黑龍江省粳米食用品質(zhì)評價模型的建立

張呈良 程建軍 解思雨 齊 惠 王 帥 王文勃

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，哈爾濱 150030）

黑龍江省粳米食用品質(zhì)評價模型的建立

張呈良 程建軍 解思雨 齊 惠 王 帥 王文勃

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，哈爾濱 150030）

以15種黑龍江省常見粳米為原料，測定其理化特性、糊化特性和質(zhì)構(gòu)特性，并用感官評價方法對其食用品質(zhì)進行評價。對理化特性、糊化特性和質(zhì)構(gòu)特性進行單因素方差分析，結(jié)果表明，直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量、粗脂肪含量、含水量、糊化溫度、崩解值、回生值、硬度、黏性和凝聚性等共計16項指標在品種間存在顯著性差異。通過對理化特性、糊化特性、質(zhì)構(gòu)特性進行主成分分析，結(jié)果表明前5個主成分的貢獻率分別為43.59%、14.19%、9.22%、8.54%、6.44%，累計貢獻率為81.98%。根據(jù)主成分分析結(jié)果，建立了黑龍江省粳米食用品質(zhì)評價模型。采用該模型評價15種常見的黑龍江省粳米食用品質(zhì)的結(jié)果與感官評價方法的結(jié)果有80%的一致性。

黑龍江省粳米 食用品質(zhì) 評價模型

大米的食用品質(zhì)受多項指標影響，其中包括：直鏈淀粉含量、膠稠度、米飯黏性、彈性和粗脂肪含量等［1－2］。評價大米食用品質(zhì)主要的方法有感官評價方法和儀器法。目前常用的儀器包括質(zhì)構(gòu)儀和快速黏度分析儀（RVA）等［3－5］。也有學(xué)者分析理化特性與大米食用品質(zhì)的相關(guān)性，根據(jù)理化屬性就可以推測大米的食用品質(zhì)［6］。主成分分析法也是一種評價大米食用品質(zhì)常用的方法，即把影響大米食用品質(zhì)繁多的指標降維，選出最有代表性的指標，綜合評價大米食用品質(zhì)［7］。

本研究以黑龍江省粳米為原料，選取理化特性、糊化特性和質(zhì)構(gòu)特性具有顯著性種間差異的指標進行主成分分析，建立一個黑龍江省粳米食用品質(zhì)評價模型。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

松粳6號、松粳10號、松粳14號、東農(nóng)427號、農(nóng)墾12號：黑龍江省唯農(nóng)種業(yè)有限公司；稻花香：益海嘉里糧油食品工業(yè)有限公司；沙沙米1號、秋田10號：黑龍江省樺川縣星火農(nóng)莊有限公司；石板大米、響水大米、龍粳26號、中糧綏化米、梅河大米、東北珍珠米、梧桐純香米：黑龍江省糧食職業(yè)學(xué)院。

直鏈淀粉標準品、支鏈淀粉標準品：Sigma公司；α－淀粉酶：北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司。

TA－XT plus texture analyzer：Stable Micro Systems（英國）；RVA－Ezi快速黏度分析儀：新港口科學(xué)有限公司（澳大利亞）；TU－1800紫外可見分光光度計：北京普析通用儀器有限責(zé)任公司。

1.2 方法

1.2.1 粳米理化特性的測定

蛋白質(zhì)含量參照GB/T 5009.5—2010關(guān)于食品中蛋白質(zhì)的測定；粗脂肪含量參照GB/T 5512—2008《糧油檢驗糧食中粗脂肪含量的測定》；含水量參照GB/T 5497—1985《糧食、油料檢驗 水分測定法》測定；淀粉含量參照GB/T 5514—2008《糧食、油料中淀粉含量測定》；直鏈淀粉含量參照GB/T 15683—2008《大米直鏈淀粉含量的測定》；膠稠度參照 GB/T 22294—2008《糧油檢驗 大米膠稠度的測定》。

1.2.2 粳米米飯質(zhì)構(gòu)特性的測定

按照GB/T 15682—2008《糧油檢驗 稻谷、大米蒸煮食用品質(zhì)感官評價方法》制作米飯。在米飯樣品中間層的不同部位隨機取3粒飯粒，對稱放置在TA－XT plus質(zhì)構(gòu)儀載物臺上測定，每個樣品測6次。TA－XT plus質(zhì)構(gòu)儀的測定條件設(shè)定：選用P36/R探頭；TPA全質(zhì)構(gòu)模式：測前速度：10.0 mm/s；測試速度：0.5 mm/s；測后速度：5.0 mm/s；壓縮比例：70%；觸發(fā)點力：10.0 g［8］。

1.2.3 粳米糊化特性的測定

快速黏度分析儀（RVA）可以完整地記錄整個加熱升溫、熱保溫、降溫及冷保溫中的黏度與時間的變化。曲線反映的是淀粉與水整個混合物體系即淀粉糊的糊化狀態(tài)，而不是某個淀粉顆粒的溶脹情況。

1.2.4 粳米米飯的感官評定

參照GB/T 15682—2008對大米進行感官評定。稱取200 g試樣（即每個品評員10 g）放在蒸飯皿中，按照1∶1.3的比例加水，室溫浸泡30 min，然后蒸煮40 min，燜制20 min。挑選 20名（男∶女 ＝1∶1）經(jīng)過培訓(xùn)的品評員，對米飯樣品進行感官評價，每位品評員評價3次。其中15人是學(xué)生，年齡在20～30歲之間；5人是教師，年齡在30～40歲之間。評價的評分標準如表1所示。

表1 米飯感官評價評分規(guī)則

1.2.5 主成分分析與品質(zhì)評價模型的建立

為了消除不同量綱和數(shù)量級造成的影響，在主成分分析之前進行標準化處理［8－9］。標準化處理的公式是：

式中：Sj和為第j指標數(shù)據(jù)的標準差和平均值；yij為第i個品種的第j個指標的值。

采用SPSS 17.0數(shù)據(jù)處理軟件對標準化的數(shù)據(jù)進行主成分分析，得到各個主成分的特征值、特征向量和貢獻率［10］。根據(jù)主成分分析結(jié)果建立粳米品質(zhì)評價模型［10］。

2 結(jié)果與分析

2.1 黑龍江省常見粳米特性分析

2.1.1 黑龍江省常見粳米理化特性

15種黑龍江省常見粳米的理化特性測定結(jié)果如表2所示。其蛋白質(zhì)含量、淀粉含量、直鏈淀粉、粗脂肪含量、含水量和膠稠度在品種間有顯著性差異（P＜0.05）。而且，直鏈淀粉含量、粗脂肪含量、含水量和膠稠度種間差異性更顯著。

其中粳米蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為5.82%～6.86%，含量最高的東北珍珠米和最低的梅河大米相差1.04%。淀粉含量范圍是60.6%～80.7%，雖然淀粉含量差異較大，但是各品種間比較分析差異不顯著。直鏈淀粉質(zhì)量分數(shù)是13.1%～20.7%，含量最高的響水大米和最低的秋田10號間相差7.60%，品種間的直鏈淀粉含量差異很大。粗脂肪質(zhì)量分數(shù)是0.244%～0.650%，雖然質(zhì)量分數(shù)最高的稻花香和最低的沙沙米1號分別是0.650%和0.244%，但是其他品種粗脂肪質(zhì)量分數(shù)都在0.400%左右。膠稠度的范圍是74.3～118.3 mm。

因此，這些理化特性指標可以作為主成分分析的參數(shù)。

2.1.2 黑龍江省常見粳米米飯質(zhì)構(gòu)特性

15種黑龍江省常見粳米質(zhì)構(gòu)特性測定結(jié)果如表3所示。15種黑龍江省常見粳米米飯的質(zhì)構(gòu)特性在不同品種間有顯著性差異（P＜0.05）。而且，種間差異更顯著的指標是硬度、黏性、彈性和咀嚼性。

15種黑龍江省粳米的硬度為990.5～1 780.4 g，但是大多品種硬度都集中在1 100～1 500 g范圍內(nèi)。硬度比較高的品種是農(nóng)墾12號和東北珍珠米，而且與表2理化特性分析比較可知，農(nóng)墾12號和東北珍珠米的直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量較高，這與張小明等［11］研究結(jié)果相一致，即直鏈淀粉含量與米飯硬度呈正相關(guān)；也與Hamaker等［12］的研究結(jié)果相一致，即蛋白質(zhì)能影響淀粉的吸水進而影響淀粉糊化，與米飯硬度呈正相關(guān)。粳米的黏性范圍是－226.3～－81.7 g/m，各品種間差異非常顯著；黏性最高的品種是松粳10號和秋田10號，這2個品種的直鏈淀粉含量在各品種中最低，這一現(xiàn)象可以用王玉珠［13］研究中的發(fā)現(xiàn)解釋，即直鏈淀粉與米飯黏性呈負相關(guān)。彈性最高的品種為響水大米（0.915 mm），最低的品種為秋田10號（0.603 mm）。雖然最高值與最低值只相差0.312 mm，但是，各品種比較分析差異非常顯著。與彈性相似，各品種間咀嚼性比較分析差異也十分顯著。由表2～表3可知，咀嚼性較高的品種蛋白質(zhì)含量也較高，這可能是因為蛋白質(zhì)含量能降低米飯黏性增高硬度從而使咀嚼性較高［14］。凝聚力的范圍是0.362～0.557，最高的龍粳26與秋田10號間相差0.195，各品種間比較分析差異不十分顯著。膠黏性的范圍是439.4～1 132.7。回復(fù)性的范圍是0.103～0.306，除秋田10號、稻花香、沙沙米1號、松粳10號外，其他品種回復(fù)性都在0.250左右。

表2 大米的理化特性

表3 米飯質(zhì)構(gòu)特性

因此，15種黑龍江省粳米質(zhì)構(gòu)特性可以作為主成分分析的參數(shù)。

2.1.3 黑龍江省常見粳米糊化特性

15種黑龍江省常見粳米的糊化特性測定結(jié)果如表4所示，糊化溫度、崩解值和回生值在不同品種間有顯著性差異（P＜0.05），其中崩解值的差異性最顯著。

15種黑龍江省粳米的崩解值從低到高是1 072～3 070 cP，差異性非常顯著；由表2、表4可知，崩解值較高的梧桐純香米和龍粳26號的膠稠度也較高，這是因為膠稠度與崩解值呈正相關(guān)［15］。糊化溫度范圍是67.7～86.7℃，雖然最高的稻花香與最低的東農(nóng)427相差19.0℃，但是各品種間比較分析差異不十分顯著。回生值范圍是1 517～2 276 cP，除東農(nóng)427、松粳10號、稻花香、秋田10號外，其他品種回生值都在2 000 cP左右。

因此，糊化溫度、崩解值和回生值也可以作為主成分分析的參數(shù)。

表4 粳米糊化特性

2.2 大米的食用品質(zhì)的主成分分析

根據(jù)15種黑龍江省常見粳米特性的單因素方差分析結(jié)果選取的指標X1、X2、X3……X14、X15、X16分別為蛋白質(zhì)（%）、淀粉（%）、直鏈淀粉（%）、粗脂肪（%）、含水量（%）、膠稠度（mm）、硬度（g）、黏性（g·m－1）、彈性 （mm）、凝聚力、膠黏性、咀嚼性、回復(fù)性、糊化溫度（℃）、崩解值（cP）和回生值（cP）。對15種黑龍江省常見粳米16項指標標準化處理后結(jié)果見表5。

表5 粳米特性指標標準化處理結(jié)果

利用SPSS17.0數(shù)據(jù)處理軟件對標準化的數(shù)據(jù)進行主成分分析，得到主成分的特征值、貢獻率和累計貢獻率，見表6。各主成分的特征向量見表7。

表6 粳米各主成分特征值、貢獻率和累計貢獻率

表7 粳米各主成分特征向量

由表6可知，對于影響評價粳米食用品質(zhì)的因素而言，前5個主成分分別能解釋粳米食用品質(zhì)的43.6%、14.2%、9.22%、8.54%、6.44%；合計能夠解釋82.0%。第一主成分對評價粳米食用品質(zhì)的影響最大，能夠解釋43.6%是最主導(dǎo)的主成分。由表7可知，第一主成分中以X15崩解值（cP）、X16回生值（cP）、X13回復(fù)性、X7硬度（g）的影響為主，可以定義第一主成分為米飯物性。

第二主成分以X3直鏈淀粉含量（%）、X2淀粉含量（%）、X6膠稠度（mm）、X5含水量（%）的影響為主，第三主成分以X5含水量（%）、X14糊化溫度（℃）、X10凝聚力的影響為主，第四主成分以X11膠黏性、X6膠稠度（mm）的影響為主，第五主成分以X1蛋白質(zhì)含量（%）、X9彈性（mm）、X3直鏈淀粉含量（%）的影響為主。

因此，在15種黑龍江省常見粳米的16項指標中，崩解值、回生值、回復(fù)性、直鏈淀粉含量、淀粉含量、膠稠度和含水量是評價粳米食用品質(zhì)最重要的指標；糊化溫度、凝聚力、膠黏性、蛋白質(zhì)含量、彈性也是影響粳米食用品質(zhì)評價的指標，這些指標對粳米食用品質(zhì)評價的影響累計達82.0%，能夠當作建立粳米食用品質(zhì)評價模型的參數(shù)。

2.3 構(gòu)建黑龍江省粳米食用品質(zhì)評價模型

根據(jù)表6和表7中結(jié)果，以各因子即主成分為因變量Y；以各指標X為自變量；以各主成分特征向量為自變量系數(shù)構(gòu)建各個主成分的線性關(guān)系式。

以各主成分Y1、Y2、Y3、Y4、Y5為自變量，以其對應(yīng)的方差貢獻率為自變量系數(shù)，構(gòu)建黑龍江省粳米食用品質(zhì)評分的線性關(guān)系式Z。

利用該模型對樣品的食用品質(zhì)評價，見表8。

表8 運用模型對大米食用品質(zhì)評價結(jié)果

2.4 大米品質(zhì)評價模型的驗證試驗

感官評價方法評價粳米食用品質(zhì)結(jié)果見表9。

與粳米食用品質(zhì)評價模型的結(jié)果相比，只有稻花香、松粳10號、梅河大米的評價結(jié)果與粳米品質(zhì)評價模型不同。本模型的預(yù)測結(jié)果與感官評價方法的一致性達到80%。一致性未能達到100%是因為影響粳米的食用品質(zhì)的因素是繁多而且復(fù)雜的［16］，但感官評價方法評價粳米食用品質(zhì)時側(cè)重的氣味和外觀品質(zhì)在本模型中體現(xiàn)不夠充分。所以，結(jié)果出現(xiàn)誤差也是合理的。

表9 感官評價方法對大米食用品質(zhì)評價結(jié)果

3 結(jié)論

3.1 對15種黑龍江省常見粳米理化特性、質(zhì)構(gòu)特性和糊化特性共16項指標進行單因素方差分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，它們在品種間均存在顯著性差異，說明所選指標是影響粳米食用品質(zhì)的因素，可以對其進行主成分分析。

3.2 對16項指標進行主成分分析，結(jié)果表明，前5個主成分能夠解釋評價粳米食用品質(zhì)因素的43.6%、14.2%、9.22%、8.54%、6.44%，合計達到82.0%。其第一主成分貢獻率最高，第一主成分中的崩解值、回生值、回復(fù)性、硬度占主導(dǎo)地位。

3.3 根據(jù)主成分分析結(jié)果，建立食用品質(zhì)評價模型，并運用該模型評價15種黑龍江省粳米的食用品質(zhì)。該模型對粳米食用品質(zhì)的評價結(jié)果與感官評價方法結(jié)果具有80%的一致性，結(jié)果中只有稻花香、松粳10和梅河大米的食用品質(zhì)評價結(jié)果與采用感官評價方法的結(jié)果不同。該模型為今后黑龍江省粳米食用品質(zhì)評價工作提供了一種有效、迅捷、實用的方法。

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A Evaluation Model of Eating Quality for Japonica Rice from Heilongjiang Province

Zhang Chengliang Cheng Jianjun Xie Siyu Qi Hui Wang Shuai Wang Wenbo
（College of Food Science，Northeast Agricultural University，Haerbin 150030）

15 varieties of Japonica Rice from Heilongjiang have been selected and investigated in the paper.Their physical properties，chemical properties，cooking properties and textural features have been determined，aswell as the eating qualities measured by sensory evaluation method.The results of 16 properties included amylose，protein，fat，water content，gelatinization temperature，disintegration value，anabiosis value，hardness，coherence，cohesiveness，and all the data have shown that the characteristics indicated significant difference between different kinds of rice.A normal Principal Component Analysis（PCA）has been utilized.The results of PCA reported that the dedication from the first to the fifth principal componentwas 43.59%，14.19%，9.22%，8.54%and 6.44%，respectively；the accumulative dedication was 81.98%.An evaluation model of taste quality of Japonica Rice from Heilongjiang was established bymethod of Principal Component Analysis（PCA）.The consistency of eating qualities evaluated by themodel and sensory evaluation method was 80%.

the japonica rice，the taste quality，the evaluation model

TS201.1

A

1003－0174（2015）08－0001－06

東北農(nóng)業(yè)大學(xué)科學(xué)研究（2012RCB104）

2014－03－04

張呈良，男，1989年出生，碩士，食品工程

程建軍，男，1969年出生，教授，農(nóng)產(chǎn)品加工