云南廣南縣蒜頭果果實(shí)外觀質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)研究

魏波 王序英 楊玉玲 趙大偉

(1紅河學(xué)院生物科學(xué)與農(nóng)學(xué)學(xué)院 云南蒙自 661100;2文山州農(nóng)業(yè)科學(xué)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(hù)樹種和國家二類珍貴用材樹種、云南省極小種群重點(diǎn)拯救保護(hù)對象［1-2］，主要分布在云南東南部和廣西西部狹長區(qū)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(dú)頭蒜的蒜頭狀，內(nèi)果皮是一種堅(jiān)硬的殼，外果皮呈肉質(zhì)，種子是黃白色，為中國特有的種類［4，6］。蒜頭果果實(shí)見圖1［5］。

圖1 蒜頭果果實(shí)［5］

由于國外無蒜頭果資源分布，缺乏相關(guān)研究報(bào)道，而國內(nèi)的相關(guān)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(fā)利用［4，6-8］，生物生態(tài)學(xué)、種苗繁育、栽培等方面的研究較薄弱［9-13］，果實(shí)外觀分級標(biāo)準(zhǔn)研究則屬于空白。果實(shí)外觀分級是商品化處理的一項(xiàng)重要內(nèi)容，而商品化處理又是提高果實(shí)品質(zhì)的重要措施之一。因此，根據(jù)果實(shí)的某些特性進(jìn)行果實(shí)外觀質(zhì)量分級對提高果實(shí)品質(zhì)具有重要的意義。本研究對云南廣南縣蒜頭果果實(shí)進(jìn)行外觀質(zhì)量分級研究，得到蒜頭果果實(shí)的外觀質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)，以對指導(dǎo)蒜頭果果實(shí)生產(chǎn)、促進(jìn)蒜頭果產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料

2019年9月20日于廣南縣舊莫鄉(xiāng)和董堡鄉(xiāng)采集成熟的新鮮蒜頭果，將采集到的蒜頭果帶回實(shí)驗(yàn)室，挑選無機(jī)械損傷、無病蟲害的蒜頭果備用測定。

1.2 方法

1.2.1 指標(biāo)測定

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

1.2.2 分級標(biāo)準(zhǔn)制定

使用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)分析軟件，采用系統(tǒng)聚類的K-均值聚類算法［14］對新鮮蒜頭果果實(shí)鮮重、縱徑及橫徑等數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后，所得到的綜合指標(biāo)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(nèi)的點(diǎn)盡量緊密地連在一起，而讓簇間的距離盡量大。

用數(shù)據(jù)表達(dá)式表示，假設(shè)簇劃分為（C1，C2，...Ck），本研究的目標(biāo)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(zhì)心，表達(dá)式為：

按距K個類中心點(diǎn)距離最短原則，把所有對象數(shù)據(jù)分派到各質(zhì)心（中心點(diǎn)）所在類中，完成1次迭代過程；再計(jì)算各個類中各單元變量的平均值，以均值作為新的質(zhì)心，重新確定為K個類的中心點(diǎn)進(jìn)行聚類，形成一個新的K類。經(jīng)過逐步調(diào)整聚類，使其達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)要求的分類結(jié)果為最終分類結(jié)果。一般來說，靠近大數(shù)的類一般應(yīng)屬一級種子，靠近最小數(shù)的類應(yīng)屬于等外級。

2 結(jié)果與分析

2.1 蒜頭果果實(shí)外觀性狀指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

隨機(jī)選取82粒蒜頭果果實(shí)，對其鮮重、橫徑、縱徑等指標(biāo)進(jìn)行測定，并計(jì)算最大值、最小值、均值、標(biāo)準(zhǔn)差及變異系數(shù)，結(jié)果見表1。各外觀指標(biāo)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(shí)外觀指標(biāo)K-均值聚類分析結(jié)果

通過調(diào)整不同K值進(jìn)行聚類分析，達(dá)到指標(biāo)最低一類（等外）果實(shí)標(biāo)準(zhǔn)比例在15%以下為止。對果實(shí)鮮重、縱徑、橫徑等3項(xiàng)主要外觀指標(biāo)的測定結(jié)果進(jìn)行聚類分析，經(jīng)過逐步計(jì)算K值，表明當(dāng)K＝5時，指標(biāo)值最低類種子為12.20%，故以K＝5時的聚類結(jié)果為依據(jù)，進(jìn)行蒜頭果果實(shí)分級，最終聚類中心點(diǎn)的距離見表2。

表2 蒜頭果果實(shí)外觀質(zhì)量K類中心聚類的最終聚類中心值

蒜頭果果實(shí)分級指標(biāo)的方差分析結(jié)果（表3）表明，果實(shí)鮮重、縱徑和橫徑在5個類間的差異性均達(dá)到極顯著性水平（p＜0.01）。F值從大到小為果實(shí)鮮重＞橫徑＞縱徑。因此，可將此3項(xiàng)指標(biāo)作為蒜頭果果實(shí)外觀分級指標(biāo)。

表3 蒜頭果果實(shí)外觀分級指標(biāo)的方差分析

類間距離大小分析結(jié)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(shí)外觀可劃分為5個質(zhì)量等級，結(jié)合蒜頭果果實(shí)外觀指標(biāo)綜合分析，第2類和第4類果實(shí)屬于一級外觀質(zhì)量果實(shí)，第5類果實(shí)屬于二級質(zhì)量果實(shí)，第3類果實(shí)屬于三級質(zhì)量果實(shí)，第1類則屬于等外果實(shí)。

表4 蒜頭果果實(shí)外觀指標(biāo)最終聚類各類間中心距離

2.3 蒜頭果果實(shí)外觀質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)制定

根據(jù)最終聚類中心值和方差分析結(jié)果，并結(jié)合所選82個蒜頭果實(shí)際參數(shù)，最終劃分出蒜頭果果實(shí)外觀等級標(biāo)準(zhǔn)，如表5所示。各指標(biāo)值最高的一類果實(shí)（第2類）占8.54%，因此，將指標(biāo)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(jié)果表明，蒜頭果果實(shí)外觀劃分為4個等級標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)實(shí)際參數(shù)得出三等果實(shí)的數(shù)目最多，占31.71%；一、二等級果實(shí)分別占26.83%和29.27%。總之，合格外觀果實(shí)約占總數(shù)的87.80%，而等外果實(shí)（屬不合格果實(shí)）約為12.20%。

表5 蒜頭果果實(shí)外觀質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)

指標(biāo)間相關(guān)性Pearson分析結(jié)果（表6）表明，橫徑、縱徑與果實(shí)鮮重均成極顯著正相關(guān)（r＝0.987**；r＝0.941**），但橫徑與鮮果重關(guān)系更密切；橫徑與縱徑也成極顯著的正相關(guān)關(guān)系（r＝0.935**）。

表6 蒜頭果果實(shí)各指標(biāo)相關(guān)性分析（n=82）

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

3 討論

質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是指用來衡量某項(xiàng)工藝或某一產(chǎn)品所需要達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)要求和必須遵守的某些硬性規(guī)定［15］。而標(biāo)準(zhǔn)化是保證物品質(zhì)量的前提條件，標(biāo)準(zhǔn)的確立對于質(zhì)量的衡量起到非常關(guān)鍵的作用［15］。近幾年來，關(guān)于質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)計(jì)學(xué)法進(jìn)行質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分級的制定，但結(jié)果無一例外，均表明K-均值聚類統(tǒng)計(jì)法不僅簡單易用，且適合其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分級的制定［16-24］。國外對果品標(biāo)準(zhǔn)的制定相當(dāng)嚴(yán)密且實(shí)施也相當(dāng)嚴(yán)格，我國在這些方面存在較大差距。黃日升等［25］通過協(xié)方差統(tǒng)計(jì)分析法對琯溪蜜柚果實(shí)分級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了初步制定；歐陽坤［15］對廣東鷹嘴蜜桃鮮果的果實(shí)大小分級（果實(shí)橫徑）、外觀要求（果形、色澤、缺陷等）、內(nèi)在品質(zhì)（TSS、酸、固酸比、可食率）、病蟲、農(nóng)藥殘留、容許度等商品性指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行了綜合的研究，最終制定了廣東鷹嘴蜜桃果實(shí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

本研究對云南廣南縣所選取的82個蒜頭果果實(shí)主要外觀質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行測定和K-均值聚類分析，結(jié)合蒜頭果種子生產(chǎn)實(shí)際，將種子單粒鮮重、橫徑、縱徑等3項(xiàng)指標(biāo)作為蒜頭果果實(shí)外觀質(zhì)量分級指標(biāo)，制定分級標(biāo)準(zhǔn)。同樣表明K-均值聚類分析法簡單易用，適合蒜頭果果實(shí)外觀分級標(biāo)準(zhǔn)研究；同時也得出云南廣南縣蒜頭果果實(shí)外觀質(zhì)量分為3個等級：一級果實(shí)單果鮮重≥46.6 g，縱徑＞40.9 mm，橫徑＞45.85 mm；二級果實(shí)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(shí)單果鮮重29.9～39 g，縱徑35.73～37.84 mm，橫徑38.76～42.23 mm。

果實(shí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)一般主要包括理化質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、外觀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等3個方面［15］。本研究僅從蒜頭果外觀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)方面進(jìn)行了果實(shí)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)研究，因此，接下來需要從理化質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)方面進(jìn)行綜合研究，才能完整制定出其果實(shí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。果實(shí)分級一般首先應(yīng)從外觀品質(zhì)和理化品質(zhì)兩個大方向考慮，果實(shí)外觀品質(zhì)和理化品質(zhì)的分級能把果實(shí)的好與劣分別開來。果實(shí)外觀品質(zhì)由果實(shí)橫徑、果實(shí)單果重、果形、果面缺陷、果皮著色、果實(shí)整齊度、果實(shí)色澤、果實(shí)光潔度、果實(shí)新鮮度等外觀指標(biāo)組成，其中果實(shí)單果重和實(shí)橫徑常常作為外觀分級的主要指標(biāo)，再結(jié)合所需分級的果實(shí)的自身特點(diǎn)選擇較好分級的指標(biāo)來決定分級的主要指標(biāo)［15］。本研究同樣證實(shí)了果實(shí)單果重和果實(shí)橫徑成極顯著正相關(guān)關(guān)系（r＝0.987**），可作為蒜頭果外觀質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)的重要指標(biāo)。