四川粗糧涼蛋糕品質(zhì)評(píng)價(jià)模型的建立

侯智勇，楊靜，王林，范文教，黃燕

（四川旅游學(xué)院，四川 成都 610100）

涼蛋糕是四川極具特色的傳統(tǒng)小吃，因其香甜可口、質(zhì)地柔軟、制作方便而深受人們的喜愛，粗糧涼蛋糕是在小麥粉中添加粗糧粉制作而成，以改善傳統(tǒng)涼蛋糕的保健功效[1]。文獻(xiàn)綜述結(jié)果表明，目前涼蛋糕的研究主要集中在制作工藝方面，品質(zhì)評(píng)價(jià)以人工評(píng)價(jià)為主[2]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者一直在探索簡(jiǎn)單有效的客觀評(píng)價(jià)方法，引入儀器分析來鑒定蛋糕的質(zhì)構(gòu)及理化特性，嘗試建立綜合評(píng)價(jià)方法[3]。如侯智勇[1]等以涼蛋糕感官評(píng)定、質(zhì)構(gòu)特性、理化性質(zhì)為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)比分析粗糧涼蛋糕、傳統(tǒng)涼蛋糕的品質(zhì)變化。王穎等[4]采用理化性質(zhì)和質(zhì)構(gòu)特性相結(jié)合，研究不同量的木薯全粉替代低筋面粉的蛋糕品質(zhì)的影響。陳穎嫻等[5]采用單因素實(shí)驗(yàn)，研究不同添加劑對(duì)微波蛋糕水分含量、質(zhì)構(gòu)的影響。儀器分析雖然準(zhǔn)確，但測(cè)定指標(biāo)多，處理數(shù)據(jù)復(fù)雜，因此無法完全取代人工評(píng)價(jià)[3]。

為了進(jìn)一步優(yōu)化涼蛋糕加工工藝及配方，提高其產(chǎn)品品質(zhì)，建立簡(jiǎn)單有效的評(píng)價(jià)方法尤為重要。本試驗(yàn)以不同種類和不同比例的粗糧添加量制作而成的涼蛋糕為樣品，通過測(cè)定其感官品質(zhì)、質(zhì)構(gòu)特性、色差、理化指標(biāo)，進(jìn)行相關(guān)性、回歸方程分析，簡(jiǎn)化感官評(píng)價(jià)指標(biāo)[6]；并以質(zhì)構(gòu)、色差、理化指標(biāo)為自變量，以新的感官得分為因變量，進(jìn)行多元線性回歸分析和因子分析，建立多元線性回歸方程[7]。新的評(píng)價(jià)方法精簡(jiǎn)了評(píng)價(jià)指標(biāo)，更加全面地評(píng)價(jià)粗糧涼蛋糕的綜合品質(zhì)，為建立涼蛋糕工業(yè)化生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)樣品編號(hào)及具體信息見表1。

表1 樣品信息Table 1 Sample information

以不同種類和不同比例（面粉與粗糧粉混合比例）的粗糧添加量、同樣的加工工藝制作而成的20 份粗糧涼蛋糕為試驗(yàn)樣品。

1.2 試驗(yàn)儀器

TMS-PRO 型高精度食品物性分析儀：美國(guó)TFC公司；DC-P3 新型全自動(dòng)測(cè)色色差計(jì)：北京興光測(cè)色儀器有限公司；SD-1 組織搗碎機(jī)：上海皖寧精密科學(xué)儀器有限公司；WOO629124 KitchenAid 打蛋器：成都酒店設(shè)備總公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 基礎(chǔ)配方

全蛋液150 g，白砂糖100 g，混合粉（低筋面粉、粗糧粉）80 g，蛋糕油 7 g，色拉油 10 g，香蘭素 1 g[1]。

1.3.2 粗糧涼蛋糕的制作工藝流程

預(yù)制混合粉→制備蛋泡液→調(diào)制面糊→注入蛋糕杯→蒸制→冷卻→成品

將各類粗糧粉及面粉分別過篩（60 目），按照不同比例拌和均勻成混合粉待用；制備全蛋液，加入白砂糖、蛋糕油、香蘭素，用打蛋器1 檔攪拌1 min，均勻乳化后換6 檔攪拌10 min 成蛋泡液[8]；將混合粉加入蛋泡液中，用刮刀切拌均勻，直至不見生粉，加入色拉油拌勻即可[9]；將調(diào)制好的面糊均勻注入蛋糕紙杯中，約2/3 杯即可；之后將其在旺火沸水下蒸制約15 min，將蒸好的涼蛋糕冷卻至室溫，即成品[1]。

1.3.3 指標(biāo)測(cè)定

水分的測(cè)定：GB 5009.3-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測(cè)定》；比容測(cè)定：采用排菜籽法測(cè)定涼蛋糕體積，用電子天平稱量涼蛋糕質(zhì)量[10]；色澤的測(cè)定：采用色差儀測(cè)量，選取涼蛋糕表皮中心附近5 個(gè)不同部位置于樣品槽中，分別測(cè)定L、a*、b*等值，每個(gè)部位測(cè)定5 次[11-12]；質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定：采用探頭R36，程序采用質(zhì)地多面分析（texture profile anal-ysis，TPA），高度5 cm，壓縮比50%，測(cè)定3 次取平均值[13-14]。

1.3.4 感官評(píng)價(jià)

粗糧涼蛋糕感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表2[1，15-17]。挑選11 名從事食品加工技術(shù)人員組成評(píng)定小組，對(duì)樣品的色澤與外觀、香味與滋味、口感、質(zhì)感進(jìn)行感官評(píng)分。

表2 粗糧涼蛋糕感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory grading standards for coarse grain and cold cake

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理采用Excel 2010 軟件，主成分分析、相關(guān)性分析用SPSS 22.0。

2 結(jié)果與分析

2.1 粗糧涼蛋糕感官評(píng)價(jià)結(jié)果分析

2.1.1 直觀分析

粗糧涼蛋糕感官評(píng)價(jià)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析見表3。

表3 粗糧涼蛋糕感官評(píng)價(jià)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析Table 3 Statistical analysis of sensory evaluation results of coarse grain and cold cake

由表3 可知，香味與滋味變異系數(shù)較小，為7.3%；色澤與外觀變異系數(shù)較大，為18.43%；口感、質(zhì)感變異系數(shù)分別為13.22%與13.21%。因此，色澤與外觀指標(biāo)更易區(qū)分。

2.1.2 感官指標(biāo)間的相關(guān)性分析

粗糧涼蛋糕感官評(píng)價(jià)各指標(biāo)之間相關(guān)性分析見表4。

表4 粗糧涼蛋糕感官指標(biāo)相關(guān)性分析Table 4 Correlation analysis of sensory indexes of coarse grain and cold cake

色澤與外觀、香味與滋味、質(zhì)感、口感和感官總分呈極顯著正相關(guān)（p<0.01）；質(zhì)感和口感呈極顯著正相關(guān)（p<0.01）；口感和色澤與外觀呈極顯著正相關(guān)（p<0.01）；香氣與滋味和色澤與外觀呈極顯著正相關(guān)（p<0.01）。

2.1.3.1 指標(biāo)篩選

相關(guān)性分析結(jié)果可知，各感官評(píng)價(jià)指標(biāo)與感官總分之間存在良好的相關(guān)關(guān)系。因此用逐步回歸法對(duì)涼蛋糕感官總分、各感官指標(biāo)得分構(gòu)建回歸方程[3]，得4個(gè)模型，見式（1）至式（4）。

由模型（1）可知，口感的相關(guān)系數(shù)為2.970；模型（2）中，方程決定系數(shù)為0.953，口感的相關(guān)系數(shù)較大，說明口感在感官評(píng)價(jià)指標(biāo)中占據(jù)重要作用；模型（3）中，口感、色澤與外觀相關(guān)系數(shù)最大，分別是r=1.137和1.186，但由于粗糧粉本身帶有鮮艷的色澤，涼蛋糕色澤與外觀指標(biāo)評(píng)價(jià)意義不大。綜上所述，確定衡量涼蛋糕品質(zhì)的最終感官評(píng)價(jià)指標(biāo)為口感、香氣與滋味、質(zhì)感，對(duì)各指標(biāo)和感官總分之間再次進(jìn)行逐步回歸分析，方程的決定系數(shù)為0.928，模型見式（5）。

2.1.3.2 權(quán)重分配

由感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（表2）可知，口感、香氣與滋味、質(zhì)感指標(biāo)的權(quán)重比值為 5 ∶4 ∶6，模型（5）中各項(xiàng)指標(biāo)的回歸系數(shù)比例近似為2.2 ∶2.0 ∶0.3。參考楊煒等[18]方法篩選出3 項(xiàng)指標(biāo)的新權(quán)重，公式見式（6）。

其中，初始權(quán)重i=初始滿分i與總分比值，各指標(biāo)的新滿分值為新權(quán)重與總分的乘積。

粗糧涼蛋糕感官評(píng)價(jià)的新權(quán)重及新分值見表5，優(yōu)化了初始的感官評(píng)價(jià)方法。

表5 粗糧涼蛋糕感官評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重分析Table 5 Sensory evaluation index weight analysis of coarse grain cold cake

2.2 粗糧涼蛋糕品質(zhì)指標(biāo)模型的建立

2.2.1 直觀分析

關(guān)新華（1985-），女，山西交口人，博士，廣東財(cái)經(jīng)大學(xué)地理與旅游學(xué)院講師，研究方向?yàn)榉?wù)營(yíng)銷，旅游企業(yè)管理。

粗糧涼蛋糕的各項(xiàng)指標(biāo)見表6。

2.2.2 多元回歸分析

根據(jù)表5 涼蛋糕感官品質(zhì)評(píng)價(jià)新方法對(duì)涼蛋糕原始感官得分進(jìn)行修正，以修正后感官得分作為因變量，將質(zhì)構(gòu)、色差、理化等指標(biāo)值作為自變量，進(jìn)行多元回歸分析。

表6 粗糧涼蛋糕測(cè)定指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析Table 6 Analysis of statistical results of coarse grain cold cake measurement

粗糧涼蛋糕的各項(xiàng)指標(biāo)多元線性回歸分析結(jié)果見表7。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)回歸系數(shù)，該模型中影響感官評(píng)分的因素依次為硬度、膠黏性、水分。

對(duì)原變量的回歸模型進(jìn)行檢查方差擴(kuò)大因子（variance inflation factor，VIF）來判斷多重共線性[19-20]。可知b*值、硬度、膠黏性、咀嚼性、內(nèi)聚性的方差擴(kuò)大因子大于10（VIF＞10），表明存在嚴(yán)重的多重共線性，模型不正確。

2.2.3 因子分析

對(duì)原變量利用方差最大正交旋轉(zhuǎn)進(jìn)行因子分析，粗糧涼蛋糕的各項(xiàng)指標(biāo)因子分析結(jié)果見表8。

前4 個(gè)因子解釋了總方差的99.528%＞85.00%。由表可知，第一公因子的方差貢獻(xiàn)率為90.407%，特征值為18.081，主要由咀嚼性貢獻(xiàn)；第二公因子的方差貢獻(xiàn)率為5.704%，特征值為1.141，主要由彈性貢獻(xiàn)；第三公因子的方差貢獻(xiàn)率為2.82%，特征值為0.564，主要由L 值、b*值貢獻(xiàn)；第四公因子的方差貢獻(xiàn)率為0.597%，特征值為0.564，主要由水分貢獻(xiàn)。

表7 多元線性回歸建模Table 7 Multivariate linear regression modeling

表8 旋轉(zhuǎn)后的因子荷載Table 8 Factor loading after rotation

2.2.4 模型的建立

參考趙雪梅等[3]研究方法，對(duì)表8 中的4 個(gè)公因子進(jìn)行線性回歸，多元線性回歸擬合模型系數(shù)見表9。

表9 經(jīng)過因子分析后的多元線性回歸擬合模型系數(shù)Table 9 Multivariate linear regression fitting model coefficients after factor analysis

為了挑選合適的預(yù)測(cè)變量建立回歸方程，計(jì)算出參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)回歸系數(shù)，對(duì)VIF 進(jìn)行檢驗(yàn)。選出的變量應(yīng)該具有高荷載、并且與其相應(yīng)的公因子有較大的決定系數(shù)[21]。從表7、表8 的分析結(jié)果中考察各變量，選擇系數(shù)和荷載均較大的作為回歸預(yù)測(cè)變量。抽取的4 個(gè)公因子中，成分1 的標(biāo)準(zhǔn)回歸系數(shù)最大，根據(jù)表6 原變量在成分1 上的荷載分布，選擇L 值、咀嚼性、彈性為新預(yù)測(cè)變量，多元線性回歸后建立如下方程：

各變量系數(shù)值見表9，殘差正常，且新模型結(jié)果穩(wěn)定（VIF ＜10）。因此將 L 值、咀嚼性、彈性這 3 個(gè)變量作為新的預(yù)測(cè)變量進(jìn)入方程。

2.2.5 模型的驗(yàn)證

粗糧涼蛋糕品質(zhì)評(píng)價(jià)模型的檢驗(yàn)結(jié)果見表10。

表10 模型的檢驗(yàn)Table 10 Test of the model

隨機(jī)抽取以上研究對(duì)象的8 個(gè)樣品，測(cè)定其品質(zhì)指標(biāo)，以L 值、咀嚼性、彈性為預(yù)測(cè)變量，感官評(píng)分為因變量，帶入模型7 檢驗(yàn)。

由表10 可知，平均誤差為5.97%，表明該方法建立的線性模型對(duì)涼蛋糕的品質(zhì)擬合性良好。

3 總結(jié)

本試驗(yàn)以不同種類、不同比例粗糧添加量和相同的加工工藝制作出的20 份粗糧涼蛋糕為試驗(yàn)樣品，測(cè)定其感官品質(zhì)、質(zhì)構(gòu)特性、色差、比容等指標(biāo)。經(jīng)相關(guān)性分析可知，各感官指標(biāo)與感官總分之間存在良好的相關(guān)性；經(jīng)逐步回歸法篩選出涼蛋糕感官品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)，主要有口感、香氣與滋味、質(zhì)感3 項(xiàng)，權(quán)重分別為51.30%、38.58%、10.13%，建立感官評(píng)價(jià)模型；經(jīng)擬合檢驗(yàn)，得到感官品質(zhì)評(píng)價(jià)新方法（R2=0.928），優(yōu)化了初始評(píng)價(jià)方法。

以感官評(píng)分為因變量，對(duì)涼蛋糕的質(zhì)構(gòu)、色差、水分和比容進(jìn)行因子分析，根據(jù)荷載和標(biāo)準(zhǔn)回歸系數(shù)，選擇回歸模型的預(yù)測(cè)變量，選取L 值、咀嚼性、彈性為新預(yù)測(cè)變量，多元線性回歸后建立如下方程：Y（感官評(píng)分）=65.623+0.099×L 值+0.009×咀嚼性+0.116×彈性。各變量系數(shù)在統(tǒng)計(jì)意義上顯著，殘差正常，VIF 檢驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定，無明顯多重共線性。通過驗(yàn)證，該模型觀測(cè)值與預(yù)測(cè)值有較好的擬合，平均誤差為5.97%，說明該模型對(duì)粗糧涼蛋糕的品質(zhì)擬合性較好。

新的品質(zhì)評(píng)價(jià)方法精簡(jiǎn)了評(píng)價(jià)指標(biāo)，能更加有效地評(píng)價(jià)粗糧涼蛋糕的綜合品質(zhì)，為進(jìn)一步優(yōu)化粗糧涼蛋糕生產(chǎn)加工配方及工藝[22]，提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品品質(zhì)奠定研究基礎(chǔ)，新的品質(zhì)評(píng)價(jià)方法在實(shí)際生產(chǎn)加工過程中的應(yīng)用有待進(jìn)一步研究。