孔冉 羅煉芳 李棟梁 蘇俊波

摘? 要? 甘蔗砍收后堆放過(guò)程中，耐貯性與品種有直接關(guān)系。本研究以5個(gè)甘蔗品種（系）為供試材料，觀測(cè)砍收后7 d內(nèi)，其甘蔗蔗糖分、重力純度、簡(jiǎn)純度、還原糖分、纖維分、單莖重等指標(biāo)變化情況。采用相關(guān)分析、因子分析法進(jìn)行分析，對(duì)測(cè)定指標(biāo)間相關(guān)性及5個(gè)甘蔗品種（系）品質(zhì)變化進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，隨著堆放時(shí)間延長(zhǎng)，甘蔗蔗糖分、重力純度、簡(jiǎn)純度均呈下降趨勢(shì)，甘蔗纖維分、還原糖分和單莖重?fù)p失均呈上升趨勢(shì)，重力純度和簡(jiǎn)純度指標(biāo)間極顯著正相關(guān)，還原糖分與簡(jiǎn)純度指標(biāo)間顯著負(fù)相關(guān);6個(gè)指標(biāo)可簡(jiǎn)化為2個(gè)因子，其達(dá)到所有指標(biāo)91.297%的信息量;利用因子得分對(duì)供試甘蔗品種（系）進(jìn)行聚類分析，可分為3個(gè)類群。在5個(gè)品種（系）中，熱甘11-1559耐貯性最好，ROC22和熱甘14-291次之，熱甘11-122和熱甘12-60最差。

關(guān)鍵詞? 甘蔗;品質(zhì)變化;因子分析中圖分類號(hào)? S566.1;S31 ?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? A

DOI10.3969/j.issn.1000-2561.2018.12.010

甘蔗是主要的糖料作物，以甘蔗為原料的糖產(chǎn)量占全球糖供應(yīng)總量85%以上^[1]。在生產(chǎn)中，甘蔗蔗糖產(chǎn)量受其品質(zhì)嚴(yán)重影響。國(guó)內(nèi)甘蔗砍收后，由于各種原因，蔗糖企業(yè)不能做到原料蔗及時(shí)入榨，導(dǎo)致甘蔗品質(zhì)嚴(yán)重下降。甘蔗砍收后，耐貯性與甘蔗品種有直接關(guān)系，近年來(lái)，一些學(xué)者對(duì)甘蔗砍收后耐貯性進(jìn)行了研究。夏紅明等^[2]研究結(jié)果顯示，云蔗07-2800在砍收后192 h堆放過(guò)程中，蔗糖分上升0.45%;梁宏衛(wèi)等^[3]研究結(jié)果顯示，桂柳2號(hào)和柳城05-136砍后堆放9 d內(nèi)，蔗糖分分別上升0.13%和0.07%。除此之外，其余研究結(jié)果均一致表明，甘蔗砍收后堆放過(guò)程，隨著堆放時(shí)間延長(zhǎng)，甘蔗品種蔗糖分、重力純度、簡(jiǎn)純度、單莖重均逐漸下降^[4-10]，纖維分和還原糖分隨堆放時(shí)間推移而升高 ^[4-10]。甘蔗堆放過(guò)程中指標(biāo)變化，品質(zhì)下降，對(duì)制糖企業(yè)及蔗農(nóng)均影響重大。對(duì)于制糖企業(yè)而言，原料蔗蔗糖分和重力純度等品質(zhì)指標(biāo)下降，還原糖上升，降低了產(chǎn)糖率，增加了制糖成本;對(duì)蔗農(nóng)來(lái)說(shuō)，原料蔗干耗，重量變輕，會(huì)直接造成經(jīng)濟(jì)損失。因此，分析不同甘蔗品種砍收后耐貯性，對(duì)制糖企業(yè)及蔗農(nóng)安排種植及砍榨計(jì)劃有重要意義。以往評(píng)價(jià)甘蔗耐貯性時(shí)，大多采用堆放時(shí)間內(nèi)，多個(gè)品質(zhì)指標(biāo)上升或下降數(shù)值直接比較方法進(jìn)行分析，以相關(guān)性分析和因子分析方法對(duì)指標(biāo)變化進(jìn)行分析未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。本研究選用4個(gè)本單位近年選育、農(nóng)藝性狀優(yōu)良的“熱甘”系列新品系，以生產(chǎn)主栽品種ROC22為對(duì)照，采用相關(guān)性及因子分析等方法，研究4個(gè)甘蔗品系在砍收后7 d內(nèi)的耐貯性，以期為其推廣、蔗農(nóng)和制糖企業(yè)合理安排原料蔗入榨和品種種植結(jié)構(gòu)布局提供依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 材料

供試材料為中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所選育的4個(gè)甘蔗新品系：熱甘11-1559、熱甘11-122、熱甘12-60和熱甘14-291，對(duì)照品種為當(dāng)前甘蔗生產(chǎn)上主栽品種ROC22。

1.2? 方法

甘蔗種苗于2016年2月種植于中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所試驗(yàn)基地，設(shè)3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)3行區(qū)，小區(qū)面積30 m²。試驗(yàn)地為紅壤土，前作為甘蔗，肥力中等且均勻，生產(chǎn)管理水平同大田種植。試驗(yàn)于2017年1月5日至12日進(jìn)行，期間均無(wú)降水，平均氣溫為14～21 ℃，分別于每個(gè)重復(fù)隨機(jī)砍16株長(zhǎng)勢(shì)正常均勻的蔗莖，3個(gè)重復(fù)共48株蔗莖，編號(hào)后置于室外棚下堆放，避免雨淋。單個(gè)品種（系）每份6根蔗莖，共計(jì)8份，其中1份用于每天測(cè)定重量變化情況，其余7份用于1 d開(kāi)始每天分析蔗糖分、蔗汁重力純度、蔗汁簡(jiǎn)純、蔗汁還原糖分和纖維分等工藝性狀變化情況。甘蔗蔗汁品質(zhì)檢測(cè)方法采用DB53/T 664-2015《甘蔗品質(zhì)的分析方法》進(jìn)行。

1.3? 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。指標(biāo)變化速率以各指標(biāo)每日測(cè)定值減去初始值為變量，與變化時(shí)間建立線性回歸方程，其斜率為變化速率。采用Pearson相關(guān)分析法進(jìn)行指標(biāo)相關(guān)性分析;以特征值大于1對(duì)因子進(jìn)行提取，并獲得各參試甘蔗品種系因子得分;以因子得分為變量，歐氏距離平方作為品種系間距離，組間連接的聚類方法對(duì)品種（系）的耐貯藏性進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 甘蔗品質(zhì)指標(biāo)簡(jiǎn)要分析

2.1.1? 甘蔗蔗汁品質(zhì)指標(biāo) ?所測(cè)指標(biāo)里，蔗糖分、還原糖分、簡(jiǎn)純度、重力純度均是評(píng)價(jià)甘蔗品質(zhì)的重要指標(biāo)。從表1可以看出，5個(gè)供試材料隨堆放時(shí)間延長(zhǎng)，蔗糖分、簡(jiǎn)純度、重力純度呈下降趨勢(shì)，還原糖分呈上升趨勢(shì)。從1 d至7 d，蔗糖分降幅大小為：熱甘12-60>熱甘14-291>熱甘11-1559>熱甘11-122>ROC22;重力純度及簡(jiǎn)純度降幅大小為：熱甘11-122>熱甘12-60>ROC22>熱甘14-291>熱甘11-1559;還原糖分升幅大小為：熱甘11-122>熱甘14-291>熱甘12-60>ROC22>熱甘11-1559。

2.1.2? 甘蔗纖維分及單莖重指標(biāo) ?從表1可以看出，5個(gè)供試材料隨著堆放時(shí)間延長(zhǎng)，水分損失，甘蔗纖維分含量及單莖重?fù)p失均呈上升趨勢(shì)，從1 d至7 d，纖維分升幅為：熱甘11-122>熱甘11-1559>熱甘12-60>ROC22>熱甘14-291;單莖重?fù)p失幅度由高到低為：ROC22>熱甘12-60>熱甘11-1559>熱甘11-122>熱甘14-291。

2.2? 指標(biāo)相關(guān)性分析

以7 d內(nèi)所測(cè)甘蔗各指標(biāo)整體變化（速）率進(jìn)行相關(guān)分析。結(jié)果表明，還原糖上升速率與簡(jiǎn)純度下降速率呈顯著正相關(guān)，重力純度下降速率與簡(jiǎn)純度下降速率呈極顯著正相關(guān)，蔗糖分下降速率與纖維分下降速率、單莖重下降率指標(biāo)相關(guān)性不顯著（表2）。

2.3? 因子分析

以甘蔗品種（系）品質(zhì)指標(biāo)變化（速）率為基礎(chǔ)，利用SPSS軟件計(jì)算出各因子的特征向量和貢獻(xiàn)率，對(duì)蔗糖分下降速率、還原糖上升速率、簡(jiǎn)純度下降速率、重力純度下降速率、纖維分上升速率、單莖重下降率等6個(gè)指標(biāo)進(jìn)行因子分析。結(jié)果表明，2個(gè)因子特征值累積貢獻(xiàn)率91.297%（分別為63.528%、27.769%）（表3），說(shuō)明這2個(gè)因子對(duì)6個(gè)品質(zhì)指標(biāo)有較好代表性，可以用這2個(gè)因子代替上述品質(zhì)指標(biāo)來(lái)綜合分析甘蔗品質(zhì)變化。在第一因子中，蔗糖分下降速率、還原糖上升速率、簡(jiǎn)純度下降速率、重力純度下降速率的系數(shù)較大，反映了全部信息量的63.528%，故該因子代表了蔗糖分、還原糖、簡(jiǎn)純度、重力純度變化速率;在第二因子中，纖維分上升速率和單莖重下降率系數(shù)較大，反映了全部信息量的27.769%，故該因子代表纖維分和單莖重變化（速）率。

2.4? 聚類分析

以各品種（系）因子得分為甘蔗砍收后品質(zhì)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)供試甘蔗品種（系）的品質(zhì)穩(wěn)定性進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析。結(jié)果顯示，在種間距離為15處，可將5個(gè)供試甘蔗品種（系）分為3個(gè)類群（圖1）。第Ⅰ類群，ROC22和熱甘14-291，表現(xiàn)為還原糖上升速率、簡(jiǎn)純度和重力純度下降速率中等，纖維分上升速率較慢;第Ⅱ類群，熱甘11-122和熱甘12-60，表現(xiàn)為蔗糖分下降速率中等，還原糖、簡(jiǎn)純度、重力純度下降速率較快;第Ⅲ類群，熱甘11-1559，表現(xiàn)為蔗糖分下和重量干耗變化（速）率中等，還原糖上升速率、簡(jiǎn)純度下降速率、重力純度下降速率最慢。綜合來(lái)看，熱甘11-1559各指標(biāo)變化速率較慢，砍收后7 d內(nèi)，耐貯性表現(xiàn)較好;ROC22和熱甘14-291表現(xiàn)中等;熱甘11-122和熱甘12-60表現(xiàn)較差。

3? 討論

甘蔗砍收后堆放過(guò)程中，隨著時(shí)間的推移，品質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，其變化受時(shí)間、品種、環(huán)境等多因素影響。品質(zhì)指標(biāo)變化進(jìn)而影響產(chǎn)糖率，梁宏衛(wèi)等^[3]認(rèn)為纖維分含量過(guò)高會(huì)降低壓榨速度，加速機(jī)械磨損，產(chǎn)生過(guò)多蔗渣帶走更多蔗糖;李復(fù)琴等^[11]、段慧芬等^[12]認(rèn)為甘蔗還原糖含量與制糖工藝過(guò)程有密切關(guān)系，還原糖含量過(guò)高，蔗汁純度下降，影響蔗糖結(jié)晶，從而降低出糖率，可見(jiàn)依靠單一指標(biāo)變化并不足以評(píng)價(jià)品種堆放過(guò)程中品質(zhì)優(yōu)劣程度。本研究選用熱甘系列4個(gè)新品系，以ROC22為對(duì)照，分析砍收后多個(gè)決定品質(zhì)的指標(biāo)變化情況。結(jié)果顯示，在堆放過(guò)程中，蔗糖分、重力純度、簡(jiǎn)純度呈下降趨勢(shì)，還原糖、纖維分、單莖重?fù)p失呈上升趨勢(shì)，這與前人^[2-8]的研究結(jié)果相一致。對(duì)指標(biāo)變化速率進(jìn)行相互間相關(guān)性分析，結(jié)果顯示，還原糖變化速率與簡(jiǎn)純度變化速率呈顯著正相關(guān)，重力純度變化速率與簡(jiǎn)純度變化速率呈極顯著正相關(guān)，纖維分與蔗糖分變化速率呈不顯著負(fù)相關(guān)，這與陳月桂等^[13]、黎煥光等^[14]、謝靜等^[15]的研究結(jié)果一致。甘蔗蔗糖分并不與重力純度變化相關(guān)，且蔗糖分下降幅度較重力純度小，究其原因，可能是由于甘蔗在堆放過(guò)程中，失水造成蔗汁濃縮，使蔗糖分濃度下降有限^[9]。

因子分析是主成分分析的進(jìn)一步發(fā)展，是用較少個(gè)數(shù)的公因子的線性函數(shù)與特定因子之和來(lái)表達(dá)原觀察變量的每一個(gè)分量，以達(dá)到合宜的解釋原變量相關(guān)性并降低其維數(shù)的目的^[16]。本研究采用因子分析將6個(gè)品質(zhì)指標(biāo)分為2個(gè)主因子，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用聚類分析將供試材料分為3種類型，不同類型間存在著品質(zhì)變化的差異。其中，7 d堆放過(guò)程中，熱甘11-1559品質(zhì)變化較慢，耐貯性表現(xiàn)最好;ROC22和熱甘14-291次之;熱甘11-122和熱甘12-60最差。農(nóng)戶及制糖企業(yè)在安排砍收及入榨時(shí)，對(duì)耐貯性較差品種應(yīng)優(yōu)先安排，此外，還應(yīng)盡量縮短各品種堆放時(shí)間，以減少損失。

Singh等^[17]的研究結(jié)果表明，隨著外界環(huán)境溫度的升高，甘蔗糖分損失增加，蔗莖收獲后240 h，甘蔗蔗糖分在1月的損失量明顯低于4月;Surekha等^[18]的研究表明，甘蔗品質(zhì)劣變程度隨甘蔗堆放條件的不同而不盡一樣。本研究于2017年1月進(jìn)行，結(jié)果只針對(duì)當(dāng)時(shí)環(huán)境及類似堆放條件下的各品種（系）品質(zhì)變化規(guī)律，其余環(huán)境及堆放條件下變化情況，需進(jìn)一步研究。

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