基于感官剖面分析法、熵權(quán)法和灰色關(guān)聯(lián)度法的揚(yáng)州蘭花干品質(zhì)評(píng)價(jià)

謝成城 陳佳敏 曹仲文,2

(1. 揚(yáng)州大學(xué)旅游烹飪學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225127; 2. 揚(yáng)州大學(xué)中餐非遺技藝傳承文化和旅游部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 揚(yáng)州 225127)

蘭花干作為淮揚(yáng)名菜之一，酥軟多汁，豆香滿滿，也是歷來備受推崇的“席上美饌”。在揚(yáng)州，蘭花干作為街坊小吃歷史悠久且深受老百姓喜愛。而目前有關(guān)蘭花干的研究主要集中于制作工藝等方面，為規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化需要，亟需建立關(guān)于蘭花干的品質(zhì)評(píng)價(jià)體系。

目前在品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)過程中，相關(guān)性分析和主成分分析是數(shù)據(jù)處理過程中強(qiáng)有力的工具，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于蘋果[1]、荔枝[2]、茶葉[3]、蜜棗[4]等食品的研究中。熵權(quán)法是一種客觀賦權(quán)法，與主觀賦權(quán)法相比，其精確度高，客觀性強(qiáng)[5]?；疑P(guān)聯(lián)分析近些年也開始應(yīng)用于各種產(chǎn)品的品質(zhì)評(píng)價(jià)中[6-8]，能夠較為全面地反映品種的優(yōu)劣程度。為了能夠科學(xué)評(píng)價(jià)出揚(yáng)州蘭花干的品質(zhì)特征，研究擬利用M值法、主成分分析法和相關(guān)性分析法對(duì)揚(yáng)州蘭花干的描述詞進(jìn)行一步步地整理分析，最終得出最精確的感官指標(biāo)描述詞，以期為蘭花干及同類產(chǎn)品品質(zhì)控制提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

5種蘭花干(見表1)：市售；

物質(zhì)分析儀：TMS-Pro型，美國FTCg公司；

全自動(dòng)色差計(jì)：SC-80C型，北京康光光學(xué)儀器有限公司；

數(shù)顯示嫩度儀：C-LM型，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院。

表1 蘭花干品種信息

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 感官描述詞的建立 利用M值法對(duì)感官描述詞進(jìn)行初次篩選，通過主成分分析法(PCA)對(duì)初篩獲得的描述詞進(jìn)行二次篩選，再利用相關(guān)性分析對(duì)上述篩選出的各個(gè)描述詞分別進(jìn)行定義，選擇程度參照物并進(jìn)行程度打分。

1.2.2 質(zhì)構(gòu)特性 參考王承克等[9]和馬春芳等[10]的方法。將蘭花干切成2 cm×2 cm×1 cm的方塊，采用P/50探頭，測(cè)試速度為1.0 mm/s，壓縮形變量為20%，循環(huán)兩次，每種樣品重復(fù)試驗(yàn)3次。

1.2.3 色差測(cè)定 參考陳泠等[11]的方法。色差計(jì)先用白板矯正，然后在同一樣品的5個(gè)不同位置進(jìn)行測(cè)量，獲得L*、a*、b*的5次測(cè)量值，取平均值進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

1.2.4 剪切力測(cè)定 參考夏建新等[12]的方法。采樣器隨機(jī)在蘭花干不同部位取樣，測(cè)試5次后取平均值進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

1.3 數(shù)據(jù)處理

1.3.1M值法[13]

(1)

式中：

M——感官描述詞的貢獻(xiàn)率，%；

F——描述詞實(shí)際被述及的次數(shù)占該描述詞所有可能被述及總次數(shù)的百分率，%；

I——評(píng)價(jià)小組實(shí)際給出的一個(gè)描述詞的強(qiáng)度和占該描述詞最大可能所得強(qiáng)度的百分率，%。

1.3.2 篩選核心指標(biāo) 先通過主成分分析，確定核心評(píng)價(jià)指標(biāo)的個(gè)數(shù)；再結(jié)合主成分載荷矩陣和相關(guān)性分析結(jié)果篩選出影響蘭花干品質(zhì)的核心評(píng)價(jià)指標(biāo)。使用IBM SPSS Statistics 20進(jìn)行相關(guān)性分析和主成分分析。

1.3.3 熵權(quán)法賦予權(quán)重 假設(shè)有m個(gè)評(píng)價(jià)樣本和每個(gè)樣本有n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，xij表示第i個(gè)對(duì)象的第j個(gè)指標(biāo)數(shù)據(jù)，其中i=1,2,3,…,m;j=1,2,3,…,n；其中m=5，n=3，即5個(gè)蘭花干品種，篩選得到3個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)[14]。

首先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，再求取指標(biāo)j信息熵，最后求指標(biāo)j權(quán)重系數(shù)。

1.3.4 灰色關(guān)聯(lián)度分析 先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理，求關(guān)聯(lián)度系數(shù)，最后求灰色關(guān)聯(lián)度[15]。

2 結(jié)果與分析

2.1 感官描述詞的建立

2.1.1M值法初步篩選蘭花干感官評(píng)價(jià) 根據(jù)外觀、風(fēng)味、質(zhì)地3個(gè)指標(biāo)，10位感官評(píng)價(jià)員共討論出72個(gè)感官描述詞，經(jīng)再次探討研究后，剩余52個(gè)描述詞。M值越大，對(duì)感官評(píng)價(jià)的貢獻(xiàn)越大。以10名感官評(píng)價(jià)員對(duì)5種蘭花干的感官評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，計(jì)算各描述詞的M值，結(jié)果如表2所示。

根據(jù)表2可知，油亮、多汁的、不光滑的，這3個(gè)感官描述詞的M值≥50%，說明這些感官評(píng)價(jià)描述詞被提及的次數(shù)很多或?qū)?yīng)的感官強(qiáng)度極強(qiáng)，是評(píng)價(jià)蘭花干的最主要的描述詞。因此，去掉那些M值<40%的描述詞，初步篩選出蘭花干的描述詞為金黃色、油亮、油炸香味、香味、鮮香味、香氣撲鼻、多汁的、不光滑的、疏松的、粗糙感、韌性、彈性、咬勁足、柔韌共14個(gè)詞語。

表2 蘭花干描述詞的M值

2.1.2 利用主成分分析法篩選感官描述詞 采用PCA對(duì)14個(gè)感官描述詞進(jìn)行降維分析，結(jié)果見表3。

表3 各主成分的累計(jì)方差貢獻(xiàn)?

由表3可知，前2個(gè)主成分的方差累計(jì)貢獻(xiàn)率為88.730%，因此可以使用前2個(gè)主成分來代替M值法篩選出的14個(gè)描述詞，對(duì)揚(yáng)州蘭花干進(jìn)行研究。表4是成分1和成分2中各描述詞初始因子載荷矩陣表。圖1 為根據(jù)描述詞初始因子載荷矩陣表成分?jǐn)?shù)量得出的描述詞矩陣分布圖。

由表4和圖1可知，描述詞彈性、疏松的、油亮、粗糙感、不光滑的載荷因子數(shù)分別為0.984，0.981，0.981，0.965，0.961，作為第1主成分，由于描述詞涉及到了揚(yáng)州蘭花干的外觀和質(zhì)地這兩個(gè)指標(biāo)，而且主要是指向質(zhì)地這個(gè)指標(biāo)，因此定義為質(zhì)地因子。第2主成分的方差貢獻(xiàn)率是24.76%，其中描述詞咬勁足、香味、鮮香味、柔韌、香氣撲鼻的載荷因子數(shù)依次是0.628，0.594，0.481，0.344，0.260，代表了蘭花干的風(fēng)味和質(zhì)地。通過主成分分析，篩選得到6個(gè)蘭花干的感官指標(biāo)描述詞，分別是咬勁足、鮮香味、柔韌、彈性、疏松的、油亮，包括質(zhì)地、風(fēng)味2個(gè)方面的特征，可以表征產(chǎn)品感官品質(zhì)的關(guān)鍵屬性，具有典型的代表性。

表4 描述詞初始因子載荷矩陣表

圖1 描述詞的旋轉(zhuǎn)空間成分圖

2.1.3 相關(guān)性分析法再次篩選蘭花干感官評(píng)價(jià)描述詞

根據(jù)上述進(jìn)一步研究得到的描述詞，繼續(xù)做相關(guān)性分析。邀請(qǐng)10名經(jīng)感官培訓(xùn)的人員再次對(duì)上述篩選出的6個(gè)描述詞分別做定義，選擇程度參照物并給程度打分。主要描述詞的定義見表5，評(píng)分原則見表6，得分表見表7，各描述詞間的相關(guān)性見表8。

表5 主要描述詞的定義表

表6 各主要描述詞尺度的參考物

表7 各描述詞相對(duì)應(yīng)的樣品的得分

由表8可知，咬勁足和疏松的呈正相關(guān)，并且強(qiáng)度最大，相關(guān)系數(shù)r=0.995；彈性和柔韌兩個(gè)描述詞呈負(fù)相關(guān)，而且強(qiáng)度最大，相關(guān)系數(shù)r=-0.999。為了能夠最簡(jiǎn)單地概括揚(yáng)州蘭花干的感官指標(biāo)，篩選出了最具有代表性的描述詞：咬勁足、柔韌、鮮香味、油亮。

表8 各描述詞間的相關(guān)性

2.2 蘭花干品質(zhì)分析

硬度、彈性、膠黏性、咀嚼性等物性參數(shù)是蘭花干品質(zhì)評(píng)價(jià)極為重要的指標(biāo)。由表9可知，在5種樣品中，4號(hào)樣品的硬度最大，為5.47 N，顯著大于其他樣品；硬度最低的是樣品1，為2.05 N。5種樣品的黏附性無顯著差異，范圍在0.04～0.06 MJ。內(nèi)聚性反映蘭花干內(nèi)部黏結(jié)的強(qiáng)度，3號(hào)樣品內(nèi)聚性最大；咀嚼性數(shù)值由小到大反映食品咀嚼程度由易到難，4號(hào)樣品咀嚼性最大。3號(hào)樣品的L*值和b*值均為5種樣品中最大，由此可知3號(hào)樣品色澤光亮金黃，可作為蘭花干色澤評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

表9 蘭花干品質(zhì)指標(biāo)

2.2.1 相關(guān)性分析 如表10所示，硬度和彈性呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.937(P<0.05)；硬度和膠黏性、咀嚼性呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.977(P<0.05)，0.982(P<0.05)；內(nèi)聚性和b*呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.894(P<0.05)；彈性和膠黏性、咀嚼性分別呈極顯著正相關(guān)和顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.964(P<0.05)，0.910(P<0.05)；膠黏性和咀嚼性呈正顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.926(P<0.05)。因此，硬度、彈性、咀嚼性、膠黏性、色差等指標(biāo)可以從客觀上評(píng)價(jià)蘭花干的品質(zhì)。

表10 質(zhì)構(gòu)特性、剪切力和色差各因素間相關(guān)性分析?

2.2.2 主成分分析 對(duì)5種樣品的10項(xiàng)指標(biāo)采用主成分分析，以特征值λ>1為原則[16]。由表11可知，第一主成分代表全部信息的48.966%；第二主成分和第三主成分包含了全部信息量的28.081%，14.424%。

表11 主成分的特征值、貢獻(xiàn)率和權(quán)重

由表12可知，第一主成分主要包括咀嚼性、硬度、彈性和膠黏性的信息且在第一主成分上呈正向分布。在第一主成分中，由于咀嚼性的載荷系數(shù)最大，為0.98，且咀嚼性與硬度、彈性、膠黏性呈顯著相關(guān)(表10)，故選擇咀嚼性為第一主成分代表指標(biāo)。主成分1可命名為質(zhì)構(gòu)因子。第二主成分主要綜合了b*，且在第二主成分上呈正態(tài)分布，故選擇b*為第二主成分代表指標(biāo)。主成分3主要綜合了L*和a*的信息，L*在第三主成分上呈正向分布，載荷因子為0.744；a*在第三主成分上呈負(fù)向分布，載荷因子為-0.817。故選擇L*為第三主成分代表指標(biāo)。主成分3可命名為色澤品質(zhì)因子。綜合以上分析，從蘭花干的質(zhì)構(gòu)特征因子和外在品質(zhì)因子最終篩選出咀嚼性、L*、b*為蘭花干綜合品質(zhì)的核心評(píng)價(jià)指標(biāo)。

表12 主成分分析因子載荷矩陣

2.2.3 熵權(quán)法賦予指標(biāo)權(quán)重 表13為通過熵權(quán)法得到各指標(biāo)的權(quán)重，可知咀嚼性、L*和b*的指標(biāo)權(quán)重，分別為0.364 661，0.304 287，0.331 052；其中咀嚼性的權(quán)重系數(shù)最大，表明蘭花干品質(zhì)評(píng)價(jià)中咀嚼性對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果影響最大。

表13 指標(biāo)的信息熵、指標(biāo)權(quán)重

2.2.4 灰色關(guān)聯(lián)度分析 由于指標(biāo)單位的差異，數(shù)據(jù)經(jīng)無量綱化處理后組成單元序列{xij}，計(jì)算出與參考序列相比較的關(guān)聯(lián)度系數(shù)，如表14所示。

表14 指標(biāo)灰色關(guān)聯(lián)度系數(shù)

由熵權(quán)法確定的各指標(biāo)權(quán)重Wj，計(jì)算出各品種加權(quán)關(guān)聯(lián)度。樣品的加權(quán)關(guān)聯(lián)度越大，表明與理想品種的品質(zhì)越接近[17]，結(jié)果見表15。綜合評(píng)價(jià)對(duì)蘭花干的品質(zhì)進(jìn)行排名，在5個(gè)品種中，加權(quán)關(guān)聯(lián)度最大的是4號(hào)樣品，說明4號(hào)樣品是綜合評(píng)價(jià)品質(zhì)最好的品種。其次是5號(hào)和3號(hào)樣品。

表15 不同蘭花干的加權(quán)關(guān)聯(lián)度及綜合排名

3 結(jié)論

(1) 根據(jù)感官剖面分析，采用M值法、PCA和相關(guān)性分析法并選擇程度參照物進(jìn)行程度打分，最終選出咬勁足、柔韌、鮮香味和油亮4個(gè)描述詞作為蘭花干感官評(píng)價(jià)的關(guān)鍵性描述詞，能較準(zhǔn)確描述蘭花干的感官品質(zhì)。

(2) 通過對(duì)5個(gè)品種蘭花干的質(zhì)構(gòu)指標(biāo)和色澤品質(zhì)參數(shù)進(jìn)行測(cè)定，并對(duì)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析、主成分分析和灰色關(guān)聯(lián)度分析，最終得出品種4和品種5排名靠前。

(3) 研究將主觀評(píng)價(jià)和客觀評(píng)價(jià)相結(jié)合，通過熵權(quán)法和灰色關(guān)聯(lián)度法相結(jié)合的方法，對(duì)蘭花干進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，在后續(xù)的研究中可以結(jié)合蘭花干所含營養(yǎng)素和風(fēng)味物質(zhì)等方面，為蘭花干品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的建立和完善提供指導(dǎo)。