Fisher判别分析在苹果品质鉴别中的应用

Fisher判别分析在苹果品质鉴别中的应用 3562007,Va1.2&No.07目品科学※分析检测 Fisher判别分析在苹果品质鉴别中的应用 鲁立强1,金成国1,马玉梁1,宋文同1,王志花2 (1.中国地质大学材料科学与化学工程学院,湖北武汉430074; 2.武汉理工大学理学院,湖北武汉430070) 摘要:通过测定国产水晶富士和美国产伽利果两种苹果果汁的电导率和pH,以及 其中K,zn,cu,Ca,Mn 五种矿质元素的含量,比较了水晶富士和伽利果的品质.通过特征变量的选择,在 电导率,pH,c(K),c(Zn), c(Cu),c(Ca),c(Mn)等七个变量中分别选择了二个,三个或五个变量进行Fisher判别 分析,对样品集中40个样 品的正确判别率分别为87.5%,100%,100%. 关键词:苹果;Fisher判别分析;电导率;pH;矿质元素 ApplicationofFisherDiscriminancetoDiscriminateAppleQualities LULi-qiang,JINCheng-guo,MAYu-liang,SONGWen-tong,WANGZhi-hua2 (1.FacultyofMaterialScienceandChemicalEngineering,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan430074,China; 2.FacultyofSciences,WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430070,China) Abstract:Theconductivity,pHandcontentoffivemineralelements,namelyl('Zn,Cu,CaandMn,weredeterminedinapple samples,involvingtwokinds,homebredFujiandimportedGala.Thequalityofthesetwokindsofapplewagrespectively compared.Two,threeO1"fivevariableswerechosentomakeFisherdiscrirninancefi'omthesevenvariableswiththerateofcorrect discriminationas87.5%,100%,lO0%inthe40samples,respectively. Keywords:apple:Fisherdiscriminance;conductivity:pH;mineralelement 中图分类号:TS255.1文献标识码:A文章编号:1002.6630(2007)07.0356.04 Fisher判别分析是模式识别的常用方法之一,是在 已知分类模式的基础上,以特征变量的一个或几个线性 函数作为判别函数,对未知的样本进行分类和判别【". Fisher判别分析广泛应用于化合物分类,环境监测和产 品评估等诸多方面[2-4】. 我国苹果产量占世界总产量的三分之一,数量优势 在世界苹果生产国中十分突出,对国际市场的影响力日 益明显.但总体上来看,国产苹果品质与进口苹果存 在较大差距,所生产的苹果汁质量也受到较大的影响. 浓缩苹果汁的品质和价格往往与酸度成正比【,酸度提 高1度,价格就可增加100,150美元,吨.与国外相 比,国产苹果汁含酸量明显偏低.因此,提高苹果品 质严重关系到我国苹果产业的发展,其品质分析测量成 为关注的焦点之一. 本研究主要测定了两种苹果样品的电导率,pH和 矿质元素的含量,并对其进行Fisher判别分析. 1材料与方法 1.1材料与仪器 国产山东水晶富士;美国产伽利果. lmg/LCa,Zn,Cu,Mn单元素 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 溶液;10g/L K标准溶液;K的消电离剂和Ca的释放剂氯化铯.硝酸 镧混合溶液【】:50g/LLa,25g/LCs:硝酸;pH9.18四 硼酸钠缓冲溶液;pH4.01邻苯二甲酸氢钾缓冲溶液;去 离子水. DDS.12A型数字电导率仪;PHS211C型酸度计; WFX.IF2型原子吸收分光光度计;CW.JE04型榨汁机; GSD.77.03型磁力搅拌器. 1.2方法 1.2.1样品的前处理 取水晶富士和伽利果各20个,洗净,去皮,纵 向切块,榨成汁状,放入50m1的比色管,编号. 1.2.2电导率,pH的测定 对数字电导率仪进行校正,调零后(数字电导率仪 电极常数J为1.097),测定样品果汁的电导率. 用标准缓冲溶液对酸度计进行校正后,测定样品果 收稿日期:2006.07.09 作者简介:鲁立强(1972.),男,副教授,主要从事现代分析测试技术与化学计量学研 究. ※分析检测食品科学2007,VoL2&No.07357 汁的pH. 1.2.3矿质元素含量的测定 取样品果汁50ml放入250ml锥形瓶中,加20mll:1 硝酸消化,静置过夜后,在电热板上中温加热消煮. 溶液透明澄清后,高温加热除去多余的硝酸.冷却至 室温后移入50ml的容量瓶中,用8%的硝酸溶液定容. 分别取上述消化后的果汁溶液稀释不同倍数后,加 入相应的消电离剂和释放剂,在最佳实验条件下,用 火焰原子吸收法测定矿质元素的含量,每个样品中每种 元素进行三次测定得其平均值【6]. 2结果与分析 2.1电导率,pH与品质的关系 按照实验方法,分别对20个水晶富士(编号1,20) 和20个伽利果(编号21,40)的果汁样品的电导率和pH进 行测量,结果见 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1. 实验结果表明,水晶富士果汁的电导率,pH均值 分别为1.124,4.20,平均偏差分别为0.106,0.15;伽 利果果汁的电导率,pH均值分别为1.220,3.77,平均 偏差分别为0.0679,0.085.伽利果果汁平均电导率较水 晶富士高,而PH较水晶富士低,且偏差都较低,表 明伽利果中酸物质含量高,品质稳定,品质较高. 通过对上述数据分析还可知,两种样品的电导率与 pH之间都不存在明显的相关性. 2.2矿质元素含量与品质的关系 苹果品质与矿质元素的含量有明显的相关性[7】.本 研究主要测定了Ca,K,CU,Mn,Zn的含量,其 表1样品的电导率(ms/cm)和pH测定结果 Table1Determinationresultsofconductivity(m~cm)andpHofsamples 35820O7,Vo1.28,No.07目晶科学※分析检测 中Ca,K的含量与品质正相关,Cu,Mn的含量与品 质负相关,Zn的含量与品质无明显相关性. 按照实验方法,分别对两组样品果汁中矿质元素含 量进行测定,结果见表2.从矿质元素含量总和来看, 伽利果的矿质元素含量高于水晶富士,其Ca,K,Cu 含量比水晶富士高,Mn,Zn含量比水晶富士低.伽 利果各种矿质元素含量的偏差较小,说明其品质较稳 定.综合矿质元素含量分析表明,水晶富士品质较低, 伽利果品质较高. 2-3苹果品质的Fisher判别分析 2.3.1以电导率和pH为变量的Fisher判别分析 样品果汁电导率,pH由电导率仪和酸度计直接测 得,故尝试选择两者进行Fisher判别.通过Fisher准 则特征变量选择程序对电导率,PH进行特征变量选 择,两个变量全被选为用于判别的特征变量,Fisher权 值分别为0.0203,0.1859,表明这两种指标都与苹果品 质密切相关.其中pH所占的权重高许多,表明pH在 苹果品质的判别中更为重要. 以FiSher判别分析程序处理两组样品的电导率, pH数据,其中水晶富士样品的平均判别值为1.60142, 伽利果样品的平均判别值为1.39873,判别函数临界值 为1.50007.结果见表3. 表3以电导率和DH为变量的Fisher判别分析结果 Table3ResultsofFisherdiscriminancewithvariablesof conductivityandpH 编判别原计算编判别原计算 号函数值分类分类号函数值分类分类 注:A为品质较低;B为品质较高. 从结果可知,未知样品判别函数值大于1.50007, 则被判为品质较低,反之品质较高,40个已知样品的 判别正确率为87.5%. 2.3.2以矿质元素含量为变量的Fisher判别分析 样品中五种矿质元素的含量是果汁消化后用火焰原 子吸收法测得,故尝试选择五种矿质元素含量进行 Fisher判别.通过Fisher准则特征变量选择程序进行特 征变量的选择,在五种矿质元素的含量中,K,Zn, Cu三种元素的含量被选为判别品质的特征变量.与苹 果品质成正相关,无关,负相关的矿质元素各被选择 了一个,选择的特征变量比较有代表性,三个特征变 量的Fisher权值分别为0.0133,0.0423,0.4022,占到 五种矿质元素总权值的97.882%. 将相应的矿质元素含量值输入Fisher判别分析程 序,其中水晶富士样品的平均判别值为一0.38941,伽 利果样品的平均判别值为一0.84229,判别函数临界值为 一 0.61585.结果见表4. 表4以矿质元素含量为变量的Fisher判别分析结果 Table4ResultsofFisherdiscriminancewithvariablesof mineralelements 注:A为品质较低:B为品质较高. 从结果可知,未知样品判别函数值大于一0.61585, 则被判为品质较低,反之品质较高,40个样品的判别 正确率为100%. 2.3.3综合电导率,pH和矿质元素含量的Fisher判别 分析 通过Fisher准则特征变量选择程序对电导率,pH 以及五种矿质元素的含量进行特征变量的选择,电导 率,PH,K,Zn,CU被选为程序判别的特征变量. ※分析检测良晶科学2007,VoL28,No.07359 选择的结果与前面分别选取的结果一样,表明这五个指 标在苹果品质判别中都比较重要.各个特征变量所占的 Fisher权值分别为:0.0203,0.1859,0.0133,0.0423 和O.4022,占到七个变量总权值的98.530%. 依据这五个特征变量进行Fisher判别,其中水晶富 士样品的平均判别值为O.954470,伽利果样品的平均判别 表5综合Fisher判别分析结果 Table5ResultsofsyntheticFisherdiscriminance 注:A为品质较低;B为品质较高. 值为O.36051,判别函数临界值为O.65749.结果见表5. 从结果可知,未知样品判别函数值大于0.65749, 则被判为品质较低,反之品质较高,40个样品的判别 正确率为100%. 3结论 通过以上三次的Fisher判别分析比较,表明水晶富 士品质较低,伽利果品质较高.由于电导率,PH的 测量比较方便且判别正确率较高,故选其作为主要指标 较理想.对于4O个已知样品,以电导率,PH两个变 量进行Fisher判别的正确率可达87.5%.如果增加样品 的数目,应可进一步提高正确判别率,从而达到鉴别 的目的. 参考文献: 【1】陆晓华.化学计量学【M】.武汉:华中理工大学出版社,1997:322— 340. 【2】朱秀华.判别分析用于烃类化合物分类及汽油样品的族组成分析叽. 分析化学,2002,3O(1):18.25. 【3】郭玉文.Fisher法在空气环境监测点位优化中的应用【J】_环境工程, 2002,2O(4):64—66. 【4】宋文爱,于洋.Fisher二类线性判别在构件粘接强度分类判别中的应 用叨.航空兵器,2004(5):33—35. 【5】李宝江,林桂荣,崔宽.苹果糖酸含量与苹果品质的关系【J】_沈阳农 业大学,1994(3):279.283. 【6】武汉大学化学系.仪器分析【M】.北京:高等教育出版社,2001:38. 66. 李宝江,林桂荣,刘风君.矿质元素含量与苹果风味品质及耐储存 性的关系【J】_果树科学,1995,12(3):141—145. 研宪确认户噎酒靖依赖基囚原囚 根据来自Granada大学科学家的研究成果,尽管很多因素都可能导致一个人成为瘾君子,例如社会,家庭, 环境和基因因素等,但科学家发现,体内缺少一种关键物质一一内啡肽是遗传的,因此成为瘾君子有其基因原因. 13内啡肽是大脑对多种环境作出反应而释放的"吗啡"之一.因此13内啡肽是一种内生止疼剂.研究人员注 意到常年酗酒的人体内13内啡肽含量较低,UGR医学讲师JoseRicoIrles认为这一低13内啡肽浓度决定了一个人是 否会成为瘾君子.缺少内在13内啡肽会对外在物质造成依赖,例如酒精. Granada南部西班牙语省的约200户家庭参与了这一研究.这些家庭中至少有一位常年酗酒的家长.结果这些 家庭出生的儿童在6个月到10岁之间时已表现出比同龄儿童低的13内啡肽水平.科学家表示:当双亲都酗酒时,后 代的13内啡肽水平更低. 尽管酒精摄入影响不同人的方式并不一样,但较低的B内啡肽浓度确实导致人们更易受到酒精的影响,因此他 们更容易对酒精产生依赖.科学家表示,13内啡肽将成为一种确认酗酒高风险人群的分子标志. Rico说:"要防止人们成为瘾君子,就必须考虑和确认基因易感性,必须在儿童和青少年接触到酒精之前就 对他们展开行动."科学家警告,这对于防止酗酒非常重要,因为酒精是一种到达一定程度后就不可逆的药物.