基于多元統(tǒng)計學(xué)分析的市售甜面醬品質(zhì)綜合評價

鄒金，凌霞，王丹丹，張毅，汪玉嬌，郭壯*

（1.湖北文理學(xué)院化學(xué)工程與食品科學(xué)學(xué)院鄂西北傳統(tǒng)發(fā)酵食品研究所，湖北襄陽441053；2.襄陽市食品藥品檢驗所，湖北襄陽441021）

基于多元統(tǒng)計學(xué)分析的市售甜面醬品質(zhì)綜合評價

鄒金1，凌霞2，王丹丹1，張毅1，汪玉嬌1，郭壯1*

（1.湖北文理學(xué)院化學(xué)工程與食品科學(xué)學(xué)院鄂西北傳統(tǒng)發(fā)酵食品研究所，湖北襄陽441053；2.襄陽市食品藥品檢驗所，湖北襄陽441021）

該研究從市場上采集了隸屬于18個品牌22個品名的甜面醬樣品，并采用色度儀、質(zhì)構(gòu)儀、常規(guī)理化分析和多變量統(tǒng)計學(xué)方法相結(jié)合的手段對其品質(zhì)進行了評價。研究表明甜面醬樣品在紅綠度（a*值）和黃藍度（b*值）等指標(biāo)上差異較大。通過聚類分析（CA）、多元方差分析（MANOVA）和典范對應(yīng)分析（CCA）發(fā)現(xiàn)，市售甜面醬樣品可以劃分為3個聚類，經(jīng)Kruskal-Wallis秩和檢驗發(fā)現(xiàn)隸屬于不同聚類的樣品其硬度、稠度、凝聚性和表觀黏度等質(zhì)構(gòu)指標(biāo)存在顯著差異（P＜0.05）。

甜面醬；多元統(tǒng)計分析；品質(zhì)評價

ZOU Jin1,LING Xia2,WANG Dandan1,ZHANG Yi1,WANG Yujiao1,GUO Zhuang1*
(1.Northwest Hubei Research Institute of Traditional Fermented Food,College of Chemical Engineering and Food Science,Hubei University of Arts and Science,Xiangyang 441053,China;2.Xiangyang Institute of Food and Drug Supervision,Xiangyang 441021,China)

甜面醬是指以面粉為原料，經(jīng)制曲和保溫發(fā)酵制成的一種體態(tài)粘稠，色澤棕紅，滋味鮮甜，專供烹飪和調(diào)味用的調(diào)味品[1]。作為我國特色傳統(tǒng)發(fā)酵食品，甜面醬在發(fā)酵過程中通過菌種的作用，將淀粉和蛋白質(zhì)等大分子分解轉(zhuǎn)化為有機酸、揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)和氨基酸等，從而賦予了產(chǎn)品特有的色澤、體態(tài)、滋味和香氣[2]。近年來，國內(nèi)學(xué)者在甜面醬品質(zhì)評價方面開展了多項卓有成效的研究，解析了甜面醬鮮味物質(zhì)[3]和非揮發(fā)性有機酸[4]的構(gòu)成，揭示了甜面醬發(fā)酵過程中揮發(fā)性成分的動態(tài)變化[5]，探討了熱輔助超高壓[6]、微生物菌種[7]和釀造工藝[8]對甜面醬品質(zhì)特性的影響。我國北京、天津、山東和四川等地區(qū)均有制作和食用甜面醬的習(xí)俗，不同地區(qū)出產(chǎn)的甜面醬由于所采用的生產(chǎn)工藝和地域環(huán)境不一樣，其品質(zhì)可能存在一定的差異[9]。然而目前關(guān)于市售甜面醬品質(zhì)評價的研究報道尚少。

通過構(gòu)建Lab色彩模型，色度儀實現(xiàn)了食品顏色特征的數(shù)字化評價[10]，目前已在番茄醬[11]等調(diào)味品研究領(lǐng)域中有了廣泛的應(yīng)用。作為客觀評價食品質(zhì)地的主要設(shè)備，質(zhì)構(gòu)儀通過測定食品的物理性狀可以較好的反映食品質(zhì)量的優(yōu)劣，常用于食品研發(fā)過程中工藝的優(yōu)化[12]。

本研究從市場上采集了隸屬于18個品牌22個品名的甜面醬，在使用色度儀、質(zhì)構(gòu)儀和常規(guī)理化分析對各樣品的色澤、質(zhì)構(gòu)和理化指標(biāo)進行測定的基礎(chǔ)上，結(jié)合多元統(tǒng)計學(xué)方法，對甜面醬的品質(zhì)進行了分析，以期為生產(chǎn)企業(yè)在標(biāo)準(zhǔn)制定或新品研發(fā)方面提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

重慶、天津、四川、上海、山東、河北、廣東和北京8個省市產(chǎn)的隸屬于18個品牌22個品名的甜面醬。重慶市產(chǎn)的2個樣品分別隸屬于嘉泰和外祖母品牌，編號為CQ1～CQ2；天津市產(chǎn)的1個樣品隸屬于利民品牌，編號為TJ1；四川省產(chǎn)的6個樣品分別隸屬于美樂、蜀香、羅氏、揚名、潤森和蜀府品牌，編號為SC1～SC6；上海市產(chǎn)的3個樣品均隸屬于鼎豐品牌，編號為SH1～SH3；山東省產(chǎn)的甜面醬共5個，其中2個樣品隸屬于蔥伴侶品牌，其他分別隸屬于6月香、玉堂醬園和濟美品牌，編號為SD1～SD5；河北省產(chǎn)的1個樣品隸屬于六必居品牌，編號為HB1；廣東省產(chǎn)的2個樣品均隸屬于李錦記品牌，編號為GD1～GD2；北京市產(chǎn)的2個品牌分別隸屬于老才臣和全聚德品牌，編號為BJ1～BJ2。乙酸鋅、亞甲藍、鹽酸、亞鐵氰化鉀、氫氧化鈉、葡萄糖、硼酸、濃硫酸、硫酸銅、酒石酸鉀鈉、甲苯、甲醇、酚酞和冰乙酸等試劑均為分析純：成都市科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

AW-1型智能水分活度儀：無錫市碧波電子設(shè)備廠；HE53鹵素水分測定儀：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；JK-MSH-2L磁力攪拌器：上?，?shù)莾x器有限公司；K60A全自動凱氏定氮儀：上海晟聲自動化分析儀器有限公司；KDM型可調(diào)溫電熱套：山東鄄城華魯電熱儀器有限公司；PHS-25型數(shù)顯pH計：上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；TA.XTPlus質(zhì)構(gòu)儀：英國StableMicroSystem公司；UltraScan PRO色度儀：美國HunterLab公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 甜面醬各理化指標(biāo)的測定

水分活度：將樣品裝入平皿中，樣品約占平皿的1/2～2/3，將平皿放入水分活度儀中進行直接測定；水分含量：將約3.0 g的甜面醬樣品放在鋁制托盤上，平鋪均勻后使用鹵素水分測定儀的快速烘干模式直接測定；還原糖含量：采用SB/T 10308—1999《甜面醬檢驗方法》中的方法進行測定；總酸：參照GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》中的酸堿滴定法進行測定；蛋白質(zhì)：參照GB/T 5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測定》中的凱氏定氮法進行測定；氨基酸態(tài)氮和氯化鈉含量：參照GB/T 5009.40—2003《醬衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法》中方法進行測定。

1.3.2 甜面醬各色澤指標(biāo)的測定

將樣品直接倒入50 mm×50 mm的石英比色皿中，使用UltraScan PRO色度儀的反射模式，采用CIE1976色度空間值L*（暗→亮：0→100），a*（綠-→紅+），b*（藍-→黃+）等3個指標(biāo)對甜面醬的各色度指標(biāo)進行測定。

1.3.3 甜面醬各質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的測定

將甜面醬樣品裝入TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)儀自帶的樣品杯中，在獲取力與時間曲線的基礎(chǔ)上，使用自帶軟件對其硬度、稠度、粘聚性和表觀粘度等4個指標(biāo)進行計算。選配探頭：A-BE（φ35 mm）；參數(shù)設(shè)置：測試前速度2 mm/s，測試中速度1 mm/s，測試后上升速度20 mm/s，測試距離30 mm，自動觸發(fā)，觸發(fā)力為5.0 g。

1.3.4 統(tǒng)計分析

使用非加權(quán)組平均法（unweighted pair-group method witharithmeticmeans，UPGMA）[13]、典范對應(yīng)分析（canonical correspondenceanalysis，CCA）[14]、聚類分析（clusteranalysis，CA）[15]和多元方差分析法（multivariate analysis of variance，MANOVA）[16]對甜面醬品質(zhì)進行分析，使用kruskal-wallis秩和檢驗[17]對隸屬于不同聚類的甜面醬各色澤、質(zhì)構(gòu)和理化指標(biāo)的差異性進行分析。

使用Matlab 2012b軟件進行數(shù)據(jù)分析，使用Origin 8.5軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 甜面醬各理化、色澤和質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的分析

本研究首先按照國家標(biāo)準(zhǔn)約束的方法對市售甜面醬水分活度、水分、還原糖、總酸、氨基酸態(tài)氮、蛋白質(zhì)和氯化鈉的含量進行了測定，其結(jié)果如表1所示。

表1 甜面醬各理化指標(biāo)的分析Table 1 Analysis of physical and chemical indexes in each sweet fermented paste samples

由表1可知，納入本研究的22個甜面醬樣品在總酸含量上的差異相對較大，變異值為33.05%，其次為氯化鈉、氨基酸態(tài)氮、蛋白質(zhì)和還原糖含量，變異值分別為27.02%、23.12%、22.87%和15.45%，而在水分含量和水分活度上的差異較小，變異值僅為9.18%和3.65%。本研究進一步使用色度儀和質(zhì)構(gòu)儀對甜面醬樣品的各色度和質(zhì)構(gòu)指標(biāo)進行了測定，結(jié)果如表2所示。

表2 甜面醬各色度和質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的分析Table 2 Analysis of chroma and texture indexes in each sweet fermented paste samples

由表2可知，納入本研究的22個甜面醬樣品在b*值（黃藍度）和a*值（紅綠度）上的差異較大，變異值分別為99.89%和84.23%，其次為表觀黏度、硬度、凝聚性和稠度，變異值分別為53.30%、48.50%、42.47%和40.77%，而在L*值（明亮度）上的差異最小，僅為12.87%。

2.2 基于多元統(tǒng)計學(xué)分析的市售甜面醬品質(zhì)評價

中華人民共和國國內(nèi)貿(mào)易行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SB/T 10296—2009《甜面醬》指出甜面醬的產(chǎn)品品質(zhì)除包括色澤和體態(tài)在內(nèi)的感官品質(zhì)外，還包括理化指標(biāo)和衛(wèi)生指標(biāo)等多方面。由此可見，僅對甜面醬的某一品質(zhì)指標(biāo)進行孤立的評價是不足的，因而本研究在對樣品各理化、色度和質(zhì)構(gòu)指標(biāo)進行測定的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了22行×14列的數(shù)字矩陣，并采用UPGMA、CCA、CA和MANOVA等多元統(tǒng)計學(xué)方法對其品質(zhì)進行了分析。

作為一種常用的聚類分析方法，UPGMA可以用來解決樣品的分類問題，目前已在微生物遺傳進化[18]和食品品質(zhì)評價[19]等領(lǐng)域有了廣泛的應(yīng)用?；赨PGMA的甜面醬品質(zhì)的聚類分析如圖1所示。

圖1 基于非加權(quán)組平均法甜面醬品質(zhì)的聚類分析Fig.1 Cluster analysis of the product characterization of sweet fermented paste samples based on UPGMA

由圖1可知，當(dāng)平均距離取250的時候，22個甜面醬樣品可以分為3個聚類，其中BJ1、HB1、SH1、SD2、SH2、CQ1、SD3和SC1等8個樣品隸屬于聚類I，BJ2、SC2、SH3、TJ1、SD1、CQ2、SC4、GD1和GD2等9個樣品隸屬于聚類II，SD4、SC6、SD5、SC3和SC5等5個樣品隸屬于聚類III。

圖2 基于典范對應(yīng)分析的隸屬于不同聚類的甜面醬品質(zhì)的評價Fig.2 Canonical correspondence analysis of product characterization of sweet fermented paste samples belong to different clusters

作為一種有監(jiān)督的排序方法，CCA將多元回歸分析和對應(yīng)分析相結(jié)合，實現(xiàn)了多樣品的空間排布，具有信息量大且結(jié)果直觀的優(yōu)點，目前在生態(tài)學(xué)相關(guān)問題研究中有了廣泛的應(yīng)用[20]，然而其在食品品質(zhì)評價中的應(yīng)用尚少?；诘浞秾?yīng)分析的甜面醬品質(zhì)的評價（圖2）可知，本研究采用CCA分析發(fā)現(xiàn)，隸屬于不同聚類的甜面醬樣品在空間排布上呈現(xiàn)出明顯的分離趨勢。通過考慮某一類樣品各特性指標(biāo)的關(guān)聯(lián)，馬氏距離可以用來計算兩個未知樣本集的相似度[21]?；隈R氏距離聚類的甜面醬品質(zhì)的評價分析如圖3所示。

圖3 基于馬氏距離聚類的甜面醬品質(zhì)的評價分析Fig.3 Evaluation analysis of product characterization of sweet fermented paste samples based on Mahalanobis distance

由圖3可知，隸屬于聚類II和聚類III的甜面醬樣品其品質(zhì)較為相似，且經(jīng)MANOVA發(fā)現(xiàn)其差異不顯著（P=0.153）。值得一提的是，隸屬于聚類II和III的樣品與隸屬于聚類I的樣品其品質(zhì)存在一定差異，且經(jīng)MANOVA發(fā)現(xiàn)該差異極顯著（P＜0.001）。不同聚類甜面醬樣品間存在的差異是由哪些指標(biāo)不同導(dǎo)致的，是本研究需要進一步解決的問題。

2.3 隸屬于不同聚類的甜面醬各理化、色澤和質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的差異性分析

在上述分析中，本研究采用UPGMA、CCA、CA和MANOVA等多元統(tǒng)計學(xué)方法證實22個甜面醬樣品可以分為3個聚類，且隸屬于不同聚類的樣品其產(chǎn)品品質(zhì)存在顯著的差異。本研究進一步采用Kruskal-Wallis秩和檢驗對隸屬于不同聚類的甜面醬各理化、色澤和質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的差異性進行了分析。隸屬于不同聚類的甜面醬各理化指標(biāo)的差異性分析結(jié)果如表3所示。

由表3可知，隸屬于不同聚類的甜面醬其水分活度、水分含量、還原糖、總酸、氨基酸態(tài)氮、蛋白質(zhì)和氯化鈉含量差異均不顯著（P＞0.05）。本研究進一步對隸屬于不同聚類的甜面醬各色澤和質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的差異性進行了分析，其結(jié)果如表4所示。

由表4可知，相對于其他兩個聚類而言，隸屬于聚類III的樣品其硬度、稠度、凝聚性和表觀黏度要顯著偏高且差異顯著（P＜0.05）。值得一提的是，隸屬于聚類I和聚類II的樣品在上述4個質(zhì)構(gòu)指標(biāo)上的差異亦顯著（P＜0.05）。由表3可知，隸屬于不同聚類的甜面醬樣品其L*、a*和b*差異均不顯著（P＞0.05）。

表3 隸屬于不同聚類的甜面醬各理化指標(biāo)的差異性分析Table 3 Difference analysis of physical and chemical indexes of sweet fermented paste samples belong to different clusters

注：含有相同字母的同行數(shù)據(jù)間表示差異不顯著（P＞0.05）；每一格中的三個數(shù)據(jù)分別表示中位數(shù)、最小值、最大值；下同。

表4 隸屬于不同聚類的甜面醬各色澤和質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的差異性分析Table 4 Difference analysis of chroma and texture indexes of sweet fermented paste samples belong to different clusters

綜上所述，之所以22個甜面醬樣品可以劃分為3個聚類，究其原因可能與樣品硬度、稠度、凝聚性和表觀黏度等質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的不同有關(guān)，而理化和色澤指標(biāo)對其影響不大。由此可見，甜面醬生產(chǎn)企業(yè)在新品研發(fā)或工藝改良時應(yīng)多注重產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)特性的變化，從而使產(chǎn)品的品質(zhì)特征更為凸顯。

3 結(jié)論

本研究分別從市場上采集了18個品牌22個品名的甜面醬，通過研究發(fā)現(xiàn)，市售甜面醬在理化和質(zhì)構(gòu)指標(biāo)上的差異性較小，而在紅綠度和黃藍度上的差異較大。本研究亦發(fā)現(xiàn)，由于硬度、稠度、凝聚性和表觀黏度等質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的不同，市售甜面醬依據(jù)其品質(zhì)可以劃分為3個聚類。

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TS264.3

0254-5071（2017）05-0152-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.05.032

2016-11-20

湖北文理學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（201610519025）；湖北文理學(xué)院食品新型工業(yè)化學(xué)科群建設(shè)項目（201701）；湖北文理學(xué)院科研啟動經(jīng)費資助項目（201703）

鄒金（1998-），女，本科生，研究方向為食品生物技術(shù)。

*通訊作者：郭壯（1984-），男，講師，博士，研究方向為食品生物技術(shù)。