我國(guó)北方高酸蘋果綜合品質(zhì)評(píng)價(jià)

李紅英，張 磊,*，張曉煜，曹 寧，袁海燕

（1.中國(guó)氣象局旱區(qū)特色農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警與風(fēng)險(xiǎn)管理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏氣象防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，

寧夏 銀川 750002；2.寧夏國(guó)土資源調(diào)查監(jiān)測(cè)院，寧夏 銀川 750004）

我國(guó)北方高酸蘋果綜合品質(zhì)評(píng)價(jià)

李紅英1，張 磊1,*，張曉煜1，曹 寧1，袁海燕2

（1.中國(guó)氣象局旱區(qū)特色農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警與風(fēng)險(xiǎn)管理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏氣象防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，

寧夏 銀川 750002；2.寧夏國(guó)土資源調(diào)查監(jiān)測(cè)院，寧夏 銀川 750004）

為了推動(dòng)高酸蘋果基地合理規(guī)劃，提高產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)我國(guó)北方高酸蘋果綜合品質(zhì)進(jìn)行了定量綜合評(píng)價(jià)。基于2011—2014年我國(guó)8 省區(qū)多點(diǎn)采樣檢驗(yàn)資料，采用層次分析法和K-均值聚類分析方法，綜合高酸蘋果榨汁和鮮食兩種用途，將可滴定酸、可溶性固形物、VC含量、出汁率等主要品質(zhì)因子根據(jù)生理品質(zhì)、物理品質(zhì)和外觀品質(zhì)分為3 類，構(gòu)建了高酸蘋果品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)體系，對(duì)各地高酸蘋果綜合品質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，我國(guó)寧夏、遼寧兩省區(qū)采樣點(diǎn)上高酸蘋果綜合評(píng)價(jià)等級(jí)較高，品質(zhì)相對(duì)較好，陜西、河南兩省采樣區(qū)域高酸蘋果品質(zhì)不穩(wěn)定，甘肅、山西和山東等省采樣點(diǎn)上多數(shù)年份高酸蘋果綜合評(píng)價(jià)等級(jí)偏低，品質(zhì)一般。2011—2012年各地高酸蘋果品質(zhì)多為良好，2013—2014年各地蘋果品質(zhì)則不穩(wěn)定。所構(gòu)建的評(píng)價(jià)體系能夠反映高酸蘋果品質(zhì)地域和年際間的波動(dòng)，評(píng) 價(jià)結(jié)果可為高酸蘋果產(chǎn)區(qū)結(jié)構(gòu)調(diào)整和蘋果果汁企業(yè)發(fā)展提供參考。

高酸蘋果；澳洲青蘋；層次分析；聚類分析；綜合品質(zhì)評(píng)價(jià)

李紅英, 張磊, 張曉煜, 等. 我國(guó)北方高酸蘋果綜合品質(zhì)評(píng)價(jià)[J]. 食品科學(xué), 2017, 38(17): 32-35. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201717006. http://www.spkx.net.cn

LI Hongying, ZHANG Lei, ZHANG Xiaoyu, et al. Comprehensive quality evaluation of high-acid apples in the north of China[J]. Food Science, 2017, 38(17): 32-35. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201717006. http://www.spkx.net.cn

高酸蘋果被認(rèn)為是加工濃縮果汁的優(yōu)良原料果[1]，其培育大大提升了國(guó)內(nèi)蘋果汁企業(yè)的效益和國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。在政府和企業(yè)的大力推動(dòng)及眾多高酸蘋果引種、栽培、適應(yīng)性等方面研究成果的支持下[2-4]，傳統(tǒng)的鮮食蘋果產(chǎn)區(qū)均陸續(xù)推廣高酸蘋果種植，部分省區(qū)的種植規(guī)模已相當(dāng)大。然而盲目引種栽培也造成市場(chǎng)上高酸蘋果品質(zhì)良莠不齊，企業(yè)很難判斷本地區(qū)的原料果品質(zhì)好壞，一定程度上影響企業(yè)利益，也影響果農(nóng)的積極性，導(dǎo)致近年來高酸蘋果種植出現(xiàn)萎縮的趨勢(shì)。

在眾多蘋果品質(zhì)因子中[5-8]，含酸量對(duì)果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)影響較大[9-10]，但卻不是評(píng)價(jià)品質(zhì)優(yōu)劣的唯一因子，蘋果品質(zhì)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)影響指標(biāo)的選取[11-15]包括酸度、糖度、維生素、香氣、糖酸比、固酸比、果形、果實(shí)硬度、色澤、風(fēng)味、果肉質(zhì)地、汁液和異味等的合理搭配及在生產(chǎn)過程中出汁率的高低等多種影響因素[5,16-20]。高酸蘋果作為濃縮蘋果汁優(yōu)質(zhì)原料果，近年來還兼具一定的鮮食功能，但目前對(duì)其綜合品質(zhì)的評(píng)價(jià)指標(biāo)較少。本研究通過異地取樣檢驗(yàn)，以高酸蘋果的代表品種澳洲青蘋為例，綜合考慮高酸蘋果酸、糖、榨汁率等生理指標(biāo)，以及其商品品質(zhì)和耐儲(chǔ)性，建立高酸蘋果綜合品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，最終對(duì)我國(guó)北方主要蘋果產(chǎn)區(qū)高酸蘋果綜合品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，為高酸蘋果基地建設(shè)及優(yōu)化布局提供參考依據(jù)，促進(jìn)蘋果濃縮汁加工業(yè)良性發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料

于2011—2014年在陜西、甘肅、河南、山西、山東、遼寧、四川和寧夏等省區(qū)進(jìn)行異地集中采樣，考慮到在眾多的高酸蘋果品種中，澳洲青蘋蘋果酸含量6～8 g/L，制汁品質(zhì)極佳，是目前我國(guó)引種時(shí)間最長(zhǎng)、發(fā)展面積最大的加工、鮮食兼用品種[1,19]，實(shí)驗(yàn)以澳洲青蘋為實(shí)驗(yàn)品種。采樣地點(diǎn)包括陜西省富縣、合陽(yáng)縣、眉縣、長(zhǎng)武縣，甘肅省禮縣、清水縣，河南省三門峽市、陜縣，山西省臨猗縣、祁縣，山東省棲霞市，遼寧省綏中縣、營(yíng)口市，四川省小金縣，寧夏回族自治區(qū)吳忠市、銀川市、中寧縣、中衛(wèi)市等18 個(gè)市縣，每年每個(gè)采樣點(diǎn)樣品量在20 kg左右，并且為了消除田間管理水平對(duì)蘋果的影響，在采樣時(shí)盡量選取管理水平相當(dāng)、成熟度一致的樣品。

1.2 儀器與設(shè)備

GMK-835F型蘋果酸度計(jì) 韓國(guó)G-won公司；PAL-1型數(shù)字式折光儀 日本Atago公司；RQflex 10型反光光度計(jì) 德國(guó)Merck公司。

1.3 方法

1.3.1 高酸蘋果樣品檢驗(yàn)

分別測(cè)定各樣品的果實(shí)可滴定酸含量、可溶性固形物含量、VC含量和出汁率。每個(gè)樣品隨機(jī)分為3 份，分別充分壓榨出汁后計(jì)算出汁率，同時(shí)測(cè)定果汁的可滴定酸、可溶性固形物和VC含量，取3 次測(cè)定結(jié)果的平均值。果實(shí)硬度采用硬度儀測(cè)定，每個(gè)樣品取30 個(gè)果實(shí)的平均硬度值。

1.3.2 樣品外觀品質(zhì)測(cè)定

分別測(cè)定果實(shí)縱徑和橫徑長(zhǎng)、偏斜果率、果面色澤、光滑程度、著色度等，其中果形指數(shù)以果實(shí)縱徑和橫徑比值表示，果面狀況綜合考慮果面色澤、光滑程度和著色度賦0～1之間值作為參評(píng)數(shù)據(jù)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用DPS軟件進(jìn)行層次分析，SPSS軟件進(jìn)行K-均值聚類分析[21-22]。

2 結(jié)果與分析

2.1 評(píng)價(jià)體系構(gòu)建

將高酸蘋果品質(zhì)分為生理品質(zhì)、物理品質(zhì)和外觀品質(zhì)3 類，其中以果面狀況、偏斜果率和果形指數(shù)表征蘋果的外觀品質(zhì)，以單果質(zhì)量、硬度和出汁率表征蘋果的物理品質(zhì)，以VC、可溶性固形物、可滴定酸含量表征蘋果的生理品質(zhì)。

在選定的各項(xiàng)因子中，有的因子對(duì)高酸蘋果品質(zhì)是正貢獻(xiàn)，有的是負(fù)貢獻(xiàn)，而且各因子的量綱也不同，為評(píng)價(jià)方便，對(duì)所有資料進(jìn)行歸一化處理，并且將負(fù)貢獻(xiàn)的因子用1減后的值作為評(píng)價(jià)因子。

根據(jù)上述各評(píng)價(jià)指標(biāo)因子的相互關(guān)系和隸屬關(guān)系，建立高酸蘋果品質(zhì)評(píng)價(jià)因子層次結(jié)構(gòu)關(guān)系（表1）。

表 1 高酸蘋果品質(zhì)評(píng)價(jià)因子層次結(jié)構(gòu)Table 1 Hierarchy structure of quality factors of high-acid apple

2.2 判斷矩陣和一致性檢驗(yàn)

比較Xi和Xj兩個(gè)因子的重要性，運(yùn)用2 個(gè)因子比值（Xi/Xj）aij來表示，aij越大，說明Xi相對(duì)于Xj的重要性越強(qiáng)，aij從1、3、5、7、9分別對(duì)應(yīng)Xi與Xj的重要性相同、比Xj稍強(qiáng)、強(qiáng)、很強(qiáng)、絕對(duì)強(qiáng)。據(jù)此構(gòu)造出表1層次結(jié)構(gòu)關(guān)系中較低層指標(biāo)相對(duì)于高一層指標(biāo)的判斷矩陣（表2），最終得到各指標(biāo)因子（C1～C9）對(duì)高酸榨汁蘋果品質(zhì)（A）的影響權(quán)重見表3，并且均通過一致性檢驗(yàn)。其中可滴定酸含量對(duì)高酸蘋果綜合品質(zhì)影響最大，權(quán)重為0.474，其次是出汁率，其權(quán)重為0.178，可溶性固形物含量對(duì)高酸蘋果綜合品質(zhì)影響居第3位，其權(quán)重為0.122，隨后是硬度、VC含量、果形指數(shù)、偏斜果率的影響，權(quán)重分別為0.072、0.053、0.046和0.019，影響程度最小的是果面狀況，其權(quán)重僅為0.008。

表 2 判斷矩陣及其一致性檢驗(yàn)Table 2 Results of matrix and its consistency test

表 3 各指標(biāo)因子對(duì)高酸蘋果品質(zhì)影響權(quán)重及一致性檢驗(yàn)Table 3 Weight values of quality factors of high-acid apple and consistency test

2.3 綜合品質(zhì)評(píng)價(jià)

表 4 各采樣點(diǎn)蘋果綜合品質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果Table 4 Quality assessment results of high-acid apples from different areas

根據(jù)表3中每個(gè)影響因子對(duì)高酸榨汁蘋果綜合品質(zhì)影響權(quán)重乘以各樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)測(cè)試結(jié)果的歸一化值，計(jì)算得到各樣點(diǎn)蘋果綜合品質(zhì)得分見表4，并運(yùn)用K-均值聚類方法將各采樣點(diǎn)的評(píng)估品質(zhì)劃分為4級(jí)，代碼1、2、3和4分別表示蘋果綜合品質(zhì)優(yōu)、良好、一般、差，各等級(jí)聚類中心綜合得分分別為：0.69、0.60、0.50和0.39。

從表4可知，遼寧營(yíng)口市、寧夏吳忠市、中衛(wèi)市、銀川市高酸蘋果品質(zhì)優(yōu)良。河南三門峽市、陜西眉縣、陜西長(zhǎng)武縣高酸蘋果品質(zhì)良好。遼寧綏中縣、寧夏中寧縣、甘肅禮縣、甘肅清水縣，山東棲霞市，山西祁縣、河南陜縣、四川小金縣、陜西合陽(yáng)縣和富縣高酸蘋果品質(zhì)一般，其中遼寧綏中縣、寧夏中寧縣個(gè)別年份可達(dá)到優(yōu)質(zhì)。山東棲霞、河南三門峽市和山西臨猗縣2014年，以及山西祁縣、陜西長(zhǎng)武縣、甘肅禮縣和陜西眉縣2013年高酸蘋果品質(zhì)較差。

表 5 各省份高酸蘋果不同品質(zhì)等級(jí)所占比例Table 5 Proportions of different grades of high-acid apples in different provinces

由表5可知，在有限采樣點(diǎn)內(nèi)，遼寧和寧夏兩省份分別有55%和40%的蘋果樣本綜合品質(zhì)達(dá)到優(yōu)，且沒有品質(zhì)較差的樣本；陜西、河南兩省大部樣品蘋果綜合品質(zhì)良好，甘肅、山東省大部樣本蘋果綜合品質(zhì)為一般，山西省大部蘋果綜合品質(zhì)等級(jí)為良好或一般；除寧夏、遼寧和四川三省區(qū)外，其他各省均存在17%～25%品質(zhì)較差的樣本。

表 6 2011—2014年高酸蘋果不同品質(zhì)等級(jí)所占比例Table 6 Proportions of different quality grades of high-acid apples during 2011 2014

由表6可知，2011年大部蘋果樣本品質(zhì)良好；2012年50%的蘋果樣本品質(zhì)一般，50%樣本品質(zhì)達(dá)優(yōu)良，沒有品質(zhì)較差的樣本；2013—2014年蘋果綜合品質(zhì)差異較大，各等級(jí)均有。

3 討 論

本研究以高酸蘋果代表澳洲青蘋作為研究對(duì)象，運(yùn)用層次分析法結(jié)合聚類分析方法，從眾多因子中篩選出生理、物理和外觀三類9項(xiàng)因子作為評(píng)價(jià)高酸蘋果綜合品質(zhì)的因子，通過量化各因子對(duì)綜合品質(zhì)的影響，突破傳統(tǒng)的定性描述的方法，將不同類型、不同量綱的因子統(tǒng)一到一個(gè)評(píng)價(jià)模式中，增加了模型的可操作性。

在選取高酸蘋果綜合品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)參考聶繼云[15]、鄧健康[23]等對(duì)制汁用蘋果評(píng)價(jià)指標(biāo)的篩選結(jié)果，但又考慮高酸蘋果兼具榨汁和鮮食兩種功能的特點(diǎn)[24]，將剔除掉的果形、色澤、果面狀況以及VC含量和可溶性固形物含量等指標(biāo)仍然作為高酸蘋果品質(zhì)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。可溶性固形物和可溶性糖均作為營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)，考慮到可溶性固形物含量測(cè)定方法遠(yuǎn)比可溶性糖含量簡(jiǎn)單，并且可溶性固形物對(duì)蘋果品質(zhì)影響也大于可溶性糖含量[4]，本研究將可溶性糖含量選為評(píng)價(jià)指標(biāo)。同時(shí)由于以澳洲青蘋作為主要研究對(duì)象，有其獨(dú)特的風(fēng)味和香氣，受實(shí)驗(yàn)條件限制，各產(chǎn)區(qū)之間蘋果風(fēng)味、香氣的細(xì)微差異并沒有進(jìn)行區(qū)分，這也是下一步完善細(xì)化評(píng)價(jià)體系的關(guān)注點(diǎn)之一。

產(chǎn)區(qū)內(nèi)微環(huán)境和年際間差異對(duì)蘋果品質(zhì)會(huì)產(chǎn)生一定的影響。同一產(chǎn)區(qū)不同取樣點(diǎn)之間存在差異，河南省蘋果主要集中在豫西地區(qū)，但三門峽市除2014年外蘋果品質(zhì)均達(dá)良好，而陜縣蘋果品質(zhì)則一般。不同地區(qū)蘋果品質(zhì)年際間變化也不同，如甘肅清水縣連續(xù)3 年品質(zhì)都為一般較穩(wěn)定，甘肅禮縣年際間變化較大，2012—2014年蘋果品質(zhì)分別為中等、較差、良好。另外，沒有一個(gè)地區(qū)可以始終保持優(yōu)等，同時(shí)，受氣候、土壤、施肥等生態(tài)環(huán)境條件以及樹體本身的制約[25-30]，在有些地區(qū)蘋果的綜合品質(zhì)想達(dá)到良好以上等級(jí)也很困難。

高酸蘋果綜合品質(zhì)評(píng)價(jià)基礎(chǔ)研究較少，評(píng)價(jià)結(jié)果存在與傳統(tǒng)蘋果產(chǎn)區(qū)認(rèn)識(shí)不一致的現(xiàn)象，比如傳統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)蘋果產(chǎn)區(qū)山東省，高酸蘋果綜合品質(zhì)則一般，這主要是由于該產(chǎn)區(qū)高酸蘋果中酸含量過低引起的。同時(shí)，蘋果品質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果很大程度上依賴于評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取，本研究作為初步研究，評(píng)價(jià)結(jié)果可作為高酸蘋果產(chǎn)區(qū)發(fā)展和蘋果果汁企業(yè)的參考，但受實(shí)驗(yàn)條件限制，評(píng)價(jià)指標(biāo)因子選取有限，評(píng)價(jià)體系和結(jié)果有待進(jìn)一步完善。

4 結(jié) 論

所建立的高酸蘋果綜合品質(zhì)評(píng)價(jià)體系能夠反映產(chǎn)區(qū)和年際間差異，但受采樣點(diǎn)數(shù)量的限制以及評(píng)價(jià)指標(biāo)因子選取的局限性，本研究評(píng)價(jià)結(jié)果在各個(gè)省區(qū)特別是在大省區(qū)應(yīng)用時(shí)要進(jìn)一步考慮小區(qū)域之間的差異。整體上，通過評(píng)價(jià)各省區(qū)采樣點(diǎn)高酸蘋果綜合品質(zhì)，寧夏和遼寧大部采樣區(qū)蘋果綜合評(píng)價(jià)等級(jí)較高，品質(zhì)相對(duì)較好；陜西、河南兩省高酸蘋果品質(zhì)多數(shù)年份能達(dá)到良好，但不穩(wěn)定；甘肅、山西和山東等省采樣區(qū)高酸蘋果綜合評(píng)價(jià)等級(jí)較低，品質(zhì)一般。

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Comprehensive Quality Evaluation of High-Acid Apples in the North of China

LI Hongying1, ZHANG Lei1,*, ZHANG Xiaoyu1, CAO Ning1, YUAN Haiyan2
(1. Ningxia Key Laboratory of Meteorological Disaster Prevention and Reduction, Key Laboratory for Meteorological Disaster Monitoring and Early Warning and Risk Management of Characteristic Agriculture in Arid Regions, China Meteorological Administration, Yinchuan 750002, China; 2. Ningxia Institute of Survey and Monitoring of Land and Resources, Yinchuan 750004, China)

Quantitative comprehensive quality evaluation of high-acid apple is importa nt to promote the rational planning of apple producing bases and industrial competitiveness. The overall quality of high-acid apples collected from different growing areas in 8 provinces in northern China from the year 2011 to 2014 was quantitatively evaluated. Taking into account that high-acid apple is consumed as a fresh fruit or as a juice, the main quality factors, including titratable acidity, soluble solids content, vitamin C content and juice yield, were divided to three categories: physiological, physical and appearance quality using the analytical hierarchy process (AHP) and K-means cluster analysis. A system to evaluate the overall quality of high-acid apple based on the selected indicators was established. The results showed that the quality of high-acid apples was relatively higher from Ningxia and Liaoning provinces; the quality of high-acid apples was varied from Shaanxi and Hennan provinces and was general from Gansu, Shanxi and Shandong provinces. The quality of most high-acid apples was good during 2011–2012 and varied during 2013–2014. The developed evaluation system could refi ect the regional and inter-annual quality fi uctuations of high-acid apple and the evaluation results could provide references for the structural adjustment of high-acid apple producing areas and the development of apple juice enterprises.

high-acid apple; Granny Smit h apples; analytic hierarchy process; cluster analysis; comprehensive evaluation

10.7506/spkx1002-6630-201717006

S601.9

A

1002-6630（2017）17-0032-04引文格式：

2016-07-27

國(guó)家自然科學(xué)基金地區(qū)科學(xué)基金項(xiàng)目（31160249）

李紅英（1980—），女，高級(jí)工程師，博士，研究方向?yàn)闅夂蛸Y源利用與農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害。E-mail：hongyinglhy@126.com *通信作者：張磊（1974—），男，高級(jí)工程師，碩士，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)氣象、農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)。E-mail：zhle.131@163.com