基于感官剖面分析法、熵權法和灰色關聯度法的揚州蘭花干品質評價

謝成城 陳佳敏 曹仲文,2

(1. 揚州大學旅游烹飪學院，江蘇 揚州 225127; 2. 揚州大學中餐非遺技藝傳承文化和旅游部重點實驗室，江蘇 揚州 225127)

蘭花干作為淮揚名菜之一，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。而目前有關蘭花干的研究主要集中于制作工藝等方面，為規模化、標準化需要，亟需建立關于蘭花干的品質評價體系。

目前在品質綜合評價過程中，相關性分析和主成分分析是數據處理過程中強有力的工具，已經被廣泛應用于蘋果[1]、荔枝[2]、茶葉[3]、蜜棗[4]等食品的研究中。熵權法是一種客觀賦權法，與主觀賦權法相比，其精確度高，客觀性強[5]。灰色關聯分析近些年也開始應用于各種產品的品質評價中[6-8]，能夠較為全面地反映品種的優劣程度。為了能夠科學評價出揚州蘭花干的品質特征，研究擬利用M值法、主成分分析法和相關性分析法對揚州蘭花干的描述詞進行一步步地整理分析，最終得出最精確的感官指標描述詞，以期為蘭花干及同類產品品質控制提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

5種蘭花干(見表1)：市售；

物質分析儀：TMS-Pro型，美國FTCg公司；

全自動色差計：SC-80C型，北京康光光學儀器有限公司；

數顯示嫩度儀：C-LM型，東北農業大學工程學院。

表1 蘭花干品種信息

1.2 試驗方法

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

1.2.2 質構特性 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，測試速度為1.0 mm/s，壓縮形變量為20%，循環兩次，每種樣品重復試驗3次。

1.2.3 色差測定 參考陳泠等[11]的方法。色差計先用白板矯正，然后在同一樣品的5個不同位置進行測量，獲得L*、a*、b*的5次測量值，取平均值進行數據分析。

1.2.4 剪切力測定 參考夏建新等[12]的方法。采樣器隨機在蘭花干不同部位取樣，測試5次后取平均值進行數據分析。

1.3 數據處理

1.3.1M值法[13]

(1)

式中：

M——感官描述詞的貢獻率，%；

F——描述詞實際被述及的次數占該描述詞所有可能被述及總次數的百分率，%；

I——評價小組實際給出的一個描述詞的強度和占該描述詞最大可能所得強度的百分率，%。

1.3.2 篩選核心指標 先通過主成分分析，確定核心評價指標的個數；再結合主成分載荷矩陣和相關性分析結果篩選出影響蘭花干品質的核心評價指標。使用IBM SPSS Statistics 20進行相關性分析和主成分分析。

1.3.3 熵權法賦予權重 假設有m個評價樣本和每個樣本有n個評價指標，xij表示第i個對象的第j個指標數據，其中i=1,2,3,…,m;j=1,2,3,…,n；其中m=5，n=3，即5個蘭花干品種，篩選得到3個評價指標[14]。

首先對數據進行標準化處理，再求取指標j信息熵，最后求指標j權重系數。

1.3.4 灰色關聯度分析 先對數據進行無量綱化處理，求關聯度系數，最后求灰色關聯度[15]。

2 結果與分析

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價 根據外觀、風味、質地3個指標，10位感官評價員共討論出72個感官描述詞，經再次探討研究后，剩余52個描述詞。M值越大，對感官評價的貢獻越大。以10名感官評價員對5種蘭花干的感官評價數據為基礎，計算各描述詞的M值，結果如表2所示。

根據表2可知，油亮、多汁的、不光滑的，這3個感官描述詞的M值≥50%，說明這些感官評價描述詞被提及的次數很多或對應的感官強度極強，是評價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14個感官描述詞進行降維分析，結果見表3。

表3 各主成分的累計方差貢獻?

由表3可知，前2個主成分的方差累計貢獻率為88.730%，因此可以使用前2個主成分來代替M值法篩選出的14個描述詞，對揚州蘭花干進行研究。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 為根據描述詞初始因子載荷矩陣表成分數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州蘭花干的外觀和質地這兩個指標，而且主要是指向質地這個指標，因此定義為質地因子。第2主成分的方差貢獻率是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依次是0.628，0.594，0.481，0.344，0.260，代表了蘭花干的風味和質地。通過主成分分析，篩選得到6個蘭花干的感官指標描述詞，分別是咬勁足、鮮香味、柔韌、彈性、疏松的、油亮，包括質地、風味2個方面的特征，可以表征產品感官品質的關鍵屬性，具有典型的代表性。

表4 描述詞初始因子載荷矩陣表

圖1 描述詞的旋轉空間成分圖

2.1.3 相關性分析法再次篩選蘭花干感官評價描述詞

根據上述進一步研究得到的描述詞，繼續做相關性分析。邀請10名經感官培訓的人員再次對上述篩選出的6個描述詞分別做定義，選擇程度參照物并給程度打分。主要描述詞的定義見表5，評分原則見表6，得分表見表7，各描述詞間的相關性見表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 各描述詞相對應的樣品的得分

由表8可知，咬勁足和疏松的呈正相關，并且強度最大，相關系數r=0.995；彈性和柔韌兩個描述詞呈負相關，而且強度最大，相關系數r=-0.999。為了能夠最簡單地概括揚州蘭花干的感官指標，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 各描述詞間的相關性

2.2 蘭花干品質分析

硬度、彈性、膠黏性、咀嚼性等物性參數是蘭花干品質評價極為重要的指標。由表9可知，在5種樣品中，4號樣品的硬度最大，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。內聚性反映蘭花干內部黏結的強度，3號樣品內聚性最大；咀嚼性數值由小到大反映食品咀嚼程度由易到難，4號樣品咀嚼性最大。3號樣品的L*值和b*值均為5種樣品中最大，由此可知3號樣品色澤光亮金黃，可作為蘭花干色澤評價標準。

表9 蘭花干品質指標

2.2.1 相關性分析 如表10所示，硬度和彈性呈顯著正相關，相關系數為0.937(P<0.05)；硬度和膠黏性、咀嚼性呈極顯著正相關，相關系數分別為0.977(P<0.05)，0.982(P<0.05)；內聚性和b*呈顯著正相關，相關系數為0.894(P<0.05)；彈性和膠黏性、咀嚼性分別呈極顯著正相關和顯著正相關，相關系數分別為0.964(P<0.05)，0.910(P<0.05)；膠黏性和咀嚼性呈正顯著相關，相關系數為0.926(P<0.05)。因此，硬度、彈性、咀嚼性、膠黏性、色差等指標可以從客觀上評價蘭花干的品質。

表10 質構特性、剪切力和色差各因素間相關性分析?

2.2.2 主成分分析 對5種樣品的10項指標采用主成分分析，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、貢獻率和權重

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最大，為0.98，且咀嚼性與硬度、彈性、膠黏性呈顯著相關(表10)，故選擇咀嚼性為第一主成分代表指標。主成分1可命名為質構因子。第二主成分主要綜合了b*，且在第二主成分上呈正態分布，故選擇b*為第二主成分代表指標。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向分布，載荷因子為-0.817。故選擇L*為第三主成分代表指標。主成分3可命名為色澤品質因子。綜合以上分析，從蘭花干的質構特征因子和外在品質因子最終篩選出咀嚼性、L*、b*為蘭花干綜合品質的核心評價指標。

表12 主成分分析因子載荷矩陣

2.2.3 熵權法賦予指標權重 表13為通過熵權法得到各指標的權重，可知咀嚼性、L*和b*的指標權重，分別為0.364 661，0.304 287，0.331 052；其中咀嚼性的權重系數最大，表明蘭花干品質評價中咀嚼性對評價結果影響最大。

表13 指標的信息熵、指標權重

2.2.4 灰色關聯度分析 由于指標單位的差異，數據經無量綱化處理后組成單元序列{xij}，計算出與參考序列相比較的關聯度系數，如表14所示。

表14 指標灰色關聯度系數

由熵權法確定的各指標權重Wj，計算出各品種加權關聯度。樣品的加權關聯度越大，表明與理想品種的品質越接近[17]，結果見表15。綜合評價對蘭花干的品質進行排名，在5個品種中，加權關聯度最大的是4號樣品，說明4號樣品是綜合評價品質最好的品種。其次是5號和3號樣品。

表15 不同蘭花干的加權關聯度及綜合排名

3 結論

(1) 根據感官剖面分析，采用M值法、PCA和相關性分析法并選擇程度參照物進行程度打分，最終選出咬勁足、柔韌、鮮香味和油亮4個描述詞作為蘭花干感官評價的關鍵性描述詞，能較準確描述蘭花干的感官品質。

(2) 通過對5個品種蘭花干的質構指標和色澤品質參數進行測定，并對指標進行相關性分析、主成分分析和灰色關聯度分析，最終得出品種4和品種5排名靠前。

(3) 研究將主觀評價和客觀評價相結合，通過熵權法和灰色關聯度法相結合的方法，對蘭花干進行綜合評價，在后續的研究中可以結合蘭花干所含營養素和風味物質等方面，為蘭花干品質評價指標的建立和完善提供指導。