梨果实品质评价因子的选择

田 瑞，胡红菊，杨晓平 张靖国，陈启亮

(湖北省农业科学院果树茶叶研究所，湖北 武汉 430209

梨果实品质评价因子的选择

田 瑞，胡红菊，杨晓平 张靖国，陈启亮

(湖北省农业科学院果树茶叶研究所，湖北 武汉 430209

测定了‘清香’、‘新雅’等26个梨(Pyruspyrifolia)选育品种(系)的单果重、果形指数、果肉硬度、可滴定酸、可溶性固形物、可溶性糖、维生素C、糖酸比等8个主要品质因子，采用多元统计主成分分析法将上述8个相关的随机变量压缩成5个综合变量，再通过系统聚类分析，确定单果重、可溶性固形物、糖酸比、可滴定酸、果肉硬度为5个具有代表性的品质评价因子。

梨(Pyruspyrifolia)；品质；评价因子；选择

梨(Pyruspyrifolia)果实品质是决定梨果市场竞争力的主要因素，但影响果实品质的因子很多，且各因子之间存在密切相关性和相对独立性，给综合评价带来一定的难度。因此，寻求一种简便评价果实品质的方法成为当前的一项重要任务。鲍江峰等[1]采用主成分分析法对脐橙品质评价因子的选择进行了研究，魏钦平等[2]采用聚类分析法对苹果品质评价因子进行了选择，黄曙光等[3，4]运用多维价值理论对梨品种的果实品质进行了评价。上述研究都是利用单一的主成分分析法或聚类分析法，或者合理-满意度多维价值理论法对果实品质进行评价，而将主成分分析、聚类分析及合理-满意度多维价值理论三者相结合，对果实品质进行综合评价的研究报道甚少。本研究通过对26个梨品种8个主要果实品质因子的测定数据应用主成分分析、聚类分析再结合合理-满意度方法进行综合评价，以期为简化梨果实品质评价因子提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与指标测定

‘清香’、‘新雅’等26个梨品种(表1)均为2002年定植于国家果树种质武昌砂梨圃，同等栽培管理水平，于2004年开始结果。2005～2007年连续3年对以上26个品种的单果重、果形指数、果肉硬度、可滴定酸、可溶性固形物、可溶性糖、维生素C、糖酸比等8个因子进行测定。测定方法参考曹玉芬[5]编著的《梨种质资源描述规范和数据标准》。取3年测定平均值，采用DPS7.05进行数据处理与分析。

1.2 果实品质评价方法与步骤

选取果实单果重、果形指数(纵径/横径)、果肉硬度、可溶性固形物、可滴定酸、可溶性糖、维生素C、糖酸比等8个品质评价因子测定数据，应用主成分分析，根据累计贡献率确定品质评价因子的选择个数，然后应用系统聚类法选择评价因子的类别。再将所选择的评价因子与感官评价的结果进行比较，采用合理-满意度多维价值理论合并规则[3，4]进行验证，从客观和主观两方面进行比较得出结论。

所谓“合理-满意度”是指品种所表现出来的特性满足人们需要的合理或满意的程度。若品种的某一特性完全符合“规律”，其合理度为1；若肯定不符合“规律”，则其合理度用0～1之间的实数表示相应的合理度。所有合理度Ha应满足0≤Ha≤1。同理，以计算品种特性的满意度Mb，则满意度Mb应满足0≤Mb≤1。

比如，在待选的几个梨品种中，可溶性固形物为bi(i=1，2，3，…，n)，其中可溶形固形物含量最大为Maxb，人们期望可溶性固形物含量越大越好，故定义其满意度为1；最小可溶性固形物含量为Minb，定义其满意度为0。假设满意度与可溶性固形物含量呈线性关系，则有：

利用式(1)计算出各品种可溶性固形物含量及其它指标的满意度。

2 结果与分析

2.1 主成分分析

26个梨品种的果实品质测定数据见表1。

表1 26个梨品种的果实品质性状Table 1 Fruit qualtiy characteristics of 26 varieties

由于表1中的数据是不同的品质指标，其计量单位不同，所以数据量纲也不一致。不同量纲之间不便于做主成分分析和聚类分析，因此在进行主成分分析和聚类分析时，根据各评价因子的原始数据，用极差标准化法将其转化为0～1之间的标准化数据，再用DPS7.05软件进行主成分分析。经主成分分析得到8个主成分的特征值、累计贡献率(表2)和5个主成分特征向量(表3)。

按主成分分析理论，若前r个主成分的累计贡献率达到了85%原则，则这r个主成分即能反映足够的信息[6]。从表2可看出，前5个主成分的累计贡献率已达到85.74%，故选取前5个特征值。所以决定用5个新变量来代替原来的8个变量。主成分分析结果表明，通过系统聚类分析将8个品质指标分成5类是合理、可行的。

根据表3主成分特征向量可看出第1主成分与维生素C含量有较强正相关，与可滴定酸有较强的负相关；第2主成分与糖酸比有较强的负相关，与可溶性糖含量有较强正相关；第3主成分与果形指数、可溶性糖有较强的正相关；第4主成分与果肉硬度有较强的正相关，与可溶性固形物有较强的负相关；第5主成分与单果重有较强的正相关。

表2 评价因子的特征值和累计贡献率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 评价因子的聚类分析

图1 8个品质评价指标的聚类谱系图Figure 1 Clustering dendrogram of the eight evaluation factors

表1数据经过标准化变换后，采用欧式距离和类间平均法[7]，并根据主成分分析的结果输入DPS进行聚类分析，将品质指标聚成5类，生成聚类谱系图1。

从聚类谱系图1可见，8个评价因子根据主成分分析的结果，将所有变量聚成5类，从聚类图谱的聚类距离和聚类的先后步骤可以看出，可溶性糖和糖酸比2项指标最先聚成一类，说明这两个变量间的相关性最强，即这两个变量为相似水平类；聚类的第二步是果形指数和可滴定酸聚成一类；聚类的第三步是可溶性固形物与维生素C聚成一类；聚类的第四步是单果重单独聚成一类；聚类的第五步是果肉硬度聚成一类。同为一类相似水平的果实品质因子之间具有较强的正相关性，可选用1个因子代表其他因子，将8个果实品质评价因子进行简化，其中无相似项品质评价因子具有相对独立性。

2.3 梨果实品质评价因子的简化

结合主成分分析和聚类分析的结果以及GB 10650-1989 《鲜梨》标准[8]有关指标的要求，将梨果实品质评价因子简化为：(1)单果重；(2)可溶性固形物；(3)糖酸比；(4)可滴定酸；(5)果肉硬度。也就是说，这5个品质因子可以反映梨果实各方面的品质要求。

2.4 合理-满意度评价

为了进一步得出明显的鉴定结果，进行合理满意度多维价值理论分析，并将所得结果与感官评价结果进行比较。选取了10个梨品种的品质数据，通过式(1)计算，得出了不同品种梨的每个单因素指标的合理满意度(表4)。

在梨的果实品质特性评价模型中，包括了各品种的单果重、可溶性固形物、糖酸比、可滴定酸和果肉硬度5个指标。假设它们的变化是各自独立的，对品质特性的总贡献可近似的看成没有本质区别，则可用加法合并规则，计算出各品种特性的合成满意度。用下述公式表示为：

式中，V表示合成满意度；Mi表示第i个单因素指标的满意度；Wi表示第i个指标的加权数，满足0≤Wi≤1。加权数参考GB/T 10650—1989《鲜梨》和赵思东[4]提供的数据，即单果重、可溶性固形物、糖酸比、可滴定酸、果肉硬度的加权数分别为0.15、0.15、0.25、0.25、0.20。利用公式(2)计算出10个梨品种的合成满意度(表5)，并进行排序，并与感官评价的结果相比较。

表4 梨品种果实品质的单因素合理满意度Table 4 Single factor rationalization-satisficationindex of characterstics of pear

表5 梨品种果实品质特性的合成合理满意度Table 5 Complex rationalization-satisfactionindex of quality characterstics of pear

从表5可看出，用合理-满意度排名的次序与感官评价结果的趋势基本一致。说明选取的5个品质评价因子具有一定的代表性，可作为梨果实品质评价指标的标准。

3 讨论与小结

3.1 梨果实品质评价因子的选择

评价因子的确定是正确进行品质评价的基础，在现有果品的评价过程中，评价因子的选择决定着评价的效果。本研究通过梨果实单果重、果形指数、果肉硬度等8个指标的测定，对所得数据采用主成分分析，以及聚类分析结果，暂定梨果实品质评价因子为5个，并结合国家标准将梨品质评价因子简化为单果重、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-满意度多维价值理论分析

将简化的果实品质评价因子分别赋予一定的权重，选取了10个品种进行合理-满意度评价，结果表明合理-合理满意度排名的与品质感官综合评价的趋势基本一致，说明选取的这5个评价指标具有一定的代表性，可作为梨果实品质评价指标的标准。

3.3 梨果实品质评价

通过主成分分析、聚类分析及合理-满意度多维价值理论相结合对梨果实品质进行了综合评价，为梨果实品质的综合评价提供了一种新的思路和方法。但由于条件所限，本研究选取的8个品质评价因子以梨果实内在品质为主，未对果皮色泽、果锈数量、果实外观等外在品质进行评价。为了更加全面、合理评价梨果实品质，结合果实内在品质和外在品质，对梨品质评价因子进行简化还有待进一步深入研究。

[1]鲍江峰，夏仁学，邓秀新，等.用主成分分析法选择纽荷尔脐橙品质的评价因素[J].华中农业大学学报，2004，23(6)：663～666.

[2]魏钦平，程述汉，丁殿东.苹果品质评价因素的选择[J].中国果树，1997,(4)：14～15.

[3]黄曙光，杨谷良，方传锦.运用多维价值理论对40个梨品种果品品质的评价[J].湖南林业科技，2003，30(4)：26～27.

[4]赵思东，袁德义，张 琳，等.16个砂梨品种丰产性及果实品质比较研究[J].中国南方果树，2006，35(6):49～51.

[5]曹玉芬，刘凤之，胡红菊，等.梨种质资源描述规范和数据标准[M] .北京：中国农业出版社，2006.128～130.

[6]唐启义，冯明光．DPS数据处理系统—实验设计、统计分析及数据挖掘[M]．北京：科学出版社，2007.

[7]聂继云，张红军，马智勇，等.聚类分析在我国果树研究中的应用及问题分析[J].果树科学，2000，17(2)：128～130.

[8]GB/T 10650-1989《鲜梨》[S].北京：国家技术监督局,1989.

2009-06-17

国家科技基础条件平台项目(2006DKA21002-24)；现代农业(梨)产业技术体系建设专项课题(nycytx-29-23)；湖北省农业科技创新专项课题(2007-620-005-03-03)

田 瑞(1978-)，男，湖北京山人，助理研究员，主要从事梨种质资源研究.

胡红菊，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