蔡方圓,王 沛,王智婷,劉 婧,姜 梅

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院,江蘇南京 210095)

米豆腐是我國(guó)湘鄂川黔等南方地區(qū)的一種傳統(tǒng)小吃,光滑細(xì)膩,米香濃郁,因其外形似豆腐,故名為米豆腐。米豆腐是由米漿糊化而成,長(zhǎng)期以來(lái)都保持著家庭和作坊式的生產(chǎn)模式,在傳統(tǒng)工藝中,秈米經(jīng)過(guò)除雜、清洗、浸泡、磨漿、糊化、冷卻成型的一系列工藝制成米豆腐[1]。目前,對(duì)于米豆腐的研究停留在以感官評(píng)分為指標(biāo),探索配方優(yōu)化及工業(yè)化工藝層面[1-2],但由于沒有科學(xué)客觀的質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo),在產(chǎn)品生產(chǎn)和評(píng)價(jià)過(guò)程中缺乏可控性。因此,建立米豆腐品質(zhì)的科學(xué)客觀評(píng)價(jià)體系和產(chǎn)品評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)米豆腐的標(biāo)準(zhǔn)化和工業(yè)化生產(chǎn)具有重要的推動(dòng)作用。

相關(guān)性分析是用來(lái)衡量變量間相關(guān)性和密切程度的分析方法。主成分分析是一種有效的用于縮減變量的數(shù)據(jù)分析工具[3-4],通過(guò)數(shù)學(xué)程序?qū)崿F(xiàn)這一過(guò)程,它能將原始變量轉(zhuǎn)換成新的變量或主成分[5],主成分分析能夠篩選品質(zhì)指標(biāo)[6]。聚類分析則可以根據(jù)相似度對(duì)研究對(duì)象或指標(biāo)進(jìn)行聚類[7]。已有研究者采用這些分析方法對(duì)大米食品的品質(zhì)進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)[8-10]。

本文以10種市售米豆腐樣品為研究對(duì)象,從化學(xué)成分、質(zhì)構(gòu)和色值方面,對(duì)其進(jìn)行客觀的品質(zhì)分析,結(jié)合感官評(píng)價(jià),用綜合統(tǒng)計(jì)分析方法建立感官與品質(zhì)特性間的聯(lián)系,并對(duì)米豆腐樣品進(jìn)行分類,旨在篩選米豆腐品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo),建立米豆腐科學(xué)評(píng)價(jià)方法,為其標(biāo)準(zhǔn)化和工業(yè)化提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

米豆腐 市售,見圖1,樣品編號(hào)為1～10(來(lái)源地區(qū)分別為:四川閬中、湖北荊州、陜西漢中、四川廣元、貴州凱里、四川南充、重慶秀山、湖南長(zhǎng)沙、湖南懷化、貴州銅仁),10種樣品中,只有1號(hào)和3號(hào)滿足預(yù)包裝食品的標(biāo)準(zhǔn),便于轉(zhuǎn)運(yùn)、貯存和銷售。除大米、水和堿性物質(zhì)外,10種米豆腐樣品中均未添加任何其它物質(zhì),且通過(guò)4 ℃儲(chǔ)藏實(shí)驗(yàn),確定樣品儲(chǔ)藏期不超過(guò)48 h。

圖1 不同來(lái)源的10種米豆腐Fig.1 Ten kinds of rice tofu from different sources

Testo 205型便攜式pH計(jì) 深圳德圖儀表有限公司;Kjeltec 8400型全自動(dòng)凱氏定氮儀 瑞典FOSS公司;SZF-06B型脂肪測(cè)定儀 上海新嘉電子有限公司;SX2-4-10型高溫箱形電爐 上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;TA-XT Plus型物性測(cè)試儀(配備P/50探頭) 英國(guó)Stable Micro Systems公司;CR-400型色差計(jì) 日本KONICA MINOLTA股份有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 感官評(píng)價(jià) 由10位感官評(píng)價(jià)員(男女比例1∶1,平均年齡24歲)對(duì)10種米豆腐樣品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。所有參與者均熟悉米豆腐,并有感官評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn),同時(shí)在感官評(píng)價(jià)前,根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)[11]對(duì)感官評(píng)價(jià)人員進(jìn)行訓(xùn)練,使他們熟悉評(píng)價(jià)體系。將相同儲(chǔ)藏條件下的樣品切成1 cm×1 cm×1 cm的小方塊,并置于白瓷碗中。米豆腐的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1,感官評(píng)價(jià)員從外觀、質(zhì)地、風(fēng)味、口感四個(gè)方面評(píng)價(jià)樣品并打分,同時(shí)對(duì)四個(gè)感官評(píng)價(jià)指標(biāo)(外觀、質(zhì)地、風(fēng)味、口感)的重要程度進(jìn)行權(quán)重打分。

表1 米豆腐的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standard of rice tofu

1.2.2 化學(xué)成分分析 采用AOAC方法對(duì)米豆腐樣品中水分[12]、淀粉[13]、蛋白質(zhì)[14]、脂肪[15]和灰分[16]含量進(jìn)行測(cè)定,測(cè)定前將米豆腐樣品凍干,并研磨成粉。結(jié)果表示為樣品濕基重。直鏈淀粉在總淀粉中所占的比例,通過(guò)Megazyme直鏈淀粉/支鏈淀粉試劑盒測(cè)定。

1.2.3 質(zhì)構(gòu)分析 將直徑2.5 cm、高2 cm的米豆腐樣品放置在質(zhì)構(gòu)儀的樣品臺(tái)上。實(shí)驗(yàn)參數(shù)為:測(cè)試前速度 1.0 mm/s、測(cè)試速度 1.0 mm/s、測(cè)試后速度 1.0 mm/s、形變量 30%、觸發(fā)力 5 g。記錄TPA曲線,并用質(zhì)構(gòu)儀配套的軟件計(jì)算一系列參數(shù)。

1.2.4 色值分析 根據(jù)CIE(國(guó)際照明委員會(huì))的方法,用色差儀測(cè)定米豆腐的顏色。在用標(biāo)準(zhǔn)白板校正后,對(duì)每個(gè)樣品取3個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定,并將其表示為L(zhǎng)*值、a*值和b*值。L*值表示明度,范圍為0到100,a*值代表綠(-128)到紅(+127)的等級(jí),b*值表示藍(lán)(-128)到黃(+127)的程度。

1.3 數(shù)據(jù)分析

實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次,數(shù)據(jù)用IBM SPSS 20.0軟件進(jìn)行單因素方差分析(ANOVA),結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。采用Duncan’s Multiple Range Test計(jì)算組均值之間的差異顯著性(p<0.05)。將10種米豆腐樣品作為評(píng)價(jià)單元,以感官評(píng)分、化學(xué)成分、質(zhì)構(gòu)和色值的16項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)作為變量進(jìn)行相關(guān)性分析和主成分分析。在分析前,對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行極差標(biāo)準(zhǔn)化,得到范圍為0～1的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù),基于累積方差貢獻(xiàn)率進(jìn)行主成分分析。每個(gè)指標(biāo)對(duì)數(shù)據(jù)集中的變量都有著相同的貢獻(xiàn)率,并且在主成分計(jì)算中比重相同。同時(shí)根據(jù)樣品的相似性和平方Euclidean距離,用聚類分析的差平方和方法(Ward法)對(duì)樣品進(jìn)行系統(tǒng)(Q型)聚類分析[17-18]。

2 結(jié)果與分析

2.1 感官評(píng)價(jià)

感官品質(zhì)是決定消費(fèi)者喜好的關(guān)鍵因素,通過(guò)感官評(píng)價(jià)可分析食品的整體感官品質(zhì)[19]。但由于感官評(píng)價(jià)在描述上具有模糊性,應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)的方法則能夠克服評(píng)分方法的主觀性和片面性,并使模糊的問(wèn)題科學(xué)化。模糊數(shù)學(xué)的方法已成功用在各種產(chǎn)品[20-23]的綜合評(píng)價(jià)和準(zhǔn)確分析中,本研究采用模糊數(shù)學(xué)的方法,根據(jù)感官評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重打分,計(jì)算得到權(quán)重集X=[0.292,0.240,0.260,0.207],計(jì)算每個(gè)指標(biāo)的不同等級(jí)的得票率,得到10個(gè)樣品的模糊關(guān)系矩陣R,結(jié)合權(quán)重集X和模糊關(guān)系矩陣R,得到模糊關(guān)系集Y=X×R。最后,引入綜合得分矩陣W處理模糊關(guān)系集Y,根據(jù)感官評(píng)價(jià)的特殊性,設(shè)評(píng)價(jià)等級(jí)集Z=[87.5,62.5,37.5,12.5]T,米豆腐的感官評(píng)分W=Y×Z,計(jì)算得到10個(gè)樣品的感官評(píng)分:W1=45.49,W2=62.54,W3=45.46,W4=50.48,W5=63.20,W6=46.48,W7=76.10,W8=63.88,W9=62.63,W10=50.84。根據(jù)感官評(píng)分,米豆腐樣品感官評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)不高(45.46～76.10),這主要是因?yàn)?米豆腐通常需要進(jìn)一步烹飪加工和添加調(diào)味料食用,然而本文只對(duì)未加工和未添加調(diào)味料的原始狀態(tài)的米豆腐進(jìn)行研究。

2.2 物化特性分析

物化特性是評(píng)價(jià)米豆腐品質(zhì)優(yōu)劣的重要依據(jù),能夠直接反映米豆腐品質(zhì),并影響消費(fèi)者的選擇。本研究10種米豆腐樣品的化學(xué)成分、質(zhì)構(gòu)和色值3方面的物化特性測(cè)定結(jié)果見表2。化學(xué)成分是判斷米豆腐食用品質(zhì)的一個(gè)重要組成部分[24],化學(xué)分析結(jié)果顯示,10種米豆腐樣品的7項(xiàng)化學(xué)指標(biāo)的含量有明顯差異。在這些化學(xué)指標(biāo)中,樣品間的pH、水分、淀粉和淀粉中直鏈淀粉含量差異較大。pH與加工過(guò)程中堿性物質(zhì)的添加量和水分含量有關(guān);10種米豆腐樣品均呈堿性,pH最低為9.02,堿性最強(qiáng)的樣品pH可達(dá)12.14。水分含量主要由加工過(guò)程中水分的添加量以及加工方式?jīng)Q定,10種樣品水分含量相差較大,最低為57.25%,最高為87.61%。米豆腐樣品中淀粉含量變化范圍為10.50%～37.48%,這主要與加工工藝和大米種類有關(guān)。淀粉中直鏈淀粉含量在一定程度上,影響淀粉的凝膠強(qiáng)度和凝膠速度[25],進(jìn)而影響大米的烹飪品質(zhì)[26],其變化范圍為7.29%～13.69%,這個(gè)差異可能來(lái)自于大米種類以及加工條件的差異。蛋白質(zhì)含量在5號(hào)與9號(hào)樣品間無(wú)顯著性差異(p>0.05),但與其余8種樣品間均有顯著性差異(p<0.05)。脂肪含量在1號(hào)、2號(hào)以及6號(hào)樣品間無(wú)顯著性差異(p>0.05),4號(hào)、8號(hào)及9號(hào)樣品間無(wú)顯著性差異(p>0.05),3號(hào)與10號(hào)樣品間無(wú)顯著性差異(p>0.05),5號(hào)和7號(hào)樣品與其余8種樣品間有顯著性差異(p<0.05)?；曳趾恐?1號(hào)與2號(hào)樣品間,5號(hào)、7號(hào)及8號(hào)樣品間均無(wú)顯著性差異(p>0.05)。蛋白質(zhì)含量、脂肪含量和灰分含量在部分樣品間雖有顯著性差異(p<0.05),但差值較小,這與三種成分在米豆腐中含量低有關(guān)。

咀嚼性是綜合了硬度、彈性、內(nèi)聚性3項(xiàng)指標(biāo)的綜合指標(biāo),反映了把固態(tài)食品咀嚼成能夠吞咽狀態(tài)所需要的能量。表2中咀嚼性的結(jié)果顯示,樣品間咀嚼性呈現(xiàn)一定差異,咀嚼性范圍為344.31～33227.13 g;除了7號(hào)和10號(hào)樣品彈性有顯著性差異(p<0.05),其余樣品的彈性和10種樣品的內(nèi)聚性均無(wú)顯著性差異(p>0.05),因此,硬度在樣品的綜合咀嚼性中作用最大。粘附性是指食品表面與其他物體附著時(shí),剝離它們所需要的力[27]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果中,6號(hào)樣品粘附性最小為0.27 g×sec,9號(hào)樣品粘附性最大為53.40 g×sec。與1、3、4、6、10號(hào)樣品相比,2、5、7、8、9號(hào)樣品咀嚼性較低且粘附性較大,同時(shí)其感官品質(zhì)也較高,也就是說(shuō)樣品的咀嚼性和粘附性能反映出其感官品質(zhì),咀嚼性小且粘附性大的米豆腐感官品質(zhì)更優(yōu)。

已有研究發(fā)現(xiàn),在大米食用品質(zhì)的分析中,a*值與感官品質(zhì)之間存在線性相關(guān)關(guān)系[28],從表2色值的分析中得到L*值、b*值和a*值的絕對(duì)值較大的樣品,其對(duì)應(yīng)的感官評(píng)分均較高,如2、5、7、8、9號(hào)樣品,L*值均大于60,a*值的絕對(duì)值均大于4,感官評(píng)分均在60分以上。同時(shí)結(jié)合圖1,明顯看出這5種樣品色澤明亮、淡黃色,消費(fèi)者接受度更高。

表2 10種米豆腐物化特性Table 2 Physicochemical characterization of ten kind of rice tofu

結(jié)合感官評(píng)價(jià)結(jié)果,接受度較高的米豆腐樣品,如2、5、7、8、9號(hào),pH、水分含量和淀粉中直鏈淀粉含量均較高,淀粉含量不高;咀嚼性小且粘附性大;在色值上,L*值、b*值和a*值的絕對(duì)值較大,具有明亮的淡黃色。

2.3 相關(guān)性分析

感官評(píng)價(jià)雖然是最直接的品質(zhì)評(píng)價(jià)方式,但依靠感官評(píng)價(jià)品評(píng)米豆腐品質(zhì),大多基于描述性語(yǔ)言,且受到不可控主觀因素的影響,而物化特性的儀器量化測(cè)定,可彌補(bǔ)感官評(píng)價(jià)的不足,在一定程度上抵消主觀因素的影響,但在實(shí)際應(yīng)用中仍需結(jié)合感官評(píng)價(jià)。因此,研究主觀感官與客觀品質(zhì)指標(biāo)間的關(guān)系對(duì)米豆腐品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)有重要意義。10種米豆腐樣品的感官指標(biāo)、化學(xué)成分、質(zhì)構(gòu)以及色值的16項(xiàng)指標(biāo)間的相關(guān)性見表3。結(jié)果表明,感官評(píng)分與米豆腐樣品pH極顯著正相關(guān)(r=0.840,p<0.01)。米豆腐制作工藝中,堿性物質(zhì)的添加賦予米豆腐特有的質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味,所以,用pH作為評(píng)價(jià)米豆腐品質(zhì)的指標(biāo)。感官評(píng)分與硬度顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.710,p<0.05),與粘附性顯著正相關(guān)(r=0.684,p<0.05),與咀嚼性顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.705,p<0.05),由于咀嚼性綜合了硬度指標(biāo),因此,質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定的粘附性和咀嚼性共同表征米豆腐的質(zhì)地和口感品質(zhì),粘附性大且咀嚼所需能量少的米豆腐樣品感官品質(zhì)更優(yōu)。此外,感官評(píng)分與L*值之間呈顯著的正相關(guān)關(guān)系(r=0.654,p<0.05),與a*值極顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.780,p<0.01),L*值越大,a*值越小,對(duì)應(yīng)的米豆腐呈現(xiàn)淺亮的黃色,感官評(píng)分更高,因此用色差儀測(cè)定的L*值和a*值表征感官中的外觀品質(zhì)。

在米豆腐化學(xué)成分與質(zhì)構(gòu)的相關(guān)性分析中,咀嚼性與水分含量間呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系(r=-0.877,p<0.01),同時(shí)咀嚼性與粘附性顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.695,p<0.05)。米豆腐水分含量的增大,能夠增加米豆腐的粘附性,并降低咀嚼米豆腐至能夠吞咽狀態(tài)所需的能量。咀嚼性與淀粉含量和蛋白質(zhì)含量間均呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系(r=0.834和r=0.927,p<0.01),米豆腐中較多的淀粉含量造成產(chǎn)品的固形物含量增大,增加咀嚼的能耗,產(chǎn)生不適口感;故米豆腐中淀粉含量不宜過(guò)高,宜控制在15%以下。同時(shí),大米蛋白在大米淀粉的結(jié)構(gòu)特性、糊化特性和流變特性中扮演重要角色[29],會(huì)抑制淀粉顆粒的膨脹并增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);因此,較多的大米蛋白和淀粉會(huì)造成咀嚼性增大和粘附性降低,不利于米豆腐感官品質(zhì)。這與周曉晴[8]發(fā)現(xiàn)的大米蛋白含量與感官評(píng)定指標(biāo)間負(fù)相關(guān)關(guān)系的結(jié)果相一致。表3中,咀嚼性與直鏈淀粉含量顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.689,p<0.05)。高直鏈淀粉含量的秈米是米豆腐傳統(tǒng)工藝中的最佳原料[30],淀粉在水中加熱時(shí),直鏈淀粉的無(wú)定型區(qū)優(yōu)先被破壞,隨后支鏈淀粉的結(jié)晶區(qū)被擠壓,淀粉的雙螺旋結(jié)構(gòu)破壞。最終,直鏈淀粉從淀粉顆粒中解析出來(lái)[31],包裹著膨脹淀粉顆粒的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成。冷卻時(shí),直鏈淀粉形成凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),并部分有序化形成微晶體。已有研究發(fā)現(xiàn),直鏈淀粉含量和凝膠強(qiáng)度、凝膠速度之間均有明顯的相關(guān)性[25]。因此,高直鏈淀粉含量的米豆腐粘附性更高,咀嚼性較低,感官品質(zhì)更佳,這與王鈴釗[30]在碎米制作米豆腐中的研究結(jié)果一致,也與米豆腐長(zhǎng)期以來(lái)的制作工藝中,選擇直鏈淀粉含量高的秈米的經(jīng)驗(yàn)相吻合。

在米豆腐的高溫加工過(guò)程中,秈米中的淀粉和蛋白質(zhì)在堿性環(huán)境下,部分水解產(chǎn)生游離羰基和氨基,進(jìn)而發(fā)生美拉德反應(yīng),影響產(chǎn)品的色值。表3中L*值與a*值顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.732,p<0.05),同時(shí)與水分含量和灰分含量分別顯著正相關(guān)和負(fù)相關(guān)(r=0.678和r=-0.710,p<0.05),高的水分含量和低的灰分含量會(huì)使米豆腐呈現(xiàn)明亮的淡黃色。在米豆腐的制作工藝中,草木灰或石灰的加入,在提高pH的同時(shí)也會(huì)增加米豆腐中灰分物質(zhì)的含量,同時(shí)使米豆腐的色澤變暗,明度值降低,結(jié)合感官評(píng)價(jià),明度值低的米豆腐會(huì)降低感官接受度。

表3 參數(shù)間的相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis between parameters

但同時(shí),pH與咀嚼性存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(r=-0.688,p<0.05),也就是說(shuō),堿性物質(zhì)的添加所帶來(lái)的pH的增大,可以賦予米豆腐更好的感官品質(zhì)。因此采用灰分含量較低的堿性物質(zhì)替代草木灰或石灰,既能保證米豆腐具有良好的質(zhì)地和口感品質(zhì),同時(shí)其外觀色澤更佳。

因此,高水分含量、高直鏈淀粉含量、適當(dāng)?shù)矸酆俊⒌偷鞍踪|(zhì)含量、低灰分含量和高pH的米豆腐,其咀嚼性低、粘附性高、色澤明亮,米豆腐的感官品質(zhì)更佳。

2.4 主成分分析

根據(jù)米豆腐感官評(píng)價(jià)和物化特性的相關(guān)性分析,16項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)間存在不同程度的相關(guān)性和信息冗雜重疊,大量信息造成了分析障礙。因此,采用主成分分析的方法,對(duì)從化學(xué)成分、質(zhì)構(gòu)、色值以及感官評(píng)分中得到的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行篩選,剔除不重要的信息,消除指標(biāo)間的重疊性,保留少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo),從而簡(jiǎn)化分析過(guò)程。根據(jù)表4中成分的特征根和累積方差貢獻(xiàn)率,本研究選擇特征根大于1的3個(gè)主成分[32],3個(gè)成分代表了總變量84.94%的信息。其中成分1代表數(shù)據(jù)集中所有變量的56.13%的信息,能夠最大限度地反映數(shù)據(jù)集中的信息;成分2代表18.93%,成分3代表9.88%。如果主成分的累積貢獻(xiàn)率大于70%,就能代表所有的變量[33],因此本實(shí)驗(yàn)選擇的3個(gè)主成分能代表16個(gè)米豆腐品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)的變量。

表4 主成分的累積貢獻(xiàn)率Table 4 Total variance explained of PCA

主成分得分和載荷分布見圖2～圖3。載荷本質(zhì)上描述的是由兩個(gè)主成分構(gòu)成的線性方程的系數(shù),載荷的絕對(duì)值越大,對(duì)主成分的影響就越大,這個(gè)影響能通過(guò)載荷代表的點(diǎn)到原點(diǎn)的距離,來(lái)衡量,如果這個(gè)點(diǎn)離原點(diǎn)較遠(yuǎn),表示這個(gè)特征屬性的波動(dòng)對(duì)樣品間的差異貢獻(xiàn)顯著。由圖2～圖3可知,化學(xué)成分中,對(duì)成分1有顯著正向影響的指標(biāo)為淀粉含量和蛋白質(zhì)含量,載荷值分別為0.979和0.947;負(fù)向影響的指標(biāo)為水分含量,載荷值為-0.969;質(zhì)構(gòu)指標(biāo)中,粘附性和咀嚼性對(duì)成分1產(chǎn)生負(fù)向和正向影響的載荷值分別為-0.806和0.869;且若成分1小,感官評(píng)分和pH均較高(載荷值分別為-0.928和-0.855)。內(nèi)聚性和脂肪含量分別在圖2中Y軸原點(diǎn)的正向和負(fù)向,且離原點(diǎn)較遠(yuǎn),載荷值分別為0.872和-0.853,表示他們的波動(dòng)對(duì)成分2的貢獻(xiàn)最大。隨著成分2增大,內(nèi)聚性增大,脂肪含量小。在圖3中,對(duì)成分3影響最大的正向和負(fù)向變量指標(biāo)及載荷分別為b*值(0.559)、a*值(0.530)和彈性(-0.444),成分3中各指標(biāo)的載荷值均較小,反映數(shù)據(jù)集中變量的能力有限。

基于主成分得分圖,可描述樣品和指標(biāo)間的關(guān)系[7,34-36],在圖2～圖3中,2、5、7、8、9號(hào)樣品均在成分1原點(diǎn)的左側(cè)區(qū)域;結(jié)合載荷分布,這5種樣品具有較高的水分含量和堿性,且蛋白質(zhì)含量較低,同時(shí)淀粉含量均低于15%。對(duì)應(yīng)的米豆腐質(zhì)構(gòu)粘附性較大、咀嚼性較小,在直接食用的情況下,整體感官品質(zhì)優(yōu)于1、3、4、6、10號(hào)樣品。此結(jié)果與感官評(píng)分、物化特性以及相關(guān)性分析的結(jié)果一致,由此證明,主成分分析在米豆腐品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)中具有可行性。周曉晴等[9]采用主成分分析的方法,對(duì)與米飯品質(zhì)相關(guān)的指標(biāo)進(jìn)行分析,構(gòu)建了品質(zhì)評(píng)價(jià)模型。圖2中3、5、8、9、10號(hào)樣品相較于1、2、4、6、7號(hào)具有更高的內(nèi)聚性和較低的脂肪含量,由于成分2在數(shù)據(jù)集中貢獻(xiàn)率僅為18.93%,且根據(jù)內(nèi)聚性和脂肪含量的測(cè)定結(jié)果,樣品間差異不明顯,故而不將其作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。圖3中3、7、8、9號(hào)樣品在Y軸的正向區(qū)間,但表2中4種樣品對(duì)應(yīng)的a*值、b*值和彈性結(jié)果與此并不一致,原因可能是,本研究中成分3篩選出的變量表征能力有限。因此,僅將水分含量、淀粉含量、蛋白質(zhì)含量和pH作為米豆腐品質(zhì)評(píng)價(jià)的化學(xué)衡量指標(biāo),用客觀儀器測(cè)定的咀嚼性和粘附性反映樣品的質(zhì)地和口感。另外根據(jù)物化測(cè)定以及相關(guān)性分析的結(jié)果,L*值作為重要的品質(zhì)指標(biāo),在樣品間有顯著性差異,因此將其列入客觀品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)中。

圖2 成分1、成分2的得分和載荷雙坐標(biāo)圖Fig.2 Biplots on PC1-PC2 plane overlapping scores and loadings注:底部的X軸和左側(cè)的Y軸是主成分得分的 橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo);頂部的X軸和右側(cè)的 Y軸是載荷的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；圖3同。

圖3 成分1、成分3的得分和載荷雙坐標(biāo)圖Fig.3 Biplots on PC1-PC3 plane overlapping scores and loadings

2.5 聚類分析

對(duì)多重樣本對(duì)象進(jìn)行分類時(shí),需要考慮眾多因素,聚類分析就是一種多元分析工具,根據(jù)相似度對(duì)研究對(duì)象或者指標(biāo)的特性進(jìn)行分類[37],具有最大相似度的樣品優(yōu)先聚類[38]。根據(jù)緊密度和相似度將米豆腐樣品分組,聚類結(jié)果見圖4,當(dāng)組間距為10時(shí),聚類分析將樣品分為2組。第一類包括2、5、7、8、9號(hào),第二類為1、3、4、6、10號(hào),此結(jié)果與主成分分析的結(jié)果一致。Lee等[39]根據(jù)淀粉水化和糊化特性指標(biāo)的緊密度和相似度,對(duì)大米進(jìn)行聚類分析,提供了根據(jù)大米實(shí)際加工性能分類的方法;孫婷琳等[10]也采用聚類分析的方法對(duì)鮮濕米粉進(jìn)行分類,并驗(yàn)證了主成分分析模型的可行性。基于相關(guān)性分析和主成分分析的結(jié)果,第一類米豆腐粘附性較大且咀嚼性較小,此類米豆腐由米漿經(jīng)過(guò)熬煮加工后冷卻成型制成,適合鮮食。第二類米豆腐是烹飪型米豆腐,其加工工藝不同于鮮食米豆腐,米漿在熬煮加工并成型后,還需進(jìn)一步蒸制,由于水分含量低咀嚼性大,不適宜鮮食,較為適宜進(jìn)一步烹煮加工食用。

3 結(jié)論

科學(xué)客觀評(píng)價(jià)方法的建立是實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的前提,也是建立評(píng)價(jià)體系的基礎(chǔ)。相關(guān)性分析得到,米豆腐樣品的L*值與水分和灰分之間分別呈顯著的正相關(guān)和負(fù)相關(guān)關(guān)系(r=0.678和r=-0.710,p<0.05);水分高、淀粉含量適當(dāng)、蛋白質(zhì)含量低和直鏈淀粉含量高的米豆腐,粘附性大且易咀嚼。結(jié)合物化特性指標(biāo)與感官評(píng)價(jià)的相關(guān)性分析,易咀嚼、粘附性大且色澤淺亮的米豆腐感官接受度更高。因此,對(duì)米豆腐而言,水分、淀粉、蛋白質(zhì)、直鏈淀粉和灰分含量,能夠通過(guò)影響其粘附性和咀嚼性,使米豆腐呈現(xiàn)明暗不同的色澤,進(jìn)而決定米豆腐的質(zhì)地、口感以及外觀品質(zhì)。采用主成分分析的方法,從7個(gè)化學(xué)指標(biāo)中篩選出水分含量、淀粉含量、蛋白質(zhì)含量和 pH 4個(gè)指標(biāo),從5個(gè)質(zhì)構(gòu)指標(biāo)中篩選出粘附性和咀嚼性2個(gè)指標(biāo),從色值指標(biāo)中篩選出L*值作為評(píng)價(jià)因子。確定的7個(gè)指標(biāo)分別從化學(xué)成分、質(zhì)構(gòu)和色值3方面全面評(píng)價(jià)米豆腐的品質(zhì)。運(yùn)用聚類分析的方法,驗(yàn)證相關(guān)性分析、主成分分析在米豆腐中應(yīng)用的可行性,并根據(jù)10種米豆腐樣品的相似度和緊密度將其聚為兩大類,即鮮食型(水分含量均高于80%、咀嚼性均低于1000)和烹飪型(需進(jìn)一步加工食用),加工工藝的差別造成其整體特性及食用方式存在明顯差別。本研究的方法在米豆腐品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)的應(yīng)用上是可行的,為米豆腐的研究和工業(yè)化生產(chǎn)提供技術(shù)支持,并為建立統(tǒng)一的評(píng)價(jià)體系提供理論基礎(chǔ)。