云南廣南縣蒜頭果果實外觀質量分級標準研究

魏波 王序英 楊玉玲 趙大偉

(1紅河學院生物科學與農學學院 云南蒙自 661100;2文山州農業科學院 云南省文山市 663099)

蒜頭果（Malania oleiferaChun et Lee）又名馬蘭木、山桐果等，為常綠喬木，是我國特有單屬單種古老植物、國家二級珍稀瀕危保護樹種和國家二類珍貴用材樹種、云南省極小種群重點拯救保護對象［1-2］，主要分布在云南東南部和廣西西部狹長區域［3-5］。蒜頭果樹高15 m以上，有樟樹氣味，樹皮淡黃色，葉片揉碎有桃仁氣味［4，6］。果形為圓型，其形狀像獨頭蒜的蒜頭狀，內果皮是一種堅硬的殼，外果皮呈肉質，種子是黃白色，為中國特有的種類［4，6］。蒜頭果果實見圖1［5］。

圖1 蒜頭果果實［5］

由于國外無蒜頭果資源分布，缺乏相關研究報道，而國內的相關研究工作主要集中在蒜頭果油脂的提取和分離、油脂的開發利用［4，6-8］，生物生態學、種苗繁育、栽培等方面的研究較薄弱［9-13］，果實外觀分級標準研究則屬于空白。果實外觀分級是商品化處理的一項重要內容，而商品化處理又是提高果實品質的重要措施之一。因此，根據果實的某些特性進行果實外觀質量分級對提高果實品質具有重要的意義。本研究對云南廣南縣蒜頭果果實進行外觀質量分級研究，得到蒜頭果果實的外觀質量分級標準，以對指導蒜頭果果實生產、促進蒜頭果產業發展。

1 材料與方法

1.1 材料

2019年9月20日于廣南縣舊莫鄉和董堡鄉采集成熟的新鮮蒜頭果，將采集到的蒜頭果帶回實驗室，挑選無機械損傷、無病蟲害的蒜頭果備用測定。

1.2 方法

1.2.1 指標測定

將兩地采集的蒜頭果混合，隨機選取82個新鮮蒜頭果對其鮮重（g）、橫徑（mm）、縱徑（mm）等3項指標測定。鮮重采用電子天平稱量，橫徑和縱徑采用電子游標卡尺進行讀數測定。

1.2.2 分級標準制定

使用SPSS 13.0統計分析軟件，采用系統聚類的K-均值聚類算法［14］對新鮮蒜頭果果實鮮重、縱徑及橫徑等數據進行標準化后，所得到的綜合指標即可形成一些自然類。

K-均值原理如下：對于給定的樣本集，按照樣本之間的距離大小，將樣本集劃分為K個簇。讓簇內的點盡量緊密地連在一起，而讓簇間的距離盡量大。

用數據表達式表示，假設簇劃分為（C1，C2，...Ck），本研究的目標是最小化平方誤差E：

其中μi是簇Ci的均值向量，有時也稱為質心，表達式為：

按距K個類中心點距離最短原則，把所有對象數據分派到各質心（中心點）所在類中，完成1次迭代過程；再計算各個類中各單元變量的平均值，以均值作為新的質心，重新確定為K個類的中心點進行聚類，形成一個新的K類。經過逐步調整聚類，使其達到一定標準要求的分類結果為最終分類結果。一般來說，靠近大數的類一般應屬一級種子，靠近最小數的類應屬于等外級。

2 結果與分析

2.1 蒜頭果果實外觀性狀指標統計

隨機選取82粒蒜頭果果實，對其鮮重、橫徑、縱徑等指標進行測定，并計算最大值、最小值、均值、標準差及變異系數，結果見表1。各外觀指標變異幅度分別為鮮重21.7～74.6 g、縱徑為30.92～45.60 mm、橫徑為34.28～54.63 mm。

2.2 蒜頭果果實外觀指標K-均值聚類分析結果

通過調整不同K值進行聚類分析，達到指標最低一類（等外）果實標準比例在15%以下為止。對果實鮮重、縱徑、橫徑等3項主要外觀指標的測定結果進行聚類分析，經過逐步計算K值，表明當K＝5時，指標值最低類種子為12.20%，故以K＝5時的聚類結果為依據，進行蒜頭果果實分級，最終聚類中心點的距離見表2。

表2 蒜頭果果實外觀質量K類中心聚類的最終聚類中心值

蒜頭果果實分級指標的方差分析結果（表3）表明，果實鮮重、縱徑和橫徑在5個類間的差異性均達到極顯著性水平（p＜0.01）。F值從大到小為果實鮮重＞橫徑＞縱徑。因此，可將此3項指標作為蒜頭果果實外觀分級指標。

表3 蒜頭果果實外觀分級指標的方差分析

類間距離大小分析結果（表4）表明，第1類和第3類中心距離最小，第3類和第5類、第4類和第5類中心距離次之，而第1類和第2類間中心距離最大，說明云南廣南縣蒜頭果果實外觀可劃分為5個質量等級，結合蒜頭果果實外觀指標綜合分析，第2類和第4類果實屬于一級外觀質量果實，第5類果實屬于二級質量果實，第3類果實屬于三級質量果實，第1類則屬于等外果實。

表4 蒜頭果果實外觀指標最終聚類各類間中心距離

2.3 蒜頭果果實外觀質量分級標準制定

根據最終聚類中心值和方差分析結果，并結合所選82個蒜頭果實際參數，最終劃分出蒜頭果果實外觀等級標準，如表5所示。各指標值最高的一類果實（第2類）占8.54%，因此，將指標值相近的第2類、第4類合并為一類，具體劃分范圍見表5。最終結果表明，蒜頭果果實外觀劃分為4個等級標準，根據實際參數得出三等果實的數目最多，占31.71%；一、二等級果實分別占26.83%和29.27%。總之，合格外觀果實約占總數的87.80%，而等外果實（屬不合格果實）約為12.20%。

表5 蒜頭果果實外觀質量分級標準

指標間相關性Pearson分析結果（表6）表明，橫徑、縱徑與果實鮮重均成極顯著正相關（r＝0.987**；r＝0.941**），但橫徑與鮮果重關系更密切；橫徑與縱徑也成極顯著的正相關關系（r＝0.935**）。

表6 蒜頭果果實各指標相關性分析（n=82）

分級時，首先看蒜頭果果鮮重指標，以果鮮重所達到的級別確定果實級別，如果鮮重達Ⅰ級果要求，果實可為Ⅰ級；然后依此類推；在果鮮重達到要求后按縱徑和橫徑指標分級；在橫徑、縱徑不屬同一等級時，以橫徑所屬級別為準（橫徑與鮮果重關系更密切，即R橫=0.987**＞R縱＝0.941**。

3 討論

質量標準是指用來衡量某項工藝或某一產品所需要達到的技術指標要求和必須遵守的某些硬性規定［15］。而標準化是保證物品質量的前提條件，標準的確立對于質量的衡量起到非常關鍵的作用［15］。近幾年來，關于質量標準分級研究逐漸增多，但是大多集中于中藥材種子種苗方面的質量標準分級研究，這些中藥材種子或者種苗通常是采用一種或者幾種統計學法進行質量標準分級的制定，但結果無一例外，均表明K-均值聚類統計法不僅簡單易用，且適合其質量標準分級的制定［16-24］。國外對果品標準的制定相當嚴密且實施也相當嚴格，我國在這些方面存在較大差距。黃日升等［25］通過協方差統計分析法對琯溪蜜柚果實分級標準進行了初步制定；歐陽坤［15］對廣東鷹嘴蜜桃鮮果的果實大小分級（果實橫徑）、外觀要求（果形、色澤、缺陷等）、內在品質（TSS、酸、固酸比、可食率）、病蟲、農藥殘留、容許度等商品性指標參數進行了綜合的研究，最終制定了廣東鷹嘴蜜桃果實質量標準。

本研究對云南廣南縣所選取的82個蒜頭果果實主要外觀質量指標進行測定和K-均值聚類分析，結合蒜頭果種子生產實際，將種子單粒鮮重、橫徑、縱徑等3項指標作為蒜頭果果實外觀質量分級指標，制定分級標準。同樣表明K-均值聚類分析法簡單易用，適合蒜頭果果實外觀分級標準研究；同時也得出云南廣南縣蒜頭果果實外觀質量分為3個等級：一級果實單果鮮重≥46.6 g，縱徑＞40.9 mm，橫徑＞45.85 mm；二級果實單果鮮重39～46.6 g，縱徑37.84～40.9 mm，橫 徑42.23～45.85 mm；三級果實單果鮮重29.9～39 g，縱徑35.73～37.84 mm，橫徑38.76～42.23 mm。

果實質量標準一般主要包括理化質量標準、外觀質量標準、安全質量標準等3個方面［15］。本研究僅從蒜頭果外觀質量標準方面進行了果實質量的標準研究，因此，接下來需要從理化質量標準和安全質量標準方面進行綜合研究，才能完整制定出其果實質量標準。果實分級一般首先應從外觀品質和理化品質兩個大方向考慮，果實外觀品質和理化品質的分級能把果實的好與劣分別開來。果實外觀品質由果實橫徑、果實單果重、果形、果面缺陷、果皮著色、果實整齊度、果實色澤、果實光潔度、果實新鮮度等外觀指標組成，其中果實單果重和實橫徑常常作為外觀分級的主要指標，再結合所需分級的果實的自身特點選擇較好分級的指標來決定分級的主要指標［15］。本研究同樣證實了果實單果重和果實橫徑成極顯著正相關關系（r＝0.987**），可作為蒜頭果外觀質量分級標準的重要指標。