基于聚類分析對湖北糍粑的品質評價

魏春磊 翟健安 王月慧,2 黃雅琪 丁文平 莊 坤 周興伍 朱 玥

(武漢輕工大學食品科學與工程學院1，武漢 430023)(教育部大宗糧油精深加工重點實驗室2，武漢 430023)(河南黃國糧業股份有限公司3，潢川 465150)

糍粑，主要以糯米或糯米粉為原料制作而成，是中國特有的傳統糕點。由于地域的不同，糍粑品種繁多，并帶有一定的地方特色[1-2]。不同地域的糍粑品質會有一定的差異，且目前糍粑沒有完整的評價體系。質構儀在食品品質分析的應用較廣泛[3-4]，而目前行業內，糯米制品大多是采用質構儀和感官評價結合來測定[5-6]，并采用科學的統計學方法對其品質進行分析。 因子分析和聚類分析在對多樣品多指標的品質分析中越來越廣泛[9-11],而相關性分析可以看作是因子分析的一個特例[10-12]，結合聚類分析在多樣品多指標的品質分析中是可行的。相關性分析可以找出不同樣品的多指標之間的聯系，而聚類分析可將樣品按照品質特性相似程度逐漸聚合在一起相似度最大的優先聚合在一起，最終按照類別的綜合性質多個品種聚合，從而完成樣品的分類[13-14]。從而篩選出食品品質具有代表性的指標及其分類范圍值。基于質構儀和感官評價，對多種糍粑多指標的品質分析，從而探究糍粑的品質評價指標，這對糍粑工業化生產具有重要的意義。

因此本實驗對來自不同區域的20種糍粑品質的質構指標和感官評價指標進行分析，主要采用描述性分析、相關性分析和聚類分析進行糍粑品質指標的篩選和可接受性研究。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

實驗材料：本研究中20個品種的糍粑于2017年12月—2018年3月采自湖北省內各個市區廠家或農家自制，采集樣品名稱和時間見表1。

實驗儀器：TA-XT2i物性測定儀；MZ-SYH26-2C蒸鍋。

表1 20種糍粑的名稱

注：黃岡1添加高粱，黃岡2添加艾蒿，黃岡3為純糯米制作。

1.2 方法

1.2.1 樣品處理

隨機取同一品種的糍粑4個，用模具將糍粑制成厚度為10 mm，直徑為50 mm，蒸制時間為15～20 min，自然冷卻后待測。

1.2.2 質構測定方法

采用TA-XT2i質構儀，其參數設置為:樣品基本參數:D=50 mm，H=10 mm，圓柱體；模式：TPA；擠壓探頭：D=120 mm；測試前速：1 mm/s；測試中速：1 mm/s；測試后速：2 mm/s；壓縮比：20%；最小感應力：5×10-3g。測定時，要將糯米團的中心位置對準壓縮探頭中心部位。每個品種糍粑測定4次。

1.2.3 感官評定

挑選8名評價員，每個評價員編上號碼，評價員在做感官評價之前1 h不得吸煙和吃東西，可以喝水。另外，每個評價員在評價期間不得使用具有明顯氣味的物品，比如化妝品、香水等對感官評價有影響的物品，同時，評價員需要有正常的生理狀態。根據表2進行評分，將評價員的評分進行處理：將總分與平均分比較，高于或低于平均分10分以上的總分去掉，再進行求平均分，然后將其他的與新的平均分比較，反復這個過程，最終得到結果。

表2 糍粑感官評價表

1.2.4 數據處理與統計分析

使用Excel 2013、IBM SPSS Statistics19.0 統計軟件進行數據處理與分析。

聚類分析采用系統聚類，方法為“組間連接”，度量標準為“二元歐氏距離的平方”。

2 結果與分析

2.1 糍粑品質描述性分析

對20個糍粑品種數據差異性分析的結果見表3和表4。質構指標其中，硬度范圍為24.54～9 315.51 g，黏著性范圍為-1 071.54～-0.012 g·s，黏性范圍為22.5～8 457.08，咀嚼性范圍為21.56～8 133，且這4項指標的均值方差較大，數據離散程度大，具有一定的廣泛性和代表性，即硬度、黏著性、黏性和咀嚼性是反映糍粑品質差異性的重要指標。而回復性和凝聚性的均值方差分別為0.007和0.011,均小于0.05,離散程度小，未表現顯著性品種差異，這可能跟糯米原料和加工工藝有關[15-16]。

表3 糍粑質構指標的描述性分析

表4 糍粑感官評分的描述性分析

表4中，顏色、光澤、氣味和滋味，其最值與均值之間的差距均小于1，在感官評價誤差范圍內，且其均值方差均小于0.26，4項指標數據差異性小，沒有代表性。這可能是由于不同品種糯米中蛋白質、脂肪和直鏈淀粉含量較低，經加工丟失一部分，其含量在不同品種之間的差異性進一步減小，而蛋白質和脂肪是影響其加工產品外觀品質和食用品質的重要因素[5,17]，加之人體感官的靈敏度是有限的，對細小差異性是無法識別的。而黏性評分、彈性評分、硬度和感官總分的均值方差分別為0.8、1.5、2.2、4.2，均大于0.5，說明不同地域的糍粑品質有一定的差異，硬度、彈性、黏性對糍粑的感官評分影響較大。

總分小于60分表明糍粑品種采用蒸制的方式食用是不能接受，因為收集20種糍粑中總分小于60分的品質指標至少有一項是消費者不能接受的。總分小于60的糍粑品質參數見表5。其中編號18和19的硬度分別為8 240.72 g和5 287.34 g，硬度評分分別為5和7，硬度過大，適口性差，這原因可能是這2類糍粑在黃岡本地一般采用煮的方式食用，且其中添加高粱或艾蒿改變其質構特性。這說明大部分品種的糍粑是在消費者接受的范圍內，糍粑品種之間差異性源于地方性差異，硬度、黏著性、黏性和咀嚼性可以作為評價糍粑的重要指標。

表5 2種特殊糍粑的品質指標參數

2.2 相關性分析

在2.1中不同糍粑的硬度、黏著性、黏性、咀嚼性和感官評價中硬度評分、黏性評分、彈性評分、感官總分的差異性顯著，而彈性、凝聚性、回復性和感官評價中的顏色、光澤、氣味、滋味的差異性不顯著。為了進一步確認物性測定儀測定的4個指標是否可以作為評價糍粑品質的重要參考指標，將物性測定和感官評價的15個指標與感官評價中的黏著性評分、彈性評分、硬度評分、顏色、光澤、氣味、滋味和總分做相關性分析，結果見表6。

其中硬度與彈性評分、硬度評分及總分的相關系數分別為-0.744、-0.707和-0.669,相關性極為顯著。硬度越大，彈性評分越小，硬度評分越小，牙齒受力越大，而糍粑回彈較小，說明硬度這一指標能夠反映牙齒接觸糍粑時人對力的感知，信息量較大，具有代表性。黏著性與感官評價中的黏性評分呈現顯著性相關，具有很好的對應性，而兩者與感官總分的相關性都不顯著，這可能是由于傳統糯米具有一定的黏性[18]，使糍粑具有一定的黏著性，飲食文化使消費者看重黏性適中的糍粑，可見黏著性是體現糍粑差異性重要指標。黏性表示把樣品咀嚼成可咀嚼狀態所需的能量；咀嚼性表示把固體樣品咀嚼成能夠吞咽狀態所需的能量[4]。黏度與感官中的彈性和硬度呈現極顯著性負相關，表明糍粑在入口接觸牙齒到發生形變，再到可被咀嚼的過程中，形變越大，需要的能量越多；黏度與感官總分呈顯著性負相關，即糍粑黏性越大，所需人體消耗的能量越多，糍粑的整體評分下降。咀嚼性與感官評價中彈性、硬度和總分呈顯著性負相關，表明反復咀嚼糍粑所需能量越大，評分越低。

表6 質構指標與感官評價的相關性分析

注：*在0.05水平上顯著(雙尾T-檢驗)，**在0.01水平上顯著(雙尾T-檢驗)。

感官總分為其他感官評分之和，綜合考慮人體視覺、嗅覺和味覺對糍粑的感知，對糍粑品質的可接受性具有參考性。質構測定的硬度、黏著性、黏性和咀嚼性與感官評價中適口性或總分呈顯著性相關，而與感官評價中顏色、光澤、氣味、滋味的相關性不顯著，而質構測定的其他3項指標與感官評價指標沒有顯著性相關，說明質構測定糍粑品質具有一定的代表性，同時進一步驗證硬度、黏著性、黏性和咀嚼性可以作為糍粑品質的重要參考指標。質構測定的7個指標與感官評價中顏色、光澤、氣味和滋味的相關性都不顯著，而這4個指標與感官總分的相關系數分別為0.507、0.507、0.650和0.735，相關性顯著，說明感官總分是表征人體對糍粑的視覺、嗅覺和味覺感官的重要參考指標。

2.3 聚類分析

由2.1和2.2可知，硬度、黏著性、黏性、咀嚼性和感官總分是反映糍粑品質差異性的重要指標。以硬度、黏著性、黏性、咀嚼性和感官總分為變量對20種糍粑進行系統聚類分析，聚類分析樹狀圖如圖1。

將20種糍粑分成3類，其中第1類包括仙桃2、恩施1、宜昌1、隨州1、黃石1、十堰1、荊州1、信陽1、黃岡3、恩施3、孝感1、仙桃3這12種糍粑；第2類包括天門1、咸寧1、恩施2、武漢1、仙桃1這5種糍粑；第3類包括黃岡2、黃岡1、貴州1這3種。第1類和第2類的感官總分在70分左右，而第3類的感官總分小于60分。對這3類進行獨立樣本T檢驗，結果見表7。其中，第1類與其他2類糍粑品質指標均有顯著差異性；除了黏著性，第2類與第3類中硬度、黏性和咀嚼性均在0.01的顯著性水平上。因此，可以認為，代表感官總分在70分左右的第1、2類是品嘗者可以接受的，而代表感官總分小于60分的第3類是品嘗者不能完全接受的。

表7 T檢驗

注：y表示糍粑品種編號，編號對應的糍粑名稱見表1。圖1 聚類分析樹狀圖

2.4 糍粑品質指標接受范圍的分析

根據分類結果，分別對4個核心指標進行分析，不同的糍粑品質指標取值范圍見表8。硬度在這3類中取值越小，感官總分越大，而硬度在第1、2類中最小值為82 g，最大值為3 820 g，而在第3類中的取值為3 607～9 004 g。根據分析結果，糍粑的硬度小于3 607是可以接受的。黏著性在第1、2類中取值(-1 071～-0.2 g·s)越大，感官總分越高，而在第3類中取值為-882.65～-0.2 g·s，取值基本包含在在第1、2類中，但是第1類和第2類的平均值分別為-67.7、-239.2 g·s，中位數分別為-38.9、-50.6 g·s，數據偏度為負值，即黏著性接近或大于平均值較易被接受，因此黏著性大于-325.5 g·s的糍粑是可以被認可的。黏度在第1、2類中取值(66～3 078)越小，總分越大，而在第3類中取值為2 875～5 677，因此糍粑的黏性小于2 875是可以接受的。咀嚼性在第1、2類中取值(63～3 745)越小，感官總分越高，而第1類和第2類的平均值分別為676和1 689，中位數分別為576和1 604，數據偏度為正值，即第1類最大值變差大，不可取；在第3類中取值為1 632～4 691，平均值和中位數分別為3 348和3 629，偏度為負值，因此糍粑的咀嚼性小于2 506是可以接受的。

表8 不同類別的糍粑品質指標描述性分析

糍粑品質指標可接受范圍分別為硬度<3 607 g，黏著性>-325.5 g·s，黏性<2 875，咀嚼性<2 506。通過這些指標可以對不同糍粑進行篩選，為傳統糍粑工業化提供借鑒。

3 結論

不同地域的飲食文化差異較大，這促使不同地區的糍粑品種存在一定的差異性。本研究選取了河南、貴州各1種糍粑以及湖北省不同區域的18種糍粑，并通過簡單的描述分析、相關性分析和聚類分析來進行糍粑品質指標可接受性研究，篩選出評價糍粑品種的重要指標接受的范圍：硬度<3 607 g，黏著性>-325.5 g·s，黏性<2 875，咀嚼性<2 506。這些指標范圍的確定為傳統糍粑的品質評價體系提供一定的參考，對實踐生產有重要的意義。