利通，陳舒唱，沈阿倩，馮作山，阿比旦木·卡地爾，劉世忍，黃文書

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊，830052)

油塔子是一種發(fā)酵蒸制面制品，主料為面粉、酵母、清油、鹽等[1]。在制作過(guò)程中，邊拉邊卷的同時(shí)，抹上羊油，層次間含羊油，層與層之間分離，每層薄如紙片。蒸熟后具有獨(dú)特油脂與蒸制面制品風(fēng)味，香軟油多而不膩，營(yíng)養(yǎng)豐富，因形狀似塔而得名[2]。

目前關(guān)于油塔子的研究主要集中在工藝及貯藏，對(duì)于品質(zhì)評(píng)價(jià)方法是感官評(píng)價(jià)，該方法雖具有較為重要的指導(dǎo)意義，然而感官評(píng)價(jià)需要專業(yè)人員和場(chǎng)所，且過(guò)程較繁鎖[3]。工業(yè)化生產(chǎn)需要更為精準(zhǔn)、可操控的參數(shù)，常規(guī)的感官分析通常是定性與模糊的，且因人而異，而用儀器測(cè)量的物性指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)品質(zhì)，雖然可能損失一些信息，但可很大程度上減小人為操作誤差，具有更加穩(wěn)定、高效的效果。因此將感官分析和現(xiàn)代儀器分析相關(guān)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)整合，構(gòu)建二者的相關(guān)性數(shù)據(jù)庫(kù)模型，使感官、理化分析的定性、定量實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié)合[4]，可使油塔子的品質(zhì)評(píng)價(jià)更為客觀、準(zhǔn)確。

聚類分析是對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分組歸類以了解數(shù)據(jù)的內(nèi)在聯(lián)系，系統(tǒng)聚類分析法可將受試樣本劃分為不同類群進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，其結(jié)果具有綜合性、客觀性和科學(xué)性[5-6]。相關(guān)性分析是研究2個(gè)或2個(gè)以上隨機(jī)變量間相關(guān)關(guān)系的統(tǒng)計(jì)分析方法；偏最小二乘法主要采用主成分提取方法，同時(shí)對(duì)典型相關(guān)分析提取兩組變量的典型成分，要求自變量對(duì)因變量有很強(qiáng)的解釋能力[7-8]；主成分分析[9-11]將眾多指標(biāo)找出代表性指標(biāo)，盡可能多的保留原始變量的信息縮減原始變量轉(zhuǎn)換成新的變量或主成分。在食品及其他行業(yè)均有研究用多元統(tǒng)計(jì)的方法，對(duì)樣品的物性或成分指標(biāo)代替感官評(píng)價(jià)指標(biāo)，具有一定的可行性[12-14]。

本研究以烏魯木齊市市售19家油塔子為樣品，對(duì)其9個(gè)物性指標(biāo)及8個(gè)感官評(píng)價(jià)結(jié)合描述性分析、聚類分析、相關(guān)性分析、偏最小二乘法分析及主成分分析，客觀得出評(píng)價(jià)油塔子品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)，旨在建立油塔子的品質(zhì)評(píng)價(jià)體系。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

油塔子樣品來(lái)源于新疆烏魯木齊市沙依巴克區(qū)、天山區(qū)、水磨溝區(qū)、新市區(qū)等4個(gè)區(qū)，分別購(gòu)買5、5、5、4份不同樣品。19份樣品均來(lái)自于烏魯木齊市具有新疆油塔子的基本特征且銷售量和評(píng)價(jià)較好的商家，編號(hào)為樣品1～樣品19。

ISQ-500H陳列蒸包柜，廣州市英紐特西廚設(shè)備有限公司；TA-XT Plus物性分析儀，英國(guó)Stable Micro System公司；0～150 mm數(shù)顯游標(biāo)卡尺，上海九量五金工具有限公司；NH-A-1808高品質(zhì)電腦色差儀，深圳市三恩時(shí)科技有限公司；JEA202電子天平，上海浦春計(jì)量?jī)x器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 油塔子的復(fù)熱處理

為了確保油塔子品質(zhì)的一致性，所購(gòu)油塔子樣品統(tǒng)一蒸汽復(fù)熱20 min后立即進(jìn)行感官評(píng)價(jià)分析，自然冷卻1 h后進(jìn)行物性指標(biāo)測(cè)定。

1.2.2 油塔子感官評(píng)價(jià)

10名食品專業(yè)的研究生連續(xù)培訓(xùn)3 d后組成感官評(píng)價(jià)小組，根據(jù)感官評(píng)價(jià)表(表1)進(jìn)行打分[15]。

表1 油塔子感官評(píng)分表Table 1 Sensory evaluation of You ta zi

1.2.3 油塔子比容的測(cè)定

采用小米替換法[16]測(cè)定油塔子的比容，用天平稱取復(fù)熱冷卻后的油塔子質(zhì)量M，將油塔子置燒杯中，用已知體積的小米填滿，稱量剩余小米體積V，側(cè)3次取平均值，計(jì)算如公式(1)所示：

(1)

式中：P，油塔子比容，mL/g；V，油塔子體積，mL；M，油塔子質(zhì)量，g。

1.2.4 油塔子高徑比的測(cè)定

用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)量油塔子的最大高度H和最大直徑D[17]，測(cè)3次取平均值。計(jì)算如公式(2)所示：

(2)

式中：S，油塔子高徑比；H，油塔子的最大高度，cm；D，油塔子的最大直徑，cm。

1.2.5 色度測(cè)定

采用NH-A-1808型色差儀測(cè)定油塔子色度。L值表示黑-白(亮)度，值越大則越白(亮)[18-19]。取冷卻1 h后的油塔子，直接測(cè)量油塔子表面，每個(gè)樣品測(cè)量3個(gè)油塔子，每個(gè)油塔子取5點(diǎn)測(cè)量，求平均值。

1.2.6 全質(zhì)構(gòu)分析測(cè)試

取同批次的3個(gè)油塔子,每個(gè)油塔子重復(fù)3次取平均值。將油塔子切成長(zhǎng)、寬及高為15 mm×15 mm×15 mm。采用TA-XT Plus型物性分析儀，P/36R壓盤式探頭[20]，測(cè)試參數(shù)設(shè)定為：應(yīng)變率為50%，測(cè)前速度為3 mm/s，測(cè)試速度為1 mm/s，測(cè)后速度為3 mm/s，2次壓縮間隔5.0 s，觸發(fā)力為5.0 g，引發(fā)類型為自動(dòng)，感應(yīng)力為Auto-5 g。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Origin 2019b作圖；SPSS 26 軟件進(jìn)行描述性分析聚類分析、相關(guān)性分析及主成分分析；SIMCA14.1軟件對(duì)進(jìn)行偏最小二乘法分析；結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 物性指標(biāo)測(cè)定結(jié)果

物性指標(biāo)測(cè)定結(jié)果如表2所示，比容范圍在1.40～2.55，高徑比范圍在0.39～0.72，L值范圍在72.28～78.75，硬度范圍在294.23～604.04 g，彈性范圍在0.77～0.99 g，凝聚性范圍在0.63～0.84 g，膠著性范圍在268.79～490.46 g，咀嚼性范圍在262.16～447.97 g，回復(fù)性范圍在0.25～0.43 g。上述結(jié)果表明，市售油塔子物性指標(biāo)在可接受范圍內(nèi)，而不同區(qū)不同商家制作的油塔子各項(xiàng)指標(biāo)間存在差異性，說(shuō)明油塔子配方或制作方式存在一定差異。

表2 不同樣品的物性指標(biāo)Table 2 Physical properties of different samples

2.2 油塔子基礎(chǔ)物性指標(biāo)的確立

聚類分析從一定程度上取決于聚類距離，為了確定烏魯木齊市售油塔子物性指標(biāo)間的關(guān)系而從中找出主要關(guān)鍵指標(biāo)代表相關(guān)性，將19份油塔子樣品的9個(gè)物性指標(biāo)進(jìn)行了系統(tǒng)聚類分析，如圖1所示。

平放歐式距離值越小時(shí)，則證明在維度上，兩者之間的距離越小，二者存在一定的共性。如圖1所示，在平方歐式距離為15時(shí)分為三類，比容、彈性、回復(fù)性和凝聚性為一類，膠著性、咀嚼性、硬度和高徑比歸為一類，色差值為一類；在平方歐式距離為7.5時(shí)，硬度、咀嚼性和膠著性為一類，凝聚性、回復(fù)性和彈性為一類，其余各為一類；在平方歐式距離為2.5時(shí)，硬度、咀嚼性和膠著性聚為一類，其余指標(biāo)則各為一類。

結(jié)合圖1和表3分析可知，在平方歐式距離為15時(shí)分為三類，膠著性、咀嚼性、硬度和高徑比歸為一類，對(duì)應(yīng)的相關(guān)系數(shù)范圍在-0.431～0.990**(*表示在P<0.05級(jí)別相關(guān)性顯著；**表示在P<0.01級(jí)別相關(guān)性顯著，下同)；比容、彈性、回復(fù)性和凝聚性可歸為一類，與其對(duì)應(yīng)的相關(guān)性分析中，這4個(gè)指標(biāo)彼此間的相關(guān)系數(shù)范圍在0.314～0.883**；而色差L值為一類。在平方歐式距離為7.5時(shí)分為五類，硬度、咀嚼性和膠著性聚為一類，對(duì)應(yīng)的相關(guān)系數(shù)范圍在0.954**～0.990**；凝聚性、回復(fù)性和彈性可歸為一類，對(duì)應(yīng)的相關(guān)系數(shù)范圍在0.707**～0.883**；其余各為一類。在平方歐式距離為2.5時(shí)分為一類，硬度、咀嚼性和膠著性聚為一類；其余各為一類，對(duì)應(yīng)的相關(guān)系數(shù)范圍在0.954**～0.990**。

表3 油塔子物性指標(biāo)間的相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis between You ta zi physical property indicators

綜上所述，結(jié)合系統(tǒng)聚類分析、相關(guān)性分析，故選擇平放歐式距離較小值2.5，彼此相關(guān)性較大的0.954**～0.990**的硬度、咀嚼性和膠著性的3個(gè)指標(biāo)作散點(diǎn)分布圖，結(jié)果由圖2所示。19個(gè)樣品指標(biāo)中硬度、咀嚼性和膠著性3個(gè)指標(biāo)互相呈顯著正相關(guān)趨勢(shì)。即將硬度、咀嚼性和膠著性屬性間可相互替代。閆博文等[21]以北方饅頭進(jìn)行多元統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，硬度、咀嚼性和膠著性呈顯著正相關(guān)(P<0.01)，因此以硬度代替咀嚼性和膠著性；此外，金鑫等[22]以南方饅頭進(jìn)行主成分分析法分析得出的結(jié)論一致。據(jù)此本研究選擇硬度指標(biāo)代替膠著性與咀嚼性以縮減指標(biāo)數(shù)量。

2.3 油塔子基礎(chǔ)物性指標(biāo)與感官品質(zhì)評(píng)價(jià)關(guān)系的建立

偏最小二乘法是應(yīng)用較廣的多元統(tǒng)計(jì)方法，建立兩個(gè)矩陣A和B間的基本關(guān)系，2個(gè)變量之間的距離說(shuō)明兩者之間的相關(guān)性[23-25]。偏最小二乘法分析結(jié)果由如圖3所示。指標(biāo)可分為三類：第1類為物性指標(biāo)硬度、高徑比與感官指標(biāo)硬度得分；第2類為物性指標(biāo)比容、回復(fù)性、彈性、凝聚性與感官指標(biāo)組織得分、形態(tài)得分、口感得分氣味得分、總分；第3類為物性指標(biāo)L值與感官指標(biāo)色澤得分。

為了研究油塔子物性指標(biāo)與感官品質(zhì)評(píng)價(jià)間的內(nèi)在聯(lián)系，做相關(guān)性分析，結(jié)果見(jiàn)表4。結(jié)合偏最小二乘法分析和相關(guān)性分析：比容與彈性得分、口感呈正相關(guān)，與氣味得分、形態(tài)得分、組織得分呈顯著正相關(guān)，其中比容與該類中相關(guān)系數(shù)范圍在0.456*～0.663**；彈性與形態(tài)得分呈正相關(guān)，與彈性得分、口感、總分呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)范圍在0.679**～0.923**；凝聚性與形態(tài)得分呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.574*；回復(fù)性與彈性得分、口感得分、總分呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)范圍在0.673**～0.760**。結(jié)合表3結(jié)果，本文以彈性代替凝聚性、回復(fù)性。L值與色澤得分呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.863**；高徑比與總得分呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.510*；硬度與組織得分、總分呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.489*、-0.566*。

表4 油塔子物性指標(biāo)與感官品質(zhì)間的相關(guān)關(guān)系Table 4 The correlation between You Ta zi physical indicators and sensory qualities

結(jié)合油塔子的物性指標(biāo)和感官品質(zhì)評(píng)價(jià)的偏最小二乘法分析、相關(guān)性分析結(jié)果表明，可選用物性指標(biāo)硬度、彈性、比容、高徑比和L值作為油塔子品質(zhì)評(píng)價(jià)中的主要物性指標(biāo)。

2.4 基于主成分分析的油塔子品質(zhì)評(píng)價(jià)體系的建立

根據(jù)以上結(jié)果，本實(shí)驗(yàn)選擇油塔子的硬度、比容、彈性、高徑比、L值5個(gè)關(guān)鍵物性指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，以特征值大于1的成分為主成分，其主成分特征值及累計(jì)百分比見(jiàn)表5。

表5 油塔子評(píng)價(jià)指標(biāo)主成分特征向量表Table 5 Principal component feature vector table of You ta zi evaluation index

由表5可知，以特征值大于1可得到2個(gè)主成分，累積貢獻(xiàn)率70.302%，較大的保留原始信息。將油塔子指標(biāo)主成分特征向量為系數(shù)，代入所對(duì)應(yīng)主成分即得主成分，如公式(3)和公式(4)所示：

F1=0.289X1+0419X2+0.263C-0.314X4+0.09X5

(3)

F2=0.074X1+0.276X2-0.172X3-0.012X4+0.913X5

(4)

再以主成分所對(duì)應(yīng)的特征值占所提取的主成分特征值之和的比例為系數(shù)，計(jì)算主成分綜合得分公式[26-27]，如公式(5)所示：

F=-0.128 87X1+0.265 33X2+0.095 951X3-0.159X4+0.231 551X5

(5)

令主成分綜合得分歸一化處理后乘公因數(shù)100，使主成分綜合得分在0～100分，如公式(6)所示：

(6)

主成分分析過(guò)程中要保證所選取的主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到高水準(zhǔn)，以減少指標(biāo)信息損失[28]。根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)代入主成分綜合得分公式得分及排名，并與感官評(píng)價(jià)作對(duì)比(表6)，結(jié)果顯示樣品2、5、6、7、12、19一致，其他樣品存在較小差異。實(shí)驗(yàn)結(jié)果累積貢獻(xiàn)率達(dá)70.302%，具有較好的解釋能力，損失了少量信息，部分油塔子主成分綜合得分排名與感官得分排名存在較小差異，說(shuō)明具有一定的可行性。

表6 油塔子主成分綜合得分和感官得分及排名Table 6 You Ta zi principal component comprehensive score and sensory score and ranking

3 結(jié)論

對(duì)19份市售油塔子樣品中的硬度、咀嚼性、膠著性、彈性、黏聚性、回復(fù)性、比容、高徑比、和色差L值9個(gè)物性指標(biāo)進(jìn)行描述性分析發(fā)現(xiàn)油塔子的品質(zhì)指標(biāo)之間存不同程度在差異；采用系統(tǒng)聚類分析結(jié)合相關(guān)性分析表明，在系統(tǒng)聚類分析中的9個(gè)物性指標(biāo)，結(jié)果顯示當(dāng)平方歐式距離為2.5時(shí)，對(duì)應(yīng)相關(guān)性分析的相關(guān)系數(shù)范圍在0.954**～0.990**并結(jié)合散點(diǎn)圖得出硬度、膠著性、咀嚼性三者指標(biāo)間呈顯著正相關(guān)。即硬度、膠著性和咀嚼性可歸為一類并可互相代替，據(jù)此選取硬度代替膠著性、咀嚼性。通過(guò)偏最小二乘法分析結(jié)合相關(guān)性分析，在偏最小二乘法中以物性指標(biāo)為自變量與感官指標(biāo)為變量，并對(duì)這2個(gè)變量做相關(guān)性分析。結(jié)果表明，在偏最小二乘法中同聚為一類其所對(duì)應(yīng)的相關(guān)性分析中的相關(guān)性較大。因此可在損失較少信息的情況下，選擇該類中的關(guān)鍵主要物性指標(biāo)代替相關(guān)指標(biāo)。以硬度、高徑比代替硬度得分；以比容、彈性代替回復(fù)性、凝聚性、組織得分、形態(tài)得分、口感得分、氣味得分及總分；以色度L值代替色澤得分。因此得到硬度、彈性、比容、高徑比和L值作為關(guān)鍵物性指標(biāo)。通過(guò)主成分分析主要關(guān)鍵物性指標(biāo)構(gòu)建油塔子綜合得分函數(shù)，并代入函數(shù)計(jì)算主成分得分與感官評(píng)價(jià)比較表明，樣品2、5、6、7、12、19一致，其他樣品存在較小差異。