5个甘蔗品种（系）砍收后耐贮性分析

孔冉 罗炼芳 李栋梁 苏俊波

摘  要  甘蔗砍收后堆放过程中，耐贮性与品种有直接关系。本研究以5个甘蔗品种（系）为供试材料，观测砍收后7 d内，其甘蔗蔗糖分、重力纯度、简纯度、還原糖分、纤维分、单茎重等指标变化情况。采用相关分析、因子分析法进行分析，对测定指标间相关性及5个甘蔗品种（系）品质变化进行评价。结果表明，随着堆放时间延长，甘蔗蔗糖分、重力纯度、简纯度均呈下降趋势，甘蔗纤维分、还原糖分和单茎重损失均呈上升趋势，重力纯度和简纯度指标间极显著正相关，还原糖分与简纯度指标间显著负相关;6个指标可简化为2个因子，其达到所有指标91.297%的信息量;利用因子得分对供试甘蔗品种（系）进行聚类分析，可分为3个类群。在5个品种（系）中，热甘11-1559耐贮性最好，ROC22和热甘14-291次之，热甘11-122和热甘12-60最差。

关键词  甘蔗;品质变化;因子分析中图分类号  S566.1;S31      文献标识码  A

DOI10.3969/j.issn.1000-2561.2018.12.010

甘蔗是主要的糖料作物，以甘蔗为原料的糖产量占全球糖供应总量85%以上^[1]。在生产中，甘蔗蔗糖产量受其品质严重影响。国内甘蔗砍收后，由于各种原因，蔗糖企业不能做到原料蔗及时入榨，导致甘蔗品质严重下降。甘蔗砍收后，耐贮性与甘蔗品种有直接关系，近年来，一些学者对甘蔗砍收后耐贮性进行了研究。夏红明等^[2]研究结果显示，云蔗07-2800在砍收后192 h堆放过程中，蔗糖分上升0.45%;梁宏卫等^[3]研究结果显示，桂柳2号和柳城05-136砍后堆放9 d内，蔗糖分分别上升0.13%和0.07%。除此之外，其余研究结果均一致表明，甘蔗砍收后堆放过程，随着堆放时间延长，甘蔗品种蔗糖分、重力纯度、简纯度、单茎重均逐渐下降^[4-10]，纤维分和还原糖分随堆放时间推移而升高 ^[4-10]。甘蔗堆放过程中指标变化，品质下降，对制糖企业及蔗农均影响重大。对于制糖企业而言，原料蔗蔗糖分和重力纯度等品质指标下降，还原糖上升，降低了产糖率，增加了制糖成本;对蔗农来说，原料蔗干耗，重量变轻，会直接造成经济损失。因此，分析不同甘蔗品种砍收后耐贮性，对制糖企业及蔗农安排种植及砍榨计划有重要意义。以往评价甘蔗耐贮性时，大多采用堆放时间内，多个品质指标上升或下降数值直接比较方法进行分析，以相关性分析和因子分析方法对指标变化进行分析未见相关报道。本研究选用4个本单位近年选育、农艺性状优良的“热甘”系列新品系，以生产主栽品种ROC22为对照，采用相关性及因子分析等方法，研究4个甘蔗品系在砍收后7 d内的耐贮性，以期为其推广、蔗农和制糖企业合理安排原料蔗入榨和品种种植结构布局提供依据。

1  材料与方法

1.1  材料

供试材料为中国热带农业科学院南亚热带作物研究所选育的4个甘蔗新品系：热甘11-1559、热甘11-122、热甘12-60和热甘14-291，对照品种为当前甘蔗生产上主栽品种ROC22。

1.2  方法

甘蔗种苗于2016年2月种植于中国热带农业科学院南亚热带作物研究所试验基地，设3次重复，每个重复3行区，小区面积30 m²。试验地为红壤土，前作为甘蔗，肥力中等且均匀，生产管理水平同大田种植。试验于2017年1月5日至12日进行，期间均无降水，平均气温为14～21 ℃，分别于每个重复随机砍16株长势正常均匀的蔗茎，3个重复共48株蔗茎，编号后置于室外棚下堆放，避免雨淋。单个品种（系）每份6根蔗茎，共计8份，其中1份用于每天测定重量变化情况，其余7份用于1 d开始每天分析蔗糖分、蔗汁重力纯度、蔗汁简纯、蔗汁还原糖分和纤维分等工艺性状变化情况。甘蔗蔗汁品质检测方法采用DB53/T 664-2015《甘蔗品质的分析方法》进行。

1.3  数据处理

数据采用Excel和SPSS 19.0软件进行统计分析。指标变化速率以各指标每日测定值减去初始值为变量，与变化时间建立线性回归方程，其斜率为变化速率。采用Pearson相关分析法进行指标相关性分析;以特征值大于1对因子进行提取，并获得各参试甘蔗品种系因子得分;以因子得分为变量，欧氏距离平方作为品种系间距离，组间连接的聚类方法对品种（系）的耐贮藏性进行系统聚类分析。

2  结果与分析

2.1  甘蔗品质指标简要分析

2.1.1  甘蔗蔗汁品质指标  所测指标里，蔗糖分、还原糖分、简纯度、重力纯度均是评价甘蔗品质的重要指标。从表1可以看出，5个供试材料随堆放时间延长，蔗糖分、简纯度、重力纯度呈下降趋势，还原糖分呈上升趋势。从1 d至7 d，蔗糖分降幅大小为：热甘12-60>热甘14-291>热甘11-1559>热甘11-122>ROC22;重力纯度及简纯度降幅大小为：热甘11-122>热甘12-60>ROC22>热甘14-291>热甘11-1559;还原糖分升幅大小为：热甘11-122>热甘14-291>热甘12-60>ROC22>热甘11-1559。

2.1.2  甘蔗纤维分及单茎重指标  从表1可以看出，5个供试材料随着堆放时间延长，水分损失，甘蔗纤维分含量及单茎重损失均呈上升趋势，从1 d至7 d，纤维分升幅为：热甘11-122>热甘11-1559>热甘12-60>ROC22>热甘14-291;单茎重损失幅度由高到低为：ROC22>热甘12-60>热甘11-1559>热甘11-122>热甘14-291。

2.2  指标相关性分析

以7 d内所测甘蔗各指标整体变化（速）率进行相关分析。结果表明，还原糖上升速率与简纯度下降速率呈显著正相关，重力纯度下降速率与简纯度下降速率呈极显著正相关，蔗糖分下降速率与纤维分下降速率、单茎重下降率指标相关性不显著（表2）。

2.3  因子分析

以甘蔗品种（系）品质指标变化（速）率为基础，利用SPSS软件计算出各因子的特征向量和贡献率，对蔗糖分下降速率、还原糖上升速率、简纯度下降速率、重力纯度下降速率、纤维分上升速率、单茎重下降率等6个指标进行因子分析。结果表明，2个因子特征值累积贡献率91.297%（分别为63.528%、27.769%）（表3），说明这2个因子对6个品质指标有较好代表性，可以用这2个因子代替上述品质指标来综合分析甘蔗品质变化。在第一因子中，蔗糖分下降速率、还原糖上升速率、简纯度下降速率、重力纯度下降速率的系数较大，反映了全部信息量的63.528%，故该因子代表了蔗糖分、还原糖、简纯度、重力纯度变化速率;在第二因子中，纤维分上升速率和单茎重下降率系数较大，反映了全部信息量的27.769%，故该因子代表纤维分和单茎重变化（速）率。

2.4  聚类分析

以各品种（系）因子得分为甘蔗砍收后品质稳定性评价指标，对供试甘蔗品种（系）的品质稳定性进行系统聚类分析。结果显示，在种间距离为15处，可将5个供试甘蔗品种（系）分为3个类群（图1）。第Ⅰ类群，ROC22和热甘14-291，表现为还原糖上升速率、简纯度和重力纯度下降速率中等，纤维分上升速率较慢;第Ⅱ类群，熱甘11-122和热甘12-60，表现为蔗糖分下降速率中等，还原糖、简纯度、重力纯度下降速率较快;第Ⅲ类群，热甘11-1559，表现为蔗糖分下和重量干耗变化（速）率中等，还原糖上升速率、简纯度下降速率、重力纯度下降速率最慢。综合来看，热甘11-1559各指标变化速率较慢，砍收后7 d内，耐贮性表现较好;ROC22和热甘14-291表现中等;热甘11-122和热甘12-60表现较差。

3  讨论

甘蔗砍收后堆放过程中，随着时间的推移，品质会发生变化，其变化受时间、品种、环境等多因素影响。品质指标变化进而影响产糖率，梁宏卫等^[3]认为纤维分含量过高会降低压榨速度，加速机械磨损，产生过多蔗渣带走更多蔗糖;李复琴等^[11]、段慧芬等^[12]认为甘蔗还原糖含量与制糖工艺过程有密切关系，还原糖含量过高，蔗汁纯度下降，影响蔗糖结晶，从而降低出糖率，可见依靠单一指标变化并不足以评价品种堆放过程中品质优劣程度。本研究选用热甘系列4个新品系，以ROC22为对照，分析砍收后多个决定品质的指标变化情况。结果显示，在堆放过程中，蔗糖分、重力纯度、简纯度呈下降趋势，还原糖、纤维分、单茎重损失呈上升趋势，这与前人^[2-8]的研究结果相一致。对指标变化速率进行相互间相关性分析，结果显示，还原糖变化速率与简纯度变化速率呈显著正相关，重力纯度变化速率与简纯度变化速率呈极显著正相关，纤维分与蔗糖分变化速率呈不显著负相关，这与陈月桂等^[13]、黎焕光等^[14]、谢静等^[15]的研究结果一致。甘蔗蔗糖分并不与重力纯度变化相关，且蔗糖分下降幅度较重力纯度小，究其原因，可能是由于甘蔗在堆放过程中，失水造成蔗汁浓缩，使蔗糖分浓度下降有限^[9]。

因子分析是主成分分析的进一步发展，是用较少个数的公因子的线性函数与特定因子之和来表达原观察变量的每一个分量，以达到合宜的解释原变量相关性并降低其维数的目的^[16]。本研究采用因子分析将6个品质指标分为2个主因子，在此基础上，应用聚类分析将供试材料分为3种类型，不同类型间存在着品质变化的差异。其中，7 d堆放过程中，热甘11-1559品质变化较慢，耐贮性表现最好;ROC22和热甘14-291次之;热甘11-122和热甘12-60最差。农户及制糖企业在安排砍收及入榨时，对耐贮性较差品种应优先安排，此外，还应尽量缩短各品种堆放时间，以减少损失。

Singh等^[17]的研究结果表明，随着外界环境温度的升高，甘蔗糖分损失增加，蔗茎收获后240 h，甘蔗蔗糖分在1月的损失量明显低于4月;Surekha等^[18]的研究表明，甘蔗品质劣变程度随甘蔗堆放条件的不同而不尽一样。本研究于2017年1月进行，结果只针对当时环境及类似堆放条件下的各品种（系）品质变化规律，其余环境及堆放条件下变化情况，需进一步研究。

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