基于多元統(tǒng)計(jì)的米飯品質(zhì)評價(jià)研究

吳藝婕，馬胤鵬，潘思軼,2，王魯峰,2,

（1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北武漢 430070；2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，環(huán)境食品學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢 430070）

我國約有三分之二的人口以大米為主食，常年稻谷消費(fèi)總量保持在兩億噸左右，是世界上最大的稻米生產(chǎn)國和消費(fèi)國[1]。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們對飲食品質(zhì)訴求的提高，消費(fèi)者越來越關(guān)心大米尤其是米飯的食用品質(zhì)。故米飯的食用品質(zhì)已經(jīng)成為大米綜合品質(zhì)評價(jià)的重要組成部分[2]。我國目前有十種關(guān)于大米品質(zhì)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，但其中涉及米飯品質(zhì)評價(jià)的只有四種（GB/T 15682-2008、GB/T 20569-2006、NY/T 83-2017、NY/T 593-2021）[3?6]，此外還有一種是中國家用電器協(xié)會制訂的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)（T/CHEAA 0002電飯煲烹飪米飯品質(zhì)評價(jià)方法）。

目前，米飯品質(zhì)評價(jià)具有一定的研究基礎(chǔ)，各指標(biāo)檢測方法成熟，但用于米飯品質(zhì)評價(jià)的方法不統(tǒng)一。國家標(biāo)準(zhǔn)以感官評價(jià)為主，而農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以理化試驗(yàn)為主。研究表明：大米直鏈淀粉的含量一般為15%～30%左右，糯米的直鏈淀粉含量較少，一般低于2%[7]。直鏈淀粉的含量直接影響米飯的口感，隨著直鏈淀粉含量的降低，米飯的粘度升高，硬度降低[8]。蛋白質(zhì)含量與大米的食用品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)，蛋白質(zhì)含量高的大米蒸煮后，米飯粘性較小，硬度較大[9]，這是由于蛋白質(zhì)含量高的大米，米粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密，且大米蛋白多為不可溶性蛋白[10?11]，故導(dǎo)致米粒的吸水率降低，淀粉無法充分糊化，降低米飯的食味。由于不同人員對米飯的喜好不一，地區(qū)喜好差異較大，導(dǎo)致感官評定受主觀因素的影響較大，且感官評價(jià)和理化試驗(yàn)之間的關(guān)系不明，理化指標(biāo)權(quán)重關(guān)系未知，導(dǎo)致對于米飯品質(zhì)的統(tǒng)一評價(jià)具有一定的難度。

因此，為了梳理感官評價(jià)和理化指標(biāo)的關(guān)系，篩選關(guān)鍵性理化指標(biāo)，建立簡單易行的大米食用品質(zhì)評價(jià)方法，本研究以市面上的3種代表性大米為原料，分別采用3種不同的烹飪方法蒸煮得到9組米飯樣品，利用多元統(tǒng)計(jì)分析研究米飯理化指標(biāo)和感官指標(biāo)之間的關(guān)系，篩選出能客觀評價(jià)米飯食用品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)，再使用主成分分析初步建立米飯的品質(zhì)評價(jià)方程。研究對米飯品質(zhì)評價(jià)體系的發(fā)展完善有積極作用，能較好地預(yù)測米飯的食用品質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

供試大米 選取湖北楚天康宏1號大米（秈米，產(chǎn)自湖北黃梅縣）、黑龍江五常稻花香大米（粳米，產(chǎn)自黑龍江五常市）、吉林小町米（粳米，產(chǎn)自吉林德惠市），所選樣品均具備優(yōu)質(zhì)大米的基本特征，出廠不超過6個(gè)月；30～60 ℃沸程石油醚、硫酸銅、硫酸鉀、鹽酸、硫酸、氫氧化鈉、甲基紅、溴甲酚綠、硼酸、亞硫酸鈉、酒石酸鉀鈉、3,5-二硝基水楊酸、葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品、乙酸、乙醇、碘、碘化鉀、乙酸鉛、硫酸鈉、堿性酒石酸銅 分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

CFXB50YB7F-6型直熱式電飯鍋 浙江蘇泊爾家電制造有限公司；CFXB40HC12-120型IH電磁電飯煲、SY-50FH805Q型IH電壓力鍋 浙江蘇泊爾家電制造有限公司；TA.XT Plus物性分析儀 英國SMS公司；UV-1200型分光光度計(jì) AOE INSTRUMENTS；SOX406型脂肪測定儀 Manon；UDK139型半自動凱式定氮儀 意大利VELP公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 三種大米的蒸煮方法 直熱式常壓蒸煮：稱取500 g大米樣品，加水淘洗，攪拌，瀝盡余水，重復(fù)3次，時(shí)間控制在3～5 min。在常溫下加水浸泡30 min。秈米加水量為大米的1.4倍，粳米為1.3倍。使用直熱式電飯鍋蒸煮米飯，蒸煮過程中不得打開鍋蓋。電飯鍋開關(guān)跳開后，燜制20 min，用飯勺攪拌煮好的米飯，使多余水分蒸發(fā)之后，蓋上鍋蓋燜10 min。

電磁加熱（IH）常壓蒸煮：稱取500 g大米樣品，加水淘洗，攪拌，瀝盡余水，重復(fù)3次，時(shí)間控制在3～5 min。秈米加水量為大米的1.4倍，粳米為1.1倍，不浸泡。使用IH電磁電飯煲蒸煮米飯，蒸煮過程中不得打開鍋蓋，設(shè)置程序柴火飯，依照程序燜制15 min，即可出鍋。

IH壓力蒸煮：稱取500 g大米樣品，加水淘洗，攪拌，瀝盡余水，重復(fù)3次，時(shí)間控制在3～5 min。秈米加水量為大米的1.4倍，粳米為1.3倍，浸泡15 min。使用IH電壓力鍋蒸煮米飯，蒸煮過程中不得打開鍋蓋，設(shè)置程序香糯飯，設(shè)置壓力50 kPa，依照程序燜制5 min，即可出鍋。

1.2.2 分析測試方法

1.2.2.1 米飯質(zhì)構(gòu)的檢測方法 參照周顯青等[7]測試質(zhì)構(gòu)的方法測定米飯的彈性、硬度、粘聚性、黏著性、回復(fù)性。

取適量米飯放置于一次性塑料平皿中，測定前用500 g的壓砣壓米飯表面10 s，以保證表面平坦，內(nèi)部疏松程度一致。然后移去壓砣，放到質(zhì)構(gòu)儀載物臺上進(jìn)行測定。每次測定結(jié)束用擦鏡紙將探頭擦拭干凈，再重復(fù)測試操作。每個(gè)樣品制作成10個(gè)平行樣進(jìn)行測定，去掉測定值的最大值和最小值，取其平均值。

質(zhì)構(gòu)儀探頭為P/36R型圓柱型壓縮探頭，測試模式：TPA；參數(shù)：測前速度5.00 mm/s，測試速度1.00 mm/s，測后速度5. 00 mm/s，觸發(fā)力值5.0 g，壓縮比例50.0%，兩次壓縮間隔時(shí)間5.00 s。

1.2.2.2 水分含量、粗脂肪、蛋白質(zhì)的檢測方法 分別參考食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.3-2016、GB 5009.6-2016、GB 5009.5-2016食品中水分、脂肪和蛋白質(zhì)[12?14]方法測定。

1.2.2.3 可溶性糖的檢測方法 參照李歡歡[15]測定可溶性糖的方法來測定米飯中可溶性糖的含量。

標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作：在六個(gè)10 mL比色管中，分別加入葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液0、2、4、6、8、10 mL，各容量瓶用蒸餾水補(bǔ)加至10 mL，混合均勻。然后從各容量瓶中準(zhǔn)確吸取1 mL置于25 mL對應(yīng)的比色管中，同時(shí)用蒸餾水作空白樣，各比色管加1 mL DNS（3,5-二硝基水楊酸），混勻后在沸水浴中加熱5 min，取出后立即用流動水冷卻，然后加8 mL蒸餾水，搖勻后在540 nm處用空白樣作參比測量吸光度。以葡萄糖濃度為橫坐標(biāo)、吸光值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線；

樣液的制備：稱取新鮮米飯5 g（精確至0.001 g）于50 mL比色管中，記為m，加水定容到25 mL，放至40 ℃水浴鍋中振搖萃取1 h，取萃取液在6000 r/min的轉(zhuǎn)速下離心30 min至溶液澄清，取上清液5 mL于10 mL容量瓶中，加三滴6 mol/L的鹽酸放在沸水浴中水解15 min，取出后立即用流水冷卻，加入1 mL 2 mol/L氫氧化鈉中和，定容至10 mL。

顯色與比色：各取1 mL已制備好的樣液于三支25 mL比色管中，同時(shí)用蒸餾水作空白樣。各比色管加入1 mL DNS顯色劑，混勻后在沸水浴中加熱5 min，取出立即用流動水冷卻，加8 mL蒸餾水稀釋樣液，搖勻后，在540 nm處測量樣液的吸光度值，記為A。

1.2.2.4 直鏈淀粉的檢測方法 參考食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15683-2008直鏈淀粉含量的測定[16]方法來測定米飯中直鏈淀粉含量。

1.2.2.5 碘藍(lán)值的檢測方法 參照夏凡等[17]的方法測定米飯的碘藍(lán)值。

稱取5.0 g煮好的新鮮米飯放入50 mL比色管中，加蒸餾水至25 mL，在40 ℃水浴中振搖1 h（頻率160～180 r/min，振幅3～5 cm），取出后定容至50 mL，將比色管來回?fù)u動5次（一個(gè)來回為一次），倒出提取液3000 r/min下離心20 min。準(zhǔn)確量取離心后的上清液5 mL，放入到50 mL容量瓶中，加蒸餾水稀釋至約45 mL，再加入0.5 mL 2 g/L的碘液和0.5 mL 0.1 mol/L的鹽酸溶液，用蒸餾水定容至刻度，搖勻。靜置15 min后用蒸餾水作空白，用1 cm的比色皿于620 nm處檢測吸光度值，該吸光值即為碘藍(lán)值。

1.2.2.6 膨脹率的檢測方法 煮飯前稱取50 g原料米，裝入250 mL量筒內(nèi)，注入100 mL水，迅速檢測量筒的體積讀數(shù)V1，則50 g大米的體積△V1（mL）=V1?100。按國家標(biāo)準(zhǔn)蒸煮完成后，再稱取50 g米飯，放入250mL量筒內(nèi)，注入100mL水，立即檢測量筒中的體積讀數(shù)V2，則50 g米飯的體積△V2（mL）=V2?100。

1.2.2.7 吸水率的檢測方法 檢測步驟：稱取樣品原料米重量為W1，在國家標(biāo)準(zhǔn)蒸煮工藝下煮成米飯，稱取米飯重量為W2。

1.2.2.8 米湯固形物、pH的檢測方法 參照夏凡等[17]的方法測定米湯固形物和米湯pH。

米飯的蒸煮：稱取7 g大米（精確至0.001 g），記為m，置于已知重量銅絲籠中，流水清洗5次，蒸餾水洗1次，將銅絲籠置于200 mL燒杯中，加入50 ℃蒸餾水120 mL，用2000 W電爐加熱，沸水20 min（水溫達(dá)到100 ℃時(shí)開始計(jì)時(shí)），取出銅絲籠，置于燒杯上至不再有米湯滴下時(shí)，放置于潔凈的紗布上冷卻0 min。

米湯pH測定：待燒杯中米湯冷卻至室溫后，利用pH計(jì)進(jìn)行測定米湯的pH。

米湯固形物測定：測定pH后的米湯置于100 mL的容量瓶中，用蒸餾水稀釋至100 mL定容，離心（1500 r/min，5 min），10 mL；上清液于潔凈的培養(yǎng)皿中，烘干稱重，培養(yǎng)皿前后質(zhì)量變化為△x。

1.2.2.9 總淀粉的檢測方法 參考食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.9-2016食品中淀粉的測定[18]酸水解法來測定大米樣品的總淀粉含量。

1.2.2.10 米飯感官評價(jià)方法 參照食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15682-2008糧油食品檢驗(yàn)稻谷、大米蒸煮食用品質(zhì)感官評價(jià)[3]方法中的評價(jià)方法一（綜合評分法）對米飯樣品進(jìn)行感官評價(jià)。感官評定在標(biāo)準(zhǔn)的感官評定實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，由評定人員對樣品進(jìn)行目測、手感、鼻嗅、品嘗。米飯感官評定從以下4個(gè)方面進(jìn)行：外觀、口感、味道和氣味（見表1）?？偡?00分，口感占40分，其余各項(xiàng)占20分，最后計(jì)算總和得到最終評定分?jǐn)?shù)。將蒸煮完成后的米飯立即盛出，分給參與感官評定的20名評價(jià)員（評價(jià)員中男女比例為1:1，年齡范圍在20～30歲）。評價(jià)員根據(jù)評定標(biāo)準(zhǔn)，在溫度25 ℃、空氣濕度45%的環(huán)境下進(jìn)行打分。品嘗每種米飯后需用清水漱口，并在10 min內(nèi)完成打分，最后求取平均值得到最終分?jǐn)?shù)。

表1 米飯感官評定標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory appraisal standards of rice

1.2.3 米飯品質(zhì)評價(jià)的初步建立 三種大米分別用1.2.1中三種方法蒸煮完成后，立即測試感官得分、水分、粗脂肪、粗蛋白、直鏈淀粉、總淀粉、吸水率、膨脹率、米湯pH、米湯固形物和質(zhì)構(gòu)指標(biāo)，每種指標(biāo)至少做三個(gè)平行試驗(yàn)，計(jì)算結(jié)果并匯總。

1.2.3.1 聚類分析 利用SPSS Statistics 24.0軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行聚類分析，為衡量數(shù)據(jù)點(diǎn)間的相似度定義一個(gè)距離函數(shù)，將處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類或分組。將相關(guān)系數(shù)高的指標(biāo)合并，得出關(guān)鍵性的理化和質(zhì)構(gòu)指標(biāo)。再利用SPSS Statistics 24.0軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，確立理化和質(zhì)構(gòu)指標(biāo)與感官得分的關(guān)系。

1.2.3.2 主成分分析 利用SPSS Statistics 24.0軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析。選取前2～3個(gè)方差貢獻(xiàn)率較大的主成分，以每個(gè)主成分所對應(yīng)的特征值占所提取的主成分特征值之和的比例為權(quán)重，得出主成分綜合得分公式，最后將主成分綜合得分公式結(jié)果與感官評定結(jié)果進(jìn)行對比驗(yàn)證。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS軟件進(jìn)行聚類分析、相關(guān)性分析和主成分分析等，P<0.05為變化顯著，所有數(shù)據(jù)都是3次測試的平均值，數(shù)據(jù)的表示統(tǒng)一采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差（±SD）。表中同一列（行）中字母相同表示無顯著差異，字母不同表示差異顯著（P<0.05）水平。

2 結(jié)果與分析

2.1 米飯食用品質(zhì)評價(jià)關(guān)鍵指標(biāo)的確定

聚類分析（cluster analysis，CA）是一種根據(jù)研究對象或指標(biāo)的諸多特性，將其分為相對同質(zhì)的群組的統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)[19]。由于計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展以及人們在大數(shù)據(jù)時(shí)代對數(shù)據(jù)分析需求的不斷增長，聚類分析廣泛也開始應(yīng)用在食品領(lǐng)域，比如焦揚(yáng)等[20]、韓斯等[21]分別將聚類分析運(yùn)用在藍(lán)莓和李品種分類上。本研究將對評價(jià)米飯食用品質(zhì)的16項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行聚類分析，觀察各項(xiàng)指標(biāo)的相似程度并予以分類，減小后續(xù)分析的復(fù)雜程度。分析結(jié)果如圖1所示。

圖1 米飯食用品質(zhì)評價(jià)指標(biāo)聚類分析系譜圖Fig.1 Family tree of cluster analysis of rice food quality evaluation index

圖1中縱坐標(biāo)代表16項(xiàng)米飯食用品質(zhì)的評價(jià)指標(biāo)，橫坐標(biāo)代表各項(xiàng)指標(biāo)間的距離。距離值越小，表示各項(xiàng)指標(biāo)越接近，指標(biāo)之間的相似程度越大。為了使同類指標(biāo)之間有良好的可代替性，因此在距離較小處進(jìn)行聚類，在距離為5時(shí)進(jìn)行聚類分析。其中彈性、回復(fù)性、脂肪、總淀粉、粘著性、米湯固形物、膨脹率7項(xiàng)指標(biāo)各為一類。而可溶性糖、直鏈淀粉、米湯pH、碘藍(lán)值可歸為一類；硬度、蛋白質(zhì)可歸為一類；水分、吸水率、粘聚性可歸為一類。上述結(jié)論與部分文獻(xiàn)報(bào)道具有相似的結(jié)論，周顯青等[22]研究表明碘藍(lán)值與大米直鏈淀粉含量有關(guān)，直鏈淀粉含量越大，碘藍(lán)值越高。夏凡等[17]研究發(fā)現(xiàn)由于粳米直鏈淀粉含量高，其米湯pH高于直鏈淀粉含量較低的秈米，而直鏈淀粉含量最低的糯米米湯pH也是最低的。Chemists等[23]和Elaine等[24]研究發(fā)現(xiàn)大米中蛋白質(zhì)含量越高，米飯硬度越大，這是因?yàn)榇竺字械牡鞍踪|(zhì)對大米淀粉的糊化和膨脹過程起著抑制作用，使大米糊化度降低，口感變硬[25]。米飯水分含量越高，大米淀粉在蒸煮過程吸水越多，米飯水分含量與吸水率有明顯相關(guān)。

2.2 米飯物性指標(biāo)與感官評價(jià)的相關(guān)性分析

為了進(jìn)一步研究米飯物性指標(biāo)與感官品質(zhì)評價(jià)間的相互關(guān)系，本研究將篩選得到10個(gè)基礎(chǔ)物性指標(biāo)與感官評價(jià)指標(biāo)得分進(jìn)行了相關(guān)性分析，結(jié)果如表2所示。

由表2可知：水分與飯粒完整性呈顯著的負(fù)相關(guān)（P<0.05），米飯的水分含量越高，飯粒完整度越差。較高含量的水分會使飯粒內(nèi)部淀粉過度吸水導(dǎo)致其空間結(jié)構(gòu)被破壞，從而降低飯粒的完整度[26]，因此可選用水分含量代替飯粒完整性；脂肪與氣味呈顯著的正相關(guān)（P<0.05），這是因?yàn)榈矸?脂復(fù)合物分解時(shí)，會產(chǎn)生部分脂肪酸和一些風(fēng)味物質(zhì)。脂肪含量越高，米飯氣味越香[27]，因此可選用脂肪代替氣味；而硬度與軟硬度得分，粘著性與粘性得分呈極顯著的負(fù)相關(guān)（P<0.01），米飯硬度越大，軟硬度得分越低；粘著性越大，黏性得分越低，說明大多數(shù)人偏好軟糯、黏性低的米飯，因此可以選用硬度代替軟硬度得分，粘著性代替粘性得分；此外，彈性與彈性得分呈顯著的正相關(guān)（P<0.05），表示大多數(shù)人偏好嚼勁大的米飯，可以用彈性代替彈性得分；回復(fù)性與米飯的味道呈極顯著的正相關(guān)（P<0.01），米飯的回復(fù)性越好，說明米飯受擠壓后迅速恢復(fù)形變的能力越高，米飯的口感和適口性越好，味道評分越高，可以使用回復(fù)性代替味道得分。

表2 米飯物性指標(biāo)與感官評價(jià)結(jié)果的相關(guān)關(guān)系Table 2 Correlation analysis of rice physical indexes and sensory evaluation results

為了更直觀地顯示感官評價(jià)與物性指標(biāo)之間的相關(guān)性，對各相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行了驗(yàn)證（圖2）。米飯的物性指標(biāo)基本符合與之對應(yīng)的感官評價(jià)得分。其中粘著性擬合程度最好，擬合直線的決定系數(shù)R2為0.9032；水分含量擬合直線決定系數(shù)R2最低，但也達(dá)到了0.6115。當(dāng)決定系數(shù)R2大于0.6時(shí)，回歸直線對觀測值的擬合程度較高，觀測值之間可近似替代[28]。因此，可利用這6項(xiàng)物性指標(biāo)（水分、脂肪、硬度、粘著性、彈性、回復(fù)性）代替與之對應(yīng)的感官評價(jià)得分，作為米飯食用品質(zhì)評價(jià)的關(guān)鍵物性指標(biāo)。

圖2 感官評價(jià)得分與物性指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系Fig.2 Correlation between sensory evaluation scores and physical indicators

但是并非所有感官評價(jià)指標(biāo)都能與這六項(xiàng)關(guān)鍵物性指標(biāo)對應(yīng)，米飯的顏色、光澤、通透度和冷飯回生等指標(biāo)就沒有與之對應(yīng)的理化指標(biāo)，這說明盡管綜合得分能夠粗略地預(yù)測米飯的食味，但是還不夠精確。這種不精確主要表現(xiàn)在米飯的外觀上，這也是影響人們食用體驗(yàn)的一個(gè)重要因素。因此，未來研究還需要發(fā)掘其他影響米飯食味的關(guān)鍵物性指標(biāo)。

2.3 基于主成分分析的米飯品質(zhì)評價(jià)體系的建立

主成分分析法（principal components analysis，PCA）可以對多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行特征提取和降維，化繁為簡。目前PCA已應(yīng)用食品加工專用品種的篩選、食品質(zhì)量評價(jià)等研究領(lǐng)域[29?30]。本研究將對與感官評價(jià)得分高度相關(guān)的物性指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，以特征值大于1為標(biāo)準(zhǔn)，選擇前三個(gè)分量，其主成分特征值及累計(jì)貢獻(xiàn)率見表3。為簡化表達(dá)，令X1為水分、X2為脂肪、X3為硬度、X4為粘著性、X5為彈性、X6為回復(fù)性。X1～X6的特征向量見表4。由于米飯品質(zhì)評價(jià)關(guān)鍵物性指標(biāo)的量綱不同，在數(shù)量級上也有較大差異，因此為了消除由于量綱不同而產(chǎn)生的新問題和不合理影響，在進(jìn)行主成分分析之前需要先對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，公式如下：

表4 米飯品質(zhì)評價(jià)指標(biāo)主成分特征向量Table 4 Principal component characteristic direction scale of rice quality evaluation index

式中：Xi—標(biāo)準(zhǔn)化值；Xmin—指標(biāo)數(shù)據(jù)中的最小值；Xmax—指標(biāo)數(shù)據(jù)中的最大值。

在有關(guān)研究中，王學(xué)鋒[31]從外觀、質(zhì)構(gòu)兩個(gè)方面選取12項(xiàng)指標(biāo)對米飯的食味評價(jià)進(jìn)行研究，其囊括了米飯外觀的相關(guān)指標(biāo)，使得模型更能貼近感官評價(jià)的各個(gè)方面，能更好地預(yù)測米飯的綜合食味?；诖?，本研究進(jìn)一步對指標(biāo)進(jìn)行了聚類分析。

由表3可知，第1主成分的貢獻(xiàn)率為33.787%，第2主成分的方差貢獻(xiàn)率為29.230%，第3主成分的貢獻(xiàn)率為23.865%，三者累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為86.882%，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率超過80%，幾乎包含了絕大部分信息，能反映米飯食用品質(zhì)的整體信息。因此。選擇前三個(gè)主成分進(jìn)一步分析，得到由特征向量所表達(dá)的各主成分線性方程，關(guān)系式如下：

由表3可知，第一主成分方差貢獻(xiàn)率最大，方差解釋率最高，為33.787%，也就是說第一主成分能夠單獨(dú)說明整個(gè)原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)變異的33.787%。通過線性方程Z1得出：特征向量絕對值最大的是水分X1，其次是脂肪含量X2，其值分別為0.910和0.717，說明水分和脂肪對第一成分的影響較大，且這兩個(gè)指標(biāo)對第一成分的影響為正作用。因此，第一主成分對應(yīng)的是感官評價(jià)中外觀和氣味的綜合指標(biāo)。

表3 各主成分的特征值、貢獻(xiàn)率與累計(jì)貢獻(xiàn)率Table 3 Characteristic value, contribution rate and cumulative contribution rate of each principal component

第二主成分方差貢獻(xiàn)率為29.23%，能單獨(dú)說明整個(gè)原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)變異29.23%，方差解釋率較高，通過線性方程Z2得出特征向量絕對值最大的是粘著性X4，其次是回復(fù)性X6和硬度X3，其值分別為：?0.772、0.768和0.625，說明對第二主成分影響較大的指標(biāo)為粘著性、回復(fù)性和彈性。因此，第二主成分對應(yīng)的是感官評價(jià)中米飯口感指標(biāo)。

第三主成分方差貢獻(xiàn)率為23.86%，能單獨(dú)說明整個(gè)原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)變異23.86%，通過線性方程Z3得出的特征向量絕對值最大的是彈性X5，其次是回復(fù)性X6，其值分別為0.973和?0.534，說明對第三主成分影響較大的指標(biāo)為彈性和回復(fù)性。因此，第三主成分對應(yīng)的是感官評價(jià)中米飯味道指標(biāo)。

2.4 綜合得分公式的回歸驗(yàn)證

前3個(gè)主成分包含了6個(gè)原變量86.882%的信息，所以可以用前3個(gè)主成分來代替原有的6個(gè)變量進(jìn)行主成分回歸分析。以每個(gè)主成分所對應(yīng)的特征值占所提取的主成分特征值之和的比例為權(quán)重，得到主成分綜合得分公式Z，如下：

回歸方程方差分析如表5所示，由表5可知，F(xiàn)檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量的概率Sig.=0.001（Sig.<0.05），說明自變量和因變量之間存在顯著的線性關(guān)系，可以用線性模型來表示。如表6所示，回歸方程的相關(guān)系數(shù)R和決定系數(shù)R2分別為0.972和0.945，表明本方程具有較高的擬合度，自變量能夠解釋因變量的大多數(shù)信息。德賓-沃森統(tǒng)計(jì)量（DW值）為0.703，DW值恰好處在顯著水平為0.01的值域中。

表5 回歸方程的方差分析Table 5 Analysis of variance of regression equation

表6 模型參數(shù)匯總Table 6 Summary of model parameters

另外本研究通過對比各樣品的感官評價(jià)得分、綜合得分公式計(jì)算的主成分綜合得分及排名，來驗(yàn)證基于主成分分析建立的米飯食用品質(zhì)評價(jià)體系的可行性，結(jié)果如表7所示。結(jié)果顯示，各樣品的主成分綜合得分排名與感官評分排名基本一致，基于主成分分析物性指標(biāo)評價(jià)三種優(yōu)質(zhì)大米的米飯食用品質(zhì)具有一定的可行性。康弘1號在IH常壓蒸煮下的主成分排名和感官評價(jià)排名最高，稻花香、吉林小町米在直熱式常壓蒸煮下的主成分排名和感官評價(jià)排名較高。因此，康弘1號的最佳蒸煮方法為IH常壓蒸煮，稻花香、吉林小町米最佳蒸煮方法為直熱式常壓蒸煮。結(jié)果也間接說明稻花香、小町米等東北粳米不適合壓力蒸煮。

表7 米飯食用品質(zhì)感官評分與主成分綜合得分及排名Table 7 Ranking of rice sensory score and principal component comprehensive score

3 結(jié)論與展望

通過對米飯16項(xiàng)指標(biāo)的聚類分析和相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)水分、脂肪、硬度、粘著性、彈性、回復(fù)性這六項(xiàng)指標(biāo)可以作為米飯食用品質(zhì)的關(guān)鍵物性指標(biāo)。對評價(jià)米飯食用品質(zhì)的關(guān)鍵物性指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，發(fā)現(xiàn)前三個(gè)主成分包含了6個(gè)原變量86.882%的信息，經(jīng)主成分回歸分析后得到米飯食用品質(zhì)綜合得分公式Z=0.42×水分+0.0532×脂肪?0.0597×硬度?0.447×粘著性+0.266×彈性+0.114×回復(fù)性。此公式預(yù)測結(jié)果與傳統(tǒng)感官評價(jià)結(jié)果對比顯示排名結(jié)果高度相似，康弘1號的最佳蒸煮方法為IH常壓蒸煮，稻花香、吉林小町米最佳蒸煮方法為直熱式常壓蒸煮。該模型能夠較好地預(yù)測米飯的食用品質(zhì)，并簡化了米飯食用品質(zhì)的評價(jià)方法。

該研究建立的評價(jià)方法對米飯食用品質(zhì)評價(jià)方法的完善有積極意義，也為米飯烹制、稻米品種的優(yōu)化改良提供了一定的參考。但是由于米飯食用品質(zhì)受諸多因素影響，且不同地域、不同年齡段、不同性別的感官評定人員對米飯的喜好具有一定差異，本方法的人群適應(yīng)性還需提高。另外，本研究選取的樣本量較少，在后續(xù)的研究中還需進(jìn)一步擴(kuò)充樣本量來完善綜合得分公式。