聚類分析優(yōu)化海藻酸鈉馬鈴薯淀粉無(wú)礬粉條配方工藝

張卓瓊,包毅然,郭軍

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院,內(nèi)蒙古 呼和浩特,010018)

馬鈴薯是全球第四大糧食作物,也是內(nèi)蒙古自治區(qū)盛產(chǎn)農(nóng)作物[1]。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局2021年數(shù)據(jù),內(nèi)蒙古馬鈴薯年播種面積達(dá)26.79萬(wàn)hm2,鮮薯年產(chǎn)量在122.93萬(wàn)t,占全國(guó)6.86%,居全國(guó)第5[2],馬鈴薯淀粉年產(chǎn)量達(dá)17.47萬(wàn)t,占全國(guó)26.88%,居全國(guó)第一[3]。隨著我國(guó)“馬鈴薯主糧化”戰(zhàn)略的實(shí)施,馬鈴薯由副食消費(fèi)向主食消費(fèi)轉(zhuǎn)變,多被加工成適應(yīng)中國(guó)人飲食習(xí)慣的饅頭、面條和粉條等主食產(chǎn)品。不同植物來(lái)源的淀粉及其粉條品質(zhì)特性有所不同[4-5],豆類粉絲蒸煮特性好、拉伸強(qiáng)度大,但成本高[6]。谷物類和薯類粉條(絲)不耐煮、硬度低、彈韌性差[7],傳統(tǒng)制法通常添加大量鉀明礬[KAl(SO4)2·12H2O]或銨明礬[NH4Al(SO4)2·12H2O]以賦予和提升其良好的口感及物性品質(zhì),但這無(wú)疑造成鋁的大量殘留。鋁不是人體必需元素,長(zhǎng)期過(guò)量攝入在體內(nèi)聚積產(chǎn)生慢性毒作用,與一系列神經(jīng)系統(tǒng)疾病密切相關(guān),如阿爾茨海默病、帕金森病和肌萎縮性側(cè)索硬化癥等[8]。GB 2760—2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定干粉條中鋁殘留量≤200 mg/kg,即鉀明礬添加量≤0.35%(干重)。近些年出售農(nóng)家粉條因鋁含量嚴(yán)重超標(biāo)而被判食品安全犯罪也不乏其例,不少案例鋁殘留量在1 000～2 000 mg/kg[9-11],相當(dāng)于鉀明礬添加1.76%～3.51%(干重)。開(kāi)發(fā)安全健康的無(wú)礬粉條(絲)勢(shì)在必行,目前多用生物多糖或多糖醛酸(生物膠)來(lái)替代明礬,多數(shù)報(bào)道用2種以上生物膠或配合必要的食用鹽類制作無(wú)礬粉條[12]。SAERI等[13]報(bào)道以質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%玉米和質(zhì)量分?jǐn)?shù)75%大米淀粉為原料,添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.6%卡拉膠制作的粉條感官評(píng)分較高,有較大的經(jīng)濟(jì)效益和開(kāi)發(fā)可行性。FENG等[14]在甘薯淀粉中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%海藻酸鈉、質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%殼聚糖和質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%蛋清蛋白制作粉條,拉伸強(qiáng)度1.58 g/mm2,蒸煮斷裂時(shí)間46 min,認(rèn)為具有巨大的應(yīng)用潛力。王娜等[15]在馬鈴薯淀粉中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.29%魔芋膠、質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.53%卡拉膠和0.10%硬脂酰乳酸鈣鈉制作粉條,斷條率、質(zhì)構(gòu)特性和感官評(píng)分均接近質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%明礬粉條。崔曉等[16]在小麥淀粉中加入總量為質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.3%黃原膠和瓜爾膠(7∶3,質(zhì)量比),質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.6%聚丙烯酸鈉,增強(qiáng)了粉條的韌性和耐煮性。目前各種生物膠開(kāi)發(fā)的無(wú)礬粉條品質(zhì)特征缺乏系統(tǒng)比較,多數(shù)報(bào)道粉條的品質(zhì)特性評(píng)價(jià)未全面覆蓋蒸煮、質(zhì)構(gòu)和感官特性,或關(guān)鍵指標(biāo)不全;指標(biāo)的對(duì)比用傳統(tǒng)描述性統(tǒng)計(jì)和差異檢驗(yàn),即對(duì)多個(gè)指標(biāo)實(shí)際孤立分析,未引入化學(xué)計(jì)量學(xué)原理、策略和方法,因此不能全面直觀呈現(xiàn)粉條整體綜合品質(zhì)特征,即不能直觀對(duì)比粉條的整體相似程度。

本研究對(duì)比魔芋膠、卡拉膠、黃原膠、沙蒿膠和海藻酸鈉5種生物膠對(duì)馬鈴薯粉條品質(zhì)的改善作用,以內(nèi)蒙古西部一種傳統(tǒng)明礬粉條驗(yàn)方(傳統(tǒng)明礬粉條)和國(guó)標(biāo)鋁限量明礬粉條(國(guó)標(biāo)明礬粉條)為對(duì)照,對(duì)蒸煮特性(斷條率、糊湯值、膨潤(rùn)度和出成率)、質(zhì)構(gòu)參數(shù)(硬度、彈性和拉伸力)和綜合感官評(píng)分8項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了描述性統(tǒng)計(jì)和聚類分析,對(duì)比5種生物膠制作馬鈴薯粉條的綜合品質(zhì)。響應(yīng)面試驗(yàn)并結(jié)合成本考慮進(jìn)一步優(yōu)化了海藻酸鈉馬鈴薯粉條的配方工藝。

1 材料與方法

1.1 材料

馬鈴薯淀粉;魔芋膠(食品級(jí)魔芋精粉);卡拉膠(食品級(jí)iota型);黃原膠(食品級(jí));沙蒿膠(食品級(jí));海藻酸鈉(食品級(jí));CaCl2,KCl(食品級(jí));明礬(鉀明礬),市售。

1.2 儀器設(shè)備

SYH58型壓粉機(jī),鴻祥炊事機(jī)械廠;IKA-RW20型頂置式機(jī)械攪拌器,德國(guó)IKA集團(tuán);TA.XT Plus型質(zhì)構(gòu)儀,英國(guó)Stable Micro System公司;TAS-986紫外可見(jiàn)分光光度計(jì),北京普析通用有限責(zé)任公司;數(shù)顯式推拉力計(jì),ALIYIQI公司。

1.3 方法

1.3.1 鮮濕粉條制備工藝流程

無(wú)礬粉條制備流程:稱取1 kg馬鈴薯淀粉,其中100～200 g馬鈴薯淀粉用75～150 mL溫水(60～70 ℃)攪拌均勻,再加入200～400 mL沸水?dāng)嚢璩绍蛨F(tuán)。將生物膠和鹽離子(以淀粉總量計(jì))(表1和表2)與400～450 mL的熱水(80～90 ℃)攪拌成生物膠溶液。將制備好的芡團(tuán)和生物膠溶液與800～900 g淀粉混合,揉成光滑緊實(shí)的淀粉團(tuán)。將淀粉團(tuán)放入壓粉機(jī)擠壓出條,在沸水中煮沸定形再撈入涼水中冷卻,瀝干水分后裝袋。

表1 生物膠篩選因素水平表Table 1 Factor and level for bio-gum screening

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平表Table 2 Response surface test factor and level

明礬粉條制備流程:與上述制備流程一致,其中生物膠溶液替換為明礬溶液。分別將淀粉總量的0.35%和1.75%的明礬與400～450 mL的熱水(80～90 ℃)攪拌成明礬溶液,與芡團(tuán)一起揉制成面團(tuán)。

1.3.2 生物膠篩選

選取魔芋膠、卡拉膠、黃原膠、沙蒿膠和海藻酸鈉5種生物膠分別制作馬鈴薯無(wú)礬粉條。試驗(yàn)以國(guó)標(biāo)鋁限量明礬粉條(國(guó)標(biāo)明礬粉條)和一種內(nèi)蒙古西部傳統(tǒng)明礬粉條(傳統(tǒng)明礬粉條)為對(duì)照,以粉條的斷條率、糊湯值、膨潤(rùn)度、出成率、硬度、彈性、拉伸力和感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo),比較5種生物膠粉條的綜合品質(zhì)特性。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道的經(jīng)驗(yàn)配方[7,17-18],設(shè)計(jì)生物膠的添加量水平(干料重)見(jiàn)表1。

1.3.3 海藻酸鈉粉條配方優(yōu)化

在生物膠篩選試驗(yàn)基礎(chǔ)上,選擇海藻酸鈉、CaCl2和漂煮時(shí)間3個(gè)因素,根據(jù)中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)(central composite design,CCD)原理,設(shè)計(jì)3因素5水平響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn),因素水平見(jiàn)表2。斷條率可反映粉條的蒸煮特性,拉伸力可反映粉條的彈韌性,是評(píng)價(jià)粉條品質(zhì)的重要指標(biāo)[4],感官評(píng)分是食品品質(zhì)評(píng)價(jià)中較為綜合的指標(biāo),故以斷條率、拉伸力和感官評(píng)分為響應(yīng)值確定馬鈴薯無(wú)礬粉條最優(yōu)配方工藝。

1.3.4 粉條評(píng)價(jià)指標(biāo)測(cè)定

斷條率:參照譚洪卓等[19]的方法稍作修改,取100根長(zhǎng)10 cm無(wú)機(jī)械損傷的粉條,煮沸30 min后冷卻,煮后的粉條總數(shù)記為X,按公式(1)計(jì)算斷條率。

(1)

膨潤(rùn)度和糊湯值:參照陳兵[20]的方法測(cè)定,稱取3.0 g干粉條在100 mL的蒸餾水中煮沸15 min,冷卻瀝干水分后稱重計(jì)為m1。將粉條于105 ℃烘干4 h后稱重記為m2,按公式(2)計(jì)算膨潤(rùn)度。煮后的粉條湯冷卻至室溫,用紫外分光光度計(jì)在波長(zhǎng)650 nm處測(cè)定吸光值,記為糊湯值。

(2)

出成率:稱取1 kg馬鈴薯淀粉記為M1,按1.3.1節(jié)制作成濕粉條,在瀝水籃中瀝水10 min稱重記為M2,按公式(3)計(jì)算粉條的出成率。

(3)

硬度和彈性:參照HAN等[21]的方法稍作修改,選取無(wú)機(jī)械損傷的粉條煮沸15 min,冷卻后瀝干水分進(jìn)行全質(zhì)構(gòu)測(cè)試(texture profile analysis, TPA),測(cè)試探頭:P/36R;TPA測(cè)試條件:觸發(fā)力5 g,壓縮比50%,測(cè)試前速度2 mm/s,測(cè)試中速度1 mm/s,測(cè)試后速度2 mm/s。每次試驗(yàn)將3根粉條置于測(cè)試平臺(tái)上測(cè)量。

拉伸力:取10根長(zhǎng)10 cm無(wú)機(jī)械損傷的粉條煮沸15 min,冷卻后瀝干水分,將粉條對(duì)折掛在鉤具上,兩端在夾具上夾緊,均勻轉(zhuǎn)動(dòng)搖桿,記錄粉條斷裂瞬間的拉力值。

感官評(píng)定:采用定性分級(jí)的感官評(píng)定方法,將粉條感官品質(zhì)劃分為3個(gè)等級(jí)“好、中、差”三級(jí),賦值對(duì)應(yīng)賦值3.0～1.0分。由10名研究生對(duì)煮熟的粉條(傳統(tǒng)明礬粉條包括其中)品嘗和主觀評(píng)分,進(jìn)行多輪次雙盲評(píng)定。從粉條的表觀狀態(tài)、色澤、透明性、風(fēng)味和口感5個(gè)方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),定性評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

表3 感官定性評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Sensory qualitative scoring standard

1.4 數(shù)據(jù)處理

1.4.1 聚類分析

每組樣品均做5次平行試驗(yàn),用Pirouette軟件對(duì)多個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)處理,再進(jìn)行偏最小二乘法判別分析(partial least squares discriminant analysis,PLS-DA)得到得分圖和載荷向量圖,前者可直觀顯示各組粉條在空間的投射聚類特征,與對(duì)照組的聚類距離,結(jié)合根向量圖則可找到聚類位置的決定特征指標(biāo)。用Pirouette軟件經(jīng)預(yù)處理后進(jìn)行層次聚類分析(hierarchical cluster analysis,HCA)得到系統(tǒng)樹(shù)圖,系統(tǒng)樹(shù)圖顯示層次聚類的每一個(gè)步驟及其結(jié)果,包括合并族群帶來(lái)的距離的變化,直觀顯示樣品間以多高的相似度被合并在一起。

1.4.2 常規(guī)統(tǒng)計(jì)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS軟件做常規(guī)描述性統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”的形式表示。用Design-Expert軟件做響應(yīng)面試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物膠篩選

在單因素和正交試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,選出5種生物膠在試驗(yàn)范圍內(nèi)的最佳添加量與2種明礬粉條比較綜合品質(zhì)。將粉條的8個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)做標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)處理再進(jìn)行PLS-DA,結(jié)果見(jiàn)圖1。

a-得分圖;b-載荷向量圖

因子1的貢獻(xiàn)率為56.7%,因子2的貢獻(xiàn)率為30.4%,在比較樣品間的聚類距離時(shí),主要考慮因子1所在的x軸,其次是因子2所在的y軸。如圖1-a所示,各種粉條聚類趨勢(shì)明顯,海藻酸鈉粉條與傳統(tǒng)明礬粉條的聚類距離最近,即綜合品質(zhì)最相似,其次是魔芋膠、黃原膠粉條,且二者綜合品質(zhì)相似。卡拉膠和沙蒿膠粉條與傳統(tǒng)明礬粉條的綜合品質(zhì)相差最大,與國(guó)標(biāo)明礬粉條綜合品質(zhì)相似。故5種生物膠粉條的綜合品質(zhì)由優(yōu)到差排列:海藻酸鈉>魔芋膠>黃原膠>卡拉膠>沙蒿膠。如圖1-b所示,斷條率和糊湯值是卡拉膠、沙蒿膠和國(guó)標(biāo)明礬粉條聚類的決定特征指標(biāo),結(jié)合描述性統(tǒng)計(jì)分析,這3種粉條的斷條率和糊湯值較高,蒸煮品質(zhì)較差。拉伸力、彈性、硬度和感官評(píng)分是海藻酸鈉、傳統(tǒng)明礬、黃原膠和魔芋膠粉條聚類的決定特征指標(biāo)。海藻酸鈉和傳統(tǒng)明礬粉條與上述4個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的聚類距離更近,與糊湯值和斷條率聚類距離最遠(yuǎn),結(jié)合描述性統(tǒng)計(jì)分析,這2種粉條的硬度、彈性、拉伸力和感官評(píng)分較高,綜合品質(zhì)更優(yōu)。

對(duì)粉條的指標(biāo)數(shù)據(jù)做標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)處理再進(jìn)行HCA,對(duì)比5種生物膠粉條和2種明礬粉條的指標(biāo)模式相似度,結(jié)果見(jiàn)圖2。5種生物膠粉條中海藻酸鈉粉條與傳統(tǒng)明礬粉條的指標(biāo)模式相似度最高,二者的相似度為55.2%;黃原膠和魔芋膠粉條與傳統(tǒng)明礬粉條的相似度為42.3%;卡拉膠和沙蒿膠粉條與傳統(tǒng)明礬粉條無(wú)相似度,與PLS-DA結(jié)果一致。黃原膠和魔芋膠粉條的相似度為72.5%,卡拉膠和沙蒿膠粉條的相似度為61.5%。7種粉條被分為兩大類,其中海藻酸鈉、傳統(tǒng)明礬、黃原膠和魔芋膠以42.3%的相似度聚為一類,卡拉膠、沙蒿膠粉條和國(guó)標(biāo)明礬粉條以39.2%的相似度聚為一類。

圖2 生物膠粉條與明礬粉條HCA樹(shù)狀圖Fig.2 HCA dendrogram of bio-gum starch noodles and alum starch noodles

各組粉條品質(zhì)特性參數(shù)描述性統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表4。各組生物膠粉條的出成率均低于明礬粉條,但沙蒿膠粉條的出成率顯著(P<0.05)高于其他生物膠粉條。海藻酸鈉粉條的8項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)參數(shù)均優(yōu)于國(guó)標(biāo)明礬粉條,其中斷條率和糊湯值最低,硬度、彈性和拉伸力最大,優(yōu)于傳統(tǒng)明礬粉條。魔芋膠粉條的糊湯值、斷條率、硬度、拉伸力優(yōu)于國(guó)標(biāo)明礬粉條,彈性最大優(yōu)于傳統(tǒng)明礬粉條。黃原膠粉條的斷條率、糊湯值、硬度、拉伸力優(yōu)于國(guó)標(biāo)明礬粉條,彈性優(yōu)于傳統(tǒng)明礬粉條。卡拉膠粉條的斷條率、硬度、拉伸力優(yōu)于國(guó)標(biāo)明礬粉條,但膨潤(rùn)度和彈性較低。沙蒿膠粉條的膨潤(rùn)度較大,接近傳統(tǒng)明礬粉條,但斷條率和糊湯值最高、硬度最低,蒸煮品質(zhì)差。感官得分是食品品質(zhì)評(píng)價(jià)較為綜合的評(píng)價(jià)指標(biāo),5種生物膠的感官評(píng)分均優(yōu)于國(guó)標(biāo)明礬粉條,按感官得分由高到低排列:海藻酸鈉>魔芋膠>黃原膠>卡拉膠>沙蒿膠,與PLS-DA對(duì)5種生物膠粉條的綜合品質(zhì)排序一致。

表4 生物膠粉條與明礬粉條的品質(zhì)特征Table 4 Quality characteristics of bio-gum starch noodles and alum starch noodles

2.2 海藻酸鈉粉條配方工藝優(yōu)化

2.2.1 正交試驗(yàn)配方優(yōu)化

海藻酸鈉粉條的PLS-DA見(jiàn)圖3。因子1的貢獻(xiàn)率為31%,因子2的貢獻(xiàn)率為29.4%,因子3的貢獻(xiàn)率為18.8%,在比較樣品間的距離時(shí)主要考慮因子1所在的x軸,其次是因子2所在的z軸和因子3所在的y軸。如圖3-a所示,添加0.5%海藻酸鈉的粉條與國(guó)標(biāo)明礬粉條的聚類距離較近,即綜合品質(zhì)最相似。2%和2.5%海藻酸鈉粉條的綜合品質(zhì)相似。1%和1.5%海藻酸鈉粉條品質(zhì)相似,并接近傳統(tǒng)明礬粉條,其中1%海藻酸鈉、1%CaCl2粉條的綜合品質(zhì)最接近傳統(tǒng)明礬粉條。如圖3-b所示,糊湯值和斷條率是0.5%海藻酸鈉粉條和國(guó)標(biāo)明礬粉條聚類的決定特征指標(biāo),結(jié)合描述性統(tǒng)計(jì)分析其的糊湯值和斷條率較大,蒸煮品質(zhì)較差。膨潤(rùn)度和硬度是2%和2.5%海藻酸鈉粉條聚類的決定特征指標(biāo),結(jié)合描述性統(tǒng)計(jì)分析其膨潤(rùn)度和硬度較大。彈性、拉伸力和感官評(píng)分是1%、1.5%海藻酸鈉和傳統(tǒng)明礬粉條聚類的決定特征指標(biāo),其中1.5%海藻酸鈉、1.5%CaCl2粉條與斷條率和糊湯值聚類距離最遠(yuǎn),與感官評(píng)分、拉伸力、彈性、硬度和膨潤(rùn)度聚類距離較近,綜合品質(zhì)優(yōu)于傳統(tǒng)明礬粉條。

a-得分圖;b-載荷向量圖

海藻酸鈉和CaCl2正交試驗(yàn)直觀分析和方差分析見(jiàn)表5和表6,以斷條率和拉伸力為評(píng)價(jià)指標(biāo),A4B3為最優(yōu)配方,即添加2%海藻酸鈉和1.5%CaCl2粉條斷條率最低,拉伸力最大。以感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo),A3B3為最優(yōu)配方,即添加1.5%海藻酸鈉和1.5%CaCl2感官評(píng)分最高。海藻酸鈉和CaCl2均顯著(P<0.05)影響粉條的斷條率、拉伸力和感官評(píng)分,影響程度排序:A(海藻酸鈉)>B(CaCl2)。考慮成本和感官評(píng)分選擇1.5%海藻酸鈉和1.5%CaCl2為最優(yōu)配方。

表5 海藻酸鈉、CaCl2正交試驗(yàn)直觀分析Table 5 Visual analysis of sodium alginate and CaCl2 orthogonal test

表6 海藻酸鈉、CaCl2正交試驗(yàn)方差分析Table 6 Variance analysis of sodium alginate and CaCl2 orthogonal test

2.2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)配方工藝優(yōu)化

表8 回歸模型方差及可信度分析表Table 8 Analysis of variance and reliability of regression model

0.05)感官評(píng)分。響應(yīng)曲面圖(圖4)可直觀反映2個(gè)自變量對(duì)響應(yīng)值的影響,曲面越陡說(shuō)明該因素對(duì)響應(yīng)值影響越顯著[22],與方差分析一致。對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行多元回歸擬合分析,可得到Y(jié)1(斷條率)、Y2(拉伸力)、Y3(感官評(píng)分)與各因素A、B、C之間的二次多項(xiàng)模型:

Y1=3.16+0.3A-0.175B+0.5C-0.3AB+0.3AC+1.08A2+0.78B2+0.75C2

Y2=65.4-1.42A+1.63B+1.66C+3.04AB-2.08AC-3.42A2-5.82B2-5.73C2

Y3=13.69A+0.34B+0.29C-0.19AB-0.77A2-0.57B2-0.35C2

模型預(yù)測(cè)最優(yōu)配方(干料重)工藝為:海藻酸鈉1.47%,CaCl21.52%,漂煮時(shí)間89.43 s。將配方工藝參數(shù)取整為:海藻酸鈉1.5%,CaCl21.5%,漂煮時(shí)間90 s,與明礬粉條的品質(zhì)比較見(jiàn)表9。海藻酸鈉粉條的斷條率、膨潤(rùn)度、硬度、彈性、拉伸力和感官評(píng)分均顯著優(yōu)于傳統(tǒng)明礬粉條(P<0.05),綜合品質(zhì)優(yōu)于傳統(tǒng)明礬粉條。

表9 海藻酸鈉粉條與明礬粉條品質(zhì)特性比較Table 9 Comparison of quality properties of sodium alginate starch noodles and alum starch noodles

3 討論

馬鈴薯淀粉是內(nèi)蒙古自治區(qū)特產(chǎn),也是加工粉條和粉絲等傳統(tǒng)食品的理想原料,但馬鈴薯無(wú)礬粉條(絲)研究報(bào)道較少,有限的報(bào)道在粉條品質(zhì)特性的評(píng)價(jià)方面,未全面覆蓋蒸煮、質(zhì)構(gòu)和感官特性,或一些關(guān)鍵指標(biāo)不全面;尤其是指標(biāo)的對(duì)比用傳統(tǒng)描述性統(tǒng)計(jì)和差異檢驗(yàn),即對(duì)多個(gè)指標(biāo)實(shí)際孤立分析,不能全面直觀呈現(xiàn)粉條的綜合品質(zhì)特征和整體相似度。為開(kāi)發(fā)理想的馬鈴薯無(wú)礬粉條,對(duì)5種生物膠粉條從8個(gè)特性指標(biāo)進(jìn)行了比較。顯然聚類分析可實(shí)現(xiàn)多變量的整體分析,可直觀地呈現(xiàn)哪一種生物膠粉條以8個(gè)指標(biāo)最接近傳統(tǒng)明礬粉條,同時(shí)也可直觀看到每一種生物膠粉條哪一種特性更突出。這是一次創(chuàng)新的嘗試。化學(xué)計(jì)量學(xué)可用于食品營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)特征的聚類、分類、判別分析和建模,即可利用食品本身的多指標(biāo)數(shù)據(jù)集對(duì)食品進(jìn)行物種、品級(jí)、種養(yǎng)殖方式、加工方式及產(chǎn)地來(lái)源真實(shí)性的判別[23-26],但在食品配方工藝優(yōu)化研究中尚未見(jiàn)報(bào)道。多指標(biāo)的配方工藝優(yōu)化,同樣適合采用多變量統(tǒng)計(jì)原理和方法,進(jìn)行聚類距離和相似度分析,從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品整體特征的比較,直觀呈現(xiàn)整體相似度或差異。

本研究沒(méi)有對(duì)生物膠進(jìn)行復(fù)配,直接比較了5種生物膠對(duì)馬鈴薯粉條品質(zhì)的改善。描述性統(tǒng)計(jì)和聚類分析都表明,海藻酸鈉可顯著提高粉條的蒸煮品質(zhì)和硬度,而魔芋膠和黃原膠可提高彈性和拉伸力。后續(xù)的研究中在充分掌握各種生物膠特性前提下,2種或多種生物膠復(fù)配來(lái)完善馬鈴薯粉條的配方工藝,進(jìn)一步提高感官特性,并降低加工成本。不同植物淀粉特性也有所不同,不同淀粉與生物膠配合特性也有待應(yīng)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)掌握。

4 結(jié)論

結(jié)果變量數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)處理消除量綱,可有效平衡8個(gè)指標(biāo)變量的權(quán)重,從而獲得最客觀的聚類(分類)效果,與傳統(tǒng)的感官、蒸煮和質(zhì)構(gòu)逐一統(tǒng)計(jì)比較結(jié)果一致。海藻酸鈉粉條與傳統(tǒng)明礬粉條聚類距離最近,指標(biāo)模式相似度為55.2%;其次為魔芋膠、黃原膠粉條,指標(biāo)模式相似度為42.3%;卡拉膠、沙蒿膠粉條與傳統(tǒng)粉條聚類距離最遠(yuǎn),兩者模式相似度為61.5%,兩者與國(guó)標(biāo)鋁限量明礬粉條接近,三者斷條率和糊湯值最高,其他品質(zhì)特性最差。優(yōu)化后的海藻酸鈉粉條的最佳配方(干料重)工藝為:海藻酸鈉1.5%、CaCl21.5%、漂煮時(shí)間90 s,各項(xiàng)品質(zhì)均優(yōu)于傳統(tǒng)明礬粉條,其物料成本為3.36元/kg濕粉條。海藻酸鈉復(fù)配CaCl2制作馬鈴薯無(wú)礬粉條,可消除食用安全隱患并賦予其更優(yōu)的品質(zhì)特性。將化學(xué)計(jì)量學(xué)分析嫁接到食品配方工藝優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)了多指標(biāo)、多組試驗(yàn)的綜合比較和評(píng)價(jià),直觀觀察多指標(biāo)共同構(gòu)成的特征模式的距離、相似度及決定或影響因素,對(duì)食品品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)具有指導(dǎo)意義。