基于主成分分析和偏最小二乘法的蒸煮大豆食味品质评价

石彦国 单彤彤 曾剑华 刘琳琳 朱秀清，2*

（1 哈尔滨商业大学食品工程学院 黑龙江省谷物食品与谷物资源综合加工重点实验室 哈尔滨 150076

2 黑龙江省绿色食品科学研究院 哈尔滨 150028）

大豆是世界上主要的油料作物和优质植物蛋白源，干基大豆中油脂与蛋白的含量平均为18%和38%，其中蛋白含量是其它植物蛋白含量的2～3倍。大豆油脂中亚麻酸和亚油酸等不饱和脂肪酸含量约为80%以上，不仅富含膳食纤维、多种维生素和微量元素，还具有多酚、大豆异黄酮和低聚糖等多种功能因子[1]。大量研究表明，食用大豆及其制品对健康大有裨益，如预防乳腺癌、前列腺癌、骨质疏松，降低心血管疾病等多种慢性疾病患病率[1-2]。然而，大豆含有抗营养因子，如：胰蛋白抑制剂、大豆凝集素以及豆腥味等问题[3]，在一定程度上限制了大豆食用及其产品的开发。加热蒸煮是去除抗营养因子的大豆食品加工的必要手段。

国内对大豆食品的研究主要围绕豆腐、发酵豆制品等传统豆制品和高值化新兴豆制品的开发利用，弱化了可直接进行食用的大豆籽粒罐头产品的开发，利用大豆籽粒开发产品可在一定程度上节省生产工序，减少原料处理产生的废弃物，如：乳清废水等对环境造成的污染[4]，在降低生产成本的同时提高原料利用率。茄汁焗豆是盛行欧洲、美国和南非的一款休闲食品，营养物质丰富的豆类结合番茄酱中的番茄红素使得这类产品具有特殊的口感和一定的功能性，如Costa等[5]、Winham 等[6]、Luhovyy 等[7]和Shutler 等[8]研究发现日常食用茄汁焗豆不仅具有减肥功效，还可降低血脂水平、血清胆固醇和冠状心脏病的风险。国外用于加工茄汁焗豆的豆类品种多样，有菜豆[7]、白芸豆[9]、扁豆[10]和鹰嘴豆等，不同类别的豆子因其蒸煮食味品质不同，而导致茄汁焗豆的工艺有所差异，国内最早尝试茄汁焗豆的研究是李艳红等[11]和胡文忠等学者[12]，然而，其仅是模拟茄汁焗豆的简要工艺。迄今为止，国内还没有大豆品种与蒸煮大豆食味品质的研究报道。对蒸煮大豆食味品质的研究是茄汁焗豆产品开发的关键。

本文以黑龙江省主栽45个大豆品种为研究对象，以不同品种间理化指标组成为变量，以蒸煮后硬度和咀嚼性为评价指标，利用偏最小二乘法（Partial least squares，PLS）[13]筛选出对蒸煮大豆食味品质指标变量投影重要性（Variable importance for the projection，VIP）大于 0.5的变量；再通过主成分分析筛选出适宜蒸煮加工的大豆品种，为开发全子叶大豆灌装食品提供技术支撑，丰富我国豆制品种类市场，提高大豆的经济附加值。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

供试的45个大豆品种（表1）编号1～16由黑龙江省农科院绥化分院提供，编号17～20由黑龙江省农科院牡丹江分院提供，编号21-33由黑龙江省农科院大豆研究所提供，编号34～37以及7S缺失和11S缺失品种由东北农业大学农学院提供，编号38～41由黑龙江省农科院栽培所提供，42～45由佳木斯市农科院提供。

Marker（14.4～97.4 ku），上海索莱宝生物科技有限公司；丙烯酰胺、甲叉丙烯酰胺、四甲基乙二胺过（电泳纯），国药集团化学试剂有限公司。所有分离用有机溶剂均为国产分析纯级。

表1 大豆品种编号及名称Table1 Soybean variety number and name

1.2 仪器与设备

TA-XT2i质构仪，上海瑞芬国际科技有限公司；pHS-3C精密pH计，上海仪电科学仪器；赛多利斯 BSA3202S天平，广州市授科仪器科技有限公司；ZHWY-110X3D电热鼓风干燥机，上海智诚分析仪器有限公司；OSTE-30R立式高压蒸汽灭菌锅，上海欧史拓尔实业有限公司；80-2型离心机，上海浦东物理光学仪器厂；HH-1数显恒温水浴锅，余姚市东方电工仪器厂；C20-SH2050B多功能电磁炉，天津电器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 大豆基本理化指标的检测方法 蛋白质含量测定：参照GB 5009.5-2016《食品中蛋白质的测定》中的凯氏定氮法；脂肪含量测定：参照GB5009.6-2016《食品中脂肪的测定》中的索式抽提法；灰分的测定：参照GB5009.4-2016《食品中灰分的测定》；水分含量测定：参照GB5009.3-2016《食品中水分的测定》；可溶性糖含量测定：参照GB5009.8-2016《食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖的测定》；钙含量测定：参照 GB5009.92-2016《食品中钙的测定》；百粒重测定：随机选取豆粒饱满完整的100粒称重，平行3次试验。

1.3.2 大豆蛋白中大豆球蛋白（11S球蛋白）和伴大豆球蛋白（7S球蛋白）含量 SDS-PAGE电泳分析参照赵金龙等[14]的方法并稍有改进。将质量浓度为2.0 mg/mL大豆分离蛋白样品与含有SDS和β-巯基乙醇的上样缓冲液以 1∶1（V/V）混合，沸水浴10 min。电泳缓冲溶液采用Tris-甘氨酸-SDS缓冲体系，使用浓缩胶含量为5%，分离胶含量为12%和厚度为15 mm凝胶板，上样量均为20 μL。开始电泳时电压为80 V，待样品进入分离胶后改为120 V。经染色、脱色和凝胶扫面后，采用Imagequant TL8.0.1进行凝胶光密度值分析，测定11S和7S球蛋白含量。

1.3.3 浸泡后大豆吸水率和膨胀率的测定方法 称一定量大豆，洗净后置于烧杯中，加入大豆质量3倍的水，置于温度（20±1）℃下浸泡14 h。将大豆取出、擦干、称重，计算吸水率，每个品种重复3次。

式中，M——大豆浸泡后质量，g；m——大豆初始质量，g。

测定浸泡后大豆膨胀率的方法参照贺国亚等[15]方法测定，利用比容法测定干基大豆与浸泡后大豆的体积，根据以下公式求得大豆浸泡后膨胀率。

式中，V1——浸泡前大豆体积，mL；V2——浸泡后大豆体积，mL。

1.3.4 蒸煮后大豆质构的测定方法 在相同条件下蒸煮后的大豆用TA-XT2i质构仪参照Yousif等[16]方法进行TPA全质构分析，测定样品的硬度、咀嚼性。采用P35型号探头，测定参数设置如下：测试前速度1 mm/s、测试速度1 mm/s、测试后速度2 mm/s、样品形变量为50%、接触力5.00 g、测定间隔时间5 s。测定蒸煮后的大豆质构时，为了避免大豆颗粒大小不同引起的误差，增强试验的准确性，增加测定数量为30次，进行数据统计分析。具体操作如下：将蒸煮后的一粒大豆平放在测定台上，设定样品形变量为50%，此时探头刚好将大豆的圆弧凸面压平，两次压缩结束后完成1次测定。

1.3.5 感官评分 采用9分嗜好法对蒸煮后的大豆进行感官评价，以口感、风味和色泽为评分指标，每个指标总分值为9分（感官评分满分为27分），评分成员为接受过专业培训的人员组成（男、女各10名），从9分到1分表示喜欢到不喜欢[17]。

1.4 数据处理

应用Excel 2013对数据进行整理，用SPSS 22.0进行数据相关性分析、主成分分析、均值间的差异显著性分析（P＜0.05）；PLS模型建立采用SIMCA 13.0软件；采用Imagequant TL 8.0.1对电泳凝胶进行分析；绘图采用origin 2017进行曲线绘制。所有试验均重复3次。

2 结果与分析

2.1 大豆理化指标、浸泡后的吸水率和膨胀率

如表2、表3所示，45个品种大豆的蛋白质含量在37.68～46.12 g/100 g之间，平均值为40.62 g/100g；脂肪含量变化范围为18.51～23.84 g/100 g，平均值为20.81 g/100 g；可溶性总糖含量为13.60～21.55 g/100 g，平均值为17.26 g/100 g；灰分含量为3.31～6.38 g/100 g，平均值为5.22 g/100 g；钙含量为112.50～365.85 mg/100 g，平均值为253.35 g/100 g；7S组分占大豆蛋白含量的20.24%～40.22%，平均值为26.18%；11S组分占大豆蛋白含量的42.51%～60.71%，平均值为48.39%；百粒重在9.63～27.48 g之间，平均值为18.77 g、浸泡后大豆吸水率为53.74%～60.00%，平均值为57.13%、膨胀率为78.13%～250.00%，平均值为176.28%、蒸煮后大豆的硬度在602.80～2 325.00 gf之间，平均值为1 203.71 gf；咀嚼性在 54.86～1 199.98 gf，平均值为549.13 gf；黏聚性 0.91～1.21，平均值为1.10；感官评分16～25分，平均值21分。应用SPSS均值间的差异显著性分析（P＜0.05），不同品种大豆间的蛋白质、脂肪、可溶性总糖、灰分、总钙、7S、11S含量、百粒重、浸泡后大豆的吸水率、膨胀率和蒸煮后大豆的硬度、咀嚼性和感官评分均有较大的差异，其中不同品种间的黏聚性差异很小，这与Wani等[18]发现蒸煮后4种菜豆之间的黏聚性无显著差异（P＞0.05）研究结果一致。

2.2 偏最小二乘法（PLS）法评价大豆品种与蒸煮后大豆品质相关性

将表2中45个样品9个理化指标及浸泡后的吸水率和膨胀率作为自变量，其蒸煮后的硬度和咀嚼性作为因变量进行偏最小二乘法分析，求出相关系数（r）和变量投影重要性（VIP）。

率胀膨和率水吸的后泡浸、标指化理豆大种品同不2表cultivars ean soyb different of g soakin after rate ansion exp d an tion absorp ater w，index ical hysicochem P 2 able T/白蛋球11S /钙分/灰/糖总性溶可/肪脂/质白蛋/%率胀膨/%率水吸/g 重粒百S/7S 11%/%白蛋球S 7-1）（ 100g·g-1）（ 100g·g-1）（ 100g·g-1）（ 100g·g-1）（ 100g·g称名±0.83 19±7.46 5±.37 23±9.3 2±0.71 6±6.3 25±1.65 15±2 4.2±7.9 18±4 20.7±0.92 4 1 fgh 1.2 6 efg 0.4 0 e 1.5 0 abcde 1.0 0 a 0.01 de 4.1 0 opq 23.62 qr 0 fg 0.15 n defghijklm 5.6 0 fghi 7.7 0±0.48 22±3.74 5±.01 24±7.6 1±3.76 4±6.2 27±2.65 14±9 4.6±5.5 21±0 21.1±9.84 3 2 bc 8.62 1 k.64 0 d 3.0 0 defghi 6.5 0 fgh 7.34 de 1.5 4 pq 2.1 2 nop m 0.06 a 0.3 0 bcdefghikl 0.66 ijk 9.3 0±3.33 19±9.01 5±.81 19±4.6 1±7.70 3±0.1 23±4.85 19±1 5.0±9.9 18±9 22.0±8.69 3 3 efg.13 5 abc 0.85 ij 2.0 0 efghi 0.66 h.09 1 de 4.1 0 hijk 5.2 2 no ghijklm 0.25 fg 0.20 abcdefg 1.48 nop klm 0.92±2.89 18±6.33 5±.83 21±5.0 2±8.17 4±1.6 23±9.35 19±4.92±2.2 17±9 22.0±2.80 4 4 ghij 4.55 fghij 0.29 f 0.04 abcdefg 0.34 bcdefg.64 1 de 1.7 0 hijkl 5.9 11 no ijklm 3.0 0 jklm.01 0 abcdefg 0.70 cd.36 0±3.27 12±8.95 5±.80 17±9.9 1±0.77 5±1.3 26±7.65 18±2 4.8±1.9 18±3 19.4±1.85 4 5 st 1 2.0 bcd 0.83 p 2.0 0 abcdefgh 0.45 bcdefg.83 1 de 1.2 1 n klm 2.1 18 nop lm 9.0 0 g 9.0 0 nop jklm.04 0 defg 0.24±0.97 20±6.25 5±.78 17±2.8 1±8.31 4±5.5 27±2.50 11±4 5.2±5.9 19±1 19.7±8.99 3 6 def 6 12.7 fghij 0.65 p 0.1 0 abcdefghi 6.3 0 bcdefg.18 1 cde 4.3 1 hijkl 0.9 12 defghijkl 0 c 5.0 0 nop jklm.06 0 no jklm 6.1 1±6.76 18±7.19 5±.46 18±4.0 2±2.16 5±9.7 26±4.50 18±8 5.4±2.3 19±2 20.7±9.28 3 7 fghij 1.01 1 efgh 0.70 m 0.2 0 abcdefg 0.54 ab 1.69 abcdef 1.04no klm 2.73 1 no jklm 0.15 e 2.1 0 n defghijklm 8.5 0 n jklm 9 0.1±.4 171±7.56 5±.82 18±1.3 2±4.98 5±6.5 24±2.15 19±3 5.3±1.7 19±9 18.9±2.70 4 8 n ijklm.81 5 efgh 0.38 lm 0.02 abcdefg 0.49 ab 6.40 de 7.9 1 fgh.13 10 cdefghijk 5.1 0 d 1.2 0 nop m 3.2 0 cd.14 0±0.72 19±8.40 5±.26 15±9.0 2±8.23 4±7.4 26±2.00 16±4 5.6±2.1 19±3 21.8±6.1 38 9 fgh 0.1 8 bcd 0.34 t 0.02 abcdefg 0.87 bcdefg.20 2 de 7.7 1 nop m 9.09 1 bcde 1 0.1 f 0.10 bcdefghi 3 0.2 nop 0.63±8.69 20±6.89 5±.12 19±5.0 2±7.83 4±1.0 26±8.65 17±3 5.5±7.2 20±2 21.9±0.93 4 0 1 cde 5.81 fghij 0.96 k 7.0 0 abcdefg 0.81 bcdefg.39 2 de 2.3 1 no lm.62 23 bcdef.18 0 b 3.0 0 abcdefgh 4.0 0 fghi 0.64±0.67 22±3.8 57±27.48±7.1 2±1.75 5±5.3 24±3.50 10±1 5.0±5.2 16±9 20.7±8.31 3 1 1 bc 2.01 2 cde 0.15 a 0.04 abcdefg 0.36 bcdefg.03 4 de 0.3 1 r 5.2 13no ghijklm 0.06 q 0.2 0 n cdefghijklm 4.3 1 nop m 0.64±5.57 18±6.79 5±.98 24±8.0 2±7.35 4±5.3 25±7.65 18±0 6.0±5.8 19±8 21.2±8.59 3 2 1 fghij 0.5 6 fghij 1.05 b 8.0 0 abcdefg 0.70 bcdefg.93 3 de 3.0 1 n klm 2.90 1 ab.63 0 cd 2.4 0 bcdefghijk 1.01nop lm 4.3 0±1.88 22±7.07 5±.08 20±1.5 2±2.04 5±5.6 23±1.50 21±1 5.3±3.1 19±7 19.1±9.42 3 3 1 bc 8.30 1 efgh 0.81 h 6.0 0 ab 1.12 bc 3.79 bcdef 1.8 1 hijkl 2.1 2 defghijk 5.1 0 f 0.13 nop m l 0.72 jklm 0.21±9.72 15±3.81 5±2.6 19±4.0 2±7.19 4±7.5 24±2.50 20±3 5.7±3.0 20±1 18.5±8.54 3 4 1 nopq m 5.51 k 0.70 i 0.04 efg cd ab.58 0 bcdefg.21 1 de 8.0 1 hijkl 3.67 bcd 0.20 c 3.0 0 p 0.33 nop lm 7.6 0±4.89 21±5.28 5±.70 19±6.2 2±8.92 4±7.6 21±6.35 22±6 5.5±6.6 16±3 19.8±3.20 4 5 1 cd 3.37 ij 1.11 ij 2.1 0 abcdefg 0.14 bcdefg.19 2 de 9.3 1 ghi.30 15 bcdef.05 0 p 1.0 0 nop ijklm 1.42 c 0.56

）2表续（/白蛋球11S /钙分/灰/糖总性溶可/肪脂/质白蛋/%率胀膨/%率水吸/g重粒百S/7S 11%/%白蛋球7S-1）（ 100g·g-1）（ 100g·g-1）（ 100g·g 1-）（ 100g·g-1）（ 100g·g称名±9 91.4 1±8.6 58±5.5 21±1.8 1±6 45.6±25.36±5.65 20±3 5.4±8.19 1±3.84 2±.68 37 6 1 fgh 4.6 5 bcd 1.14 g 9.0 0 abcdefghi 0.18 cdefgh 5.15 de 7.8 1 hijkl.22 11 cdefgh.11 0 j 0.03 a.88 0 p 0.36±9 20.6 1±0.1 56±2.3 24±8.4 2±5 54.7±22.12±1.15 20±8 4.8±5.99 1±9.91 1±.49 41 7 1 st 6.66 ghij 0.09 c 1.0 0 abcd 8.0 0 ab.71 0 abc 2.4 0 hijkl.35 22 c 0.03 r 7.0 0 nop hijklm 2.62 efg 0.25±8 76.8 ghijkl 1 8.56±7.5 fghij 56 0.50±1 n.4 18 0.16± 0 a 3.5 2±3 53.4 ab 0±21.16 abcde 0±0.50 hijk 5 22 13.2± n 7 5.9 fghijklm 0±8.42 i 1 0.10±1.12 bcdefghikl 2.4 9 2±.95 defg 4 41.3 0 8 1±1 25.2 1±0.5 56±6.6 18±8.7 1±2 46.1±26.593.67±2.0016±7 4.9±6.23 1±0.90 2±.06 42 9 1 st 5.88 fghij 0.44 m 0.16 abcdefghi 0.46 bcdefgh 2.1 8 de 7.8 3 nop m no hijklm 0.10 q 0.20 bcdefghiklm 0.1 def 7.3 1±0 89.0 1±3.2 58±5.1 19±7.6 1±8 45.1±27.07±0.35 19±7 5.4±8.66 1±2.47 2±.75 38 0 2 fghi 1.73 cde 1.93 k 0.12 defghi 4.0 0 efgh 0.08 de 1.7 0 ijklm 9.25 cdefg 0.08 h 0.09 abcde 6.5 0 nop klm 0.15±7 14.6 2±8.8 56±2.1 16±6.3 2±7 54.6±24.36±5.15 25±6 5.4±8.14 1±0.62 2±.76 45 1 2 cd.01 15 fghij 0.76 r 0.09 abcdef 0.69 bc.86 2 abc 1.7 2 efg 9.8 20 cdefgh.11 0 jk.12 0 no efghijklm 0.01 a 0.29±3 82.0 1±3.1 59±1.2 18±1.8 1±3 44.5±26.70±7.35 21±3 5.5±5.91 1±9.32 1±.80 39 2 2 ghij 4.30 abc 0.75 o 7.1 0 abcdefghi 0.58 efgh 2.72 de 8.9 1 hijk 1 21.2 bcd 0.29 rs 0.02nop klm 0.01 ijk 0.86±8 15.8 2±4.5 58±8.8 18±0.5 2±9 49.9±20.88±1.15 20±8 4.1±7.92 1±2.12 2±.69 38 3 2 cd 0.77 bcd 0.47 l.18 0 abc 0.46 bcdefg 1.88 e 2.03 hijkl 5.61 r.70 0 l 0.02 abcdefg 2.33 nop klm.95 0±4 16.0 2±8.3 59±5.1 16±4.1 2±9 47.9±23.50±8.00 19±0.5 5±5.80 1±0.65 2±.03 38 4 2 cd 6.10 ab 0.33 qr 0.07 abcdefg 0.50 bcdefg 2.70 de 0.6 2 hijkl.50 32 cdefg 0.20 rs 0.01no efghijklm 0.07 op 0.41±2 79.4 1±9.5 56±0.9 15±8.8 1±4 44.8±26.14±4.65 30±1 5.6±6.33 1±2.54 2±.45 36 5 2 ghijk.96 2 fghij 0.51 s 2.0 0 abcdefghi 0.70 efgh 2.98 de 7.8 2 cd 5 9.2 bcde 9 0.1 q 0.10 abcde 4.0 0 q 0.95±4 44.2 1±5.9 56±5.1 16±7.3 2±9 54.9±25.78±8.15 31±3 4.5±6.60 1±1.38 2±.86 39 6 2 qr 1.07 fghij 0.82 qr 0.01 abcdef 0.91 ab.11 3 de 8.3 2 bc 5.69 3 opqr 0.21 p 0.01 bcdefghij.04 0 ijk 0.65±9 69.2 1±1.5 56±2.4 12±9.7 1±2 48.6±27.13±5.85 27±7 5.0±7.24 1±1.85 2±.19 38 7 2 no jklm 3.71 fghij 0.44 w 0.01 abcdefghi 0.01 bcdefg 0 de 4.1 0 de 2.15 2 n fghijklm 0.28 n 0.02 bcdefghi 1.01 nop m 5.6 0±8.7 17±7.4 56±5.2 15±1.6 1±9 42.5±22.77±4.85 28±7 5.3±7.71 1±1.25 2±.90 41 8 2 ghijk 9.6 16 fghij 0.40 t.01 0 efghi 5.4 0 gh.20 2 cde 2.0 2 de 2.15 2 cdefghij 9.1 0 m 0.08 bcdefghijk.01 0 defg 4.5 0±3.9 16±8.5 57±7.0 19±0.7 1±7 45.3±26.72±9.00 18±7 4.3±7.64 1±2.88 2±.48 38 9 2 nop klm 4 16.4 efgh 7.3 1 k 0.03 bcdefghi 0.01 defgh 2.38 de 4.1 0 n jklm 6.02 1 pqr 0.47 m 0.01 ab 0.76 nop lm 1.25±0 44.0 2±8.0 57±5.6 17±9.6 1±4 42.7±27.26±0.70 20±3.8 5±4.25 1±0.37 2±.48 38 0 3 a 9 10.3 efgh 3.9 0 p 0.01 cdefghi 6.4 0 gh.62 6 de 7 10.0nopq m 4.50 bc 2.2 0 v 0.08 nop fghijklm 1.6 0 nop lm 0.57

）2表续（/白蛋球S 11/钙/分灰/糖总性溶可/肪脂/质白蛋/%率胀膨/%率水吸/g重粒百S 1S/7 1%/%白蛋球7S-1 g）00（1 g·-1 g）00（1 g·-1 00g）（1 g·-1 00g）（1 g·-1 0g）（10 g·称名±8.8 79 1±.69 60±3.8 17±2.53±0.4 54±8.4 21±7.00 20±5.1 5±6.94 1±0.26 2±1.68 4 1 3 ghijk 3.36 a.14 1 p 0.02 a 1.0 0 ab 1.05 abcd 1.0 0 hijkl 4.35 1 efghijklm 4.0 0 p 4.0 0 nop ghijklm 9 0.5 defg.82 0±4.9 35 2±.47 57±2.3 14±2.24±7.1 52±8.6 23±6.15 33±7.6 5±6.25 1±2.32 2±8.82 3 2 3 ab 0.74 2 efgh 7.2 1 u 0.08 abcdefg 0 0.1 ab 2.56 abcdef 8.0 0 ab 2.15 2 bcd 9.2 0 q 3.0 0 abcdef 1.33nop klm 0.40±8.0 89 1±.34 59±6.0 14±2.10±5.7 47±5.5 24±1.00 26±7.5 5±6.22 1±9.26 1±0.92 4 3 3 fghi 3.7 8 abc 1.16 v 4.0 0 abcdefg 7 0.5 bcdefg 2.31 de 2.00 ef 6.02 1 bcdef 0.29 q 1.0 0 nop klm 0.08 fghi 0.20±7.5 13 1±.25 56±9.5 21±1.66±5.9 49±4.2 30±0.65 16±0.4 5±6.37 1±0.01 2±1.42 4 4 3 t 0.02 1 ghij 0.21 g 3.0 0 defghi.23 0 bcdefg 4.37 bcde 4.5 1 nop m 7.5 16 cdefghi 5.1 0 q 7.0 0 nop hijklm 0 2.8 efg 4 1.1±2.3 31 1±.51 55±4.4 24±1.74±5.7 50±1.5 30±4.35 15±8.6 4±7.96 1±2.77 2±2.34 4 5 3 rs 7.21 ij 1.3 1 c 1.0 0 abcdefghi 0.44 bcdefg 2.44 bcde 5.3 3 nopq 4.24 nopq m.16 0 kl 0.06 abc 9 1.5 cde 2 0.8±8.0 54 1±.95 55±1.4 24±1.56±9.9 47±7.8 30±5.50 17±4.6 4±7.56 1±8.88 1±6.12 4 6 3 nopq 6.8 7 hij 0.82 c 6.0 0 fghi 0.08 bcdefg 0.94 bcd 7.2 2 nop lm 6.84 1 nopqr 0.31 m 6.0 0 nop m.12 0 a 0.61±9.6 62 1±.39 56±7.3 23±1.58±4.1 46±3.4 30±5.00 22±9.7 4±7.56 1±8.87 1±3.30 4 7 3 nop klm 5.80 fghij 4.3 0 e 5.0 0 efghi 0.56 bcdefgh 5.8 1 bcde 5.4 2 ghij 6 6.3nop lm 8 0.0 u 1.0 0 nop.33 0 c 0.92±0.0 16 1±.00 57±3.8 19±1.22±8.6 44±8.5 36±1.15 20±1.3 3±5.03 1±0.83 2±9.91 3 8 3 st 0 4.0 efghi 0.02 i 0.01 hi 1 0.0 efgh 8 0.2 abc 0.06 hijkl 0.15 s 0 0.5 u 1.0 0 n cdefghijklm 0.05 ijk 0.09±8.00 7±.00 56±0.21 2±1.67±5.0 45±7.0 27±2.20 23±9.5 5±5.74 1±1.36 2±0.05 4 9 3 u 1.00 ghij 0 h 0.01 defghi.01 0 efgh 7 0.0 de 0.07 fgh 0.20 bcde 0.4 0 st 2.0 0 bcdefghij 0.04 hij 0.10±0.0 19 1±.00 55±2.8 10±1.12±0.9 44±1.1 40±5.85 36±1.6 5±3.94 1±2.88 2±5.89 4 0 4 0 st2.0 jk 1.0 0 x 0 i 0.02 efgh 1 0.7 a 9 0.0 a 0.20 bcde 6.0 0 w 3.0 0 ab 1.0 0 a 0.10±0.0 50 1±.00 57±.7 9±1.18±6.8 43±4.2 37±1.10 34±1.6 5±5.57 1±8.68 1±4.62 4 1 4 pq 6.00 ghij 0 y 1.0 0 i 0.01 fgh 9 0.2 ab 0.20 ab.10 0 bcde 1.2 0 t 2.1 0 op 1.0 0 b 0.07±0.0 53 1±.00 56±0.9 21±1.66±7.6 46±8.0 28±0.35 19±3.4 5±4.35 1±0.44 2±1.10 4 2 4 opq 2.00 ghij 0.01 f 0.12 defghi.01 0 bcdefgh 2.4 0 cde 0.04 ijklm.31 0 cdefgh 0.26 v 0.01 nop fghijklm.10 0 fgh.10 0±0.0 90 1±.00 56±3.3 16 ghi 0±1.52±6.0 44±9.9 28±6.85 17±8.3 6±3.60 1±9.01 1±9.29 3 3 4 fgh 0.0 1 ghij 0.01 q 0.01 fgh 4 0.0 bcde 0 nop lm 1.4 0 a 0.13 x 0.06 nop m.03 0 n jklm 1.1 0±3.3 61 1±.00 56±1.8 18±1.84±5.6 46±1.4 25±7.90 20±6.8 4±3.78 1±2.69 2±9.63 3 4 4 nop lm 1.53 ghij 0.01 lm 9.0 0 abcdefghi 0.02 bcdefgh 2.4 0 de 0.03 hijkl 0.03no klm 6 0.2x w.01 0 abcd 3 0.1 jkl 0.07±74.9 1±.67 56±9.60±1.52±1.5 42±6.8 28±6.00 12±8.1 4±7.37 1±9.69 1±0.80 4 5 4 hijklm 6.84 fghij 1.0 0 y 5.0 0 ghi 7.3 0 gh 5.86 bcde 7.4 5 qr 9.00 r 0.37 n 4.0 0 nop jklm 9.2 0 ghi.38 0。5 0.0<，P异差性著显在存示表母字写小同不栏一同：注

表3 不同品种大豆蒸煮后感官评分及质构特性检测结果Table3 Sensory scores and texture characteristics of soybean after cooking

通过SIMCA 13.0软件建立蒸煮后大豆硬度和咀嚼性校正PLS模型，校正集45个样品硬度和咀嚼性的预测值与实测值的对应关系如图1所示，其中图1a硬度、1b咀嚼性和1c感官评分PLS模型的相关图。从两个图中可以看出，由两个模型所得预测值和实测值具有较好的相关性，各点均匀地分布在趋势线两侧[19]。通过回归拟合得出3个模型的校正相关系数分别为0.9549，0.8508和0.9952，表明3个模型预测值和实测值具有良好的匹配度。硬度、咀嚼性和感官评分PLS模型置换检验的R2cum参数分别为0.12，0.15和0.115，Q2cv参数分别为-0.118，-0.0704和-0.113，均符合R2cum值小于0.4，Q2cv值小于0.05的临界值[20]，且置换验证结果R2cum＞Q2cv，Q2cv的回归线与Y轴的交点的负半轴，说明该模型未拟合过度。由此表明所建立的硬度PLS模型和咀嚼性PLS模型具有较高的可靠性。

图1 偏最小二乘回归模型预测值与实测值相关图Fig.1 Correlation diagram of predicted value and measured value of partial least squares regression model

表4分析结果显示，在硬度PLS模型中，11个变量中脂肪、蛋白、总钙和7S含量和蒸煮后大豆硬度呈正相关，其余呈负相关。其中总钙、7S、可溶性糖和膨胀率的VIP贡献值最大，视为重要影响变量；而脂肪、灰分、11S和百粒重VIP贡献值最小，表明这4个变量对蒸煮后大豆的硬度影响较小。在咀嚼性PLS模型中，可溶性糖、总钙和7S对蒸煮后的大豆咀嚼性有重要影响，而脂肪、灰分、11S和百粒重对蒸煮后大豆咀嚼性的贡献较小。在感官评分模型中蛋白含量、总钙和吸水率对蒸煮大豆感官评分影响最大，而灰分、百粒重和7S影响最小。

表4 各变量与大豆蒸煮后硬度和咀嚼性PLS的回归系数和变量投影重要性Table4 Regression coefficient and variable importance for the projection of different variables on soybean-after-cooking hardness and gumminess by PLS

基于硬度、咀嚼性和感官评分的PLS模型结果，剔除脂肪、灰分、11S和百粒重4个对蒸煮后大豆硬度和咀嚼性VIP值贡献最小的变量，筛选出蛋白、可溶性糖、总钙、7S、11S/7S、吸水率和膨胀率7个VIP贡献值大于0.5的主要变量。可溶性糖、总钙、7S和膨胀率对蒸煮后大豆品质起主要影响（VIP＞1），其中可溶性糖和膨胀率与蒸煮大豆的硬度呈负相关，这与张冉冉等[21]的研究结果：可溶性糖和蔗糖含量与果实硬度呈显著负相关结果相符。总钙含量和7S含量与蒸煮大豆硬度呈正相关。Voisey等[16]研究结果揭示了蒸煮大豆的硬度与钙含量有直接关系。本研究显示：大豆脂肪含量对蒸煮大豆品质影响很小，与顾丹丹等[22]研究显示脂肪含量对稻米的蒸煮食味品质有显著影响差异较大，可能是因为稻米中脂肪只存在糙米中，且大豆存在的刚性外皮在一定程度上抑制了组分之间的迁移，从而使得脂肪对其蒸煮品质影响较小。

为探究大豆储藏蛋白中7S含量与11S含量对蒸煮大豆硬度的影响，选取7S缺失与11S失品种，蒸煮后检测大豆硬度，结果如图2所示。11S缺失品种的硬度极显著高于7S缺失品种的硬度，即表明7S含量高的品种蒸煮后硬度要比11S含量高的品种硬度大，该试验结果与PLS分析得出的结果相一致。郑静静等[23]在研究蒸制对馒头蛋白的影响时发现，不同比例的麦谷蛋白和醇溶蛋白对馒头硬度有不同的影响，并且发现高分子量蛋白逐级别降解成低分子量多肽，然而蒸煮过程中蛋白质总量基本不变；在大豆蒸煮过程中7S含量高的品种硬度比11S含量高的品种大，原因可能是由于11S球蛋白是由碱性亚基和酸性亚基通过二硫键交联在一起，在蒸煮过程中二硫键被打断发生后蛋白刚性构象发生不可逆变化，11S六聚体发生降解导致蛋白柔性增加，可能由此导致硬度下降[24]；而7S球蛋白因为缺少含硫氨基酸，α、α与β主要通过疏水作用和静电引力维持7S球蛋白三聚体，在蒸煮过后α、α与β之间的疏水作用和静电引力得以在一定程度上恢复，保持一定量的7S三聚体刚性结构，因而可能使其具有一定的硬度[25]。

2.3 影响蒸煮大豆品质指标的主成分分析结果

图2 组分缺失大豆蒸煮后硬度对比Fig.2 Comparison of the hardness of the missing content soybean after cooking

基于2.2节结果确定的指标，结合蒸煮后大豆通用质构指标[16]（硬度、咀嚼性和黏聚性）和感官评分进行主成分分析，筛选整粒大豆蒸煮食品的专用品种。主成分分析适应性检验（Kaiser-Meyer-Olkin，KMO）值为0.606＞0.5 且 Bartlett球形检验值为0.000＜0.05，表明本文数据样本适用PCA分析[26]，结果见表5。

由表5可知，前4个主成分的特征值均大于1，其中第1主成分的方差贡献率为31.617%，第2主成分的方差贡献率为18.464%，第3主成分的方差贡献率为13.636%，第4主成分的方差贡献率为9.657%，累计方差贡献率为73.374%，说明这4个主成分反映了原始变量的绝大部分信息[27]。与未进行PLS变量筛选前的PCA结果（KMO为0.55，Bartlett球形检验值为0.000＜0.05，主成分个数为6个，累计贡献率为78.14%）相比，PLS分析提高了PCA数据分析的质量（KMO值大于0.6），降低了主成分个数。根据降维的宗旨和综合评价需要，选取前4个主成分代替原来11个指标变量。

由表6可知，第1主成分主要以硬度和7S的影响为主，其次是咀嚼性、11S/7S、总钙和可溶性糖，说明在第1个主成分中主要反映这6个指标变量的信息；第2主成分主要以感官评分影响为主，其次是11S/7S；第3主成分主要以总钙和可溶性糖的影响为主，其次是黏聚性和吸水率；第4主成分中主要以吸水率和可溶性糖的影响为主。根据各主成分的贡献率，说明对蒸煮后大豆品质影响最大的主要是硬度、咀嚼性、7S、11S/7S、总钙以及综合感官评分等。这与2.2节中以硬度和咀嚼性为指标，应用PLS筛选对蒸煮后大豆品质影响的主要变量结果一致。

表5 主成分的初始特征值及累积贡献率Table5 Initial characteristic values and cumulative contribution of principal components

表6 大豆各品质指标的主成分载荷Table6 Principal component loading matrix of soybean quality indexes

2.4 蒸煮大豆食用品质综合评价

表5中各指标变量的主成分载荷除以主成分相对应的特征值开平方根，即得到4个主成分中每个指标所对应的系数（特征向量），进而得出各主成分表达式：

Y1= 0.448X1+0.397X2+0.349X3-0.298X4+0.345X5-0.277X6-0.274X7+0.193X8-0.019X9-0.221X10+0.272X11

Y2= 0.017X1-0.293X2+0.042X3+0.423X4+0.131X5+0.312X6-0.106X7+0.596X8+0.348X9-0.174X10+0.319X11

Y3= 0.270X1-0.291X2+0.345X3+0.376X4+0.377X5-0.182X6+0.340X7-0.016X8-0.377X9+0.372X10-0.105X11

Y4=-0.201X1+0.021X2+0.36X3-0.123X4-0.237X5+0.440X6+0.332X7+0.124X8-0.120X9-0.502X10-0.384X11

式中，X1为硬度，X2为7S，X3为咀嚼性，X4为11S/7S，X5为总钙，X6为可溶性糖，X7为膨胀率，X8为感官评分，X9为黏聚性，X10为吸水率，X11为蛋白质标准化后的值。

以各主成分的特征值占所提取主成分特征值之和的比例作为权重系数，建立主成分综合得分模型：

Y=0.431Y1+0.252Y2+0.186Y3+0.132Y4

根据主成分综合得分模型，即可计算综合得分值。对其按综合得分值排序，即可对不同蒸煮大豆品种进行综合评价、比较，结果见表7。

以各主成分对应的方差相对贡献率作为权重，由蒸煮大豆的评价函数计算出各品种的综合评价分值。总得分越高，表示该品种综合品质越好。各主成分得分见表6。结果表明，NO.38（黑农85）、NO.2（合丰 55）、NO.17（JD149）、NO.7（绥农42）和NO.34（东农251）5个大豆品种综合评分最高，筛选出的5个品种具有较高的蛋白质含量、可溶性糖、钙含量和11S/7S，蒸煮后具有适宜的硬度和咀嚼性以及较高的感官评分（＞23），适合作为整粒蒸煮大豆的专用型大豆品种。

表7 45个大豆品种的各主成分、综合得分及排序Table7 Principal component scores and ranking of 45 soybean cultivars

3 结论

不同品种的大豆，其主要营养成分及化学组成不同，蒸煮大豆食味品质也存在一定差异，其品质可体现在产品的色泽、风味和口感等方面。本研究采用主成分分析法结合PLS分析，基于PLS分析结果，剔除脂肪、灰分、11S和百粒重4个对蒸煮后大豆硬度和咀嚼性VIP值贡献最小变量，筛选出蛋白含量、可溶性糖含量、总钙含量、7S、11S/7S、吸水率和膨胀率7个VIP贡献值大于0.5的对蒸煮大豆食味品质起主要影响的变量。主成分分析得到4个主成分，可以解释蒸煮大豆食味品质综合品质信息的73.374%，贡献率分别为31.617%，18.464%，13.636%和9.657%。在此分析结果基础上，建立主成分综合得分模型，对不同品种大豆的蒸煮食味品质进行综合评分，筛选出5种适宜蒸煮加工大豆品种，即：NO.38（黑农 85）、NO.2（合丰55）、NO.17（JD149）、NO.7（绥农 42）和NO.34（东农 251）。

本研究结合PLS分析和PCA分析筛选整粒蒸煮大豆食品专用品种，充分利用了PLS分析法在变量筛选中的作用。利用相关性和变量投影重要性（VIP）筛选出对蒸煮大豆食味品质有重要影响的变量，剔除次要变量，在提高主成分分析过程中提取因子信息的质量，减少次要变量对信息提取的干扰。进一步利用主成分分析将多个变量简化为少数几个综合变量，减少原始数据信息损失，简化数据结构以及避免主观随意性等优点，筛选适宜蒸煮加工的大豆专用品种。本研究结果表明：PLS分析和PCA分析筛选的对蒸煮大豆食味品质有主要影响的变量结果基本一致。结论：PLS结合PCA在筛选有品种的研究中有很好的应用。