孔冉 羅煉芳 李棟梁 蘇俊波
摘? 要? 甘蔗砍收后堆放過程中,耐貯性與品種有直接關系。本研究以5個甘蔗品種(系)為供試材料,觀測砍收后7 d內,其甘蔗蔗糖分、重力純度、簡純度、還原糖分、纖維分、單莖重等指標變化情況。采用相關分析、因子分析法進行分析,對測定指標間相關性及5個甘蔗品種(系)品質變化進行評價。結果表明,隨著堆放時間延長,甘蔗蔗糖分、重力純度、簡純度均呈下降趨勢,甘蔗纖維分、還原糖分和單莖重損失均呈上升趨勢,重力純度和簡純度指標間極顯著正相關,還原糖分與簡純度指標間顯著負相關;6個指標可簡化為2個因子,其達到所有指標91.297%的信息量;利用因子得分對供試甘蔗品種(系)進行聚類分析,可分為3個類群。在5個品種(系)中,熱甘11-1559耐貯性最好,ROC22和熱甘14-291次之,熱甘11-122和熱甘12-60最差。
關鍵詞? 甘蔗;品質變化;因子分析中圖分類號? S566.1;S31 ?????文獻標識碼? A
DOI10.3969/j.issn.1000-2561.2018.12.010
甘蔗是主要的糖料作物,以甘蔗為原料的糖產量占全球糖供應總量85%以上[1]。在生產中,甘蔗蔗糖產量受其品質嚴重影響。國內甘蔗砍收后,由于各種原因,蔗糖企業(yè)不能做到原料蔗及時入榨,導致甘蔗品質嚴重下降。甘蔗砍收后,耐貯性與甘蔗品種有直接關系,近年來,一些學者對甘蔗砍收后耐貯性進行了研究。夏紅明等[2]研究結果顯示,云蔗07-2800在砍收后192 h堆放過程中,蔗糖分上升0.45%;梁宏衛(wèi)等[3]研究結果顯示,桂柳2號和柳城05-136砍后堆放9 d內,蔗糖分分別上升0.13%和0.07%。除此之外,其余研究結果均一致表明,甘蔗砍收后堆放過程,隨著堆放時間延長,甘蔗品種蔗糖分、重力純度、簡純度、單莖重均逐漸下降[4-10],纖維分和還原糖分隨堆放時間推移而升高 [4-10]。甘蔗堆放過程中指標變化,品質下降,對制糖企業(yè)及蔗農均影響重大。對于制糖企業(yè)而言,原料蔗蔗糖分和重力純度等品質指標下降,還原糖上升,降低了產糖率,增加了制糖成本;對蔗農來說,原料蔗干耗,重量變輕,會直接造成經濟損失。因此,分析不同甘蔗品種砍收后耐貯性,對制糖企業(yè)及蔗農安排種植及砍榨計劃有重要意義。以往評價甘蔗耐貯性時,大多采用堆放時間內,多個品質指標上升或下降數(shù)值直接比較方法進行分析,以相關性分析和因子分析方法對指標變化進行分析未見相關報道。本研究選用4個本單位近年選育、農藝性狀優(yōu)良的“熱甘”系列新品系,以生產主栽品種ROC22為對照,采用相關性及因子分析等方法,研究4個甘蔗品系在砍收后7 d內的耐貯性,以期為其推廣、蔗農和制糖企業(yè)合理安排原料蔗入榨和品種種植結構布局提供依據(jù)。
1.1? 材料
供試材料為中國熱帶農業(yè)科學院南亞熱帶作物研究所選育的4個甘蔗新品系:熱甘11-1559、熱甘11-122、熱甘12-60和熱甘14-291,對照品種為當前甘蔗生產上主栽品種ROC22。
1.2? 方法
甘蔗種苗于2016年2月種植于中國熱帶農業(yè)科學院南亞熱帶作物研究所試驗基地,設3次重復,每個重復3行區(qū),小區(qū)面積30 m2。試驗地為紅壤土,前作為甘蔗,肥力中等且均勻,生產管理水平同大田種植。試驗于2017年1月5日至12日進行,期間均無降水,平均氣溫為14~21 ℃,分別于每個重復隨機砍16株長勢正常均勻的蔗莖,3個重復共48株蔗莖,編號后置于室外棚下堆放,避免雨淋。單個品種(系)每份6根蔗莖,共計8份,其中1份用于每天測定重量變化情況,其余7份用于1 d開始每天分析蔗糖分、蔗汁重力純度、蔗汁簡純、蔗汁還原糖分和纖維分等工藝性狀變化情況。甘蔗蔗汁品質檢測方法采用DB53/T 664-2015《甘蔗品質的分析方法》進行。
1.3? 數(shù)據(jù)處理
數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS 19.0軟件進行統(tǒng)計分析。指標變化速率以各指標每日測定值減去初始值為變量,與變化時間建立線性回歸方程,其斜率為變化速率。采用Pearson相關分析法進行指標相關性分析;以特征值大于1對因子進行提取,并獲得各參試甘蔗品種系因子得分;以因子得分為變量,歐氏距離平方作為品種系間距離,組間連接的聚類方法對品種(系)的耐貯藏性進行系統(tǒng)聚類分析。
2.1? 甘蔗品質指標簡要分析
2.1.1? 甘蔗蔗汁品質指標 ?所測指標里,蔗糖分、還原糖分、簡純度、重力純度均是評價甘蔗品質的重要指標。從表1可以看出,5個供試材料隨堆放時間延長,蔗糖分、簡純度、重力純度呈下降趨勢,還原糖分呈上升趨勢。從1 d至7 d,蔗糖分降幅大小為:熱甘12-60>熱甘14-291>熱甘11-1559>熱甘11-122>ROC22;重力純度及簡純度降幅大小為:熱甘11-122>熱甘12-60>ROC22>熱甘14-291>熱甘11-1559;還原糖分升幅大小為:熱甘11-122>熱甘14-291>熱甘12-60>ROC22>熱甘11-1559。
2.1.2? 甘蔗纖維分及單莖重指標 ?從表1可以看出,5個供試材料隨著堆放時間延長,水分損失,甘蔗纖維分含量及單莖重損失均呈上升趨勢,從1 d至7 d,纖維分升幅為:熱甘11-122>熱甘11-1559>熱甘12-60>ROC22>熱甘14-291;單莖重損失幅度由高到低為:ROC22>熱甘12-60>熱甘11-1559>熱甘11-122>熱甘14-291。
2.2? 指標相關性分析
以7 d內所測甘蔗各指標整體變化(速)率進行相關分析。結果表明,還原糖上升速率與簡純度下降速率呈顯著正相關,重力純度下降速率與簡純度下降速率呈極顯著正相關,蔗糖分下降速率與纖維分下降速率、單莖重下降率指標相關性不顯著(表2)。
2.3? 因子分析
以甘蔗品種(系)品質指標變化(速)率為基礎,利用SPSS軟件計算出各因子的特征向量和貢獻率,對蔗糖分下降速率、還原糖上升速率、簡純度下降速率、重力純度下降速率、纖維分上升速率、單莖重下降率等6個指標進行因子分析。結果表明,2個因子特征值累積貢獻率91.297%(分別為63.528%、27.769%)(表3),說明這2個因子對6個品質指標有較好代表性,可以用這2個因子代替上述品質指標來綜合分析甘蔗品質變化。在第一因子中,蔗糖分下降速率、還原糖上升速率、簡純度下降速率、重力純度下降速率的系數(shù)較大,反映了全部信息量的63.528%,故該因子代表了蔗糖分、還原糖、簡純度、重力純度變化速率;在第二因子中,纖維分上升速率和單莖重下降率系數(shù)較大,反映了全部信息量的27.769%,故該因子代表纖維分和單莖重變化(速)率。
2.4? 聚類分析
以各品種(系)因子得分為甘蔗砍收后品質穩(wěn)定性評價指標,對供試甘蔗品種(系)的品質穩(wěn)定性進行系統(tǒng)聚類分析。結果顯示,在種間距離為15處,可將5個供試甘蔗品種(系)分為3個類群(圖1)。第Ⅰ類群,ROC22和熱甘14-291,表現(xiàn)為還原糖上升速率、簡純度和重力純度下降速率中等,纖維分上升速率較慢;第Ⅱ類群,熱甘11-122和熱甘12-60,表現(xiàn)為蔗糖分下降速率中等,還原糖、簡純度、重力純度下降速率較快;第Ⅲ類群,熱甘11-1559,表現(xiàn)為蔗糖分下和重量干耗變化(速)率中等,還原糖上升速率、簡純度下降速率、重力純度下降速率最慢。綜合來看,熱甘11-1559各指標變化速率較慢,砍收后7 d內,耐貯性表現(xiàn)較好;ROC22和熱甘14-291表現(xiàn)中等;熱甘11-122和熱甘12-60表現(xiàn)較差。
甘蔗砍收后堆放過程中,隨著時間的推移,品質會發(fā)生變化,其變化受時間、品種、環(huán)境等多因素影響。品質指標變化進而影響產糖率,梁宏衛(wèi)等[3]認為纖維分含量過高會降低壓榨速度,加速機械磨損,產生過多蔗渣帶走更多蔗糖;李復琴等[11]、段慧芬等[12]認為甘蔗還原糖含量與制糖工藝過程有密切關系,還原糖含量過高,蔗汁純度下降,影響蔗糖結晶,從而降低出糖率,可見依靠單一指標變化并不足以評價品種堆放過程中品質優(yōu)劣程度。本研究選用熱甘系列4個新品系,以ROC22為對照,分析砍收后多個決定品質的指標變化情況。結果顯示,在堆放過程中,蔗糖分、重力純度、簡純度呈下降趨勢,還原糖、纖維分、單莖重損失呈上升趨勢,這與前人[2-8]的研究結果相一致。對指標變化速率進行相互間相關性分析,結果顯示,還原糖變化速率與簡純度變化速率呈顯著正相關,重力純度變化速率與簡純度變化速率呈極顯著正相關,纖維分與蔗糖分變化速率呈不顯著負相關,這與陳月桂等[13]、黎煥光等[14]、謝靜等[15]的研究結果一致。甘蔗蔗糖分并不與重力純度變化相關,且蔗糖分下降幅度較重力純度小,究其原因,可能是由于甘蔗在堆放過程中,失水造成蔗汁濃縮,使蔗糖分濃度下降有限[9]。
因子分析是主成分分析的進一步發(fā)展,是用較少個數(shù)的公因子的線性函數(shù)與特定因子之和來表達原觀察變量的每一個分量,以達到合宜的解釋原變量相關性并降低其維數(shù)的目的[16]。本研究采用因子分析將6個品質指標分為2個主因子,在此基礎上,應用聚類分析將供試材料分為3種類型,不同類型間存在著品質變化的差異。其中,7 d堆放過程中,熱甘11-1559品質變化較慢,耐貯性表現(xiàn)最好;ROC22和熱甘14-291次之;熱甘11-122和熱甘12-60最差。農戶及制糖企業(yè)在安排砍收及入榨時,對耐貯性較差品種應優(yōu)先安排,此外,還應盡量縮短各品種堆放時間,以減少損失。
Singh等[17]的研究結果表明,隨著外界環(huán)境溫度的升高,甘蔗糖分損失增加,蔗莖收獲后240 h,甘蔗蔗糖分在1月的損失量明顯低于4月;Surekha等[18]的研究表明,甘蔗品質劣變程度隨甘蔗堆放條件的不同而不盡一樣。本研究于2017年1月進行,結果只針對當時環(huán)境及類似堆放條件下的各品種(系)品質變化規(guī)律,其余環(huán)境及堆放條件下變化情況,需進一步研究。
參考文獻