陳夢音，王琳琳，韓 玲,*，丁考仁青，張佳瑩，黃彩燕，文鵬程（.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；.甘南州畜牧科學(xué)研究所，甘肅 合作 747000）

基于主成分和聚類分析的曲拉品質(zhì)的綜合評價(jià)

陳夢音1，王琳琳1，韓 玲1,*，丁考仁青2，張佳瑩1，黃彩燕1，文鵬程1
（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.甘南州畜牧科學(xué)研究所，甘肅 合作 747000）

為提高牧區(qū)牦牛曲拉品質(zhì)的一致性，對我國曲拉主產(chǎn)區(qū)的曲拉樣品進(jìn)行綜合評價(jià)。采集8 個地區(qū)95 份牦牛曲拉樣品，對其營養(yǎng)成分、抗氧化指標(biāo)、色度值及5-羥甲基糠醛（5-hydroxymethylfurfural，5-HMF）進(jìn)行測定與分析，應(yīng)用主成分分析篩選曲拉品質(zhì)評價(jià)指標(biāo)，同時(shí)通過聚類分析對曲拉樣品進(jìn)行分類，運(yùn)用方差分析對曲拉進(jìn)行綜合評價(jià)。結(jié)果表明，根據(jù)相關(guān)性分析得到大多數(shù)指標(biāo)間均存在極顯著（P＜0.01）或顯著（P＜0.05）相關(guān)性；主成分分析篩選出2 個主成分因子，PC1（72.846%）為外觀色澤因子，PC2（13.763%）為營養(yǎng)品質(zhì)因子，L*值、a*值、b*值以及5-HMF含量在PC1上的載荷因子均在0.9以上，說明外觀色澤是評價(jià)曲拉品質(zhì)的主要指標(biāo)；聚類分析可將95 份曲拉樣品分為4 類，且此分類結(jié)果與主成分分析結(jié)果基本一致。該4類曲拉樣品品質(zhì)存在極顯著差異（P＜0.01），其中總體14.74%左右的曲拉樣品品質(zhì)不佳，69.47%左右的曲拉樣品品質(zhì)良好，15.79%左右的曲拉樣品品質(zhì)優(yōu)良。

牦牛曲拉；品質(zhì)指標(biāo)；主成分分析；聚類分析

曲拉是牧民將牦牛乳脫脂后，在自然條件下發(fā)酵使酪蛋白凝固、干燥后所制成的奶干渣[1]。曲拉作為藏區(qū)牧民的休閑食品，富含酪蛋白、價(jià)格低廉、資源豐富，是生產(chǎn)干酪素和酪朊酸鹽的原料之一，隨著干酪素和酪朊酸鹽及其衍生產(chǎn)品市場需求的不斷擴(kuò)大，曲拉的市場需求量也呈上升趨勢。目前，全國曲拉總量約3萬 t，其中用于生產(chǎn)干酪素流通量約2萬 t，其余1萬 t為牧民留作食用[2-3]。不同地區(qū)曲拉制作工藝及貯藏條件各不相同，導(dǎo)致曲拉樣品品質(zhì)存在較大差異[4-5]。因此，篩選曲拉品質(zhì)評價(jià)指標(biāo)，對曲拉質(zhì)量進(jìn)行綜合評價(jià)、提高曲拉質(zhì)量的一致性、實(shí)現(xiàn)曲拉的深加工及提高牧民收入具有重要意義。

目前國內(nèi)對曲拉的研究主要集中在其制作工藝及干酪素的生產(chǎn)加工工藝方面。國內(nèi)學(xué)者余群力[6]、韓玲[7]和陳煉紅[8]等分別以曲拉為原料來精制工業(yè)干酪素、乳酸干酪素及食品級干酪素，并對其工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化工藝后生產(chǎn)的干酪素均符合工業(yè)一級干酪素的要求。但因原料品質(zhì)的不同而導(dǎo)致干酪素色澤的差異，迫切需要對其原料曲拉的品質(zhì)做出客觀評價(jià)與分析。丁考仁青等[9]對不同地區(qū)曲拉品質(zhì)進(jìn)行了分析，研究發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)曲拉均有各自的品質(zhì)特征。當(dāng)前對原料曲拉的研究雖然較多，但對曲拉的品質(zhì)評價(jià)均缺乏系統(tǒng)性與一致性。目前，主成分分析已廣泛應(yīng)用于各類食品的質(zhì)量評價(jià)，周妍等[10]利用主成分分析對面條的品質(zhì)進(jìn)行評價(jià)；扶定[11]、王玉勝[12]等分別研究了基于主成分分析與聚類分析法對稻米的品質(zhì)、不同等級煙葉的質(zhì)量進(jìn)行分析與評價(jià)，而運(yùn)用主成分分析對曲拉品質(zhì)評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行篩選及利用聚類分析對曲拉樣品分類及綜合評價(jià)還鮮見報(bào)道。

本研究為使研究對象具有廣泛的代表性，故以曲拉主產(chǎn)區(qū)8 個省份（西藏、四川、甘肅、新疆、青海、云南、內(nèi)蒙古、藏南）的95 份曲拉樣品為原料，分別對其營養(yǎng)成分（水分、蛋白質(zhì)、脂肪、乳糖、灰分）、抗氧化指標(biāo)（過氧化值（peroxide value，POV）、硫代巴比妥酸反應(yīng)產(chǎn)物（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS））值、色度值（L*值、a*值、b*值）及5-羥甲基糠醛（5-hydroxymethylfurfural，5-HMF）含量進(jìn)行測定與分析，以期為評價(jià)牧區(qū)牦牛曲拉品質(zhì)、提高曲拉品質(zhì)一致性提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

牦牛曲拉采自西藏、四川、甘肅、新疆、青海、云南、內(nèi)蒙古、藏南等地，取牧民當(dāng)天制成的脫水曲拉，真空包裝后帶回實(shí)驗(yàn)室，4 ℃條件下保藏用于指標(biāo)測定。

硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）上?？曝S化學(xué)試劑有限公司；5-HMF標(biāo)準(zhǔn)品 美國Sigma公司；三氯甲烷、冰乙酸、碘化鉀、三氯乙酸、乙二胺四乙酸 天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；1,1,3,3,-四乙氧基丙烷（1,1,3,3-tetraethoxypropane，TEP） 上海圻明生物科技有限公司；氯化鈉、95%乙醇、硫酸、硼砂、乙酸鎂、硼酸、甲基紅指示劑、溴甲酚綠指示劑、亞甲基藍(lán)指示劑、氫氧化鈉、鹽酸、石油醚、草酸、亞鐵氰化鉀、乙酸鋅（均為分析純） 北京北化精細(xì)化學(xué)品有限公司；甲醇（色譜純） 天津市博迪化工有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

J5-Plava-EL 50型奶油分離機(jī) 東寧銀河貿(mào)易有限責(zé)任公司；CR-19型色差儀 上海物理光學(xué)儀器廠；DHG-9123A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海精宏試驗(yàn)設(shè)備有限公司；2695高效液相色譜儀（配2489紫外檢測器） 美國Waters公司；KDN-08C型凱氏定氮儀上海昕瑞儀器儀表有限公司；SXT-02型索氏提取器 上海洪紀(jì)儀器設(shè)備有限公司；XKMF-2000A型馬弗爐 河南鑫科分析儀器有限公司；SP-756P型紫外-可見分光光度計(jì) 上海光譜儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 營養(yǎng)成分的測定

水分含量測定：參照GB 5009.3—2010《食品中水分的測定》；蛋白質(zhì)含量測定：參照GB 5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測定》；脂肪含量測定：參照GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的測定》；乳糖含量測定：參照GB 5413.5—2010《嬰幼兒食品和乳品中乳糖、蔗糖的測定》；灰分含量測定：參照GB 5009.4—2010《食品中灰分的測定》。

1.3.2 抗氧化指標(biāo)的測定

1.3.2.1 POV的測定

依據(jù) GB/T 5009.37—2003《食用植物油衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法》，按下式計(jì)算POV。

式中：P為試樣的POV/（meq/kg）；V為用于測定的Na2S2O3溶液體積/mL；V0為用于空白的Na2S2O3溶液體積/mL；c為Na2S2O3溶液的濃度/（mol/L）；m為試樣的質(zhì)量/g；0.129 6為與1.00 mL Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液相當(dāng)?shù)牡獾馁|(zhì)量/g；78.8為換算因子。

1.3.2.2 TBARS值的測定

[13-14]中的方法。標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：分別取TEP應(yīng)用液（相當(dāng)于10 μg丙二醛/mL）0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL，置于25 mL閉塞管內(nèi)。加水至總體積5 mL，加入5 mL TBA溶液，與樣品做同樣處理。最后比色，以O(shè)D值為橫坐標(biāo)，以TEP溶液質(zhì)量濃度為縱坐標(biāo)繪制曲線。樣品TBARS值的測定：準(zhǔn)確稱取樣品2 g，置于250 mL具塞三角瓶內(nèi)，加入10 mL 7.5%的三氯乙酸溶液（含0.1%乙二胺四乙酸），振搖10 min，用雙層濾紙過濾，重復(fù)用雙層濾紙過濾一次。準(zhǔn)確移取上述濾液5 mL置于25 mL比色管內(nèi)，加入5 mL TBA（0.02 mol/L），混勻，加塞，置于90 ℃水浴鍋內(nèi)，保溫40 min。取出了冷卻1 h，移入小試管內(nèi)離心5 min（1 600 r/min）。上清液倒入25 mL比色管內(nèi)，加入5 mL氯仿，搖勻，精置，分層，吸出上清液分別在波長532 nm和600 nm比色（同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn)），記錄吸光度。按照標(biāo)準(zhǔn)曲線將TBA含量換算成丙二醛含量。

1.3.3 色度值的測定

參考文章[15]的方法，將曲拉從真空袋中取出，磨成粉末，利用色度儀測定L*值、a*值及b*值。

1.3.4 5-HMF含量的測定

參考文獻(xiàn)[16-17]，每個樣品重復(fù)3 次，取平均值。繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線：精密稱取0.056 g 5-HMF標(biāo)準(zhǔn)品，用雙蒸水定容到200 mL，配制成280 μg/mL的原液。精密吸取0.1、0.3、0.6 mL的標(biāo)準(zhǔn)品原液，加入5 mL 0.15 mol/mL草酸、3 mL 40%三氯乙酸和10 mL 4%三氯乙酸，定容到25 mL。加甲醇稀釋至刻度，搖勻，用0.45 μm微孔濾膜過濾，分別精密吸取20 μL進(jìn)樣，測定峰面積。對各組分質(zhì)量濃度與峰面積關(guān)系進(jìn)行回歸分析，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。樣品的預(yù)處理：向2 g固體樣中添加0.15 mol/L草酸溶液15 mL，混勻后在沸水中加熱25 min。待混合物冷卻至室溫，再加入3 mL 40%三氯乙酸，充分振蕩，離心（2 000×g、15 min），收集上清液。向離心沉淀中加入10 mL 4%三氯乙酸，混勻后離心（2 000×g、15 min），收集上清液。合并2 次離心的上清液，測定體積，然后通過微濾膜（0.45 μm），所得濾液用進(jìn)行檢測。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用軟件Excel 2007及SPSS 19.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，各指標(biāo)間相關(guān)性分析采用Pearson雙尾法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同地區(qū)曲拉品質(zhì)指標(biāo)的測定結(jié)果

色澤是反映曲拉品質(zhì)的主要指標(biāo)，對下游生產(chǎn)有直接影響，而導(dǎo)致色澤變化的原因是樣品發(fā)生脂質(zhì)氧化與美拉德反應(yīng)[18-19]。POV和TBARS值分別是脂質(zhì)氧化的一級和二級產(chǎn)物，二者值越小，說明曲拉樣品的脂質(zhì)氧化程度越弱，其抗氧化能力越高，貯藏性能越好同時(shí)色澤較好[20]。同理，5-HMF含量是反映美拉德反應(yīng)的重要指標(biāo)，其值越小表明曲拉樣品發(fā)生非酶促褐變的程度越低，曲拉樣品的色澤越好[21-22]。所以測定曲拉樣品營養(yǎng)成分的同時(shí)又測定抗氧化、色澤等品質(zhì)指標(biāo)，從中篩選出影響曲拉樣品品質(zhì)的主要因素，進(jìn)而對曲拉樣品進(jìn)行科學(xué)、合理的分類。95 份樣品的各指標(biāo)的分布情況見表1。

表1 曲拉各指標(biāo)的分布Table 1 Distribution of quality indicators of Qula

由表1可知，各項(xiàng)指標(biāo)的分布范圍均較廣，一是因?yàn)殛笈Ｈ橹袪I養(yǎng)成分含量隨品種、飼養(yǎng)條件、地區(qū)海拔、季節(jié)變化以及草場類型而變化[23]，所以不同地區(qū)牦牛乳制作的曲拉其乳糖、蛋白以及脂肪等含量存在差異。席斌等[24]對不同地區(qū)的牦牛乳營養(yǎng)成分進(jìn)行比較，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)的乳脂肪與乳蛋白含量存在顯著性差異，且隨海拔的升高而呈明顯上升趨勢，但不同地區(qū)的乳糖含量卻呈現(xiàn)不規(guī)律的變化。二是本研究的曲拉樣品均采集自牧區(qū)，由于牧區(qū)條件的限制，所以曲拉生產(chǎn)條件無法達(dá)到統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，且人為的主觀影響因素較大。其干燥條件無法統(tǒng)一，導(dǎo)致其水分含量分布范圍廣；同時(shí)牧區(qū)曲拉的脫脂工藝落后也導(dǎo)致其脂肪含量分布不一，因而導(dǎo)致曲拉在貯藏過程中發(fā)生不同程度的脂質(zhì)氧化，影響其色澤指標(biāo)，最終使得各地區(qū)的色澤指標(biāo)分布也較為廣泛。此測定結(jié)果與丁考仁青等[9]的研究結(jié)果相一致。

2.2 Kaiser-Meyer-Olkin和巴特利特球形度檢驗(yàn)結(jié)果

Kaiser-Meyer-Olkin（KMO）檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量主要應(yīng)用于多元統(tǒng)計(jì)的主成分分析中。當(dāng)KMO值越接近1，意味著變量間的相關(guān)性越強(qiáng)，原有變量越適合作主成分分析；相反則不適合，一般以0.6為界限。巴特利特（Bartlett）球形檢驗(yàn)，以變量的相關(guān)系數(shù)矩陣出發(fā)，用于判斷變量是否適合作主成分分析，如果該值較大，且其對應(yīng)的相伴概率值小于用戶心中的顯著性水平，即表明原始變量之間存在相關(guān)性，適合于作主成分分析，反之亦然。

經(jīng)SPSS軟件分析得到，KMO檢驗(yàn)系數(shù)為0.911，且巴特利特球形檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)值的顯著概率為0.000，說明原始變量可以進(jìn)行主成分分析。

2.3 曲拉品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析

表2表明不同省份曲拉樣品的11 項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)之間均存在不同程度的相關(guān)性。其中，水分含量與蛋白質(zhì)含量存在極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），與b*值存在顯著正相關(guān)（P＜0.05），與5-HMF含量存在極顯著正相關(guān)（P＜0.01）；乳糖與5-HMF含量存在極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）；蛋白質(zhì)含量與灰分含量存在顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），與POV存在顯著正相關(guān)（P＜0.05），與a*值、b*值以及5-HMF含量存在極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）；脂肪含量與TBARS值、POV存在極顯著相關(guān)性（P＜0.01），與a*值、b*值存在顯著正相關(guān)性（P＜0.05）；TBARS值與3 個色差值間存在極顯著相關(guān)性（P＜0.01）；POV與a*值和b*值存在極顯著負(fù)相關(guān)性（P＜0.01）；L*值分別與a*值、b*值和5-HMF含量存在極顯著負(fù)相關(guān)性（P＜0.01）；a*值、b*值和5-HMF含量間存在極顯著正相關(guān)性（P＜0.01），此研究結(jié)果與Toker等[25]研究報(bào)道的結(jié)果相一致。以上測定的11 項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)間均存在不同程度的相關(guān)性，說明指標(biāo)間存在著信息重疊，因此不能作為準(zhǔn)確評價(jià)曲拉品質(zhì)的主要影響因素。

2.4 曲拉品質(zhì)指標(biāo)的主成分分析

2.4.1 主成分的提取

本研究采用主成分分析對曲拉的11 項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分析，根據(jù)特征根大于1，累積貢獻(xiàn)率大于85%的標(biāo)準(zhǔn)共提取到2 個主成分因子，結(jié)果見表3。

表2 品質(zhì)指標(biāo)之間的相關(guān)系數(shù)Table 2 Correlation coefficients among quality indexes

表3 特征值與累積貢獻(xiàn)率Table 3 Eigenvalues and cumulative contribution

如表3所示，PC1方差貢獻(xiàn)率為72.846%，PC2方差貢獻(xiàn)率為13.763%，2 個主成分的累積貢獻(xiàn)率高達(dá)86.608%，說明運(yùn)用這2 個主成分能夠解釋原有變量85%以上的信息。冼燕萍等[26]運(yùn)用主成分分析方法，以特征值大于1為依據(jù)，從15 個指標(biāo)中篩選出5 個公因子（累積貢獻(xiàn)率為84.34%）描述魚翅的品質(zhì)，研究結(jié)果表明，5 個公因子品質(zhì)指標(biāo)可有效地將真、假魚翅區(qū)分。

2.4.2 因子載荷矩陣

因子載荷的大小能夠表示原有變量在降維后，在構(gòu)成的綜合變量中的貢獻(xiàn)率大小，因此，可以通過因子載荷矩陣來確定與主成分密切相關(guān)的主要原變量，不同地區(qū)曲拉品質(zhì)指標(biāo)的前2 個主成分的因子載荷矩陣見表4。

表4 因子載荷矩陣Table 4 Factor loading matrix

由表4可知，PC1（72.846%）主要綜合了L*值、a*值、b*值以及5-HMF含量4 個變量的變異信息，它們在PC1上的因子載荷值均在0.9以上，主要表征樣品的外觀色澤，故將PC1定義為外觀色澤因子；PC2（13.763%）主要綜合了水分、乳糖、蛋白、脂肪含量4 個變量的變異信息，4 個因子在PC2上的因子載荷值均在0.2以上，主要表征了樣品的營養(yǎng)水平，故將PC2定義為營養(yǎng)品質(zhì)因子。

2.4.3 曲拉樣品主成分得分圖

圖1 95 份樣品分布圖Fig. 1 Score plot of the first and second principal components for the 95 Qula samples

將主成分PC1與PC2作為X軸與Y軸，在二維坐標(biāo)系內(nèi)得到主成分因子得分圖，既樣品分布圖，結(jié)果由圖1可知，95 份曲拉樣品被分為獨(dú)立的4 類。圖中從左至右依次命名為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類和Ⅳ類曲拉，其中Ⅰ類包括15 份曲拉樣品，Ⅱ類包括36 份曲拉樣品，Ⅲ類包括30 份曲拉樣品，Ⅳ類包括14 份曲拉樣品。圖中樣品分布比較分散，在一定程度上反映了95 份曲拉樣品的品質(zhì)存在差異，尤其是外觀色澤因子（PC1）。其中29號曲拉樣品由于位置特殊即可屬于Ⅱ類曲拉，也可屬于Ⅲ類曲拉，原因可能是其外觀色澤以及營養(yǎng)品質(zhì)居于兩者之間，其余94 份曲拉樣品均可以很好地得到分類，說明利用主成分分析篩選的外觀色澤因子和營養(yǎng)品質(zhì)因子可以將95份曲拉樣品進(jìn)行分類。Chawla等[27]研究報(bào)道運(yùn)用主成分分析評價(jià)印度乳餅的感官特性，根據(jù)其篩選的主成分繪制的樣品分布圖中，4 個城市的樣品分布比較分散，說明4 個城市的乳餅樣品的感官特性具有差異性。

2.5 曲拉樣品的聚類分析

圖2 95 份曲拉樣品的系統(tǒng)聚類圖Fig. 2 Dendrogram of cluster analysis for the 95 Qula samples

通過主成分分析的結(jié)果，根據(jù)品質(zhì)指標(biāo)的主成分值，采用科學(xué)合理的方法對上述95 份曲拉樣品進(jìn)行分類，以期達(dá)到客觀、公正、綜合地評價(jià)曲拉品質(zhì)。聚類分析是一種無管理模式的識別方法，所得結(jié)果在一定程度上取決于聚類距離。將95 份曲拉樣品的11 個品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行聚類分析，根據(jù)歐氏距離，系統(tǒng)聚類可較客觀地根據(jù)差異性與相似性特點(diǎn)對樣品進(jìn)行分類，具體分類結(jié)果見圖2。在歐氏距離為5時(shí)，可將95 份曲拉樣品分為4 類。第1類包括36 份曲拉樣品，占總體的37.89%左右；第2類包括30 份曲拉樣品，占總體的31.58%左右；第3類包括14 份曲拉樣品，占總體的14.74%左右，第4類包括15 份曲拉樣品，占總體的15.79%左右。此分類結(jié)果與主成分分析分類結(jié)果基本一致。當(dāng)歐氏距離為10～15時(shí)，95 份曲拉分為3 類，第1類包括66 份曲拉樣品，占總體的69.47%，第2類包括14 份曲拉樣品，占總體的14.74%，第3類包括15 份曲拉樣品，占總體的15.79%。楊生保等[28]利用聚類分析方法將77 份番茄樣品分為3 大類群，其分類結(jié)果表明3 類群的番茄均有差異性及各自的品種獨(dú)特性，孫彩玲等[29]利用聚類分析中R型聚類將評價(jià)小麥品質(zhì)的10 個品質(zhì)指標(biāo)分為3 類。其分類結(jié)果與主成分分析法提取的主成分結(jié)果相一致。此研究結(jié)果說明利用聚類分析也可將品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分類。

2.6 曲拉樣品品質(zhì)指標(biāo)的方差分析

表5 各類曲拉樣品品質(zhì)指標(biāo)方差分析Table 5 Analysis of variance of quality factors for the groups of Qula classified by cluster analysis

運(yùn)用聚類分析將95 份曲拉樣品分為4大類，現(xiàn)將各類的品質(zhì)指標(biāo)間差異性及獨(dú)特性進(jìn)行方差分析。其分析結(jié)果由表5可知，各類品質(zhì)指標(biāo)間的水分含量、脂肪含量、POV、L*值、a*值、b*值以及5-HMF含量均存在極顯著性差異（P＜0.01），此結(jié)果與主成分分析結(jié)果相一致。第1類曲拉樣品與第2類相比，除TBARS值外，其他10 項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)均存在極顯著性差異（P＜0.01）。第1類與第3類相比，除乳糖含量外，其他品質(zhì)指標(biāo)均存在極顯著性差異（P＜0.01）。第1類以第4類樣品相比，各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)均存在極顯著性差異（P＜0.01）。第2類與第3類曲拉樣品相比，除蛋白質(zhì)含量外，其他各項(xiàng)指標(biāo)均存在極顯著性差異（P＜0.01）。第2類與第4類相比，除乳糖含量外，其他10 項(xiàng)指標(biāo)均存在極顯著性差異（P＜0.01）。第3類與第4類樣品相比，11 項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)均存在極顯著性差異（P＜0.01）。綜上可知，第3類樣品的水分含量較高、蛋白質(zhì)含量最低、脂肪含量最高、TBARS值最高、L*值最小、a*和b*值最大以及5-HMF含量最高，由此得到第3類曲拉樣品品質(zhì)最差；第4類樣品的水分含量和脂肪含量最低、蛋白質(zhì)含量最高、TBARS值最低、POV較高、L*值最大、a*和b*值最小以及5-HMF含量最低，由此得到第4類曲拉樣品品質(zhì)最佳，第1類與第2類曲拉樣品的品質(zhì)居于4 類間的中等水平。4 類曲拉樣品的品質(zhì)間存在差異，其結(jié)果與聚類分析結(jié)果相一致。此結(jié)果與劉青[30]的研究結(jié)果相一致。方差分析結(jié)果同時(shí)得到，第1和第2類曲拉樣品占總體的69.47%左右，各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)整體良好。第3類樣品約占總體14.74%，其水分含量較高、脂肪等含量高，蛋白質(zhì)含量低，導(dǎo)致其營養(yǎng)品質(zhì)差；其抗氧化指標(biāo)高，L*值小，a*值和b*值大以及5-HMF含量高，導(dǎo)致其外觀色澤不佳，第3類樣品整體品質(zhì)指標(biāo)整體合格，第4類樣品約占總體的15.79%，其水分、脂肪等含量低，蛋白質(zhì)含量高，營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)整體優(yōu)良；其抗氧化指標(biāo)含量較低，L*值大，a*值和b*值小以及5-HMF含量低，外觀色澤優(yōu)良，第4類樣品整體品質(zhì)指標(biāo)最佳。歐氏距離為10～15時(shí)，第1和第2類曲拉樣品分為同一類，即第1類，占總體的69.47%。由于第1類與第2類樣品雖在外觀色澤上存在差異，但其營養(yǎng)品質(zhì)差異不大，因此對于不同的歐氏距離，既可以分為兩類，也可分為同一類。

3 結(jié) 論

對8 個地區(qū)95 份曲拉樣品的11 項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行KMO檢驗(yàn)和巴特利特球形度檢驗(yàn)，結(jié)果表明原始數(shù)據(jù)符合檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，可進(jìn)行主成分分析，同時(shí)對11 項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，表明曲拉的營養(yǎng)成分、抗氧化指標(biāo)、色度值及5-HMF含量之間均存在不同程度的相關(guān)性。

運(yùn)用主成分分析可將曲拉的11 項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為2 個獨(dú)立的主成分，累積貢獻(xiàn)率高達(dá)86.608%，其中PC1貢獻(xiàn)率為72.846%，L*值、a*值、b*值以及5-HMF含量在PC1上的因子載荷均在0.9以上，因此定義為外觀色澤因子；PC2貢獻(xiàn)率為13.763%，水分含量、乳糖含量、蛋白質(zhì)含量、脂肪含量在PC2上的因子載荷均在0.2以上，定義PC2為營養(yǎng)因子。利用PC1和PC2的樣品得分值繪制樣品分布圖，結(jié)果表明，95 份樣品可以很好地劃分為4 類，此分類結(jié)果說明4 類曲拉間的外觀色澤以及營養(yǎng)成分均存在差異。

運(yùn)用聚類分析對95 份曲拉樣品進(jìn)行系統(tǒng)聚類。結(jié)果表明歐氏距離為5時(shí)，95 份樣品被分為4類，此分類結(jié)果與主成分分析分類結(jié)果相一致。對同時(shí)，4 類樣品的外觀色澤及脂肪含量均存在極顯著差異（P＜0.01）。當(dāng)歐氏距離為10時(shí)，95 份曲拉樣品分為3 類，3類樣品的外觀色澤及營養(yǎng)品質(zhì)均存在極顯著差異（P＜0.01）。

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Comprehensive Evaluation of the Quality Qula, Dried Residue of Naturally Fermented Skim Yak Milk, Based on Principal Component Analysis and Cluster Analysis

CHEN Mengyin1, WANG Linlin1, HAN Ling1,*, DINGKAO Renqing2, ZHANG Jiaying1, HUANG Caiyan1, WEN Pengcheng1
(1. College of Food Science and Engineering, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China; 2. Gannan Institute of Animal Science and Veterinary, Hezuo 747000, China)

In order to improve the quality consistency of Qula, the dried residue of naturally fermented skim yak milk, in pastoral areas of China, a comprehensive quality evaluation was conducted for Qula samples collected from some major producing areas in the country. A total of 95 Qula samples from 8 producing areas were analyzed for nutritional composition, antioxidant properties, color values and 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF). The appropriate indicators to evaluate the quality of Qula were screened by principal component analysis (PCA) and the samples were classified by cluster analysis. At the same time, analysis of variance was used to comprehensively evaluate the quality of Qula samples. The results showed that majority indicators were extremely significant (P ＜ 0.01) and significant (P ＜ 0.05) correlation. The first and second principal components (PC1 and PC2) identified by PCA, accounting for 72.846% and 13.763% of the total variance, were interpreted as a‘color component’ and a ‘nutritional quality component’, respectively. The PC1 loading factors for color L*, a* and b* values and 5-HMF content were all higher than 0.9, suggesting that the color could be considered the major indicator of Qula quality. Cluster analysis suggested that these Qula samples were classified into four categories, showing good consistency with the result from principal component analysis. There were extremely significant differences between four categories of Qula samples in terms of quality indicators (P ＜ 0.01). Approximately 14.74% of Qula samples were bad in quality, 69.47% good and 15.79% excellent.

Qula; quality indicators; principal component analysis; cluster analysis

10.7506/spkx1002-6630-201713017

TS252.1

A

1002-6630（2017）13-0102-06

陳夢音, 王琳琳, 韓玲, 等. 基于主成分和聚類分析的曲拉品質(zhì)的綜合評價(jià)[J]. 食品科學(xué), 2017, 38(13): 102-107.

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201713017. http://www.spkx.net.cn

CHEN Mengyin, WANG Linlin, HAN Ling, et al. Comprehensive evaluation of the quality Qula, dried residue of naturally fermented skim yak milk, based on principal component analysis and cluster analysis[J]. Food Science, 2017, 38(13): 102-107. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201713017. http://www.spkx.net.cn

2016-06-06

農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（201303085）

陳夢音（1992—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)槿橹破芳庸?。E-mail：cmy12611@126.com

*通信作者：韓玲（1963—），女，教授，博士，研究方向?yàn)樾螽a(chǎn)品加工及貯藏。E-mail：hanl@gsau.edu.cn