基于BP人工神经网络算法的苹果制干适宜性评价

• 作者: 刘璇 吴昕烨 张彪 李旋 李潇 毕金峰 金鑫
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 苹果 脆片 干制 适宜性评价 BP神经网络
• 年，卷（期）: 2019,（1）
• 所属期刊栏目: 食品科学与工程
• 页码范围: 129-142
• 页数: 14页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2019.01.012

摘要

[目的]建立苹果原料制干适宜性评价模型,实现基于苹果原料指标预测干制品品质的目标,为苹果制干专用化原料的筛选提供方法依据,为明确苹果干制品品质形成的基础物质提供数据支持.[方法]以来自7个不同主产区的21个主栽品种,共34份苹果鲜果样本为研究对象,运用多种数据处理方法建立苹果脆片品质综合评价模型与苹果原料制干适宜性评价模型.(1)利用压差闪蒸干燥方法制备34份苹果鲜果的脆片样本,测定苹果脆片1 7项品质指标,采用因子分析进行降维并筛选得到苹果脆片品质评价核心指标,运用层次分析法得到脆片核心指标权重值,构建脆片品质综合评价模型并计算得到脆片综合评价得分.(2)测定34份苹果鲜果样本22项品质指标,与脆片核心指标进行相关性分析并筛选出与脆片品质相关的果实特征指标.选用29个样本以果实特征指标为输入,对应脆片综合评价得分为输出,利用误差反向传播(Error Back Propagation,BP)神经网络算法构建学习模型;其余5个样本为验证样本,评价学习模型的预测准确性.变换3组学习样本构建3个学习模型,对比3个模型的预测准确性,验证建模方法的合理性与稳定性.[结果]苹果脆片L*植、脆度、膨化度、可滴定酸含量、可溶性糖含量和粗蛋白含量被确定为不同样本脆片品质综合评价的核心指标,构建的苹果脆片品质综合评价模型为Y综合得分=L*值×0.3724+脆度×0.2665+膨化度×0.1583+可滴定酸含量×0.0890+可溶性糖含量×0.0569+粗蛋白含量×0.0569.34个苹果鲜果样本制得的脆片综合得分范围为0.2069-0.7933,存在较大差异,得分排名前3的苹果样本为‘辽宁华红’‘辽宁华金’和‘山东烟富6号’,排名最后的苹果样本为‘陕西秦冠’.基于脆片核心指标与苹果果实品质指标相关性分析结果,筛选出苹果果实的果形指数、果肉a*值、pH、可滴定酸含量、Vc含量、果核比例、粗蛋白含量、果肉b*值、密度、可溶性固形物含量、粗纤维含量、总糖含量12项指标作为果实制干适宜性评价的特征指标.以果实特征指标值为输入层,对应苹果脆片综合评分为输出层,建立BP神经网络学习模型,可实现苹果原料制干适宜性的定量预测.该方法建立的学习模型有较高的预测准确性与稳定性,变换学习样本得到的3个学习模型的预测值与实际值相对误差均不超过10％,实际值与模型预测值线性拟合后决定系数R2均大于0.95.[结论]苹果制干适宜性可由果实的果形指数、果肉a*值、pH、可滴定酸含量、Vc含量、果核比例、粗蛋白含量、果肉b*值、密度、可溶性固形物含量、粗纤维含量、总糖含量12项指标进行评价,建立的适宜性评价模型可实现基于苹果原料指标定量预测其制干适宜性.