田 瑞，胡紅菊，楊曉平 張靖國(guó)，陳啟亮

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

梨果實(shí)品質(zhì)評(píng)價(jià)因子的選擇

田 瑞，胡紅菊，楊曉平 張靖國(guó)，陳啟亮

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

測(cè)定了‘清香’、‘新雅’等26個(gè)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(gè)主要品質(zhì)因子，采用多元統(tǒng)計(jì)主成分分析法將上述8個(gè)相關(guān)的隨機(jī)變量壓縮成5個(gè)綜合變量，再通過(guò)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(gè)具有代表性的品質(zhì)評(píng)價(jià)因子。

梨(Pyruspyrifolia)；品質(zhì)；評(píng)價(jià)因子；選擇

梨(Pyruspyrifolia)果實(shí)品質(zhì)是決定梨果市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的主要因素，但影響果實(shí)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(duì)獨(dú)立性，給綜合評(píng)價(jià)帶來(lái)一定的難度。因此，尋求一種簡(jiǎn)便評(píng)價(jià)果實(shí)品質(zhì)的方法成為當(dāng)前的一項(xiàng)重要任務(wù)。鮑江峰等[1]采用主成分分析法對(duì)臍橙品質(zhì)評(píng)價(jià)因子的選擇進(jìn)行了研究，魏欽平等[2]采用聚類分析法對(duì)蘋果品質(zhì)評(píng)價(jià)因子進(jìn)行了選擇，黃曙光等[3，4]運(yùn)用多維價(jià)值理論對(duì)梨品種的果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。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(jià)值理論法對(duì)果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，而將主成分分析、聚類分析及合理-滿意度多維價(jià)值理論三者相結(jié)合，對(duì)果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的研究報(bào)道甚少。本研究通過(guò)對(duì)26個(gè)梨品種8個(gè)主要果實(shí)品質(zhì)因子的測(cè)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(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以期為簡(jiǎn)化梨果實(shí)品質(zhì)評(píng)價(jià)因子提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與指標(biāo)測(cè)定

‘清香’、‘新雅’等26個(gè)梨品種(表1)均為2002年定植于國(guó)家果樹(shù)種質(zhì)武昌砂梨圃，同等栽培管理水平，于2004年開(kāi)始結(jié)果。2005～2007年連續(xù)3年對(duì)以上26個(gè)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(gè)因子進(jìn)行測(cè)定。測(cè)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(biāo)準(zhǔn)》。取3年測(cè)定平均值，采用DPS7.05進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。

1.2 果實(shí)品質(zhì)評(píng)價(jià)方法與步驟

選取果實(shí)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(gè)品質(zhì)評(píng)價(jià)因子測(cè)定數(shù)據(jù)，應(yīng)用主成分分析，根據(jù)累計(jì)貢獻(xiàn)率確定品質(zhì)評(píng)價(jià)因子的選擇個(gè)數(shù)，然后應(yīng)用系統(tǒng)聚類法選擇評(píng)價(jià)因子的類別。再將所選擇的評(píng)價(jià)因子與感官評(píng)價(jià)的結(jié)果進(jìn)行比較，采用合理-滿意度多維價(jià)值理論合并規(guī)則[3，4]進(jìn)行驗(yàn)證，從客觀和主觀兩方面進(jìn)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(lái)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(shí)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(jì)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(gè)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(jì)算出各品種可溶性固形物含量及其它指標(biāo)的滿意度。

2 結(jié)果與分析

2.1 主成分分析

26個(gè)梨品種的果實(shí)品質(zhì)測(cè)定數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 26個(gè)梨品種的果實(shí)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(biāo)，其計(jì)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(jìn)行主成分分析和聚類分析時(shí)，根據(jù)各評(píng)價(jià)因子的原始數(shù)據(jù)，用極差標(biāo)準(zhǔn)化法將其轉(zhuǎn)化為0～1之間的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)，再用DPS7.05軟件進(jìn)行主成分分析。經(jīng)主成分分析得到8個(gè)主成分的特征值、累計(jì)貢獻(xiàn)率(表2)和5個(gè)主成分特征向量(表3)。

按主成分分析理論，若前r個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到了85%原則，則這r個(gè)主成分即能反映足夠的信息[6]。從表2可看出，前5個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率已達(dá)到85.74%，故選取前5個(gè)特征值。所以決定用5個(gè)新變量來(lái)代替原來(lái)的8個(gè)變量。主成分分析結(jié)果表明，通過(guò)系統(tǒng)聚類分析將8個(gè)品質(zhì)指標(biāo)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(qiáng)正相關(guān)，與可滴定酸有較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)；第2主成分與糖酸比有較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)，與可溶性糖含量有較強(qiáng)正相關(guān)；第3主成分與果形指數(shù)、可溶性糖有較強(qiáng)的正相關(guān)；第4主成分與果肉硬度有較強(qiáng)的正相關(guān)，與可溶性固形物有較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)；第5主成分與單果重有較強(qiáng)的正相關(guān)。

表2 評(píng)價(jià)因子的特征值和累計(jì)貢獻(xiàn)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(píng)價(jià)因子的聚類分析

圖1 8個(gè)品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的聚類譜系圖Figure 1 Clustering dendrogram of the eight evaluation factors

表1數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行聚類分析，將品質(zhì)指標(biāo)聚成5類，生成聚類譜系圖1。

從聚類譜系圖1可見(jiàn)，8個(gè)評(píng)價(jià)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(xiàng)指標(biāo)最先聚成一類，說(shuō)明這兩個(gè)變量間的相關(guān)性最強(qiáng)，即這兩個(gè)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(dú)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(shí)品質(zhì)因子之間具有較強(qiáng)的正相關(guān)性，可選用1個(gè)因子代表其他因子，將8個(gè)果實(shí)品質(zhì)評(píng)價(jià)因子進(jìn)行簡(jiǎn)化，其中無(wú)相似項(xiàng)品質(zhì)評(píng)價(jià)因子具有相對(duì)獨(dú)立性。

2.3 梨果實(shí)品質(zhì)評(píng)價(jià)因子的簡(jiǎn)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(biāo)準(zhǔn)[8]有關(guān)指標(biāo)的要求，將梨果實(shí)品質(zhì)評(píng)價(jià)因子簡(jiǎn)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(shuō)，這5個(gè)品質(zhì)因子可以反映梨果實(shí)各方面的品質(zhì)要求。

2.4 合理-滿意度評(píng)價(jià)

為了進(jìn)一步得出明顯的鑒定結(jié)果，進(jìn)行合理滿意度多維價(jià)值理論分析，并將所得結(jié)果與感官評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行比較。選取了10個(gè)梨品種的品質(zhì)數(shù)據(jù)，通過(guò)式(1)計(jì)算，得出了不同品種梨的每個(gè)單因素指標(biāo)的合理滿意度(表4)。

在梨的果實(shí)品質(zhì)特性評(píng)價(jià)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(gè)指標(biāo)。假設(shè)它們的變化是各自獨(dú)立的，對(duì)品質(zhì)特性的總貢獻(xiàn)可近似的看成沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別，則可用加法合并規(guī)則，計(jì)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(gè)單因素指標(biāo)的滿意度；Wi表示第i個(gè)指標(biāo)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(jì)算出10個(gè)梨品種的合成滿意度(表5)，并進(jìn)行排序，并與感官評(píng)價(jià)的結(jié)果相比較。

表4 梨品種果實(shí)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(shí)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(píng)價(jià)結(jié)果的趨勢(shì)基本一致。說(shuō)明選取的5個(gè)品質(zhì)評(píng)價(jià)因子具有一定的代表性，可作為梨果實(shí)品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)。

3 討論與小結(jié)

3.1 梨果實(shí)品質(zhì)評(píng)價(jià)因子的選擇

評(píng)價(jià)因子的確定是正確進(jìn)行品質(zhì)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，在現(xiàn)有果品的評(píng)價(jià)過(guò)程中，評(píng)價(jià)因子的選擇決定著評(píng)價(jià)的效果。本研究通過(guò)梨果實(shí)單果重、果形指數(shù)、果肉硬度等8個(gè)指標(biāo)的測(cè)定，對(duì)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(shí)品質(zhì)評(píng)價(jià)因子為5個(gè)，并結(jié)合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)將梨品質(zhì)評(píng)價(jià)因子簡(jiǎn)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(jià)值理論分析

將簡(jiǎn)化的果實(shí)品質(zhì)評(píng)價(jià)因子分別賦予一定的權(quán)重，選取了10個(gè)品種進(jìn)行合理-滿意度評(píng)價(jià)，結(jié)果表明合理-合理滿意度排名的與品質(zhì)感官綜合評(píng)價(jià)的趨勢(shì)基本一致，說(shuō)明選取的這5個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)具有一定的代表性，可作為梨果實(shí)品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 梨果實(shí)品質(zhì)評(píng)價(jià)

通過(guò)主成分分析、聚類分析及合理-滿意度多維價(jià)值理論相結(jié)合對(duì)梨果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，為梨果實(shí)品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)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(gè)品質(zhì)評(píng)價(jià)因子以梨果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)為主，未對(duì)果皮色澤、果銹數(shù)量、果實(shí)外觀等外在品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。為了更加全面、合理評(píng)價(jià)梨果實(shí)品質(zhì)，結(jié)合果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)和外在品質(zhì)，對(duì)梨品質(zhì)評(píng)價(jià)因子進(jìn)行簡(jiǎn)化還有待進(jìn)一步深入研究。

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2009-06-17

國(guó)家科技基礎(chǔ)條件平臺(tái)項(xiàng)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(xiàng)課題(nycytx-29-23)；湖北省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新專項(xiàng)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