基于灰色关联度的柑橘果汁食味品质综合评价

肖轲 吴跃辉 李志坚

摘 要：为研究不同品种柑橘果汁的食味品质特性，对不同产地及不同品种柑橘的理化指标进行了测定。采用灰色关联分析与聚类分析相结合的方法建立柑橘果汁食味品质综合评价模型，得到了不同产地及不同品种柑橘果汁食味品质的优劣排名及其分类。结果表明：食味品质较好的是温州蜜柑系列的旭冠和蜜冠以及杂柑类的玫瑰香柑;不同产地同一柑橘品种间的食味品质存在显著性差异，同一产地不同柑橘品种间食味品质差异也较大。

关键词：柑橘果汁;食味品质评价;灰色关联度分析;聚类分析

中图分类号：TS255.44文献标识码：A文章编号：1006-060X（2019）10-0080-03

Abstract： In order to classify eating quality and taste characteristics of citrus juice， the physicochemical indexes of different kinds of citrus juice from different producing areas were determined. Grey correlation analysis and cluster analysis were used in the construction of the comprehensive evaluation model for the ranking and sorting of eating quality of citrus juice. The results show that Xu Champion and Honey Champion of Wenzhou mandarin series， and the citrus hybrid Rose Fragrance have good eating quality; the same citrus variety from different producing areas and different varieties from the same producing area vary significantly in the eating quality.

Key words： citrus juice; eating quality evaluation; grey correlation analysis; cluster analysis

柑橘是世界第一大水果，同时也是重要的经济作物和国际农产品与加工品之一，在全球的水果产业发展中发挥了至关重要的作用。目前，我国柑橘加工的主导产品为柑橘罐头和柑橘果汁，世界柑橘加工的主流产品是冷冻浓缩橙（柑橘）汁和新兴的非浓缩还原橙汁两大类。因柑橘果汁具有酸甜适口的风味、芳香的气味、柔和的色泽，并且含有多种维生素及矿质元素，深受人们喜爱[1]。近年来，随着人们消费需求的多样性变化，我国柑橘果汁的需求量出现井喷式上升。虽然我国引种与选育栽培的柑橘品种繁多，但存在着品种结构不合理、缺少加工专用品种等问题[2]。因此，开展柑橘制汁食味品质的研究，筛选加工专用品种的工作，对柑橘产业的良性发展具有重要意义。

从文献来看，关于不同柑橘品种加工制汁适应性的研究较多[3-6]，但对不同柑橘品种制汁品质比较的研究与综合评价鲜有报道。因为不同的柑橘品种以及同一品种的不同生长环境对柑橘果汁品质都有较大影响，而传统的柑橘果汁评价方法就是通过人的感官对柑橘果汁的色、香、味做出一定的评价，这种评价的准确性依赖于评价者的能力和实际经验，往往带有较大的主观色彩[7]。通常，采用主成分分析、聚类分析等[8-10]方法评价产品的品质，但这些评价方法的缺点在于各评价因子在评价中没有得到充分体现，对构建评价模型的研究还不够深入[11]。自1982年中国学者创立灰色系统理论以来，该理论在农业、工业、气象等领域得到成功地应用[12]。灰色关联度分析法（Grey Relational Analysis）是以各因素的样本数据为依据，通过灰色关联度来描述因素间关系的强弱、大小和次序的一种多因素统计分析方法，因其具有数学化、科学化、人工智能化等特点，得出的结论比较客观、全面、公正。近年来，灰色关联度分析在农作物选种及水质、品质等评价方面发挥了重要的作用[13-17]。笔者基于可溶性固形物、总糖、还原糖、总酸等指标数据，运用灰色关联度分析与聚类分析相结合的方法对19个柑橘品种的果汁进行综合评价，以期得到柑橘果汁品质综合排名，筛选出适宜制汁的优势品种，为今后柑橘制汁专用品种的选育提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验样品为该课题组选育的18个柑橘新品种（系）的果实，来源于湖南省柑橘工程技术研究中心实验基地，正常成熟期采收于树冠中部。品种分为温州蜜柑和夏橙2个系列;其中，温州蜜柑系列有山下红A系-1、山下红A系-2、旭冠、日南1号、大分1号-河冲土、大分1号-山地、畸久保、 蜜冠、大浦 5 號、 宫本、南柑 20、邵阳尾张和怀化尾张;夏橙杂柑系列有天香、 玫瑰香柑、诺瓦、湖南夏橙和广西夏橙。

1.2 数据来源

试验采用的柑橘鲜果汁品质特征理化指标数据为笔者所在课题组于2016年分析测定所得[18]，如表1所示。

1.3 灰色关联度分析

1.3.1 构建参考序列 根据灰色系统理论，把所有参试的18个柑橘品种看作一个灰色系统，每个品种为该系统的一个因素，以柑橘果汁的品质特征指标构建成比较序列，记为Xi（k）（i=1，2，3…，18;k=1，2，3…，6），依据评价目标，以柑橘果汁各特征指标最优值为理想制汁品种构建一个参考序列，记为X0[19]。

1.3.2 数据的无量纲化处理 根据灰色关联度分析法的要求，需要对原始数据进行无量纲化处理。由于试验柑橘果汁的特征理化指标在量纲和数量级上不同，故采用初值化法，结合柑橘制汁性能及品质评价要求，对于可溶性固形物、总糖、还原糖、糖酸比、固酸比等指标值越大越好的指标，用Xi数值除以相应的数值;对于总酸含量等指标值越小越好的指标，用X0数值除以相应的Xi数值，进行原始数据的无纲量化。

1.3.3 灰色关联系数的计算 运用Excel软件对原始数据进行无量纲化处理后，用参考序列的数值减去各比较序列的数值后再取绝对值即为参试品种柑橘果汁各特征指标的绝对差值。用公式（1）计算关联系数。

1.3.4 关联度的计算 对各比较序列的关联系数求平均值，便可直观反映出该比较序列与参考序列的关联大小，即等权关联度（γi），按公式（2）计算。

1.3.5 聚类分析 将灰色关联分析获得的计算结果 使 用IBM SPSS20.0统计软件进行系统聚类分析，聚类方法采用组间联接，两个样本之间的距离采用欧式距离（Euclidean square distance）计算。

2 结果与分析

2.1 不同柑橘品种（系）的灰色关联系数及关联度结果

如表2所示，食味品质最优的是温州蜜柑系列的旭冠，其次是杂柑类的玫瑰香柑和温州蜜柑系列的蜜冠。同时，结合表1的检测结果，排名前3的柑橘品种与国家标准GB/T 12947—2008 鲜柑橘相比较，其可溶性固形物、固酸比的值匀高于优等果要求值（10.5，11.6），總酸含量远低于优等果要求值（0.9）。

2.2 聚类分析结果

从聚类分析结果（图1）可以看出，旭冠、玫瑰香柑、蜜冠的食味品质最佳，为第一类，关联度分别为0.773、0.768、0.750;邵阳尾张为第二类，关联度为0.702;湖南夏橙、天香、诺瓦、山下红A系-2为第三类，关联度分别为0.598 、0.577 、0.565 、0.551;怀化尾张、大分1号-山地、南柑 20为第四类，关联度分别为0.519、0.513、0.505;其他的品种为第五类，关联度匀在0.5以下。这说明不同品种及不同产地的柑橘果汁食味品质差异十分明显，同一品种不同产地其食味品质也同样存在较为明显的差异。

3 结论与讨论

以不同产地、不同品种柑橘果汁的6个食味品质指标值为数据，通过灰色关联度法建立柑橘果汁食味品质综合评价模型。结果表明，食味品质较好的是温州蜜柑系列的旭冠和蜜冠以及杂柑类的玫瑰香柑。通过聚类分析对不同品种及不同产地的柑橘果汁进行系统的分类，结果表明，不同产地同一柑橘品种间的食味品质存在显著性差异，同一产地不同柑橘品种间食味品质差异也较大。

灰色关联度法可以客观的对柑橘果汁的食味品质优劣进行排名。因此，应用灰色关联度法与聚类分析法相结合的方法可以有效、客观地对柑橘果汁的食味品质进行综合评价。因柑橘品质评价涉及指标众多，加之柑橘品种的遗传变异性较强，今后应对柑橘进行连续多年的观察和分析，建立更全面的评价指标体系原始判断矩阵，同时增加样本数量以提高评价结果的准确性和科学性。

参考文献：

[1] 单 杨. 现代柑橘工业[M].  北京：化学工业出版社，2013.  285-286.

[2] 沈兆敏. 世界柑橘生产的变化及对我国柑橘发展的启示[J].  果农之友，2018（9）：1-4.

[3] 成 娟. 湖南地方甜橙及主要宽皮柑橘品种加工制汁适应性的评价[D]. 长沙：湖南农业大学，2010.

[4] 谢 姣，王 华，马亚琴. 几种柑橘品种制汁适应性评价研究[J]. 食品科学，2010，31（17）：153-157.

[5] 殷 艳，钟海雁，王丽霞，等. 5种杂柑果实品质及制汁适应性的研究[J]. 食品与机械，2006，22（6）：68-70.

[6] 张菊华，单 杨，李志坚，等. 杂柑类品种制汁加工适应性研究[J]. 现代食品科技，2006，22（1）：11-13.

[7] 贾 恺，牛丽影，赵 镭，等. 橙汁品质评价国内外研究现状[J]. 饮料工业，2009，12（3）：4-7.

[8] Montevecchi G，Simone G V，Masino F，et al. Physical and chemical characterization of Pescabivona，a Sicilian white flesh peach cultivar[Prunus persica（L.）Batsch][J]. Food Research International，2012，45（1）：123-131.

[9] Wu B H，Quilot B，Génard M，et al. Changes in sugar and organic acid concentrations during fruit maturation in peaches，P. davidiana and hybrids as analyzed by principal component analysis[J]. Scientia Horticulturae，2005，103（4）：429-439.

[10] 聂继云，李志霞，李海飞，等. 苹果理化品质评价指标研究[J]. 中国农业科学，2012，45（14）：2895-2903.

[11] 焦 艺，刘 璇，毕金峰，等. 基于灰色关联度和层次分析法的油桃果汁品质评价[J]. 中国食品学报，2014，14（12）：154-163.

[12] 邓聚龙. 灰色系统与农业[J]. 山西农业科学，1985，13（6）：29-33.

[13] 邓 杰，常国伟，孙丽芳，等. 利用灰色关联度分析对35份玉米品系的综合评价[J]. 黑龙江八一农垦大学学报，2018，30（5）：1-6，19.

[14] 马 辉，戴 路，阿布都艾尼·阿布都维力，等. 灰色关联度法在优质棉品种综合评价中的应用[J]. 中国棉花，2018，45（4）：19-21.

[15] 崔 芳. 基于均值化的灰色关联法在渭河宝鸡段水质评价中的应用[J]. 中国农学通报，2016，32（25）：138-141.

[16] 邓健康，刘  璇，吴昕烨，等. 基于层次分析和灰色关联度法的苹果（等外果）汁品质评价[J]. 中国食品学报，2017，17（4）：197-208.

[17] 赵 凯，周 莲. 不同产地秋海棠药用成分的灰色关联及聚类分析[J]. 兰州文理学院学报（自然科学版），2018，32（1）：51-53，66.

[18] 吴跃辉，王业福，陶湘林，等. 柑橘果实理化特性与制罐整瓣率的相关性研究[J]. 中国食物与营养，2016，22（4）：50-54.

[19] 伍国红，李玉玲，王 勇，等. 基于灰色关联度对17个无核葡萄品种制干品质的评价[J].中外葡萄与葡萄酒，2017（6）：18-21.

（责任编辑：成 平）