一种鲜食葡萄果实品质评价体系的模型及其应用

摘要

本发明涉及标准科学技术领域，本发明的一种鲜食葡萄果实品质评价体系的模型，其建立方法包括构建品质综合评价模型和鲜食葡萄综合品质得分两个部分，与现有技术相比，其通过建立一种比较完善的针对鲜食葡萄品质综合评价的体系来对葡萄品质进行量化和分级，本发明评价体系模型，可通过a值、单粒重、总酚、咀嚼性、可溶性固形物和糖酸比六个指标为基础，即可对鲜食葡萄进行综合评价，同时其品种的选择丰富，还将鲜食葡萄的果皮、果肉和种子的酚类化合物分开考虑，在保健作用的角度强调了酚类化合物的营养价值；在模型建立的过程中设置可变量，将总酚指标细分为易食用果皮葡萄的总酚含量为果皮和果肉之和，不易食用果皮葡萄的总酚含量为果肉的含量。

说明书

技术领域

本发明属于标准科学技术领域，具体涉及一种鲜食葡萄果实品质评价体系的模型及其应用。

背景技术

葡萄属于葡萄科(Vitaceae L.)葡萄属(Vitis.Linn.)木质藤木植物，是世界上最古老的果树树种之一，栽培价值高，可实现连年丰产、稳产。葡萄中含有多种营养物质，包括氨基酸、糖类、多种维生素、矿物质及微量元素等，具有很好的药用价值。葡萄按用途主要分为酿酒、鲜食和加工，我国以鲜食和制干葡萄为主，鲜食葡萄约占栽培总面积的80％。

鲜食葡萄品种丰富，品种之间的品质差异较大，评价鲜食葡萄品质的指标繁多，包括果实性状、感官品质、基本品质和营养品质等方面。单从一种或几种指标来评价鲜食葡萄品质，并不能具体的说明问题。

鉴于此，申请此专利。

发明内容

为了克服现有技术不足，本专利通过建立一种比较完善的针对鲜食葡萄品质综合评价的体系来对葡萄品质进行量化和分级，利用本发明的评价体系模型，可通过a值、单粒重、总酚、咀嚼性、可溶性固形物和糖酸比六个指标为基础，即可对鲜食葡萄进行综合评价。

本发明的目的是提供一种鲜食葡萄果实品质评价体系的模型。

本发明的另一目的是提供一种鲜食葡萄果实品质评价体系的应用。

根据本发明的具体实施方式的一种鲜食葡萄果实品质评价体系的模型，所述的模型的建立方法如下：

(1)构建品质综合评价模型：利用层次分析法将一个多元的目标层分解成多个相关联的准则层和指标层，把指标之间的相对重要性进行量化，然后求解指标的判断矩阵特征向量作为相应的权重值；

根据鲜食葡萄指标的层次结构关系，建立综合评判树，总共分为3层，第一层为目标层，记为A，代表鲜食葡萄品质；第二层为准则层，记为B；第三层为指标层，记为C；

从指标层开始逐一对上层进行比较，采用九级标度法建立两两比较判断矩阵建立判断矩阵并进行一致性检验；在层次分析确定鲜食葡萄有效权重基础上，得到鲜食葡萄核心指标权重系数，进而得到鲜食葡萄品质综合评价模型公式；

(2)鲜食葡萄综合品质得分：由于不同核心评价指标的量纲与单位不同，为了统一计算，首先运用数学变换方法将数据进行Zscore标准化处理，将不同品种核心指标标准化后的数据带入鲜食葡萄品质综合评价模型公式，得到鲜食葡萄品种的综合得分，根据综合得分的高低判断鲜食葡萄品质，并对葡萄进行分级；按照综合得分将葡萄按品质高低分为4个等级。

根据本发明的具体实施方式的一种鲜食葡萄果实品质评价体系的模型，步骤(1)中，所述的准则层B，包括外观因子B

根据本发明的具体实施方式的一种鲜食葡萄果实品质评价体系的模型，步骤(1)中，所述的指标层C，包括a值C

根据本发明的具体实施方式的一种鲜食葡萄果实品质评价体系的模型，步骤(1)中，得到鲜食葡萄品质综合评价模型公式(1)，如下：

Y＝0.048×C

其中，Y为综合得分、C

根据本发明的具体实施方式的一种鲜食葡萄果实品质评价体系的模型，步骤(2)中，葡萄的4个等级的评分标准为：Ⅰ级(0.499～1.289)、Ⅱ级(-0.072～0.498)、Ⅲ级(-0.511～-0.073)、Ⅳ级(-1.089～-0.512)。

根据所述的一种鲜食葡萄果实品质评价体系的模型，可应用于鲜食葡萄品质的评价。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)品种的选择丰富，该模型选择38份黑龙江栽培的鲜食葡萄品种作为模型建立基础数据，种系包含欧亚品种和欧美杂交品种，果皮颜色包含红色系和黄绿色系，果皮类型包含易食用果皮与不易食用果皮，其中‘吉紫香’、‘金红娃’和‘天工白玉’葡萄的果实品质研究尚未被报道，大部分鲜食葡萄品种在黑龙江地区尚未被研究；

(2)将鲜食葡萄的果皮、果肉和种子的酚类化合物分开考虑，在保健作用的角度强调了酚类化合物的营养价值；

(3)在模型建立的过程中设置可变量，将总酚指标细分为易食用果皮葡萄的总酚含量为果皮和果肉之和，不易食用果皮葡萄的总酚含量为果肉的含量。

附图说明

图1为鲜食葡萄品质指标的相关性分析结果；

图2为鲜食葡萄品质指标的综合评判树。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本发明中采用的原料均可通过普通商业途径获得，在此不做特殊的限制。

本发明的一种鲜食葡萄果实品质评价体系模型的建立，品种的选择丰富，该模型选择38份黑龙江栽培的鲜食葡萄品种作为模型建立基础数据，种系包含欧亚品种和欧美杂交品种，果皮颜色包含红色系和黄绿色系，果皮类型包含易食用果皮与不易食用果皮，其中‘吉紫香’、‘金红娃’和‘天工白玉’葡萄的果实品质研究尚未被报道，大部分鲜食葡萄品种在黑龙江地区尚未被研究。

表1供试葡萄品种介绍

本发明的一种鲜食葡萄果实品质评价体系模型的建立，选用需首先对评价核心指标进行筛选，其中包括变异性分析、相关性分析和主成分分析。

下面对上述的鲜食葡萄果实品质评价核心指标的筛选方法，进行详细的说明：

(1)变异性分析：

样本：2020年和2021年采摘的38份黑龙江引进的鲜食葡萄品种；

指标：单粒横径、单粒纵径、果形指数、单粒重、L值、a值、b值、硬度、粘附性、内聚性、弹性、胶粘性、咀嚼性、可溶性固形物、可滴定酸度、糖酸比、果皮、果肉和种子的总酚、类黄酮、黄烷-3-醇含量与DPPH自由基清除能力和FRAP铁离子还原能力、果皮花色苷含量、感官评定的外观、质地和风味共35项评价指标。

软件：通过SPSS 22.0软件计算变幅、平均值、标准偏差、偏度和峰度。

公式：

作用：由于不同评价指标的量纲不同，采用变异系数消除数值范围不同对变异结果的影响。

结果：由表2可见，35项评价指标的变异程度各不相同，单粒重、胶粘性、咀嚼性、以及果皮和果肉各酚类含量和DPPH自由基清除能力的变异系数较高，均达到40％以上，比较符合葡萄果实的特点。果形指数、种子中黄烷-3-醇含量和感官评定指标的变异系数较低，说明不同品种对离散程度的影响较低，指标具有稳定的遗传性。

表2鲜食葡萄品质指标的变异情况

(2)相关性分析：

样本：同变异性分析。

指标：同变异性分析。

计算：CCA分析.

作用：可将多个具有一定关联性的变量元素进行分析，衡量多元素之间的密切关系程度。

结果：葡萄各品质指标并不是完全独立的，指标之间存在一定的相关性，分析比较鲜食葡萄品种的品质指标相关性情况，如图1。红色代表正相关，蓝色代表负相关，颜色越深，相关性越强。果粒横纵径和果粒质量呈正相关。除粘附性，质构各指标之间呈正相关，尤其是胶粘性和咀嚼性之间呈极显著正相关(r＝0.930，P<0.01)。果皮和果肉的酚类含量和抗氧化之间均呈两两正相关，种子的各酚类含量和抗氧化活性之间呈两两显著正相关(r＝0.513～0.946， P<0.01)。感官评定的外观、质地和风味之间呈两两显著正相关，并与L值、质构、可溶性固形物、果皮和果肉的酚类含量呈正相关性，说明以上指标是感官评价的正向因素，亮度和果皮酚类含量影响葡萄的外观，质构各指标代表葡萄的质地，糖含量促进葡萄的风味。可滴定酸度与糖酸比呈极显著负相关性 (r＝-0.821，P<0.01)。果粒大小、b值和种子的营养指标与感官得分呈负相关。b值与葡萄各组织之间的营养品质也均呈现出显著负相关性，尤其是果皮，相关性在-0.587～-0.760之间，也进一步说明黄绿色系葡萄的酚类化合物含量显著低于红色系的葡萄。

(3)主成分分析：

样本：同变异性分析。

指标：同变异性分析。

软件：SPSS 22.0。

方法：对38份鲜食葡萄品种的35项评价指标进行因子分析(如表3，因子估计方法采用主成分法，旋转方法采用不旋转)。

作用：在对鲜食葡萄果实品质评价的过程中，由于品质评价指标繁多，指标的重要性各不相同，信息部分重复，因此应遵循利用少数指标来表明绝大部分信息，所筛选的指标应遵循彼此之间不相关，品种间变异情况较为明显。

表3鲜食葡萄品质指标的因子分析

结果：每个主成分对品质影响的大小，结果见表3。方差贡献率越大，说明该因子在整体数据中的重要性越大。共筛选出8个特征值大于1的因子，顺序按每个因子的方差贡献率由大到小排列，累计方差贡献率为89.064％，故提取出8个主成分，其中第一个主成分的方差贡献率显著高，为35.742％。主成分影响因子代表各指标在相应的主成分中的正负方向和权重。从表3可以看出，第一主成分为果皮、果肉和种子的各酚类化合物含量高和抗氧化能力强，为营养因子。由于果皮和果肉的各酚类化合物和抗氧化活性之间均呈现两两极显著正相关，选择其中一项具有代表性的指标，葡萄的抗氧化能力主要源于酚类化合物含量，因此选择总酚含量作为核心指标之一；第二主成分为a值和除粘附性外的所有质构指标，即颜色偏红且果实组织紧密度强，为外观因子和质地因子。选择a值作为核心指标；第三主成分是高的糖酸比和感官评定三项指标，定义为风味因子。可直接选择糖酸比为核心评价指标；第四主成分为果粒横纵径和单粒重，代表较大的果实，也属于外观因子。果粒横纵径与单粒重呈正比，选择单粒重作为核心指标更具有代表性；第五主成分为胶粘性和咀嚼性，属于质构方面的质地因子。由于咀嚼性的变异系数更高，所以选择咀嚼性作为核心指标之一；第六主成分为FRAP铁离子还原力强，也是营养因子；第七主成分和第八主成分分别为可滴定酸度和可溶性固形物含量，为风味因子。二者含量直接影响糖酸比，但由于可滴定酸度与糖酸比呈显著负相关，与上述内容相驳，所以选择可溶性固形物作为最后一个核心指标。

除去重复的信息，可将以上指标归纳为营养因子、外观因子、质地因子和风味因子四方面。

综上，本实验选择总酚、a值、咀嚼性、单粒重、糖酸比和可溶性固形物 6项鲜食葡萄果实品质评价核心指标，其中，考虑到部分品种果皮的可食用性，将营养因子中的总酚设置为一个可变量，即去皮食用的葡萄总酚为果肉的总酚含量，带皮食用的葡萄总酚为果肉与果皮总酚含量之和。

本发明的一种鲜食葡萄果实品质评价体系的模型，所述的模型的建立方法如下：

(1)构建品质综合评价模型：利用层次分析法将一个多元的目标层分解成多个相关联的准则层和指标层，把指标之间的相对重要性进行量化，然后求解指标的判断矩阵特征向量作为相应的权重值。根据鲜食葡萄指标的层次结构关系，建立综合评判树(图2)，总共分为3层，第一层为目标层，记为A，代表鲜食葡萄品质；第二层为准则层，记为B，B

从指标层开始逐一对上层进行比较，结合业内专家经验，采用九级标度法建立两两比较判断矩阵建立判断矩阵并进行一致性检验，见表4和5，计算公式见公式(1)。准则层和指标层的CR值分别为0.059和7.95E-05，均小于 0.1，说明判断矩阵的一致性可以被接受。

软件：Microsoft excel 2016。

在层次分析确定鲜食葡萄有效权重基础上，得到鲜食葡萄核心指标权重系数分别为：a值(0.048)、单粒重(0.070)、总酚(0.233)、咀嚼性(0.113)、可溶性固形物(0.169)和糖酸比(0.366)。得到鲜食葡萄品质综合评价模型，公式(2)：

Y＝0.048×C

其中，Y为综合得分、C

表4准则层分析比较矩阵及一致性检验

表5指标层分析比较矩阵及一致性检验

(2)鲜食葡萄综合品质得分：由于不同核心评价指标的量纲与单位不同，为了统一计算，首先运用数学变换方法将数据进行Zscore标准化处理，使用 SPSS 22.0软件。将不同品种核心指标标准化后的数据带入公式(2)，得到38份鲜食葡萄品种的综合得分，见表6。

表6鲜食葡萄综合品质得分表

由于a值、单粒重、总酚、咀嚼性、可溶性固形物和糖酸比均为正向指标，所以得分越大，品质越好，可根据Y综合得分的高低判断鲜食葡萄品质，并对葡萄进行分级。按照综合得分将葡萄按品质高低分为4个等级：Ⅰ级(0.499～ 1.289)：夏黑、碧香无核、春光、京秀、火焰无核、蜜光和沈农金皇后，以上葡萄普遍具有较高的糖酸比，口感甜脆，风味良好，食用营养价值高，果实在黑龙江地区的表现良好，可以受到广泛的接受，结合田间引种表现，选择适合大范围推广的品种；Ⅱ级(-0.072～0.420)：无核白鸡心、吉紫香、沈香无核、宝光、意大利、脆光、天工墨玉、早夏、醉金香、天工蜜、京亚、脆霞、粉红亚都蜜、沈农香丰和金星无核；Ⅲ级(-0.511～-0.098)：寒香蜜、巨峰、无核早红、光辉、金红娃、沈农硕丰、翠峰、火星无核、早霞玫瑰和茉莉香；Ⅳ级(-1.089～-0.615)：天工白玉、87-1、蜜汁、香悦、阳光玫瑰和天工玉柱，这类葡萄的酚类含量偏低，果实含糖量较低，无明显的香味，口感较差。

可靠性验证：

验证方法：采用百分制，组织8位食品专业学生组成感官评定小组，男女比例1:1，分别从外观、质地和风味对新鲜葡萄果实进行打分并计算得分，评分标准见表7。

表7鲜食葡萄感官评分标准

选择了其他年份的‘意大利’‘沈香无核’‘宝光’和‘夏黑’葡萄，这些品种涵盖了种系、种子情况以及果皮的颜色和可食用性。将相应指标带入公式(2)，所得Y综合得分分别为0.309(Ⅱ级)、0.159(Ⅱ级)、0.172(Ⅱ级)和0.544(Ⅰ级)，均符合上述分级标准，可认为该评价体系有效。

表8所示为鲜食葡萄感官评定得分，通过品质评价模型计算鲜食葡萄综合品质得分，结果总体上与感官评定得分相符合。Ⅰ级品种中的7个鲜食葡萄的感官评定综合得分平均为81.82分，整体上感官品质良好，符合消费者喜好。‘天工白玉’、‘天工玉柱’和‘阳光玫瑰’葡萄的感官评定综合得分低于70 分，模型分布在第Ⅳ等级中。

表8鲜食葡萄品种感官评定得分

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。