不同品种红小豆的品质评价研究

武晓娟 薛文通 张 惠

(中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083)

不同品种红小豆的品质评价研究

武晓娟 薛文通 张 惠

(中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083)

以北京、河北、东北3个红小豆主产区的15个有代表性的红小豆品种为试验材料，对其10个品质性状进行主成分分析和综合评判。结果表明:主成分分析提取出3个主成分，累计贡献率已高达84.252%，可以反映红小豆品质的绝大部分信息。籽粒明度值L*、百粒重、蛋白质、出沙率、砂质感、淀粉粒径为影响小豆品质的最主要因子。用这3个主成分代替原来的10个品质因子对小豆进行综合评判，筛选出外观品质好的品种为日本红、农安红、保红947、中农科2号，加工品质和综合品质好的品种为中农科3号、保8824－17、保876－16、京农8号。

红小豆 品质性状 主成分分析 综合评判

我国是红小豆主要生产和出口国，年总产量约30～40万吨，每年出口5～8万吨。国内红小豆年人均消费不足250 g，消费的红小豆初级品及加工品多年来也一直处于低档水平。多是用清选后较次的籽粒进行加工的是普通豆沙，缺乏高档品专用的优质红小豆品种加工的豆沙馅、糖粒豆、糕点上点缀用整粒豆等。

红小豆的品质性状一般包括外观品质、加工品质和营养品质［1］。品种是整个产业链升级的源头制约因素。粒小、色暗、商品性状差的品种外观品质不利于出口贸易，甚至加工品质差。籽粒大小、种皮色泽、粒形等外观品质性状影响商品流通和价格;籽粒出沙率、淀粉粒大小、直链淀粉和支链淀粉含量等加工品质影响产品成本和价格;而灰分、蛋白质、淀粉、氨基酸、矿物质元素等营养品质还未被生产者、流通商和加工企业所重视［1］。要科学合理地对红小豆品质进行评价，需要综合考虑各项品质指标。为充分利用我国红小豆主产区现有的优良品种，有必要对这些产区的主要小豆品种进行鉴定和评价。本试验以北京、河北、东北3个红小豆主产区生产的有代表性的15个红小豆品种为试验材料，对其粒形、粒色、籽粒大小、淀粉粒大小、籽粒出沙率和淀粉含量等部分品质性状进行分析，筛选出一些优质品种以应用于高档小豆制品加工和小豆育种。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

15种红小豆(中农科1号，中农科2号，中农科3号:中国农科院提供;京农8号:北京农学院提供;保8824－17，保红947，保876－16:保定农科所提供;冀红9218，冀红8937，冀红352，大红袍:河北农林科学院粮油所提供;农安红，日本红，天津红，珍珠红:吉林白城农科院提供)。分析用化学试剂均为分析纯。

粉碎机FW135:天津市泰斯特仪器有限公司;色彩色差计CR－300:万能达香港有限公司;电子天平SR8001:日本METTLER TOLEDO公司;恒温水浴锅SHH－W21:北京市长风仪器仪表有限公司;凯氏自动定氮仪DDY－2A:北京真空仪器厂;光学显微镜YS－2:重庆光学仪器厂;紫外分光光度计Uvmini－1240:日本Shimadzu公司。

1.2 试验方法

1.2.1 外观品质评价方法

1.2.1.1 粒形

红小豆粒形可以通过制定一定的标准进行分类，由20个食品专业学生按分类标准对15种红小豆评分。4个等级分别为:10分(颗粒大而饱满，形态均一);9分(颗粒较大，较饱满);8分(颗粒较小，不饱满);7分(颗粒小，不完善粒多)。

1.2.1.2 籽粒大小的测定

籽粒大小以百粒重表示。各品种随机取100粒小豆进行称重，重复测定5次，取平均值。

1.2.1.3 粒色的测量

用色彩色差计扩散照明垂直受光(D/O)方式测定。将待测红小豆表面擦拭干净后放人专用测量皿中，将每个子粒的种脐调整朝下进行测定。每份材料测定4个平行样，每样品换位测定5次，以平均数表示 L*、a*、b*，再进一步计算 C*，C*=(a*2+b*2)1/2。其中，L*为明度值，a*为红色度，b*为黄色度，C*为彩度，表征色彩的鲜艳程度［1］。

1.2.2 红小豆营养品质评价方法

蛋白质测定采用凯氏定氮法;淀粉测定采用酸水解法;支链淀粉测定采用双波长法［2］。

1.2.3 加工品质评价方法

1.2.3.1 淀粉粒大小的测定［3］

取各品种典型籽粒在室温(25℃)下用蒸馏水中浸泡24 h，去除种皮，然后从豆瓣中部取少量淀粉放置在载玻片上，用碘－碘化钾染色5 min，置于光学显微镜下(1 600×)用测微尺测布过量其淀粉粒大小。从每片豆瓣的淀粉粒样本中分别选取4个有效视野(每视野中至少有5个淀粉粒)，对每个有效视野中最大的淀粉粒进行长(x1)和宽(x2)测定，每个品种测40个淀粉粒，以淀粉粒长和宽的几何平均数(y)表示，y=(x1×x2)1/2。

1.2.3.2 出沙率的测定

取各品种典型籽粒50 g，清洗干净，25℃水浸泡10 h后常压蒸煮l h;将煮熟的豆粒倒入60目筛网，持续加水将细沙洗入筛网下的容器内，静置使生豆沙完全沉淀，除去上部清液，将沉淀物装入布袋中挤压脱水，得到含水量约65%的生豆沙，烘干后得干豆沙。计算出沙率(C):

C=m1/m2×100%

式中，m1为干沙质量/g，m2为供试红小豆质量/g。

1.2.3.3 生沙砂质感

生沙指脱水湿豆沙。由20个食品专业学生按以下分类标准对15种红小豆制作的生沙的砂质感进行感官评定，4个等级分别为:10分(口感清爽，细腻柔滑);9分(口感清爽，颗粒略粗);8分(口感粗黏);7分(口感黏稠发涩)。

1.2.4 数据分析

采用SPSS17.0进行主成分分析。

2 结果与分析

2.1 红小豆品质评价指标的选择

红小豆品质评价因子由粒形、明度值L*、彩度C*、百粒重、蛋白质、淀粉、支链淀粉、出沙率、淀粉粒径、生沙砂质感10个指标组成，测定结果见表2。

表2 红小豆各品质性状测定结果

粒形即籽粒的整齐度和饱满度是决定小豆商品性状的重要因素之一。籽粒色也是决定小豆商品性的重要特征之一。我国红小豆地方品种中有各种各样的粒色品种，粒色、明暗、浓淡及均匀度在地区间存在明显差异。籽粒百粒重是具有重要经济价值的商品品质性状。基于我国小豆百粒重明显小于日本小豆平均百粒重的状况，我国有必要培育一些大籽粒品种以顺应消费及贸易需求。

出沙率是红小豆重要的加工品质性状之一。一个豆沙粒子由被蛋白质包裹着的几个糊化且膨润了的淀粉粒构成，大小为60～300目。不同红小豆原料采用相同加工工艺制作的豆沙的粗细和舌感不同，源于豆沙粒子大小及形状的不同［1］。因而淀粉粒大小和生沙砂质感也是小豆的两个重要品质性状。

豆沙除籽粒中淀粉含量对其影响外，蛋白质含量对豆沙品质也有重要影响。在小豆煮制过程中，20%左右的水溶性蛋白和80%左右的球蛋白在淀粉糊化之前热凝固，包裹着淀粉粒留在豆沙粒中。蛋白质较多，豆沙粒子很结实，形成黏性很强的豆沙，而蛋白质含量过少只能产生过于沙性的豆沙［1］。红小豆淀粉中含有大量支链淀粉和少量直链淀粉。支链淀粉含量高，糯性大，口感好，有利于生产豆沙［4］。红小豆其他营养成分对豆沙物性和制品食味的影响还有待研究。

筛选的10个品质评价因子存在信息的重叠，导致红小豆品质评价的规律性很难把握。通过运用主成分分析法将其压缩为少量的综合指标，原来较多变量的信息就可以被这些少量的综合指标反映出。

2.2 小豆品质的主成分分析

表3表明:不同品种及不同地区间小豆的亮度值L*值均有极显著差异，北京红小豆材料的L*值高，河北地区相对较高，东北红小豆品种材料L*值相对最低。彩度C*平均值为30.983，变幅为27.48～39.37，说明不同红小豆品种间籽粒的鲜艳程度存在差异，但地区间的差异不显著。

本研究供试品种籽粒平均百粒重为17.609 g，变幅为11.2～25.55 g。百粒重17 g以上的大粒品种约占50%，较农家地方品种大幅增加，远比全国红小豆种质资源群体平均值高。15个品种间无显著差异，地区间差异相对显著。在长期有从事红小豆育种的地区如河北保定、石家庄和北京，百粒重大;而在红小豆育种相对薄弱的东北地区，百粒重小。不同品种红小豆出沙率无显著差异。但从地区来看，不同地区间差异显著，北京和河北的品种材料出沙率相当，比东北地区的品种材料高约6个百分点。淀粉粒大小在红小豆品种间和地区间均无显著差异。

不同地区红小豆籽粒蛋白质含量达极显著差异。北京红小豆材料相对较高，平均值达22.63%;东北地区材料最低，平均19.22%;河北红小豆材料居中。不同地区间红小豆支链淀粉含量差异显著，东北红小豆材料最高，北京地区材料最低。同一地区的红小豆品种间及不同地区间淀粉含量均无显著差异。其中，东北红小豆籽粒总淀粉含量最高，其次是河北的材料，北京最低。

表3 红小豆各品质性状的描述统计分析

由表4可知，其中百粒重与粒形显著正相关，与籽粒明度值L*、出沙率、生沙砂质感、淀粉粒大小极显著正相关。说明百粒重大的红小豆比小粒豆粒形好，饱满度整齐度好;红小豆百粒重越大，粒色越明亮，出沙率越高，淀粉粒越大，砂质感也越强。蛋白质含量与出沙率、生沙砂质感显著正相关;出沙率与砂质感、淀粉粒大小极显著正相关;淀粉粒大小与砂质感极显著正相关。说明红小豆籽粒蛋白质含量高，生沙砂质感强。出沙率高的红小豆淀粉粒大，砂质感强。总体来看，大籽粒红小豆的绝大部分品质性状相对小粒豆要好，这也是红小豆育种专家们致力于选育百粒重大的红小豆的原因之一。

表4 红小豆各品质评价指标的相关性分析

表5 红小豆品质主成分因子的特征值及累计贡献率

表6 红小豆各品质性状的主成分载荷

表5、表6显示，第一主成分能解释红小豆品质变异的47.533%，第二主成分解释21.248%，第三主成分解释15.471%，累计贡献率已高达84.252%，可以反映红小豆品质的绝大部分信息，故只需提取第一、第二、第三主成分 Z1、Z2、Z3即可［5－8］。各主成分表达式如下，其中ZX1，ZX2，……，ZX10是原始变量经过标准化处理的值。

Z1=0.225ZX1+0.411ZX2+0.019ZX3+0.414ZX4+0.250ZX5－ 0.1840ZX6－ 0.208ZX7+0.397ZX8+0.391ZX9+0.398ZX10，籽粒明度值 L*、百粒重、蛋白质、出沙率、砂质感、淀粉粒径在Z1上的载荷最大。这6个品质因子主要为外观和加工品质联合因子，它们的数值越大，Z1越大。

Z2=0.292ZX1－ 0.120ZX2+0.291ZX3+0.174ZX4－ 0.250ZX5+0.576ZX6+0.547ZX7+0.218ZX8+0.049ZX9+0.206ZX10，淀粉及支链淀粉在其上的载荷最大，淀粉及支链淀粉含量越高，Z2越大。

Z3= －0.506ZX1－0.178ZX2－0.513ZX3－0.018ZX4+0.369ZX5+0.256ZX6+0.288ZX7+0.240ZX8+0.327ZX9－0.010ZX10，籽粒彩度值 C*及粒形为外观品质因子，从此表达式可看出C*及粒形在Z3上的载荷最大，两者数值越大，Z3值越小。

通过以上对主成分的含义说明，可以看出提取Z1、Z2、Z3这3个主成分可以基本反映全部指标的信息，因此用这3个具有代表性的综合指标代替原有10个指标，基本可以反映红小豆的综合品质。这使得红小豆总体品质性状的评价问题变得简单明了。

2.4 红小豆品质的综合评判

以每个主成分所对应的特征值占所提取主成分特征值之和的比例作为权重计算主成分综合模型，小豆综合品质可以表示为:Z=0.564Z1+0.252Z2+0.184Z3;用所有原始变量表示有 Z=0.108ZX1+0.169ZX2－ 0.010ZX3+0.274ZX4+0.146ZX5+0.088ZX6+0.074ZX7+0.323ZX8+0.293 ZX9+0.275ZX10。

根据主成分综合模型即可计算综合主成分值，对15种红小豆进行综合评价比较，结果见表7。

由表7可以看出，Z3值排名越差的小豆品种，外观品质越好。本研究中，外观品质好的品种为日本红、农安红、保红947、中农科2号、中农科3号、京农8号。淀粉及支链淀粉含量高的品种为日本红、保8824－17、保876－16、天津红、中农科3号。在综合得分上，中农科3号、保8824－17、保876－16、京农8号、保947分列前5位，均为北京和保定两地的大籽粒品种;综合得分后4位的品种均为东北地区的红小豆;石家庄地区的冀红系列红小豆综合得分居中。

表7 15种红小豆品质的主成分值与综合得分

3 结论

红小豆品质性状受遗传因素及环境因子的影响，各性状间存在着难以协调的遗传相关，这在性状的主成分分析中有所体现。从分析结果看，籽粒明度值L*、百粒重、出沙率、砂质感、淀粉粒大小、蛋白质为影响小豆品质的最主要因子，淀粉及支链淀粉次之。因此，在小豆育种中应致力于选育籽粒明亮、百粒重大、出沙率高、淀粉含量高的品种，以满足高档红小豆加工制品对原料品种单一性、籽粒大小及加工品质的高要求。粒形及籽色对红小豆综合品质的影响虽相对最小，但作为重要的商品性状，直接影响红小豆的贸易。

在主成分分析的基础上，对红小豆品质进行综合评判可为加工企业选择优质的专用生产原料提供参考依据。在生产实践中，可将外观品质好的红小豆品种如日本红、农安红、保红947、中农科2号等用于出口贸易和生产糖粒豆、糕点上点缀用整粒豆。淀粉含量高、出沙率高、百粒重大的品种如中农科3号、保8824－17、保876－16等可用于生产豆沙馅。

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Study on Quality Evaluation of Different Adzuki Beans

Wu Xiaojuan Xue Wentong Zhang Hui
(College of Food Science and Nutritional Engineering，China Agricultural University，Beijing 100083)

In this paper，the quality traits of 15 representative Adzuki beans from three main producing areas，namely Beijing，Hebei and Northeast，were studied and the principal component analysis and comprehensive evaluation were performed.The results showed that:cumulative contribution rate of three principal components extracted from PCA on the bean quality was as high as 84.252%and could reflect most of the quality information of Adzuki bean.Grain lightness value L*，hundred grain weight，protein，the rate of dry paste out of bean，the feel of texture of dry bean paste，and starch particle size were the most important factors affecting the quality of adzuki bean.With the three principal components instead of the original 10 quality factors to evaluate overall quality of adzuki bean，the varieties selected with good exterior quality were Japanese Red Bean，Nongan Red Bean，Baoding Red Bean 947，zhongnongke 2，and the varieties of good processing and overall quality were zhongnongke 3，Beijing Agriculture 8，Baoding Red Bean 8824－17 and 876－16.

Adzuki bean，quality traits，principal component analysis，comprehensive evaluation

TS202.1

A

1003－0174(2011)09－0020－05

国家现代农业(食用豆)产业技术体系建设专项 (nyc ytx－18－G15－01)

2010－11－23

武晓娟，女，1985年出生，硕士，农产品加工与贮藏工程

薛文通，男，1962年出生，教授，博士生导师，食品新资源开发与利用