不同陳化年份老香黃品質的綜合評價

林婉玲，劉亞群，劉謀泉，劉漢旭 ，王錦旭，胡 蕾，鄭玉忠，楊應楷

（1.韓山師范學院生命科學與食品工程學院，廣東潮州 521041；2.廣東省粵東藥食資源功能物質與治未病研究重點實驗室，廣東潮州 521041；3.韓山師范學院物理與電子工程學院，廣東潮州 521041；4.廣東濟公保健食品有限公司，廣東潮州 525638）

老香黃（也稱老香櫞、佛手香黃）是嶺南特有的保健和藥用制品，是用蕓香科植物佛手（Citrus medicaL. var.Sarcodactylis（Noot） Swingle） 的果實炮制而成[1]。佛手果經過鹽腌、曬干、炊熟、浸中藥粉液、九蒸九曬后成了色黑如漆、綿軟的老香黃[2]。佛手果加工后成老香黃后，不但改善了佛手果的口感，并且藥效更好[3]。制好的老香黃具有去積祛風、開胃理氣、化痰生津等功效，同時老香黃久藏不壞，并且陳化時間越長藥效越佳[4]。目前市場上的老香黃質量參差不齊，魚目混珠，無產品品質的好壞評定標準，嚴重影響了老香黃在市場上的推廣。如何對不同陳化年份的老香黃進行鑒別，只能根據經驗進行判斷，普通消費者很難進行判斷，市場混亂。

佛手果在加工過程中，經過了鹽腌、干燥、蒸煮、浸泡中藥液等一系列的工藝，果實的內部組織及成分發生了變化[5]，同時，微生物也在加工的過程中發生變化。佛手果加工成老香黃后，優勢菌群發生了明顯的變化，由unidentifiedCyanobateria、泛菌屬、腸桿菌屬變為老香黃的Igatzschineria、漫游球菌屬、雙歧桿菌屬、乳桿菌屬，其中益生菌雙歧桿菌屬、乳桿菌屬的豐度增加，并未從老香黃中分離出有害細菌[6]。由此可見，老香黃在陳化過程中，微生物以老香黃為培養基，進行生長代謝，老香黃的成分以及風味物質也隨之發生變化。郭舒臣等[1]發現，5,7-二甲氧基香豆素是不同陳化年份中差異性最大的標志物，不同年份含量不同，但是該物質采用超高效液相聯合質譜儀進行測定，操作方法復雜，儀器設備貴，很難作為常規的方法使用。另外所采用的標志物為5,7-二甲基香豆素，其在老香黃陳化過程中含量變化無規律性，很難作為唯一指標來判斷老香黃的陳化年份。因此，尋找一種能夠鑒別不同陳化年份老香黃的方法是老香黃產業的迫切需求。

陳小愛等[7]在老香黃發酵過程中發現，發酵6個月后，老香黃的揮發性物質開始發生較大的變化，反式-橙花叔醇、庚醛、糠醛、己醛、異戊醛、3-羥基-2-丁酮、2-乙基呋喃、呋喃甲醇、2-乙酰基呋喃等揮發性成分是發酵過程中產生的。那么，發酵后的老香黃在陰涼的條件下繼續陳化，微生物繼續進行生長代謝，風味物質同樣發生變化。由此可見，在微生物和酶的作用下，老香黃隨著陳化年份的延長而出現顏色、口感、風味等品質的改變，這些改變與陳化時間密切相關。TOPSIS（Technique for order preference by similarity to an ideal solution）法是多屬性決策方法中的一種[8]，采用歐氏距離計算各指標與最大值和最小值的距離，根據距離的長短對各指標進行排序，選擇可對多指標的決策方法，并通過指標的權重來確定指標的重要性，能有效地排除人為因素的影響，使結果更加客觀[9-10]。目前TOPSIS法經常被用于中藥材的質量評價[10-13]，近幾年逐漸在農產品、食品等領域的品質評價方面的應用增多，如草莓[14]、玫瑰品質[15]、櫻桃[16]、桑葉[17]等，可以更加有效、科學全面對綜合品質進行評價。

因此，本文以不同陳化年份的老香黃為研究對象，建立數學模型，對老香黃理化品質的改變與年份之間的關系進行主成分分析、加權處理，建立不同陳化年份老香黃的綜合評價方法，是解決目前老香黃品質評價標準的途徑，對促進老香黃產業的健康發展有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

不同年份（6個年份）老香黃 貯藏3年、5年、8年、10年、15年和20年老香黃，廣東濟公保健食品有限公司；不同批次老香黃 由廣東省潮州市5家老香黃生產企業提供；所有有機溶劑和無機溶劑 均為分析純。

7890A-5977A氣質聯用儀 美國Agilent科技公司；固相微萃取手柄、萃取頭65 μm PDMS/DVB

美國Supelco公司；JZ-350型色彩色差計 深圳市金準儀器設備有限公司；pHS-25型pH計 上海儀電科學儀器股份有限公司；TU-1901型雙束光紫外可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司；SB-5200DTD型超聲波清洗機 寧波新芝生物科技股份有限公司；JJ-2型組織搗碎機 江蘇金壇億通電子有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 揮發性物質的測定 采用氣相色譜-質譜聯用儀（Gas chromatograph-mass spectrometer，GC-MS）進行測定。

1.2.1.1 頂空固相微萃取（solid-phase microextraction，SPME） 將裝有老香黃的棕色樣品頂空瓶置于SPME操作平臺上，50 ℃平衡15 min，插入手動進樣器，進樣器中裝有萃取纖維頭，纖維頭在瓶頂空部分，不可接觸樣品，50 ℃頂空萃取30 min后快速移出萃取頭，立即插入氣相色譜質譜聯用（SPMEGC-MS）儀進樣口（溫度200 ℃）中，進行熱解析5 min，供GC-MS分析。

1.2.1.2 色譜條件 色譜柱：HP-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；升溫程序：起始柱溫50 ℃，保持2 min，以10 ℃/min升到85 ℃，保持10 min，再以15 ℃/min升到120 ℃，保持2 min，然后以2 ℃/min升到145 ℃，保持5 min；進樣口溫度200 ℃；載氣為高純氦氣（99.999%），柱流量1.0 mL/min，無分流進樣。

1.2.1.3 質譜條件 離子源為EI源，離子源溫度為230 ℃，四級桿溫度為150 ℃，電子轟擊能量為70 eV，接口溫度為280 ℃，質量掃描范圍m/z 45～450，溶劑延遲3.0 min。

1.2.2 化學指標的測定 水分含量的測定根據GB 5009.3-2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》[18]中的第一法-直接干燥法進行；pH的測定根據GB 5009.237-2016 《食品安全國家標準 食品中pH的測定》[19]的方法進行；總糖和NaCl的測定根據GB/T 10782-2006《蜜餞通則》[20]中的方法進行。

1.2.3 物理指標的測定

1.2.3.1 色差的測定 用小刀切出色澤均勻、顏色無局部差異厚度均勻的老香黃作為待測樣品。色差的測定根據周彤等[21]的方法進行。方法如下：先進行白板校準跟零位校準，然后把待測樣品放在白紙上進行色差的測定，記錄色差計上顯示的L、a、b，每個樣品平行測定四次。用下面公式計算色差值△E：

式中：△E為總色差，L為亮度值，a為紅綠值，b為黃藍值。

1.2.3.2 密度的測定 密度的測定根據GB 5009.2-2016《食品安全國家標準 食品相對密度的測定》[22]中的比重計法進行。

1.2.4 功能成分的測定

1.2.4.1 總黃酮 老香黃中總黃酮含量的測定參考了章斌等[23]的方法并進行修改。具體方法如下：

a. 標準溶液的制備和標準曲線的建立：準確稱取0.0125 g（精確到0.0001 g）的蘆丁標準品，加入無水乙醇溶解并定容至100 mL。此標準溶液的質量濃度為50 μg/mL。分別準確的吸取蘆丁標準溶液0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00 mL于容量瓶中，加入5 %的NaNO20.30 mL，5 min后加入10%的硝酸鋁溶液0.30 mL，5 min后加入4% NaOH溶液4.00 mL，用水定容。得到濃度分別為0、5、10、15、20、25 μg/mL的標準系列溶液，在波長為510 nm處測定樣品溶液吸光度。

b. 老香黃中總黃酮的測定：老香黃用組織搗碎機搗碎后，準確稱取1.500 g（精確到0.001 g）老香黃樣品，用無水乙醇溶液定容至刻度，然后在42 ℃，167 W的條件下進行超聲提取40 min，最后在轉速為3500 r/min的條件下離心10 min。吸取1.00 mL上清液于容量瓶中，按照標準曲線處理方法后作為樣品溶液，然后在510 nm處測定其吸光度，用標準曲線進行定量。

1.2.4.2 總酚含量的測定 老香黃中的總酚含量測定根據Chen等[24]和林倩等[25]的方法進行修改，簡單闡述如下：

a. 標準溶液的制備和標準曲線的建立：準確稱取0.0100 g（精確到0.0001 g）的沒食子酸標準品，用水溶解定容至100 mL。此標準溶液的質量濃度為100 μg/mL。分別準確的吸取沒食子酸標準溶液0.00、0.50、1.00、1.50、2.00于容量瓶中，加入10.00 mL水，加入1 mL的福林酚試劑，搖勻，避光反應10 min，隨后加入4.00 mL 10%的Na2CO3溶液，搖勻，用水定容。得到濃度分別為0、2、4、6、8 μg/mL的標準系列溶液，隨后放入50 ℃水浴加熱反應0.5 h，冷卻，在波長為765 nm的條件下測定其吸光度。

b.老香黃中總酚的測定：老香黃用組織搗碎機搗碎后，準確稱取1 g（精確到0.001 g），用50 %乙醇溶液定容，然后在40 ℃，240 W的條件下超聲40 min，最后在3500 r/min的條件下離心10 min。吸1.00 mL上清液于25 mL的容量瓶中，加入10.00 mL水，搖勻，再加入1000 μL的福林酚試劑，搖勻后立即進行避光反應，反應10 min。反應結束后立即加入4.00 mL 10 %的Na2CO3溶液，搖勻后用水定容至刻度。最后在50 ℃的條件下反應30 min，反應結束后的樣品為測定樣品。測定條件與標準曲線一致。

1.2.4.3 總花色苷含量的測定 花色苷的測定參考了焦彩鳳等[26]的方法，方法具體如下。老香黃用組織搗碎機搗碎后，取一定樣品，用80%酸性乙醇溶液定容至刻度，然后在40 ℃、300 W的條件下進行超聲提取40 min，超聲兩次，最后在6000 r/min條件下離心10 min，合并兩次上清液，上清液為花色苷提取液。分別量取兩份待測上清液1.00 mL于25 mL容量瓶中，然后分別用pH1.0的KCl溶液和pH4.5的NaAc醋酸鈉溶液定容，搖勻后靜置1 h，隨后分別以緩沖溶液為參比液測定在520、700 nm處的吸光度，按照pH1.0溶液的吸光度A1=A520-A700、pH4.5溶液的吸光度A2=A520-A700計算出稀釋過后樣品的吸光度為A=A1-A2。老香黃中的花色苷的濃度由下公式進行計算：

式中，MW為分子量；DF為稀釋因子；ξ為摩爾吸光度；r為比色皿直徑（cm）。

1.2.5 TOPSIS評價方法的建立

1.2.5.1 核心指標的篩選 分析不同年份老香黃中各指標的離散程度，計算出變異系數，并對指標進行相關性分析，再通過主成分分析法得到各因子的特征值和方差貢獻率。綜合指標的變異系數、指標之間的相關性、指標代表其他指標的能力和指標的口感和營養價值等因素綜合選擇核心指標，確保核心指標可以提供原始數組足夠的信息。其中變異系數需大于10%，主成分特征值應大于1、累計方差應貢獻率超過80%并結合指標的重要性，篩選出核心指標。

1.2.5.2 層次分析法確定權重系數 采用層次分析法來確定各個核心指標的權重系數。首先分析系統中各因素之間的關系，如圖1所示，以確定不同核心指標的權重為目標層，各個核心指標為準則層，3年、5年、8年、10年、15年、20年六個年份的老鄉黃品質為方案層，建立系統遞階層次結構。邀請食品科學專業的科研人員對老香黃的核心指標進行核心指標倆倆之間的重要性比較，從1～9分為九個標度來比較核心指標之間的重要程度，建立判斷矩陣。依據式（3）和式（4）對判斷矩陣進行一致性校驗。若CR＜0.1則認為判斷矩陣通過一致性檢驗，再使用算術平均法、幾何平均法和特征值法三個方法求權重后計算平均值，避免了采用單一方法所產生的偏差，保證結果的穩健性。

圖1 系統遞階層次結構Fig.1 Hierarchical structure of the system

式中，CI、RI、CR分別表示一致性指標、平均隨機一致性指標、一致性比例；λmax、n分別表示最大特征值、指標個數。

1.2.5.3 TOPSIS綜合評價方法的建立 將老香黃核心指標的原始數據矩陣進行正向化，所有指標類型統一轉化為極大型指標，完成指標的正向化，然后將正向化后的矩陣進行標注化處理。

為了消除不同指標量綱的影響，需要將正向化后的矩陣進行標準化處理，標準化的公式如下：

假設有n個要評價的對象，m個已正向化的評價指標構成的正向化矩陣如下：元素：

假設有n個要評價的對象，m個評價指標的標準化矩陣：

算出各指標的值與最大值的距離和最小值的距離，最后進行計算得分并且歸一化，歸一化可以讓最終的得分更加清晰直觀。

定義最大值：

定義最小值：

定義第 i（i=1,2,···,n）個評價對象與最大值的距離：

定義第i（i=1,2,···,n）個評價對象與最小值的距離：

由此，可以計算得出第 i （i=1,2,···,n）個評價對象未歸一化的得分：

顯然 0≤Si≤1， 且Si越 大越小，即越接近最大值；最后再對式（7）進行歸一化處理，得到歸一化后的綜合評價指數。

1.3 數據處理

所有指標的數據的相關性、主成分分析采用SPSS22.0分析軟件進行；系統遞階層次結構圖采用Gitmind網頁版制作；層次分析及TOPSIS建模采用MATLAB2016進行。

2 結果與分析

2.1 不同陳化年份老香黃揮發性物質的變化

傳統上認為，老香黃的陳化年份越久，品質越好，藥效功能越佳。佛手果經過鹽腌、曬干、炊熟、浸中藥粉液、九蒸九曬后等加工工藝后，其外部形態顏色和果實內部組織成分發生了顯著變化[5]，揮發性成分在炮制過程中發生明顯的變化[7]。從圖2可以看出，不同陳化年份的老香黃共有相同化合物種類為39種，其中陳化3年和5年的老香黃種類分別為42和44，明顯少于8年、10年、15年和20年的52、53、53和52種，與此同時，色譜圖中峰數也呈相同趨勢，陳化20年的揮發性物質峰數較多，而共有成分的個數隨著陳化年份的增加而顯著減少。由此可見隨著陳化年份增加，老香黃揮發性物質種類增多。因此以揮發性物質作為不同陳化年份老香黃的評價指標。

圖2 不同陳化年份老香黃揮發性物質數量變化Fig.2 Numbers of common components of volatile compounds of Laoxianghuang during aging years

表1可以看出，萜烯類物質是老香黃主要揮發性物質，其相對含量在76.24%～95.10%，隨陳化年份增加，其種類和含量增多，陳化5年的老香黃烯烴類物質相對含量比陳化3年增加10.19%，陳化10年比陳化8年的增加了5.01%。在這些萜烯類物質中，檸檬烯、傘花烴、γ-松油烯、萜品油烯和β-紅沒藥烯的含量較高，相對含量均大于1%，是老香黃陳化過程中變化顯著并且相對穩定存在的揮發性物質（表2），同時也是組成老香黃柑橘香、清香的主要揮發性物質，并且也是賦予老香黃功效的主要萜烯類物質。如檸檬烯呈檸檬味芳香，具有抑菌、抗炎、抗腫瘤及抗氧化等作用[27]，是佛手鮮果主要的特征揮發性物質[28]。老香黃經多年陳化，檸檬烯含量最高，并且隨著陳化年份的延長而增多，特別是陳化5年后，檸檬烯相對含量明顯升高。與陳化3年相比，陳化20年的老香黃中的檸檬烯相對含量高37.19%。

表1 不同陳化年份老香黃揮發性化合物種類和相對含量Table 1 Types and relative contents of volatile components of Laoxianghuang in different aging years

傘花烴，即對異丙基甲苯，呈胡蘿卜樣氣味，具有祛痰、止咳和平喘的功能[29]；β-紅沒藥烯，呈木香、柑橘香、花香、果香等氣味，具有抗氧消炎作用；γ-松油烯具有木香、檸檬香氣，在短期腌制中無規律性變化[7]，但在多年陳化過程中發生了顯著規律性變化。由表2可知，在陳化過程中，γ-松油烯的相對含量隨著陳化時間的延長而逐漸增多。陳化8年和陳化15年是γ-松油烯變化較大的年份，陳化8年比陳化5年增加了12.44%，而陳化15年比陳化10年增加了24.17%，由此可見，γ-松油烯是老香黃陳化過程中相對含量和變化均為顯著的成分。

萜品油烯，呈松木香氣味，具有抗菌、抗炎、止痛、提高免疫力等功能，是另一種重要的揮發性物質。從表2中可以看出，在陳化過程中，萜品油烯的相對含量呈現先下降再上升的變化趨勢，陳化10年時降到最低，與陳化三年的老香黃相比，下降了57.5%，而在陳化20年時，萜品油烯的相對含量顯著增加至陳化10年的2.31倍（P＜0.05）。β-紅沒藥烯，呈木香、柑橘香、花香、果香等氣味，具有抗氧消炎作用。β-紅沒藥烯相對含量經5年陳化后顯著增多（P＜0.05），是3年陳化的2.5倍；陳化10年的是陳化3年的3.2倍，但陳化15年后有開始下降，并在陳化20年后下降到了2.01%。老香黃具有的去積祛風、開胃理氣、化痰生津等功效與這些萜烯類物質有關，并且隨著陳化時間的延長，功效越好[4]，因此，可將檸檬烯、傘花烴、γ-松油烯、萜品油烯和β-紅沒藥烯作為代表性揮發性物質。

表2 不同陳化年份老香黃主要揮發性成分的變化Table 2 Changes of main volatile components of Laoxianghuang in different aging years

α-水芹烯是一種具有黑胡椒和薄荷似香氣的物質，在陳化8年后的樣品中出現，而側柏烯在陳化10年后的樣品中出現，因此，可以將這兩種物質作為陳化年份較長的老香黃的特征品質物質。醇類揮發性物質具有木青氣息、花香、薄荷香氣、柑橘香柚香等氣味，賦予口腔清涼感[7,30]，是佛手鮮果的主要揮發性物質[31]。在老香黃中，醇類揮發性物質總含量排名第二，為2.82%～19.40%，隨著陳化年份的增加而逐漸減少（表1）。α-松油醇，呈薄荷、茴芹氣味，在陳化過程中，其相對含量隨著陳化年份增加逐漸減少，陳化3年的老香黃中α-松油醇相對含量為13.15%，經過5年、15年和20年陳化后，α-松油醇相對含量下降了41.06%、65.47%和85.63%，變化非常明顯。為了使所選的指標更加有代表性，選擇α-水芹烯、側柏烯和α-松油醇作為不同陳華年份老香黃揮發性物質的主要品質指標。綜合以上分析，篩選檸檬烯、傘花烴、γ-松油烯、萜品油烯、β-紅沒藥烯、羅勒烯、α-水芹烯、側柏烯和α-松油醇為不同陳化年份老香黃的揮發性物質品質指標。

2.2 不同陳化年份老香黃理化及功能成分的變化

水分、總糖、NaCl和pH可通過口腔的感覺進行判斷，特別是總糖、NaCl和pH起著甜度感、咸度感和酸度感的作用，可以直接反映老香黃的感官變化。為了進一步考察不同陳化年份老香黃中水分、總糖、NaCl和pH的變化規律，驗證能否作為主要感官指標。從表3中可以看出，水分在陳化過程中呈現下降又上升的變化趨勢，在陳化8年后降到最低，然后又開始上升。陳化8年的老香黃的水分含量比陳化3年的老香黃減少了33.01%，而陳化20年的老香黃比陳化8年增加了41.9%。總糖和NaCl在老香黃的陳化過程中一直呈下降的趨勢，陳化20年的總糖和NaCl比陳化3年的分別下降了16.31%和48.89%。由表3可見，老香黃呈酸性，在陳化過程中pH逐漸下降，越來越酸，可以作為老香黃在不同陳化過程中感官的變化指標。從化學指標的結果來看，水分、總糖、NaCl和pH在陳化過程中變化明顯，可作為感官分析的主要指標。

表3 不同陳化年份老香黃理化及功能成分的變化Table 3 Changes of physicochemical and functional components of Laoxianghuang in different aging years

根據傳統觀點，老香黃隨著陳化時間的延長而逐漸變黑，變黑在物理上的變化直接體現在顏色和密度的變化，因此可以選用這兩個指標作為老香黃品質的主要物理指標。從表3可知，老香黃在陳化過程中白度和密度逐漸下降，發生明顯的變化，陳化20年的老香黃的白度和密度比陳化3年分別下降了25.88%和28.14%，可見兩者在老香黃的陳化過程中同樣發生明顯的變化。因此，選用密度作為老香黃物理品質的主要指標之一 。

黃酮類物質[32]、多酚[33]及花色苷是佛手果主要的功能性成分之一。從表3可知，總黃酮的含量在陳化過程中發生明顯的變化，隨著陳化年份的延長而明顯增大，陳化8年后老香黃的總黃酮比陳化3年增長了20.57%，隨后老香黃的總黃酮無顯著性差異。多酚類物質的含量在陳化前8年逐漸升高，陳化8年達到最高，是陳化3年的2.15倍，而8年后逐漸下降，但總多酚含量均比陳化3年的高。花色苷含量在前8年逐漸下降，下降了33.33%，隨后又逐漸上升，陳化20年的比陳化8年升高了43.37%。在老香黃的腌制過程中，定期翻缸是老香黃加工過程中的必需工藝，由此可以推測在定期翻缸的過程中氧氣進入缸中，微生物有可能進行有氧代謝；加工結束后，老香黃密封進行陳化，隨著陳化年份增長，缸中的氧氣可能會逐漸減少，微生物則進行無氧代謝。由此可以推測，老香黃在陳化過程中，由于微生物對底物的利用不同，產物也不同，從而使老香黃的功能成分在不同陳化年份中發生變化。因此，可選用黃酮類物質、多酚及花色苷作為老香黃功能成分的主要指標。

2.3 不同陳化年份老香黃品質的綜合評價

TOPSIS法具有多準則、多決策地解決排序問題的特點，相比其他評價方法，更加有效和科學。根據前面所篩選的不同陳化年份老香黃的揮發性指標、理化指標及功能成分指標，對不同陳化年份的老香黃品質進行綜合評價。根據各核心指標的權重系數，建立判斷矩陣；采用層次分析法確定算術平均法、幾何平均法和特征值法三個方法求權重后計算平均值保證結果的穩健性。將老香黃核心指標的原始數據矩陣進行正向化，算出各指標的值與最大值的距離和最小值的距離，最后進行計算得分并且歸一化，得到歸一化后的綜合評價指數。

2.3.1 不同陳化年份老香黃品質指標的分析

2.3.1.1 不同年份老香黃的各指標的離散程度的分析 對表2和表3中的18個指標進行品質分析，分析各個指標離散程度的大小，計算出變異系數，結果見表4。從表4可以看出，18個品質指標在不同陳化年份的老香黃中存在不同程度的差異，其中總糖和pH的變異系數分別為7%和4%，離散程度較小，不能體現不同陳化年份之間的差異性，因此，總糖和pH不能作為核心指標。其余16個指標的變異系數較大，其中側柏烯（110%）和α-水芹烯變（94%）的異系數最大，其次是β-紅沒藥烯（81%），其余的變異系數均大于10%，由此可以初步看出老香黃在不同陳化年份之間存在差異。

表4 不同成化年份老香黃品質指標分析結果Table 4 Analysis results of quality indexes of Laoxianghuang in different aging years

2.3.1.2 不同陳化年份老香黃品質指標相關性的分析 綜合考慮老香黃的揮發性物質指標、功能性成分指標、理化指標三個方面，本次試驗總選取了18種品質指標數據進行分析，但由于指標種類較多，存在共線性問題的可能性較大，本研究采用相關性分析對指標間的關系進行分析，結果見表5。結果表明，指標與指標兩兩之間的171個相關系數中，有31個在α=0.01水平上有相關性，有25個在α=0.05水平上有相關性。由此可見，不同陳化年份的老香黃品質指標之間存在較強的相關性，也就是部分指標之間存在著一定程度上的信息重疊，因此需要進一步的分析，對具體的相關性指標進行分類和挑選，以建立一個準確的老香黃品質檢測模型。

表5 不同陳化年份老香黃品質指標的相關性分析Table 5 Correlation analysis of quality indexes of Laoxianghuang in different aging years

2.3.1.3 老香黃品質指標主成分分析 利用SPSS22.0軟件對測出的老香黃品質指標進行主成分分析，其結果如表6所示，前三個主成分的累計方差貢獻率已經達到96.6%，并且其特征值均大于1，表明前三個主要成分已經可以代表絕大部分的原始信息。

表6 主成分分析Table 6 Principal component analysis

第一主成分的特征值為11.471，方差貢獻率達到了60.372%，是起決定性作用的主成分；第二主成分的特征值是4.903，涵蓋了全部指標的25.805%的信息；第三主成分的特征值為1.984%，貢獻了全部指標10.441%的信息。利用Kaiser標準化最大方差法進一步對主成分進行旋轉處理，得到表7。

表7 主成分旋轉成分矩陣Table 7 Principal component rotation component matrix

第一主成分就綜合了傘花烴、檸檬烯、羅勒烯、β-紅沒藥烯、α-松油醇、側柏烯、α-水芹烯、密度、白度、總糖含量、pH和NaCl含量十二個指標的信息。根據表4，上述十二個指標的變異系數分別為：55%、11%、78%、81%、50%、110%、94%、12%、10%、7%、4%、28%。由表5可知，十二個指標中大部分倆倆之間都有顯著或極顯著的相關性。因為NaCl是人在品嘗老香黃時最敏感的指標之一，即為老香黃的重要指標，因此，綜合變異系數、相關性和指標重要性，選擇β-紅沒藥烯和NaCl含量代表第一主成分，上述兩個代表指標變異系數大于10%，且兩個代表指標之間沒有顯著的相關性，而與其他指標有較好的相關性。

第二主成分主要綜合了萜品油烯、總酚含量、花色苷、水分含量和亮度，5個指標的變異系數依次為：33%、27%、15%、10%、8%。其中萜品油烯變異系數最高，說明不同年份老香黃之間的萜品油烯含量差異越大，選用萜品油烯作為第二主成分的代表指標更有意義。

第三主成分主要綜合了γ-松油烯和和總黃酮的信息。γ-松油烯的變異系數為20%，總黃酮的變異系數為37%，兩者具有顯著的相關性。而由于黃酮類物質是大部分植物里面含有的功效成分，對人體具有很好的功能作用；在老香黃中，總黃酮含量隨著陳化年份的延長而增加，可說明老香黃陳化年份越長功能效果越好，并且總黃酮的變異系數比γ-松油烯大，說明不同年份之間的總黃酮含量差異較大，具有很好的離散性，因此，綜合考慮后第三主成分的代表指標為總黃酮含量。根據以上分析結果，本研究最終選定了4項老香黃品質評價核心指標，即β-紅沒藥烯、NaCl含量、萜品油烯和總黃酮含量。

2.3.2 不同陳化年份老香黃核心指標權重系數的確定 采用多層次分析法對老香黃的不同核心指標進行分析，以老香黃綜合評分為目標層，以β-紅沒藥烯、NaCl含量、萜品油烯和總黃酮含量為準則層，3年、5年、8年、10年、15年、20年六個年份的老香黃品質為方案層，建立系統遞階層次結構。從1～9分為九個標度來比較核心指標之間的重要程度，核心指標的重要性比例由具有老香黃研究及食用經驗的專家進行填寫，最終得到結果如表8的判斷矩陣所示。

表8 判斷矩陣Table 8 Judgment matrix of Laoxianghuang core indicators

根據式（1）計算得到一致性指標CI= 0.0707，依據式（2）計算得到一致性比例CR=0.0794。因為CR＜0.10，所以上述判斷矩陣一致性校驗通過。

為了保證結果的穩健性，分別采用算術平均法、幾何平均法和特征值法求出了權重，然后計算權重系數的平均值（見表9），這樣避免了單一方法產生的偏差，得出的結論更全面、更有效。從表9中可知，核心指標的權重系數從大到小依次為NaCl含量、β-紅沒藥烯、萜品油烯、總黃酮。

表9 老香黃核心指標的權重系數Table 9 Weighted coefficient of core indicators of Laoxianghuang

2.3.3 帶權重的綜合評價法的建立 根據具有老香黃研究及食用經驗專家的意見，把β-紅沒藥烯、NaCl含量、萜品油烯和總黃酮含量四大核心分為極大型、區間型、極小型和極大型。其中NaCl含量的區間上限為4%區間下限為0.2%。同時對核心指標進行正向化，結果見表10。在表10的基礎上對正向化的評價指標進行標準化處理，消除不同指標量綱對結果的影響，建立核心指標的正向標準化矩陣，結果見表11。

表10 核心指標正向化矩陣Table 10 Positive matrix of core indicators

表11 核心指標正向標準化矩陣Table 11 Positive standardized matrix of core indicators

然后根據式（5）、（6）算出各指標的值分別與最大值和最小值的距離，根據式（7）算出未歸一化的得分，最后再對得分進行歸一化處理，得出歸一化的綜合評價指數，最終的評分結果見表12。從表12中可以看到，老香黃的陳化年份越長，綜合得分越高，由此可見，該評價方法可以有效地對不同陳化年份的老香黃進行區分。

表12 不同陳化年份老香黃的綜合得分及排名Table 12 Comprehensive score and ranking of Laoxianghuang in different aging years

2.4 模型的驗證

為了進一步驗證本綜合評價模型的適用性及正確性，從不同的老香黃生產廠家分別取不同批次不同年份的老香黃，通過測定老香黃的β-紅沒藥烯、NaCl含量、萜品油烯和總黃酮含量，然后根據以上步驟進行評分，結果見表13。從表13可以看出，四個批次的不同老香黃的綜合得分均出現隨著陳化年份增加而增加的趨勢，說明該方法可以很好地對不同陳化年份的老香黃進行評價，可對老香黃的不同年份進行判斷。

表13 不同來源及不同批次老香黃的綜合評分Table 13 Comprehensive score of Laoxianghuang from different sources and batches

3 結論

老香黃在不同年份的陳化過程中揮發性物質、理化特性、功能成分發生明顯的變化。隨著陳化年份的延長，老香黃的揮發性物質種類增多，萜烯類物質含量增長明顯，其中檸檬烯、傘花烴、γ-松油烯、萜品油烯和β-紅沒藥烯的含量較高，相對含量均大于1%，是老香黃陳化過程中變化顯著并且相對穩定存在的揮發性物質。水分含量隨著年份延長減少后又增多；總糖、NaCl和pH在老香黃的陳化過程中持續下降；白度和密度逐漸下降，發生明顯的變化，陳化20年的老香黃的白度和密度比陳化3年的分別下降了25.88%和28.14%，可以作為老香黃在不同陳化過程中感官的變化指標及物理品質指標。總黃酮和總酚的含量逐漸增多，在陳化8年后不明顯，而花色苷的含量在前8年的陳化過程中逐漸下降（陳化8年比陳化3年下降33.33%），隨后又逐漸上升。因此，可選用黃酮類物質、多酚及花色苷作為老香黃功能成分的主要指標。

根據指標的重要性，以檸檬烯、傘花烴、γ-松油烯、萜品油烯、β-紅沒藥烯、羅勒烯、α-水芹烯、側柏烯、α-松油醇、總糖、NaCl、pH、白度、密度、黃酮類物質、多酚及花色苷為品質指標。通過指標之間的相關性、差異性進行品質分析，去掉存在信息重疊的指標，然后進行主成分分析，篩選出品質評價的核心指標，通過層次分析法確定核心指標的權重，采用TOPSIS法建立老香黃品質綜合評價得分。TOPSIS綜合評價法顯示，老香黃的陳化年份越長，綜合得分越高。該評價方法可為老香黃陳化年份的判斷提供了依據和標準，但是無法揭示老香黃陳化越久功效越好的機理。陳化過程中老香黃的品質變化和機理有待進一步的研究。