基于多元统计学分析的市售甜面酱品质综合评价

邹金，凌霞，王丹丹，张毅，汪玉娇，郭壮*

（1.湖北文理学院化学工程与食品科学学院鄂西北传统发酵食品研究所，湖北襄阳441053；2.襄阳市食品药品检验所，湖北襄阳441021）

基于多元统计学分析的市售甜面酱品质综合评价

邹金1，凌霞2，王丹丹1，张毅1，汪玉娇1，郭壮1*

（1.湖北文理学院化学工程与食品科学学院鄂西北传统发酵食品研究所，湖北襄阳441053；2.襄阳市食品药品检验所，湖北襄阳441021）

该研究从市场上采集了隶属于18个品牌22个品名的甜面酱样品，并采用色度仪、质构仪、常规理化分析和多变量统计学方法相结合的手段对其品质进行了评价。研究表明甜面酱样品在红绿度（a*值）和黄蓝度（b*值）等指标上差异较大。通过聚类分析（CA）、多元方差分析（MANOVA）和典范对应分析（CCA）发现，市售甜面酱样品可以划分为3个聚类，经Kruskal-Wallis秩和检验发现隶属于不同聚类的样品其硬度、稠度、凝聚性和表观黏度等质构指标存在显著差异（P＜0.05）。

甜面酱；多元统计分析；品质评价

ZOU Jin1,LING Xia2,WANG Dandan1,ZHANG Yi1,WANG Yujiao1,GUO Zhuang1*
(1.Northwest Hubei Research Institute of Traditional Fermented Food,College of Chemical Engineering and Food Science,Hubei University of Arts and Science,Xiangyang 441053,China;2.Xiangyang Institute of Food and Drug Supervision,Xiangyang 441021,China)

甜面酱是指以面粉为原料，经制曲和保温发酵制成的一种体态粘稠，色泽棕红，滋味鲜甜，专供烹饪和调味用的调味品[1]。作为我国特色传统发酵食品，甜面酱在发酵过程中通过菌种的作用，将淀粉和蛋白质等大分子分解转化为有机酸、挥发性风味物质和氨基酸等，从而赋予了产品特有的色泽、体态、滋味和香气[2]。近年来，国内学者在甜面酱品质评价方面开展了多项卓有成效的研究，解析了甜面酱鲜味物质[3]和非挥发性有机酸[4]的构成，揭示了甜面酱发酵过程中挥发性成分的动态变化[5]，探讨了热辅助超高压[6]、微生物菌种[7]和酿造工艺[8]对甜面酱品质特性的影响。我国北京、天津、山东和四川等地区均有制作和食用甜面酱的习俗，不同地区出产的甜面酱由于所采用的生产工艺和地域环境不一样，其品质可能存在一定的差异[9]。然而目前关于市售甜面酱品质评价的研究报道尚少。

通过构建Lab色彩模型，色度仪实现了食品颜色特征的数字化评价[10]，目前已在番茄酱[11]等调味品研究领域中有了广泛的应用。作为客观评价食品质地的主要设备，质构仪通过测定食品的物理性状可以较好的反映食品质量的优劣，常用于食品研发过程中工艺的优化[12]。

本研究从市场上采集了隶属于18个品牌22个品名的甜面酱，在使用色度仪、质构仪和常规理化分析对各样品的色泽、质构和理化指标进行测定的基础上，结合多元统计学方法，对甜面酱的品质进行了分析，以期为生产企业在标准制定或新品研发方面提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

重庆、天津、四川、上海、山东、河北、广东和北京8个省市产的隶属于18个品牌22个品名的甜面酱。重庆市产的2个样品分别隶属于嘉泰和外祖母品牌，编号为CQ1～CQ2；天津市产的1个样品隶属于利民品牌，编号为TJ1；四川省产的6个样品分别隶属于美乐、蜀香、罗氏、扬名、润森和蜀府品牌，编号为SC1～SC6；上海市产的3个样品均隶属于鼎丰品牌，编号为SH1～SH3；山东省产的甜面酱共5个，其中2个样品隶属于葱伴侣品牌，其他分别隶属于6月香、玉堂酱园和济美品牌，编号为SD1～SD5；河北省产的1个样品隶属于六必居品牌，编号为HB1；广东省产的2个样品均隶属于李锦记品牌，编号为GD1～GD2；北京市产的2个品牌分别隶属于老才臣和全聚德品牌，编号为BJ1～BJ2。乙酸锌、亚甲蓝、盐酸、亚铁氰化钾、氢氧化钠、葡萄糖、硼酸、浓硫酸、硫酸铜、酒石酸钾钠、甲苯、甲醇、酚酞和冰乙酸等试剂均为分析纯：成都市科龙化工试剂厂。

1.2 仪器与设备

AW-1型智能水分活度仪：无锡市碧波电子设备厂；HE53卤素水分测定仪：梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；JK-MSH-2L磁力搅拌器：上海玛登仪器有限公司；K60A全自动凯氏定氮仪：上海晟声自动化分析仪器有限公司；KDM型可调温电热套：山东鄄城华鲁电热仪器有限公司；PHS-25型数显pH计：上海仪电科学仪器股份有限公司；TA.XTPlus质构仪：英国StableMicroSystem公司；UltraScan PRO色度仪：美国HunterLab公司。

1.3 实验方法

1.3.1 甜面酱各理化指标的测定

水分活度：将样品装入平皿中，样品约占平皿的1/2～2/3，将平皿放入水分活度仪中进行直接测定；水分含量：将约3.0 g的甜面酱样品放在铝制托盘上，平铺均匀后使用卤素水分测定仪的快速烘干模式直接测定；还原糖含量：采用SB/T 10308—1999《甜面酱检验方法》中的方法进行测定；总酸：参照GB/T 12456—2008《食品中总酸的测定》中的酸碱滴定法进行测定；蛋白质：参照GB/T 5009.5—2010《食品中蛋白质的测定》中的凯氏定氮法进行测定；氨基酸态氮和氯化钠含量：参照GB/T 5009.40—2003《酱卫生标准的分析方法》中方法进行测定。

1.3.2 甜面酱各色泽指标的测定

将样品直接倒入50 mm×50 mm的石英比色皿中，使用UltraScan PRO色度仪的反射模式，采用CIE1976色度空间值L*（暗→亮：0→100），a*（绿-→红+），b*（蓝-→黄+）等3个指标对甜面酱的各色度指标进行测定。

1.3.3 甜面酱各质构指标的测定

将甜面酱样品装入TA-XT Plus质构仪自带的样品杯中，在获取力与时间曲线的基础上，使用自带软件对其硬度、稠度、粘聚性和表观粘度等4个指标进行计算。选配探头：A-BE（φ35 mm）；参数设置：测试前速度2 mm/s，测试中速度1 mm/s，测试后上升速度20 mm/s，测试距离30 mm，自动触发，触发力为5.0 g。

1.3.4 统计分析

使用非加权组平均法（unweighted pair-group method witharithmeticmeans，UPGMA）[13]、典范对应分析（canonical correspondenceanalysis，CCA）[14]、聚类分析（clusteranalysis，CA）[15]和多元方差分析法（multivariate analysis of variance，MANOVA）[16]对甜面酱品质进行分析，使用kruskal-wallis秩和检验[17]对隶属于不同聚类的甜面酱各色泽、质构和理化指标的差异性进行分析。

使用Matlab 2012b软件进行数据分析，使用Origin 8.5软件作图。

2 结果与分析

2.1 甜面酱各理化、色泽和质构指标的分析

本研究首先按照国家标准约束的方法对市售甜面酱水分活度、水分、还原糖、总酸、氨基酸态氮、蛋白质和氯化钠的含量进行了测定，其结果如表1所示。

表1 甜面酱各理化指标的分析Table 1 Analysis of physical and chemical indexes in each sweet fermented paste samples

由表1可知，纳入本研究的22个甜面酱样品在总酸含量上的差异相对较大，变异值为33.05%，其次为氯化钠、氨基酸态氮、蛋白质和还原糖含量，变异值分别为27.02%、23.12%、22.87%和15.45%，而在水分含量和水分活度上的差异较小，变异值仅为9.18%和3.65%。本研究进一步使用色度仪和质构仪对甜面酱样品的各色度和质构指标进行了测定，结果如表2所示。

表2 甜面酱各色度和质构指标的分析Table 2 Analysis of chroma and texture indexes in each sweet fermented paste samples

由表2可知，纳入本研究的22个甜面酱样品在b*值（黄蓝度）和a*值（红绿度）上的差异较大，变异值分别为99.89%和84.23%，其次为表观黏度、硬度、凝聚性和稠度，变异值分别为53.30%、48.50%、42.47%和40.77%，而在L*值（明亮度）上的差异最小，仅为12.87%。

2.2 基于多元统计学分析的市售甜面酱品质评价

中华人民共和国国内贸易行业标准SB/T 10296—2009《甜面酱》指出甜面酱的产品品质除包括色泽和体态在内的感官品质外，还包括理化指标和卫生指标等多方面。由此可见，仅对甜面酱的某一品质指标进行孤立的评价是不足的，因而本研究在对样品各理化、色度和质构指标进行测定的基础上，构建了22行×14列的数字矩阵，并采用UPGMA、CCA、CA和MANOVA等多元统计学方法对其品质进行了分析。

作为一种常用的聚类分析方法，UPGMA可以用来解决样品的分类问题，目前已在微生物遗传进化[18]和食品品质评价[19]等领域有了广泛的应用。基于UPGMA的甜面酱品质的聚类分析如图1所示。

图1 基于非加权组平均法甜面酱品质的聚类分析Fig.1 Cluster analysis of the product characterization of sweet fermented paste samples based on UPGMA

由图1可知，当平均距离取250的时候，22个甜面酱样品可以分为3个聚类，其中BJ1、HB1、SH1、SD2、SH2、CQ1、SD3和SC1等8个样品隶属于聚类I，BJ2、SC2、SH3、TJ1、SD1、CQ2、SC4、GD1和GD2等9个样品隶属于聚类II，SD4、SC6、SD5、SC3和SC5等5个样品隶属于聚类III。

图2 基于典范对应分析的隶属于不同聚类的甜面酱品质的评价Fig.2 Canonical correspondence analysis of product characterization of sweet fermented paste samples belong to different clusters

作为一种有监督的排序方法，CCA将多元回归分析和对应分析相结合，实现了多样品的空间排布，具有信息量大且结果直观的优点，目前在生态学相关问题研究中有了广泛的应用[20]，然而其在食品品质评价中的应用尚少。基于典范对应分析的甜面酱品质的评价（图2）可知，本研究采用CCA分析发现，隶属于不同聚类的甜面酱样品在空间排布上呈现出明显的分离趋势。通过考虑某一类样品各特性指标的关联，马氏距离可以用来计算两个未知样本集的相似度[21]。基于马氏距离聚类的甜面酱品质的评价分析如图3所示。

图3 基于马氏距离聚类的甜面酱品质的评价分析Fig.3 Evaluation analysis of product characterization of sweet fermented paste samples based on Mahalanobis distance

由图3可知，隶属于聚类II和聚类III的甜面酱样品其品质较为相似，且经MANOVA发现其差异不显著（P=0.153）。值得一提的是，隶属于聚类II和III的样品与隶属于聚类I的样品其品质存在一定差异，且经MANOVA发现该差异极显著（P＜0.001）。不同聚类甜面酱样品间存在的差异是由哪些指标不同导致的，是本研究需要进一步解决的问题。

2.3 隶属于不同聚类的甜面酱各理化、色泽和质构指标的差异性分析

在上述分析中，本研究采用UPGMA、CCA、CA和MANOVA等多元统计学方法证实22个甜面酱样品可以分为3个聚类，且隶属于不同聚类的样品其产品品质存在显著的差异。本研究进一步采用Kruskal-Wallis秩和检验对隶属于不同聚类的甜面酱各理化、色泽和质构指标的差异性进行了分析。隶属于不同聚类的甜面酱各理化指标的差异性分析结果如表3所示。

由表3可知，隶属于不同聚类的甜面酱其水分活度、水分含量、还原糖、总酸、氨基酸态氮、蛋白质和氯化钠含量差异均不显著（P＞0.05）。本研究进一步对隶属于不同聚类的甜面酱各色泽和质构指标的差异性进行了分析，其结果如表4所示。

由表4可知，相对于其他两个聚类而言，隶属于聚类III的样品其硬度、稠度、凝聚性和表观黏度要显著偏高且差异显著（P＜0.05）。值得一提的是，隶属于聚类I和聚类II的样品在上述4个质构指标上的差异亦显著（P＜0.05）。由表3可知，隶属于不同聚类的甜面酱样品其L*、a*和b*差异均不显著（P＞0.05）。

表3 隶属于不同聚类的甜面酱各理化指标的差异性分析Table 3 Difference analysis of physical and chemical indexes of sweet fermented paste samples belong to different clusters

注：含有相同字母的同行数据间表示差异不显著（P＞0.05）；每一格中的三个数据分别表示中位数、最小值、最大值；下同。

表4 隶属于不同聚类的甜面酱各色泽和质构指标的差异性分析Table 4 Difference analysis of chroma and texture indexes of sweet fermented paste samples belong to different clusters

综上所述，之所以22个甜面酱样品可以划分为3个聚类，究其原因可能与样品硬度、稠度、凝聚性和表观黏度等质构指标的不同有关，而理化和色泽指标对其影响不大。由此可见，甜面酱生产企业在新品研发或工艺改良时应多注重产品质构特性的变化，从而使产品的品质特征更为凸显。

3 结论

本研究分别从市场上采集了18个品牌22个品名的甜面酱，通过研究发现，市售甜面酱在理化和质构指标上的差异性较小，而在红绿度和黄蓝度上的差异较大。本研究亦发现，由于硬度、稠度、凝聚性和表观黏度等质构指标的不同，市售甜面酱依据其品质可以划分为3个聚类。

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0254-5071（2017）05-0152-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.05.032

2016-11-20

湖北文理学院大学生创新创业训练计划项目（201610519025）；湖北文理学院食品新型工业化学科群建设项目（201701）；湖北文理学院科研启动经费资助项目（201703）

邹金（1998-），女，本科生，研究方向为食品生物技术。

*通讯作者：郭壮（1984-），男，讲师，博士，研究方向为食品生物技术。