基于主成分分析的生抽醬油品質綜合評價

程鳳林,周林錦,張軍芳

(衡水學院，河北 衡水 053000)

醬油滋味鮮美，具有醇厚的口感和濃郁的醬香，是一種廣泛使用的調味品。醬油需求量大，按照不同用途可將其分為生抽醬油、老抽醬油以及特色專用醬油等。生抽醬油顏色金黃或褐中顯紅，具有濃郁的豆豉香味和開胃消食的功效，適用于日常烹飪，能夠對食材進行明顯提鮮和調味。隨著生抽醬油生產量和需求量的不斷擴大，生抽醬油品質的提升成為當前的首要任務，對生抽醬油品質進行客觀、準確評價是生抽醬油品質提升和日常生產過程中的重要工作。

在生抽醬油品質綜合評價過程中，主要是通過相關物質檢測的標準試驗方法對生抽醬油單指標進行檢測計量，對檢測計量結果進行匯總分析，利用數理統計方法進行生抽醬油品質綜合評價。主成分分析法是一種能夠對多變量進行統計的多元分析法，同時能夠對多變量之間的相關性進行分析。主成分分析法是將單指標進行重新組合，形成一種新的互相獨立的綜合指標，代替初始具有相關性的單指標，所得出的主成分綜合指標是原始單指標的線性組合。主成分分析法能夠在保證原始數據信息準確性的前提下，對單指標進行線性變化和數據篩選，舍棄影響度較小的數據，并將高維度多指標數據進行降維處理，采用較少的綜合變量取代原始的多維度變量，客觀、準確地對數據進行評價，防止人為主觀因素的影響。

本文通過對30種生抽醬油樣品中的總酸、氨基酸態氮、全氮、可溶性無鹽固形物、還原糖、銨鹽比例、水分活度以及細菌總數8種品質指標進行測量分析，采用品質指標中的前4個主成分建立生抽醬油品質綜合評價模型，為生抽醬油品質的綜合評價提供了理論依據和方法借鑒。

1 生抽醬油樣品檢測分析

本文在進行生抽醬油品質綜合評價分析時，隨機購買30種不同產地和品牌的高鹽稀態發酵醬油，用于進行生抽醬油樣品檢測分析。生抽醬油各種成分測定方法見表1。

表1 生抽醬油成分測定方法Table 1 Determination methods of components in light soy sauce

生抽醬油成分含量測定數據構成主成分分析相關矩陣，根據不同主成分分量線性組合和方差貢獻率的乘積進行樣本排序，完成生抽醬油品質綜合評價。

2 生抽醬油樣品成分檢測數據

30種生抽醬油樣品主成分含量測定結果見表2。

表2 生抽醬油樣品主成分含量測定結果Table 2 Determination results of content of principal components in light soy sauce samples

續 表

生抽醬油樣品主成分含量統計結果見表3。

表3 生抽醬油樣品主成分含量統計數據Table 3 Statistical data of content of principal components in light soy sauce samples

由表3可知，生抽醬油樣品中的氨基酸態氮含量為2.5 g/dL，全氮含量為1.09 g/dL，可溶性無鹽固形物含量為23.3 g/dL，銨鹽比例為1.78%，細菌總數為2090 CFU/mL。其中細菌總數的變異系數達到281.5%，在主成分中變異程度最大，還原糖變異系數為18.6%。生抽醬油中水分活度變異系數為2.5%，變異程度最小。

3 基于主成分分析的生抽醬油品質綜合評價

在進行生抽醬油品質綜合評價時，為避免主成分含量數量級和單位的影響，對主成分含量數據進行標準化處理，每一個成分含量與平均值的差與該成分含量標準差相除，使含量數據轉化為均值為0，標準差為1的無量綱數據。在進行生抽醬油品質綜合評價時，利用SPSS對各主成分之間的相關性進行分析，統計分析結果表明主成分含量KMO大于0.6，球體檢驗平均值為93.958，球體檢驗概率小于0.01，由此說明生抽醬油中各主成分含量之間具有較高的相關性。

生抽醬油主成分含量相關系數矩陣特征值、方差貢獻率以及累計方差貢獻率見表4。

表4 生抽醬油樣品主成分含量相關系數矩陣特征值Table 4 Eigenvalues of correlation coefficient matrix of principal component content in light soy sauce samples

由表4可知，生抽醬油前4個主成分累計方差貢獻率達到84.631%，因此選取生抽醬油前4個主成分對生抽醬油品質進行綜合評價。

生抽醬油前4個主成分的特征向量見表5。

表5 生抽醬油前4個主成分特征向量Table 5 First four principal component eigenvectors of soy sauce

由表5可知，決定生抽醬油品質的第1主成分是生抽醬油中的呈鮮物質和有效固形物含量，主要包含氨基酸態氮、可溶性無鹽固形物以及全氮。決定生抽醬油品質的第2主成分是生抽醬油中的酸味物質、甜味物質以及生抽醬油的防腐物質，主要包含總酸、水分活度以及還原糖含量。決定生抽醬油品質的第3主成分和第4主成分主要是全氮和銨鹽的比例，另外包含部分總酸，主要用于對第1主成分和第2主成分進行補充。

根據主成分特征向量計算生抽醬油前4個種主成分綜合評價：

根據前4個種主成分的方差貢獻率建立響應的權重系數，最終建立生抽醬油品質綜合評價函數，F表示生抽醬油品質綜合得分：

F=0.491F+0.152F+0.122F+0.108F。

對30種生抽醬油樣品品質進行綜合評分，按照得分高低進行排序，為生抽醬油品質綜合評價得分統計結果，見表6。

表6 生抽醬油品質綜合評價統計結果Table 6 Statistical results of comprehensive evaluation of light soy sauce quality

由表6可知，6號生抽醬油樣品綜合得分最高，其氨基酸態氮含量為1.09 g/dL，全氮含量為1.91 g/dL，可溶性無鹽固形物含量和還原糖含量均較高，但是銨鹽比例、細菌總數和水分活度均相對較低。28號生抽醬油樣品的綜合得分最低，氨基酸態氮含量為1.17 g/dL，全氮含量為1.79 g/dL，細菌總數達到350 CFU/mL，可溶性無鹽固形物含量較低，銨鹽比例相對較高。

4 結論

通過對隨機挑選的30種生抽醬油樣品進行總酸、全氮、氨基酸態氮、可溶性無鹽固形物、銨鹽比例、水分活度、還原糖含量以及細菌總數指標的檢測和分析，利用降維方法從品質指標中提取出前4個主成分進行生抽醬油品質綜合評價，并建立生抽醬油品質綜合評價模型，直觀全面地對生抽醬油品質進行綜合評價，為生抽醬油的深入綜合分析和生產工藝優化提供了科學依據。利用醬油各主成分和相應的方差貢獻率進行品質綜合評價計算，可有效避免人為因素在綜合評價過程中的主觀影響，評價結果更加客觀。