基于聚类分析对湖北糍粑的品质评价

魏春磊 翟健安 王月慧,2 黄雅琪 丁文平 庄 坤 周兴伍 朱 玥

(武汉轻工大学食品科学与工程学院1，武汉 430023)(教育部大宗粮油精深加工重点实验室2，武汉 430023)(河南黄国粮业股份有限公司3，潢川 465150)

糍粑，主要以糯米或糯米粉为原料制作而成，是中国特有的传统糕点。由于地域的不同，糍粑品种繁多，并带有一定的地方特色[1-2]。不同地域的糍粑品质会有一定的差异，且目前糍粑没有完整的评价体系。质构仪在食品品质分析的应用较广泛[3-4]，而目前行业内，糯米制品大多是采用质构仪和感官评价结合来测定[5-6]，并采用科学的统计学方法对其品质进行分析。 因子分析和聚类分析在对多样品多指标的品质分析中越来越广泛[9-11],而相关性分析可以看作是因子分析的一个特例[10-12]，结合聚类分析在多样品多指标的品质分析中是可行的。相关性分析可以找出不同样品的多指标之间的联系，而聚类分析可将样品按照品质特性相似程度逐渐聚合在一起相似度最大的优先聚合在一起，最终按照类别的综合性质多个品种聚合，从而完成样品的分类[13-14]。从而筛选出食品品质具有代表性的指标及其分类范围值。基于质构仪和感官评价，对多种糍粑多指标的品质分析，从而探究糍粑的品质评价指标，这对糍粑工业化生产具有重要的意义。

因此本实验对来自不同区域的20种糍粑品质的质构指标和感官评价指标进行分析，主要采用描述性分析、相关性分析和聚类分析进行糍粑品质指标的筛选和可接受性研究。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

实验材料：本研究中20个品种的糍粑于2017年12月—2018年3月采自湖北省内各个市区厂家或农家自制，采集样品名称和时间见表1。

实验仪器：TA-XT2i物性测定仪；MZ-SYH26-2C蒸锅。

表1 20种糍粑的名称

注：黄冈1添加高粱，黄冈2添加艾蒿，黄冈3为纯糯米制作。

1.2 方法

1.2.1 样品处理

随机取同一品种的糍粑4个，用模具将糍粑制成厚度为10 mm，直径为50 mm，蒸制时间为15～20 min，自然冷却后待测。

1.2.2 质构测定方法

采用TA-XT2i质构仪，其参数设置为:样品基本参数:D=50 mm，H=10 mm，圆柱体；模式：TPA；挤压探头：D=120 mm；测试前速：1 mm/s；测试中速：1 mm/s；测试后速：2 mm/s；压缩比：20%；最小感应力：5×10-3g。测定时，要将糯米团的中心位置对准压缩探头中心部位。每个品种糍粑测定4次。

1.2.3 感官评定

挑选8名评价员，每个评价员编上号码，评价员在做感官评价之前1 h不得吸烟和吃东西，可以喝水。另外，每个评价员在评价期间不得使用具有明显气味的物品，比如化妆品、香水等对感官评价有影响的物品，同时，评价员需要有正常的生理状态。根据表2进行评分，将评价员的评分进行处理：将总分与平均分比较，高于或低于平均分10分以上的总分去掉，再进行求平均分，然后将其他的与新的平均分比较，反复这个过程，最终得到结果。

表2 糍粑感官评价表

1.2.4 数据处理与统计分析

使用Excel 2013、IBM SPSS Statistics19.0 统计软件进行数据处理与分析。

聚类分析采用系统聚类，方法为“组间连接”，度量标准为“二元欧氏距离的平方”。

2 结果与分析

2.1 糍粑品质描述性分析

对20个糍粑品种数据差异性分析的结果见表3和表4。质构指标其中，硬度范围为24.54～9 315.51 g，黏着性范围为-1 071.54～-0.012 g·s，黏性范围为22.5～8 457.08，咀嚼性范围为21.56～8 133，且这4项指标的均值方差较大，数据离散程度大，具有一定的广泛性和代表性，即硬度、黏着性、黏性和咀嚼性是反映糍粑品质差异性的重要指标。而回复性和凝聚性的均值方差分别为0.007和0.011,均小于0.05,离散程度小，未表现显著性品种差异，这可能跟糯米原料和加工工艺有关[15-16]。

表3 糍粑质构指标的描述性分析

表4 糍粑感官评分的描述性分析

表4中，颜色、光泽、气味和滋味，其最值与均值之间的差距均小于1，在感官评价误差范围内，且其均值方差均小于0.26，4项指标数据差异性小，没有代表性。这可能是由于不同品种糯米中蛋白质、脂肪和直链淀粉含量较低，经加工丢失一部分，其含量在不同品种之间的差异性进一步减小，而蛋白质和脂肪是影响其加工产品外观品质和食用品质的重要因素[5,17]，加之人体感官的灵敏度是有限的，对细小差异性是无法识别的。而黏性评分、弹性评分、硬度和感官总分的均值方差分别为0.8、1.5、2.2、4.2，均大于0.5，说明不同地域的糍粑品质有一定的差异，硬度、弹性、黏性对糍粑的感官评分影响较大。

总分小于60分表明糍粑品种采用蒸制的方式食用是不能接受，因为收集20种糍粑中总分小于60分的品质指标至少有一项是消费者不能接受的。总分小于60的糍粑品质参数见表5。其中编号18和19的硬度分别为8 240.72 g和5 287.34 g，硬度评分分别为5和7，硬度过大，适口性差，这原因可能是这2类糍粑在黄冈本地一般采用煮的方式食用，且其中添加高粱或艾蒿改变其质构特性。这说明大部分品种的糍粑是在消费者接受的范围内，糍粑品种之间差异性源于地方性差异，硬度、黏着性、黏性和咀嚼性可以作为评价糍粑的重要指标。

表5 2种特殊糍粑的品质指标参数

2.2 相关性分析

在2.1中不同糍粑的硬度、黏着性、黏性、咀嚼性和感官评价中硬度评分、黏性评分、弹性评分、感官总分的差异性显著，而弹性、凝聚性、回复性和感官评价中的颜色、光泽、气味、滋味的差异性不显著。为了进一步确认物性测定仪测定的4个指标是否可以作为评价糍粑品质的重要参考指标，将物性测定和感官评价的15个指标与感官评价中的黏着性评分、弹性评分、硬度评分、颜色、光泽、气味、滋味和总分做相关性分析，结果见表6。

其中硬度与弹性评分、硬度评分及总分的相关系数分别为-0.744、-0.707和-0.669,相关性极为显著。硬度越大，弹性评分越小，硬度评分越小，牙齿受力越大，而糍粑回弹较小，说明硬度这一指标能够反映牙齿接触糍粑时人对力的感知，信息量较大，具有代表性。黏着性与感官评价中的黏性评分呈现显著性相关，具有很好的对应性，而两者与感官总分的相关性都不显著，这可能是由于传统糯米具有一定的黏性[18]，使糍粑具有一定的黏着性，饮食文化使消费者看重黏性适中的糍粑，可见黏着性是体现糍粑差异性重要指标。黏性表示把样品咀嚼成可咀嚼状态所需的能量；咀嚼性表示把固体样品咀嚼成能够吞咽状态所需的能量[4]。黏度与感官中的弹性和硬度呈现极显著性负相关，表明糍粑在入口接触牙齿到发生形变，再到可被咀嚼的过程中，形变越大，需要的能量越多；黏度与感官总分呈显著性负相关，即糍粑黏性越大，所需人体消耗的能量越多，糍粑的整体评分下降。咀嚼性与感官评价中弹性、硬度和总分呈显著性负相关，表明反复咀嚼糍粑所需能量越大，评分越低。

表6 质构指标与感官评价的相关性分析

注：*在0.05水平上显著(双尾T-检验)，**在0.01水平上显著(双尾T-检验)。

感官总分为其他感官评分之和，综合考虑人体视觉、嗅觉和味觉对糍粑的感知，对糍粑品质的可接受性具有参考性。质构测定的硬度、黏着性、黏性和咀嚼性与感官评价中适口性或总分呈显著性相关，而与感官评价中颜色、光泽、气味、滋味的相关性不显著，而质构测定的其他3项指标与感官评价指标没有显著性相关，说明质构测定糍粑品质具有一定的代表性，同时进一步验证硬度、黏着性、黏性和咀嚼性可以作为糍粑品质的重要参考指标。质构测定的7个指标与感官评价中颜色、光泽、气味和滋味的相关性都不显著，而这4个指标与感官总分的相关系数分别为0.507、0.507、0.650和0.735，相关性显著，说明感官总分是表征人体对糍粑的视觉、嗅觉和味觉感官的重要参考指标。

2.3 聚类分析

由2.1和2.2可知，硬度、黏着性、黏性、咀嚼性和感官总分是反映糍粑品质差异性的重要指标。以硬度、黏着性、黏性、咀嚼性和感官总分为变量对20种糍粑进行系统聚类分析，聚类分析树状图如图1。

将20种糍粑分成3类，其中第1类包括仙桃2、恩施1、宜昌1、随州1、黄石1、十堰1、荆州1、信阳1、黄冈3、恩施3、孝感1、仙桃3这12种糍粑；第2类包括天门1、咸宁1、恩施2、武汉1、仙桃1这5种糍粑；第3类包括黄冈2、黄冈1、贵州1这3种。第1类和第2类的感官总分在70分左右，而第3类的感官总分小于60分。对这3类进行独立样本T检验，结果见表7。其中，第1类与其他2类糍粑品质指标均有显著差异性；除了黏着性，第2类与第3类中硬度、黏性和咀嚼性均在0.01的显著性水平上。因此，可以认为，代表感官总分在70分左右的第1、2类是品尝者可以接受的，而代表感官总分小于60分的第3类是品尝者不能完全接受的。

表7 T检验

注：y表示糍粑品种编号，编号对应的糍粑名称见表1。图1 聚类分析树状图

2.4 糍粑品质指标接受范围的分析

根据分类结果，分别对4个核心指标进行分析，不同的糍粑品质指标取值范围见表8。硬度在这3类中取值越小，感官总分越大，而硬度在第1、2类中最小值为82 g，最大值为3 820 g，而在第3类中的取值为3 607～9 004 g。根据分析结果，糍粑的硬度小于3 607是可以接受的。黏着性在第1、2类中取值(-1 071～-0.2 g·s)越大，感官总分越高，而在第3类中取值为-882.65～-0.2 g·s，取值基本包含在在第1、2类中，但是第1类和第2类的平均值分别为-67.7、-239.2 g·s，中位数分别为-38.9、-50.6 g·s，数据偏度为负值，即黏着性接近或大于平均值较易被接受，因此黏着性大于-325.5 g·s的糍粑是可以被认可的。黏度在第1、2类中取值(66～3 078)越小，总分越大，而在第3类中取值为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类中取值(63～3 745)越小，感官总分越高，而第1类和第2类的平均值分别为676和1 689，中位数分别为576和1 604，数据偏度为正值，即第1类最大值变差大，不可取；在第3类中取值为1 632～4 691，平均值和中位数分别为3 348和3 629，偏度为负值，因此糍粑的咀嚼性小于2 506是可以接受的。

表8 不同类别的糍粑品质指标描述性分析

糍粑品质指标可接受范围分别为硬度<3 607 g，黏着性>-325.5 g·s，黏性<2 875，咀嚼性<2 506。通过这些指标可以对不同糍粑进行筛选，为传统糍粑工业化提供借鉴。

3 结论

不同地域的饮食文化差异较大，这促使不同地区的糍粑品种存在一定的差异性。本研究选取了河南、贵州各1种糍粑以及湖北省不同区域的18种糍粑，并通过简单的描述分析、相关性分析和聚类分析来进行糍粑品质指标可接受性研究，筛选出评价糍粑品种的重要指标接受的范围：硬度<3 607 g，黏着性>-325.5 g·s，黏性<2 875，咀嚼性<2 506。这些指标范围的确定为传统糍粑的品质评价体系提供一定的参考，对实践生产有重要的意义。