉色采用葉綠素測定儀TYS-B 測定其SPAD 值；以芽苗菜每盤的鮮質(zhì)量與種子的投入量的比值表示生物產(chǎn)量。

1.3.2 食用品質(zhì)指標(biāo) 芽苗菜的食用品質(zhì)采用系統(tǒng)評分法測定。食用品質(zhì)評價指標(biāo)包括脆度、多汁度、甜度、風(fēng)味及綜合5 項，其中脆度、甜度的加權(quán)系數(shù)為2，多汁度和風(fēng)味的加權(quán)系數(shù)為3?？紤]到中國人的傳統(tǒng)習(xí)慣，芽苗菜加工成熟食后進(jìn)行品嘗評定，取150 g 芽苗菜加食鹽0.5 g，熟油2 mL，經(jīng)微波爐3 分鐘處理后取出供試。參考標(biāo)準(zhǔn)（爬豆）的各項指標(biāo)均定為5 分，其余樣品與之比較得分，分值1～10 分，由10 位人員進(jìn)行評分，取其平均值，求得加權(quán)平均數(shù)并對其進(jìn)行排序。10 位評分人員包括來自江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學(xué)院園林園藝學(xué)院園藝專業(yè)已退休高級職稱教師2 名，中青年教師4名，以及園藝專業(yè)學(xué)生4 名。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2010 軟件處理并繪制表格。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同芽苗菜種類的感官品質(zhì)評價

由表1 可知，黑豆和黃豆的株高分別位居第1、第2，分別達(dá)19.02 cm 和17.18 cm；黃豆莖粗也居首位，達(dá)2.00 mm，黑豆的莖粗列第3 位，為1.78 mm；而雞毛菜株高和莖粗均居末位，分別為3.97 cm 和0.71 mm。秋葵、紅蘿卜、白蘿卜和香草的葉厚和葉色值位于前4 位。西藍(lán)花和雞毛菜的生物產(chǎn)量分別居第一、二位，分別達(dá)到6.75、5.25 g·g，而相思豆、彩豌豆和小麥的生物產(chǎn)量較低，均不足1 g·g。

表1 不同芽苗菜種類的感官品質(zhì)比較

2.2 不同芽苗菜種類的食用品質(zhì)評價

由表2 可知，甜蕎麥在甜度、風(fēng)味和綜合3 項指標(biāo)上得分最高，且其脆度和多汁度均位列所有種類第2 位；紅蘿卜的脆度得分最高，其多汁度和綜合2 項得分位列第2 位；雞毛菜除多汁度達(dá)平均水平外，其脆度、甜度、風(fēng)味和綜合4 項指標(biāo)值均最低，大麥次之，且其多汁度位列所有品種最后。加權(quán)平均數(shù)排名依次為甜蕎麥＞紅蘿卜＞秋葵＞松柳＞黃豆＞麻豌豆＞空心菜＞黑豆＞相思豆＞彩豌豆、爬豆＞西藍(lán)花＞香椿＞香草＞白蘿卜＞小麥＞大麥＞雞毛菜。綜合來看，甜蕎麥的食用品質(zhì)最好，口感微甜、風(fēng)味佳、汁液多、質(zhì)地脆嫩；其次為紅蘿卜；食用品質(zhì)較差的為雞毛菜、大麥和小麥。

表2 不同芽苗菜種類的食用品質(zhì)比較

2.3 基于熵權(quán)的TOPSIS 法對芽苗菜種類進(jìn)行優(yōu)化篩選

結(jié)合表1 和表2 的結(jié)果，無法篩選出感官品質(zhì)好、食用品質(zhì)佳且生物產(chǎn)量高的芽苗菜種類。因此，引入TOPSIS 多目標(biāo)決策法，對芽苗菜的各項評價指標(biāo)進(jìn)行綜合排序，得到最優(yōu)和最差種類。

2.3.1 建立原始評價矩陣 本試驗中，選用了甜蕎麥、空心菜、麻豌豆等18 個芽苗菜種類，株高、莖粗、葉厚、葉色、生物產(chǎn)量、食用品質(zhì)6 項評價指標(biāo)，匯總后得到原始矩陣A（表3）。

表3 原始矩陣

2.3.2 建立標(biāo)準(zhǔn)化決策矩陣 由于選取的評價指標(biāo)類型各不相同，數(shù)據(jù)之間的量綱和量綱單位不一致，導(dǎo)致數(shù)據(jù)無法進(jìn)行直接比較。為了消除不可比性，對矩陣A 進(jìn)行無量綱化處理，建立標(biāo)準(zhǔn)化決策矩陣B（表4）。

表4 標(biāo)準(zhǔn)化決策矩陣

注：由于株高、莖粗、葉厚、葉色、生物產(chǎn)量、食用品質(zhì)6 項評價指標(biāo)均為高優(yōu)指標(biāo)，其無量綱化公

2.3.3 根據(jù)信息熵確定各指標(biāo)權(quán)重w為避免人為主觀因素的干擾，本試驗采用熵權(quán)法來確定各指標(biāo)權(quán)重（表5）。

表5 各指標(biāo)熵及熵權(quán)

2.3.4 構(gòu)造規(guī)范化的加權(quán)矩陣C 構(gòu)造規(guī)范化的加權(quán)矩陣C（表6）。式中c=w×b

表6 規(guī)范化加權(quán)矩陣

確定規(guī)范化矩陣C 的正理想解和負(fù)理想解向量：

各品種對于理想解的貼近度E，計算公式如下：

由表7 可知，綜合芽苗菜的感官品質(zhì)、食用品質(zhì)和生物產(chǎn)量等多指標(biāo)來看，18 種芽苗菜的排名依次為：紅蘿卜＞黑豆＞秋葵＞白蘿卜＞松柳＞黃豆＞香草＞甜蕎麥＞西藍(lán)花＞麻豌豆＞大麥＞空心菜＞爬豆＞彩豌豆＞香椿＞相思豆＞雞毛菜＞小麥。

表7 芽苗菜綜合指標(biāo)排名

3 討論與結(jié)論

蘿卜芽苗菜不僅含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，還富含硫代葡萄糖苷、酚類等對人體健康有益的活性物質(zhì)，并且其獨特的甜辣風(fēng)味也深受廣大消費者的青睞。本研究結(jié)果也證實了蘿卜芽苗菜在18 種芽苗菜中的優(yōu)勢地位，其中，紅蘿卜的綜合品質(zhì)位居首位，白蘿卜位居第4。王爽等在綜合蘿卜芽苗菜的生長情況、生物產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行品種篩選時，亦發(fā)現(xiàn)紅蘿卜要優(yōu)于白蘿卜。小麥的綜合品質(zhì)最差，麥類芽苗菜也具有獨特的酚類物質(zhì)和抗氧化特性，但其市場占有率和研究很少。原因可能是采用傳統(tǒng)的烹飪方法導(dǎo)致其口感較差，本試驗中小麥的食用品質(zhì)位列第16 位，大麥的食用品質(zhì)位列第17 位（表2）。本研究結(jié)果以期為種植者在選擇適宜芽苗菜生產(chǎn)的品種時提供參考和理論依據(jù)。

王宏應(yīng)用TOPSIS 法對生菜類、甜菜類、甘藍(lán)類等26 個芽苗菜品種的發(fā)芽率、生長期、感官品質(zhì)等6 項評價指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化排序。李傳坤等應(yīng)用TOPSIS 法對6 個種源香椿芽苗菜的營養(yǎng)成分進(jìn)行對比，以篩選出最佳種源的香椿芽苗菜。但這些研究的結(jié)果均是基于主觀賦權(quán)得到的，具有不確定性和隨意性。本試驗采用熵權(quán)法的權(quán)重設(shè)置是根據(jù)各項指標(biāo)值所提供信息的大小來確定的，結(jié)果更加客觀。本研究結(jié)果以期為芽苗菜品種評價提供新的思路和方法。但是，本試驗TOPSIS 法的結(jié)果是基于芽苗菜的感官性狀和食用品質(zhì)得出的，鑒于越來越多的消費者在選購蔬菜時會關(guān)注其營養(yǎng)價值和安全性，因此，后期的試驗可進(jìn)一步加入營養(yǎng)品質(zhì)和衛(wèi)生品質(zhì)等相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行更全面地評價。

綜上所述，基于熵權(quán)的TOPSIS 法綜合評價結(jié)果表明，18 種芽苗菜中綜合品質(zhì)最好的是紅蘿卜，小麥最差，具體品質(zhì)優(yōu)劣排名為紅蘿卜＞黑豆＞秋葵＞白蘿卜＞松柳＞黃豆＞香草＞甜蕎麥＞西藍(lán)花＞麻豌豆＞大麥＞空心菜＞爬豆＞彩豌豆＞香椿＞相思豆＞雞毛菜＞小麥。