油用花生品質(zhì)評價模型的建立及其加工適宜性研究

王 麗, 劉紅芝, 劉 麗, 石愛民, 胡 暉, 楊 穎, 王 強,*

(1.農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品加工綜合性重點實驗室/中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,北京 100193; 2.北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學院,北京 102442)

?

油用花生品質(zhì)評價模型的建立及其加工適宜性研究

王 麗1,2, 劉紅芝1, 劉 麗1, 石愛民1, 胡 暉1, 楊 穎1, 王 強1,*

(1.農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品加工綜合性重點實驗室/中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,北京 100193; 2.北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學院,北京 102442)

*王 強,男,研究員,博士生導師,主要從事糧油加工與副產(chǎn)物綜合利用方面的研究。通信作者。

摘 要:采用有監(jiān)督主成分回歸分析建立了油用花生品質(zhì)評價模型,采用K-means聚類分析建立了油用花生的加工適宜性評價方法。研究結果表明,油用花生品質(zhì)評價模型中包括粗脂肪含量、油酸/亞油酸比值和不飽和脂肪酸總含量三個指標,模型預測值與實測值之間的相關系數(shù)為0.70。該模型可以較好地將花生品種進行油用等級劃分,篩選出的遠雜9102、魯花9號、徐花14、黑花生、?；?等品種制備的花生油具有較好的穩(wěn)定性。該研究結果為準確判斷未知花生品種是否適宜花生油加工提供了理論依據(jù)。

關鍵詞:花生;花生油;評價模型;適宜性

花生(Arachishypogaea L.)屬于豆科,起源于南美洲熱帶亞熱帶地區(qū),是一種重要的油料蛋白資源[1]?；ㄉ泻土窟_46%～52%,不飽和脂肪酸含量達85%以上。我國花生榨油的比例占花生總產(chǎn)量的53%,年產(chǎn)花生油256萬t左右[2]?；ㄉ蜖I養(yǎng)豐富,氣味清香純正,是良好的烹飪用油和目前最受歡迎的食用油之一。油脂的氧化穩(wěn)定性是衡量花生油品質(zhì)好壞的重要指標,且與人們的身體健康息息相關[3]。文獻[4-10]研究了脂肪酸比例模式與油脂氧化穩(wěn)定性的量化關系,建立了花生油、大豆油、葵花籽油、菜籽油、橄欖油、大鯢油脂、杏仁油、核桃油中脂肪酸與油脂氧化穩(wěn)定性關系式,并較好地預測了油脂的氧化穩(wěn)定性。張建書[11]分析結果表明,花生中的維生素E、植物甾醇、角鯊烯與花生油穩(wěn)定性之間具有顯著的相關性。我國有六千余個花生品種,不同品種的花生品質(zhì)存在較大的差異[12],以其為原料所制得的花生油的品質(zhì)也有所不同[11]。目前關于不同品種花生原料品質(zhì)對其油品品質(zhì)的影響研究較少,因此深入研究不同花生品種品質(zhì)特性,篩選出具有優(yōu)質(zhì)油脂穩(wěn)定性的花生品種是花生產(chǎn)業(yè)的一個重要發(fā)展方向。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

選取我國主栽花生品種45個,花生品種名稱及序號如表1。

表1　45個花生品種名稱Tab.1 Name of 45 peanut varieties

1.2 實驗方法

不同花生品種的感官品質(zhì)、理化與營養(yǎng)品質(zhì)及加工品質(zhì)、花生油品質(zhì)共45個指標。

1.2.1 花生物理性狀分析

1)果形:當花生樣品的果形為曲棍形時,果形得分為1；當花生樣品的果形為駝峰形時,果形得分為2；當花生樣品的果形為串珠形時,果形得分為3；當花生樣品的果形為普通形時,果形得分為4；當花生樣品的果形為蜂腰形時,果形得分為5；當花生樣品的果形為葫蘆形時,果形得分為6；當花生樣品的果形為蠶繭形時,果形得分為7；當花生樣品的果形為斧頭形時,果形得分為8[13]。

2)籽粒形狀:參考欒文琪等[13]方法。

3)紅衣:參考王強[2]方法。

4)百果重:隨機取100個花生果,稱重,3次重復,求平均值(參考GB/T 5499—2008[14])。

5)百仁重:隨機取100?；ㄉ?稱重,3次重復,求平均值(參考GB/T 5499—2008[14])。

1.2.2 花生理化與營養(yǎng)品質(zhì)分析

1)水分含量:參考GB/T 5009.3—2003[15]。

2)脂肪含量:參考GB/T 5009.6—2003[16]。

3)蛋白質(zhì)含量:參考GB/T 5009.5—2003[17]。

4)灰分:參考GB/T 5009.4—2003[18]。

5)粗纖維含量:參考GB/T 5515—2008[19]。

6)氨基酸含量:參考GB/T 5009.124—2003[20]。

7)含糖量:參考GB/T 15672—2009方法并略有改動[21]。

8)脂肪酸:參照GB/T 17376—2008[22]。VE:參照GB/T 5009.82—2003[23]。

9)甾醇:參照GB/T 25223—2010[24]。

10)角鯊烯:參照DB31/T 690—2013[25]。

1.2.3 花生加工品質(zhì)分析

1)出仁率:100 g花生果剝出花生仁重量/100 g× 100%；

2)出油率:提取出花生油質(zhì)量/花生中脂肪含量。

1.2.4 花生油品質(zhì)分析

1)色澤:參照GB/T 5525—1985[26]。

2)水分及揮發(fā)物:參照GB/T 5528—1995[27]。

3)過氧化值:參照GB/T 5538—2005[28]。

4)酸價:參照GB/T 5530—2005[29]。

5)不皂化物:參照GB/T 5535.1—2008[30]。

6)誘導時間:參照GB/T 21121—2007[31]。

7)碘值:參照GB/T 5532—2008[32]。

8)皂化值:參照GB/T 5534—2008[33]。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS19.0軟件分析花生及花生油品質(zhì)特性的差異情況,花生與花生油品質(zhì)之間關系模型的建立以及K-means聚類分析[34-35]。

2 結果與分析

2.1 花生品質(zhì)特性分析

對所選45個花生品種基本數(shù)據(jù)的變化范圍、均值、標準差、變異系數(shù)進行分析,結果如表2。脂肪含量(6.63%)、蛋白質(zhì)含量(7.97%)、灰分(7.86%)、出仁率(8.50%)等四個指標的變異系數(shù)小于10%,變異系數(shù)反映數(shù)據(jù)離散程度的大小,變異系數(shù)越大,說明不同品種該指標間差異越大。

表2　花生品種的品質(zhì)特性Tab.2 Characteristics of peanut

2.2 花生油加工品質(zhì)特性分析

花生油品質(zhì)是評價花生品種是否適合制油的主要評價依據(jù)。本研究對所選品種花生油的基本數(shù)據(jù)變化范圍、均值、標準差、變異系數(shù)進行分析,結果如表3。由表3可見,碘值和皂化值的變異系數(shù)小于10%(為6.90%和6.42%),說明不同品種花生油除碘值、皂化值外,各指標在不同品種間差異較大。

表3　花生油的品質(zhì)分析Tab.3 Characteristics of peanut oil

表3分析結果表明,實驗所選花生品種之間的品質(zhì)特性差異較大,品種來源廣泛,選擇全面,具有一定代表性。

2.3 花生油綜合值分析

由表3可知,評價花生油品質(zhì)指標共有9個,很難簡單通過一個指標來評價一個花生油樣品穩(wěn)定性情況,因此,本研究將評價花生油穩(wěn)定性的9個指標擬合為一個指標進行后續(xù)的模型建立。

1)花生油品質(zhì)指標變換。花生油品質(zhì)指標中,有的指標越大油的品質(zhì)越好,而有的指標越小油的品質(zhì)越好,因此,為了后續(xù)計算方便,將45個品種花生油的所有評價指標都變?yōu)樵酱笤胶谩?/p>

2)數(shù)據(jù)標準化。將45個品種花生油的品質(zhì)都變?yōu)樵酱笤胶煤?進行標準化處理,即將各指標數(shù)據(jù)減去均值除以標準差[36]。

3)綜合值計算。將處理后的標準化數(shù)據(jù)進行等全相加記為Y,即為花生油品質(zhì)的綜合值,如表4。

2.4 油用花生加工品質(zhì)評價模型的建立

2.4.1 有監(jiān)督主成分回歸分析建立適宜油用加工的花生品質(zhì)評價模型

采用有監(jiān)督主成分回歸分析[35]對選取的45個品種中的前34個建立模型。將表4中的Y值(綜合值)與花生的36個指標進行顯著性分析,結果發(fā)現(xiàn)有3個指標與Y值在0.05水平上顯著,如表5。

2.4.2 回歸方程的建立

采用Box-Cox[37]轉(zhuǎn)換法將Y轉(zhuǎn)換為符合正態(tài)分布的數(shù)值,得到λ=1,即Y1=Y-1。

表4　45個花生品種的綜合值Tab.4 Composite value of 45 peanut varieties

表5　花生品質(zhì)與花生油品質(zhì)綜合值回歸顯著性指標Tab.5 Significant value between peanut quality and peanut oil composite value

建立Y1與各個自變量的回歸方程。表6顯示,粗脂肪、油酸/亞油酸、不飽和脂肪酸含量的回歸系數(shù)在0.05水平上均為顯著。各個指標都納入到方程中,得到具體方程如式(1)。

表6　回歸系數(shù)顯著性Tab.6 Significances of regression coefficient

2.4.3 回歸模型的驗證

將未參與模型建立的11個花生品種的粗脂肪含量、油酸含量/亞油酸含量、不飽和脂肪酸含量等3個指標代入模型中,計算11個品種花生油品質(zhì)綜合值(即表示花生的氧化穩(wěn)定性),該花生油綜合值的模型預測值與化學測定值的比較結果如表7。分析預測值與測定值間相關性,二者的相關系數(shù)為0.70,表明該模型的預測效果較好。

2.5 適宜油用加工的花生品質(zhì)評價方法的建立

采用K-means聚類分析方法,將花生油綜合值進行分類,初步分為3類,確定每類的聚類中心,將花生油綜合值劃分為3個等級,則可將測得的45個花生品種進行分類,如表8。

表7　11個花生樣品的花生油模型預測值與化學測定值的比較結果Tab.7 Comparison between predicted values and chemical measured values

表8　45個花生品種的分類Tab.8 Classification of 45 peanut varieties

依據(jù)預測模型中各指標的回歸系數(shù)確定各指標權重,采用K-means聚類分析及實際情況,將各評價指標分為Ⅰ級、Ⅱ級和Ⅲ級,各指標權重值作為Ⅰ級得分,依次類推。

將花生的粗脂肪、油酸/亞油酸、不飽和脂肪酸3個品質(zhì)指標分別進行K-means聚類分析,將每個指標分為3類,即Ⅰ級、Ⅱ級和Ⅲ級,賦予各等級指標相應的分值,如表9。

以3個性狀指標得分之和作為某花生品種的最終得分,按照K-means聚類分析將45個品種最終得分分為3類,如表10。

比較表8與表10結果,得到二者匹配度為:適宜品種為80%,基本適宜品種為63.6%,不適宜品種為85.7%,說明該評價結果較好,適合作為適宜加工花生油的花生品質(zhì)評價標準。

表9　各指標各等級的分值Tab.9 Scales of different characteristics

表10　根據(jù)K-means聚類分析方法得到的45個花生品種的分類Tab.10 Classification of 45 peanut varieties by K-means

3 結 論

本研究測定并分析了45個品種花生及其花生油的品質(zhì)特性,采用有監(jiān)督主成分分析建立了花生油品質(zhì)的預測模型,該模型預測值與實測值之間的相關系數(shù)為0.70,說明預測模型效果較好。通過K-means聚類分析,將預測模型中的3個指標劃分為3個等級,其中遠雜9102、魯花9號、徐花14、黑花生、海花1等品種制備的花生油氧化穩(wěn)定性較好。該研究通過這3個指標可以預測某一個未知花生品種是否適宜油用,為未知樣品的加工適宜性提供依據(jù)。

參考文獻:

[1]王麗,王強,劉紅芝,等.不同品種花生分離蛋白凝膠性評價方法的研究[J].中國油脂,2012,37(7):20-23.

[2]王強.花生加工品質(zhì)學[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社, 2013:1-50.

[3]張建書,王強,劉紅芝,等.脂肪酸、VE、甾醇與植物油脂穩(wěn)定性的關系研究進展[J].中國油脂,2011,36 (10):38-41.

[4]蔡達,劉紅芝,劉麗,等.不同工藝制備杏仁油品質(zhì)比較及相關性分析[J].中國糧油學報,2014(2):47-52.

[5]蔡達,劉紅芝,劉麗,等.不同工藝制備核桃油品質(zhì)比較及相關性分析[J].中國油脂,2014(3):80-84.

[6]李紅艷,鄧澤元,李靜,等.不同脂肪酸組成的植物油氧化穩(wěn)定性的研究[J].食品工業(yè)科技,2010,31(1):173-182.

[7]李林強,咎林森,任正東.中國大鯢油脂肪酸組成、抗氧化及流變性研究[J].中國糧油學報,2009,24(9):83-85.

[8]李慶典,李穎,易曉華.新疆巴旦杏28個品種種仁油脂含量及脂肪酸組成[J].山地農(nóng)業(yè)生物學報,2004, 23(4):326-329.

[9]RAMAKANTH S J,NURHAN T D,KENTON E D.Tocopherol,phytosterol and phospholipid compositions of new high oleic peanut cultivars[J].Journal of Food Composition and Analysis,2006,19:601-605.

[10]WINKLER J K,KATHLEEN W.The effect of phytosterol concentration on oxidative stability and thermal polymerization of heated oils[J].Eur J Lipid Sci Technol, 2008,110:455-464.

[11]張建書.脂肪酸組成與內(nèi)源性抗氧化劑對不同品種花生油穩(wěn)定性的影響[D].北京:中國農(nóng)業(yè)科學院, 2012.

[12]王麗.蛋白用花生加工特性與品質(zhì)評價技術研究[D].北京:中國農(nóng)業(yè)科學院,2012.

[13]欒文琪,封海勝,王晶珊.花生品種主要性狀的研究——性狀表現(xiàn)及類型間的差異[J].中國種業(yè), 1986(1):8-11.

[14]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.糧油檢驗帶殼油料純?nèi)事蕶z驗法:GB/T 5499—2008[S].北京:中國標準出版社,2008.

[15]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.食品中水分的測定:GB/T 5009.3—2003[S].北京:中國標準出版社,2003.

[16]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.食品中脂肪的測定:GB/T 5009.6—2003[S].北京:中國標準出版社,2003.

[17]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.食品中蛋白質(zhì)的測定:GB/T 5009.5—2003[S].北京:中國標準出版社,2003.

[18]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.食品中灰分的測定:GB/T 5009.4—2003[S].北京:中國標準出版社,2003.

[19]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.糧油檢驗糧食中粗纖維含量測定介質(zhì)過濾法:GB/T 5515—2008[S].北京:中國標準出版社,2008.

[20]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.食品中氨基酸的測定:GB/T 5009.124—2003[S].北京:中國標準出版社,2003.

[21]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.食用菌中總糖含量的測定:GB/T 15672—2009[S].北京:中國標準出版社, 2009.

[22]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.動植物油脂脂肪酸甲酯制備:GB/T 17376—2008[S].北京:中國標準出版社, 2008.

[23]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.食品中維生素A和維生素E的測定:GB/T 5009.82—2003[S].北京:中國標準出版社,2003.

[24]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.動植物油脂甾醇組成和甾醇總量的測定氣相色譜法:GB/T 25223—2010[S].北京:中國標準出版社,2010.

[25]上海市質(zhì)量技術監(jiān)督局.植物油中角鯊烯的測定:DB31/T 690—2013[S].上海:上海標準出版社,2013.

[26]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.植物油脂檢驗透明度、色澤、氣味、滋味鑒定法:GB/T 5525—1985[S].北京:中國標準出版社,1985.

[27]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.植物油脂水分及揮發(fā)物含量測定法:GB/T 5528—1995[S].北京:中國標準出版社,1995.

[28]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.動植物油脂過氧化值測定:GB/T 5538—2005[S].北京:中國標準出版社, 2005.

[29]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.動植物油脂酸值和酸度測定:GB/T 5530—2005[S].北京:中國標準出版社, 2005.

[30]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.動植物油脂不皂化物測定第1部分:乙醚提取法:GB/T 5535.1—2008[S].北京:中國標準出版社,2008.

[31]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.動植物油脂氧化穩(wěn)定性的測定(加速氧化測試):GB/T 21121—2007[S].北京:中國標準出版社,2007.

[32]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.動植物油脂碘值的測定:GB/T 5532—2008[S].北京:中國標準出版社, 2008.

[33]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.動植物油脂皂化值的測定:GB/T 5534—2008[S].北京:中國標準出版社, 2008.

[34]薛敬桃,袁恩來,楊鵬,等.用K-means聚類分析進行儲層分類[J].內(nèi)蒙古石油化工,2010,20:34-36.

[35]王麗,王強,劉紅芝,等.花生品質(zhì)對其蛋白質(zhì)凝膠性的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學報,2012,28(17):260-267.

[36]范金城,梅長林.數(shù)據(jù)分析[M].北京:科學出版社, 2002:6-9.

[37]VERKAIK-KLOOSTERMAN J,DODD K W,DEKKERS A L M,et al.A three-part,mixed-effects model to estimate the habitual total vitamin D intake distribution from food and dietary supplements in dutch young children[J].Journal of Nutrition,2011,141(11):2055-2063.

(責任編輯:葉紅波)

Research on Evaluation Model and Processing Suitability of Oil-Used Peanut

WANG Li1,2, LIU Hongzhi1, LIU Li1, SHI Aimin1, HU Hui1, YANG Ying1, WANG Qiang1,*
(1.Comprehensive Key Laboratory of Agro-processing and Quality Control,Ministry of Agriculture/Institute of Food Science and Technology,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100193,China；2.Beijing Vocational College of Agriculture,Beijing 102442,China)

Abstract:Supervised principal component analysis was used to establish the evaluation model of oil-used peanut.K-means cluster analysis was applied to analysis the processing suitability of oil-used peanut.The results showed that the evaluation model of oil-used peanut included the crude fat content,ratio of oleic acid and linoleic acid,and unsaturated fatty acid content.The correlation coefficient between the predicted value and measured value was 0.70.The evaluation model could classify the peanut varieties into three scales and yuanza 9102,luhua 9,xuhua 14,heihuasheng,and haihua 1 were mostly suitable for peanut oil processing.The results are very important to predict the suitability of any unknown varieties.

Key words:peanut；peanut oil；prediction model；suitability

中圖分類號:TS221

文獻標志碼:A

作者簡介:王 麗,女,講師,博士,主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工與質(zhì)量控制方面的研究；

基金項目:中國農(nóng)業(yè)科學院科技創(chuàng)新工程(CAAS-ASTIP-201X-IAPPST)；公益性行業(yè)科研項目(200903043)；“十二五”國家科技支撐計劃項目(2012BAD09B03)。

收稿日期:2015-12-01

doi:10.3969/j.issn.2095-6002.2016.01.004
引用格式:王麗,劉紅芝,劉麗,等.油用花生品質(zhì)評價模型的建立及其加工適宜性研究[J].食品科學技術學報,2016,34(1):21-27.
WANG Li,LIU Hongzhi,LIU Li,et al.Research on evaluation model and processing suitability of oil-used peanut[J].Journal of Food Science and Technology,2016,34(1):21-27.

文章編號:2095-6002(2016)01-0021-07