不同品種谷子淀粉的品質(zhì)特性及主成分分析

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(北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院食品與生物工程系,北京 102442)

谷子(Setariaitalica)是禾本科狗尾草屬,在我國(guó)種植已有七千多年的歷史,是我國(guó)、日本、南亞和中歐一些地區(qū)的重要糧食作物[1]。據(jù)FAO數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),近五年來(lái)我國(guó)谷子產(chǎn)量逐年上升,2014年總產(chǎn)量為234.47萬(wàn)噸,位居世界第三[2]。谷子脫殼后稱為小米,小米營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富,含有蛋白質(zhì)、脂肪、糖類(lèi)、維生素及礦物質(zhì)等人體所必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì);同時(shí)具有易消化、養(yǎng)胃健脾、助睡眠、催乳補(bǔ)身之功效,深受產(chǎn)婦、嬰兒及老人的喜愛(ài)[3]。

小米的主要可食部分是淀粉,含量在60%左右,淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)直接影響小米的食用品質(zhì)和加工品質(zhì)[4]。研究表明,直鏈淀粉及支鏈淀粉的含量及比例、糊化溫度和膠稠度是影響谷物蒸煮品質(zhì)及食味品質(zhì)的主要指標(biāo)[5-6]。我國(guó)谷子品種資源豐富,1990年《中國(guó)谷子品種資源目錄》中已錄入20560份。劉成等[6]和楊斌等[7]分別分析了河北省9個(gè)谷子品種和陜西省谷子品種的淀粉含量、直鏈淀粉含量、透明度、糊化特性、顆粒形態(tài)及粒徑大小、碘藍(lán)值、凍融穩(wěn)定性、溶解度與膨脹度、凝沉特性等品質(zhì)特性,發(fā)現(xiàn)不同品種谷子淀粉品質(zhì)特性差異顯著。小米淀粉的品質(zhì)特性眾多,各品質(zhì)在不同品種間差異顯著[8],直接影響其在加工中的應(yīng)用[9]。因此,對(duì)不同品種谷子淀粉品質(zhì)特性進(jìn)行綜合分析,對(duì)于選育新品種和合理的食品加工具有重要的意義。

目前,基于主成分分析的綜合性評(píng)價(jià)分析方法在食品質(zhì)量評(píng)價(jià)方面成為了熱點(diǎn),王麗[10-11]分別采用主成分分析法對(duì)甘薯和馬鈴薯面條進(jìn)行分析,并對(duì)比了二者的品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)及不同品種品質(zhì)特性之間的差異。采用主成分分析對(duì)谷子淀粉品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行篩選、對(duì)谷子品種進(jìn)行分類(lèi)和綜合評(píng)價(jià)方面的研究還鮮有報(bào)道。本文以13個(gè)谷子品種為研究對(duì)象,分析谷子淀粉基本特性,采用主成分分析確定谷子淀粉的主要評(píng)價(jià)指標(biāo),并對(duì)谷子品種進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),初步了解該谷子品種的蒸煮品質(zhì),以期為谷子品質(zhì)育種及小米制品開(kāi)發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1～12號(hào)谷子(1號(hào):冀谷31;2號(hào):冀谷35;3號(hào):冀谷36;4號(hào):冀谷37;5號(hào):冀谷38;6號(hào):冀谷39;7號(hào):冀谷40;8號(hào):冀谷41;9號(hào):冀谷42;10號(hào):豫谷18;11號(hào):冀科谷;12號(hào):S67) 收集于北京市農(nóng)林科學(xué)院;13號(hào) 為網(wǎng)絡(luò)購(gòu)買(mǎi)樣品;碘化鉀、碘、無(wú)水乙醇、鹽酸、石油醚、溴百里香酚蘭、氫氧化鉀等 分析純,北京北化試劑公司;直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)品、支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)品 Sigma公司。

DK-S28水浴鍋 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;DHG-9053烘箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司;UV-2550紫外分光光度計(jì) 島津公司;PHS-3E pH酸度計(jì) 上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司;FW177粉碎機(jī) 天津市泰斯儀器有限公司;FA2204B電子天平 上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司;WSC-S色差計(jì) 上海精科儀器設(shè)備有限公司;CT3質(zhì)構(gòu)儀 美國(guó)博勒飛。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 谷子淀粉的提取 用0.2%的NaHSO3溶液浸泡20 h后(固液比=1∶5),蒸餾水洗三次,控干水分,粉碎過(guò)60目篩去除胚和皮層后,向所得小米粉漿中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4% NaOH溶液至NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.2%(加入NaOH去蛋白),攪拌30 min后,室溫放置6 h,間歇攪拌,傾去上層NaOH溶液,對(duì)下層沉淀物6000 r/min離心10 min。離心棄上清得沉淀,刮去上部的灰色蛋白層、黃泥層、細(xì)纖維層、剩下白色淀粉層。水洗、40 ℃干燥至質(zhì)量不再發(fā)生變化,得粗淀粉[12]。

1.2.2 谷子淀粉品質(zhì)特性的測(cè)定

1.2.2.1 淀粉純度的測(cè)定 采用酸水解法測(cè)定,稱取2～5 g(精確到0.001 g),置于放有慢速濾紙的漏斗中,用50 mL石油醚分五次洗去試樣中脂肪,棄去石油醚。再用150 mL乙醇(85%,體積比)分?jǐn)?shù)次洗滌殘?jiān)?以充分除去可溶性糖類(lèi)物質(zhì)。濾干乙醇溶液,以100 mL水洗滌漏斗中殘?jiān)?并轉(zhuǎn)移至250 mL錐形瓶中,加入30 mL鹽酸(1+1),接好冷凝管,置沸水浴中回流2 h?；亓魍戤吅?立即冷卻。待試樣水解液冷卻后,加入2滴甲基紅指示液,先以氫氧化鈉溶液(400 g/L)調(diào)至黃色,再以鹽酸(1+1)校正至試樣水解液pH約為7。然后加20 mL乙酸鉛溶液(200 g/L)搖勻,放置10 min。再加20 mL硫酸鈉溶液(100 g/L)以除去過(guò)多的鉛。搖勻后將全部溶液及殘?jiān)D(zhuǎn)入500 mL容量瓶中,用水洗滌錐形瓶,洗液合并入容量瓶中,加水稀釋至刻度。過(guò)濾,棄去濾液20 mL,濾液供測(cè)定用。參考GB 5009.9-2016[13]。

1.2.2.2 水分的測(cè)定 采用直接干燥法測(cè)定,取潔凈鋁制稱量瓶,置于101～105 ℃干燥箱中,瓶蓋斜支于瓶邊,加熱1.0 h,取出蓋好,置干燥器內(nèi)冷卻0.5 h,稱量,恒重后。將混合均勻的淀粉迅速磨細(xì)至顆粒小于2 mm,稱取3 g左右試樣(精確至0.0001 g)放入此稱量瓶中,加蓋,精密稱量后,置于101～105 ℃干燥箱中,恒重后計(jì)算水分含量。參考GB 5009.3-2016[14]。

1.2.2.3 淀粉色澤的測(cè)定 采用色差計(jì)測(cè)定,參照Fiorda[15]方法。取谷子淀粉放入WSC-S 測(cè)色色差計(jì)樣品杯中,并填滿樣品杯,測(cè)定各樣品的L*、a*、b*值。其中L*值越大,說(shuō)明亮度越大,+a*方向越向圓周,顏色越接近純紅色;-a*方向越向外,顏色越接近純綠色。+b*方向是黃色增加,-b*方向藍(lán)色增加。勻色空間L*、a*、b*表色系上亮點(diǎn)間的距離,計(jì)算兩個(gè)顏色之間的總色差ΔE,計(jì)算公式如下。每個(gè)樣品測(cè)定3組平行。

1.2.2.4 直鏈淀粉和支鏈淀粉的測(cè)定 采用雙波長(zhǎng)法測(cè)定,具體參考王麗[19]。稱取0.5 g樣品,用20 mL石油醚分4次洗出脂肪,放入恒重鋁盒中在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行完全揮發(fā)。再用20 mL 85%乙醇分4次洗出可溶性糖,殘留物轉(zhuǎn)移至恒重鋁盒中,在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行完全揮發(fā)。隨后在105 ℃烘箱中烘干至恒重。恒重的樣品0.1 g加入 0.5 mol/L KOH溶液10 mL,在(80±1) ℃水浴溶解10 min后,定容于50 mL容量瓶中,在吸取樣品液2.5 mL,加入20 mL雙蒸水,用0.1 mol/L HCl將溶液pH調(diào)至3.0,加入碘試劑0.5 mL,用雙蒸水定容至50 mL容量瓶中,靜置 20 min。直鏈淀粉和支鏈淀粉的最大吸收波長(zhǎng)分別是609 nm(λ1)和546 nm(λ2)。根據(jù)等吸收點(diǎn)作圖法確定直鏈淀粉和支鏈淀粉的參比波長(zhǎng)分別為473 nm(λ3)和734 nm(λ4)。

式中:Y為標(biāo)準(zhǔn)曲線中計(jì)算出的直鏈淀粉或支鏈淀粉濃度(μg/mL);50為兩次定容的體積(mL);W1為原有樣品中水分含量(%);W2為原有樣品脫糖脫脂減少量(%);2.5為吸取測(cè)定樣品體積數(shù)(mL);M為測(cè)定用樣品重量(g)。

1.2.2.5 淀粉凝膠質(zhì)構(gòu)的測(cè)定 采用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定,參照Mudgil[17]。稱取一定量谷子淀粉樣品放入燒杯中,加入去離子水(固液比1∶5 g/mL)攪拌混勻后,于沸水浴中加熱并緩慢攪拌30 min,使淀粉充分糊化,冷卻至室溫,置于0～4 ℃冰箱中成膠24 h。將凝膠切成直徑15 mm、高10 mm 的圓柱體,放在質(zhì)構(gòu)儀載物臺(tái)上,選用TA41探頭,選取TPA模式進(jìn)行試驗(yàn)。質(zhì)構(gòu)儀設(shè)定參數(shù)為:測(cè)試速度8 mm/s,觸發(fā)力4.5 g,壓縮時(shí)間1 s,壓縮距離1.5 mm。測(cè)定指標(biāo)為:硬度(Hardness)、粘著性(Adhesiveness)、彈性(Springiness)、咀嚼性(Chewiness)。每個(gè)樣品做6次平行試驗(yàn)。

1.2.2.6 膠稠度的測(cè)定 參考GB/T 22294-2008[18]。稱取0.05 g谷子淀粉于25 mL刻度試管中,加入0.2 mL的0.025%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))百里香酚藍(lán)溶液,振蕩器振蕩使淀粉充分潤(rùn)濕分散。然后準(zhǔn)確加入0.15 mol/L氫氧化鉀溶液2.5 mL,再次用振蕩器振蕩,混勻后放入沸水浴中,將試管口用棉球塞上,調(diào)節(jié)水面高度,使沸騰樣品高度始終維持在試管長(zhǎng)度的2/3左右。加熱15 min后取出試管,取下棉球,室溫放置5 min后再放入冰水中冷卻20 min。在室溫下將試管水平放在平臺(tái)上,靜止,記下樣品伸延長(zhǎng)度。

1.2.2.7 透光率的測(cè)定 參考劉成等[6]的方法。稱取0.2 g谷子淀粉,在沸水浴中攪拌30 min,冷卻至室溫,用水調(diào)整體積至原濃度,以蒸餾水作空白液,在647 nm波長(zhǎng)下測(cè)定其透光率。

1.2.2.8 碘藍(lán)值的測(cè)定 參考姚亞平等[19]的方法。稱取0.1 g左右干基淀粉于25 mL刻度試管中,加1 mL無(wú)水乙醇,充分潤(rùn)濕樣品,再加入1 mol/L氫氧化鈉溶液9 mL,于沸水浴中分散10 min,迅冷,轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中,定容,取5 mL淀粉分散液于100 mL容量瓶中,加水50 mL,再加入1 mol/l乙酸溶液1 mL及碘試劑1 mL,用水定容至100 mL,顯色10 min后,580 nm上機(jī)測(cè)定吸光度。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

采用SPSS 18.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和顯著性分析,選擇Duncan檢驗(yàn)在p<0.05水平下,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 淀粉基本品質(zhì)特性分析

表1為谷子淀粉提取物的基本品質(zhì)特性,其中不同樣品中各品質(zhì)特性差異明顯,其中淀粉得率的變化范圍是48.39%～66.48%,其中冀谷31最低,冀谷42最高。針對(duì)谷子淀粉的純度而言,所有淀粉樣品均高于75%,其中淀粉純度最高的為豫谷18(94.81%),淀粉純度最低的為冀谷35(75.70%)。各個(gè)樣品的水分含量均低于12%,符合我國(guó)食用淀粉國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)谷物淀粉水分含量低于14.0%的要求[20]。淀粉的色差變化范圍為73.45～82.52,其中色差最大的為S67,最小的為豫谷18。不同樣品中各品質(zhì)特性差異可能與品種、生長(zhǎng)環(huán)境等不同有關(guān)。

表1 谷子淀粉基本品質(zhì)特性Table 1 The basic quality of millet starch

淀粉顆粒主要由直鏈淀粉和支鏈淀粉組成,由于直鏈淀粉分子呈直鏈狀結(jié)構(gòu),空間阻礙小,易于回生;支鏈淀粉分子呈樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu),分支較多,空間阻礙較大,不宜回生[21]。因此,直鏈淀粉和支鏈淀粉的含量是影響小米食用品質(zhì)的重要因素。表1結(jié)果顯示谷子淀粉中直鏈淀粉含量的變化范圍是10.03%～19.73%,支鏈淀粉含量的變化范圍是80.27%～89.97%,其中直鏈淀粉含量最高的是冀谷42,含量最低的是S67。本研究中谷子直鏈淀粉與Ramashia[22]研究者基本相一致。直鏈淀粉含量分別與小米飯的柔軟性、香味、色澤、光澤密切相關(guān)。高直鏈淀粉含量(大于25%)的小米蒸煮后米飯干燥、蓬松、色暗,冷后變硬夾生,但出飯率高;低直鏈淀粉含量(小于18%)的小米蒸煮后米飯較粘濕,富有光澤,冷卻后仍柔軟,但過(guò)熱后光澤很快散裂分解,出飯率低;中等直鏈淀粉含量(18%～25%)的品種蒸煮的米飯既能保持高含量類(lèi)型的蓬松性,冷卻后又能保持低含量類(lèi)型的柔軟質(zhì)地[6]。

2.2 淀粉加工特性分析

2.2.1 質(zhì)構(gòu)特性 淀粉在一定的水分、溫度和壓力下糊化后,直鏈淀粉分子從膨潤(rùn)的淀粉粒中逸出,淀粉分子鏈通過(guò)氫鍵交聯(lián)聚合,可溶性直鏈淀粉形成連續(xù)的三維網(wǎng)絡(luò)凝膠結(jié)構(gòu),溶脹淀粉顆粒和碎片填充在直鏈淀粉網(wǎng)絡(luò)中,形成具有一定黏彈性和強(qiáng)度的凝膠。這種凝膠體可以賦予一些食品特定的結(jié)構(gòu)和外觀,且價(jià)格便宜,可以代替價(jià)格昂貴的食品膠。常采用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定其質(zhì)構(gòu)特性。凝膠的硬度越大,說(shuō)明分子間的作用力較大,所形成的分子結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定,凝膠本身不易被破損[17],表2結(jié)果顯示,冀谷38(52.75 g)的凝膠硬度最大,冀谷 42(17.38 g)的凝膠硬度最小,說(shuō)明冀谷38凝膠產(chǎn)品更加穩(wěn)定。凝膠彈性反映的是淀粉凝膠受到徹底擠壓后,在一段時(shí)間內(nèi)恢復(fù)變形的能力。淀粉凝膠的彈性受淀粉分子所形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的交聯(lián)點(diǎn)數(shù)量和交聯(lián)點(diǎn)密度的影響,有效交聯(lián)點(diǎn)數(shù)目越多,凝膠彈性越大;淀粉凝膠的黏性表示分子間的內(nèi)聚力受淀粉分子鏈長(zhǎng)的影響。長(zhǎng)鏈淀粉分子含量越大,凝膠中的分子之間相互作用力也越大[21]。本研究中多數(shù)品種谷子淀粉的硬度、彈性、內(nèi)聚力、咀嚼性和粘性之間差異明顯,其中彈性較大的為網(wǎng)購(gòu)樣品(7.28 mm)、冀谷40(7.07 mm),彈性最低的為豫谷18(3.89 mm)。

表2 谷子淀粉質(zhì)構(gòu)特性、透光率和碘藍(lán)值Table 2 The TPA,light transmittance and iodine blue value of millet starch

2.2.2 透光率 表2結(jié)果顯示,谷子淀粉的透光率變化范圍是13.14%～30.26%,多數(shù)集中在13%～20%,該結(jié)果與李玲伊[23]的研究結(jié)果類(lèi)似,即谷子淀粉的透光率范圍是4.4%～22.3%。研究表明透光率越大,食品的色澤和質(zhì)地越好[21],因此分析篩選透光率大的品種,對(duì)于谷子新產(chǎn)品的研發(fā)具有重要意義。

2.2.3 碘藍(lán)值 表2結(jié)果顯示,本研究中谷子淀粉的碘藍(lán)值為0.180～0.410,明顯高于高金梅[24]研究的糯玉米淀粉的碘藍(lán)值(0.10～0.11)。碘藍(lán)值是評(píng)價(jià)淀粉與碘發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生藍(lán)色復(fù)合物多少的指標(biāo)。樣品中游離淀粉含量越多,直鏈淀粉含量越高,細(xì)胞的破損程度越大,顏色越深[19],碘藍(lán)值越大。因此,可以通過(guò)碘藍(lán)值間接判斷細(xì)胞破損的難易程度。碘藍(lán)值越小,說(shuō)明在加工過(guò)程中細(xì)胞抵抗外界機(jī)械力的能力越強(qiáng),破損的細(xì)胞少,基本上保持了細(xì)胞的完整性,因此更能保持原料的天然風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[21]。本研究中的不同樣品的碘藍(lán)值均低于0.500,初步說(shuō)明谷子加工過(guò)程中更能保證其原有的風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。碘藍(lán)值目前已廣泛應(yīng)用于水稻、玉米、小麥等淀粉類(lèi)食品品質(zhì)的評(píng)價(jià),而關(guān)于碘藍(lán)值在谷子的加工利用中的研究較少。

2.2.4 膠稠度 膠稠度反映了米膠冷卻后的膠稠程度,與米飯的柔軟性有關(guān),是米飯蒸煮品質(zhì)的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。膠稠度高,則米膠長(zhǎng),米飯柔軟、適口性好,反之較硬,適口性差。同時(shí)膠稠度能反映出直鏈淀粉含量以及支鏈淀粉和直鏈淀粉分子的綜合利用[25]。表3結(jié)果顯示,不同樣品膠稠度之間差異較明顯,對(duì)于同一樣品來(lái)說(shuō),隨著靜置時(shí)間的延長(zhǎng),膠稠度逐漸增加,對(duì)于大多數(shù)樣品來(lái)說(shuō),放置5 h后,淀粉的膠稠度基本不再增加。

表3 谷子淀粉膠稠度(mm)Table 3 The gel consistency of millet starch(mm)

王潤(rùn)奇等[26]總結(jié)了中國(guó)北方人民喜食的優(yōu)質(zhì)小米應(yīng)具有的膠稠度標(biāo)準(zhǔn),據(jù)米膠延伸的長(zhǎng)短將膠稠度分為米膠長(zhǎng)度小于80 mm為硬膠稠度,80～120 mm為中膠稠度,大于120 mm為軟膠稠度。本研究中在放置0 h時(shí),不同品種膠稠度的變化范圍為64.7～132.3 mm,說(shuō)明本研究了谷子品種基本涵蓋了目前的硬膠稠度、中膠稠度和軟膠稠度的谷子品種。本研究結(jié)果高于稻米的膠稠度(22～100 mm)[27],這也與小米可作為產(chǎn)婦、術(shù)后恢復(fù)的主要食用原料有很大關(guān)系。

2.3 淀粉品質(zhì)特性的相關(guān)性分析

表4為谷子淀粉品質(zhì)特性的相關(guān)性分析結(jié)果表,從表4中可以看出,淀粉的很多指標(biāo)之間存在顯著相關(guān)性。淀粉的得率與淀粉的純度、直鏈淀粉含量分別呈極顯著、顯著的正相關(guān)(p<0.01,p<0.05)),與淀粉的粘性和碘藍(lán)值分別呈顯著、極顯著的負(fù)相關(guān)(p<0.05,p<0.01);淀粉的純度與粘性和碘藍(lán)值呈極顯著的負(fù)相關(guān)(p<0.01),與膠稠度和透光率呈顯著的正相關(guān)(p<0.05)。直鏈淀粉含量與凝膠的硬度和碘藍(lán)值呈顯著的負(fù)相關(guān)(p<0.05),與膠稠度呈顯著的正相關(guān)(p<0.05)。凝膠的硬度與凝膠的內(nèi)聚力、咀嚼性、彈性呈極顯著的正相關(guān)(p<0.01),與碘藍(lán)值及淀粉的透光率呈顯著的正相關(guān)(p<0.05),與凝膠的粘性呈顯著的負(fù)相關(guān)(p<0.05)。不同指標(biāo)之間存在一定的相關(guān)性,但是不同指標(biāo)之間的重要程度并不清楚,因此,為了更好地評(píng)價(jià)不同品種淀粉的綜合品質(zhì)特性,需要進(jìn)一步進(jìn)行分析。

表4 谷子淀粉品質(zhì)相關(guān)性Table 4 Quality relevcmce of millet starch

2.4 淀粉品質(zhì)特性的主成分分析

表4結(jié)果顯示,谷子淀粉品質(zhì)特性之間存在顯著的相關(guān)性,并且各個(gè)指標(biāo)之間難以判別重要性,很難判斷不同品種谷子淀粉之間的差異情況。而主成分分析是將多指標(biāo)線性組合為較少的綜合指標(biāo),這些綜合指標(biāo)彼此間既不相關(guān),又能反映原來(lái)多指標(biāo)的信息,不同指標(biāo)在各個(gè)綜合主成分中的重要性也能反映出來(lái)[28]。表5為13個(gè)谷子品種淀粉14個(gè)指標(biāo)的特征向量、特征值、各主成分方差累計(jì)貢獻(xiàn)率及主成分得分情況表。表5顯示,前5個(gè)主成分的特征值均大于1,方差貢獻(xiàn)率分別為30.934%、22.666%、17.252%、11.776%和7.197%,累計(jì)貢獻(xiàn)率為89.825%,可以很好地解釋谷子淀粉品質(zhì)特性的綜合信息。在每個(gè)主成分中,載荷值越高,表明貢獻(xiàn)性越大[29]。第一主成分中起主要作用的是硬度、內(nèi)聚力、咀嚼性和彈性,均具有正向的載荷值分別為0.749、0.737、0.827和0.873,命名第一主成分為質(zhì)構(gòu)因子;第二主成分中起主要作用的是淀粉得率和純度,其載荷值分別為0.663和0.699,命名第二主成分為淀粉提取效果因子;第三主成分中起主要作用的是直鏈淀粉、支鏈淀粉、膠稠度和透光率,其載荷值分別為0.641、-0.641、0.651和-0.665,由于表4中直鏈淀粉和支鏈淀粉呈極顯著的負(fù)相關(guān)(r=-1),膠稠度與透光率呈極顯著的負(fù)相關(guān)(r=-0.437),呈極顯著相關(guān)性的指標(biāo)可以用另外一個(gè)指標(biāo)代替,因此,命名第三主成分為直鏈淀粉和膠稠度因子;第四主成分中水分載荷值為0.660,命名為水分因子;第五主成分中色澤載荷值為-0.671,命名為色澤因子。

表5 主成分的特征向量、特征值及方差貢獻(xiàn)率Table 5 The eigenvectors and eigenvalues of principal components and their variance contributions

2.5 谷子淀粉品質(zhì)特性的綜合評(píng)價(jià)

通過(guò)主成分分析得到前5個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率為89.825%,反映了14個(gè)指標(biāo)的89.825%的綜合信息,因此,用這5個(gè)主成分評(píng)價(jià)13個(gè)谷子淀粉品質(zhì)特性是可行的。即可用Y1質(zhì)構(gòu)因子、Y2淀粉提取效果因子、Y3直鏈淀粉和膠稠度因子、Y4水分因子、Y5色澤因子的5個(gè)新的綜合值來(lái)代替原來(lái)的14個(gè)指標(biāo)對(duì)不同品種谷子淀粉的品質(zhì)特性進(jìn)行分析,構(gòu)建谷子淀粉的前4個(gè)主成分的線性關(guān)系式。以每個(gè)主成分對(duì)應(yīng)的特征值的方差提取貢獻(xiàn)率αi建立不同品種谷子淀粉的綜合評(píng)價(jià)模型Y=0.344Y1+0.252Y2+0.192Y3+0.131Y4+0.080Y5,計(jì)算不同品種谷子淀粉的綜合評(píng)分。結(jié)果如表5所示,13個(gè)谷子品種中,排在前三位的分別是冀谷40、網(wǎng)購(gòu)樣品、和冀谷35,綜合得分分別是0.758、0.588和0.524,說(shuō)明這3個(gè)品種的淀粉整體品質(zhì)更高。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)13個(gè)谷子品種淀粉品質(zhì)特性的分析發(fā)現(xiàn),不同品種淀粉的很多品質(zhì)特性間存在差異,各指標(biāo)之間存在一定的相關(guān)性。其中淀粉的得率與淀粉的純度、直鏈淀粉含量分別呈極顯著、顯著的正相關(guān)(p<0.01,p<0.05),與淀粉的粘性和碘藍(lán)值分別呈顯著、極顯著的負(fù)相關(guān)(p<0.05,p<0.01);淀粉的純度與粘性和碘藍(lán)值呈極顯著的負(fù)相關(guān)(p<0.01),與膠稠度和透光率呈顯著的正相關(guān)(p<0.05)。直鏈淀粉含量與凝膠的硬度和碘藍(lán)值呈顯著的負(fù)相關(guān)(p<0.05),與膠稠度呈顯著的正相關(guān)(p<0.05)。凝膠的硬度與凝膠的內(nèi)聚力、咀嚼性、彈性呈極顯著的正相關(guān)(p<0.01),與碘藍(lán)值及淀粉的透光率呈顯著的正相關(guān)(p<0.05),與凝膠的粘性呈顯著的負(fù)相關(guān)(p<0.05)。

主成分分析提取前5個(gè)主成分的累積貢獻(xiàn)率為89.825%,通過(guò)質(zhì)構(gòu)特性因子、淀粉提取效果因子、直鏈淀粉和膠稠度因子、水分因子和色澤因子等5個(gè)因子解釋了原有14個(gè)指標(biāo)的89.825%的信息,并且各主成分之間沒(méi)有相關(guān)性,更好地體現(xiàn)了各個(gè)因子對(duì)淀粉品質(zhì)特性的影響。通過(guò)主成分分析建立了主成分與淀粉品質(zhì)特性的關(guān)系模型,計(jì)算不同品種谷子淀粉品質(zhì)特性的綜合評(píng)分。最終計(jì)算得到13個(gè)谷子品種淀粉品質(zhì)特性的優(yōu)劣順序?yàn)榧焦?0、網(wǎng)購(gòu)樣品、冀谷35、冀谷36、S67、冀谷38、冀谷37、冀科谷、冀谷42、冀谷41、冀谷39、冀谷31和豫谷18,通過(guò)該綜合主成分得分可以有效地將13個(gè)品種進(jìn)行區(qū)分。排在前三位的為冀谷40、網(wǎng)購(gòu)樣品、冀谷35，其綜合主成分得分分別為0.758、0.588和0.524。