即食玉米加工用品种筛选的主成分分析法

2010-10-30刘玉花宋江峰李大婧刘春泉金邦荃

食品科学 2010年9期

刘玉花，宋江峰，李大婧，刘春泉,*，金邦荃

(1.南京师范大学金陵女子学院，江苏南京 210097；2.江苏省农业科学院农产品加工研究所，江苏南京 210014；3.国家农业科技华东(江苏)创新中心农产品加工工程技术研究中心，江苏南京 210014)

即食玉米加工用品种筛选的主成分分析法

刘玉花1,2,3，宋江峰2,3，李大婧2,3，刘春泉2,3,*，金邦荃1

探讨主成分分析在即食玉米加工用品种筛选中的应用，筛选甜糯玉米加工品质的有效指标。选取11个甜糯玉米品种，测定影响即食玉米加工的主要营养成分，并对各指标进行主成分分析。主成分分析结果表明即食玉米加工品质由3个主成分构成，其中支链淀粉对即食玉米加工品质的贡献率最大，占43.232%，筛选出可作即食玉米加工用的品种为苏试80618和京甜紫花糯2号。

即食玉米；加工品质；筛选

甜糯玉米含糖量12%～15%，富含多种氨基酸和矿物质，乳熟期鲜食，鲜甜脆嫩。但新鲜甜糯玉米极不耐贮存，常温30℃存放24h其鲜甜风味丧失。即食玉米系采用现代食品加工及真空软包装技术研制而成，不仅保质期长，而且最大限度保持了新鲜甜糯玉米的口感和风味。即食玉米具有鲜、香、软、黏、甜等特点，富含人体所必需的糖类、脂肪、蛋白质、氨基酸、维生素、矿物质和纤维素，是一种食用方便、纯天然的营养保健食品[1-4]。

不同的甜糯玉米品种，其品质有所不同，加工而成的即食玉米品质也会有所不同。研究甜糯玉米品种的加工特性，筛选适合即食玉米加工用的品种，将有助于促进甜糯玉米加工业的发展，对建立优质原料生产示范基地具有重要意义。本研究以江苏省农业科学院粮食作物研究所新品种示范推广的11个不同的甜糯玉米品种为原料，分析研究甜糯玉米的还原糖含量、总糖含量、支链淀粉含量、总淀粉含量及含水量等加工指标，对其进行主成分分析，并计算其综合主成分值，筛选即食玉米加工专用品种。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

供试11个甜糯玉米品种为京科糯218、鲜玉2号、苏科糯2号、苏试80618、苏玉糯14、苏玉糯5、苏试80668、苏玉糯11、美玉3号、苏试80701、京甜紫花糯2号，均由江苏省农业科学院粮食作物研究所玉米研究室提供。

直链淀粉、支链淀粉标准样品 Sigma公司；3,5-二硝基水杨酸(化学纯，≥98.0%) 国药集团化学试剂有限公司；甲醇(分析纯，≥99.5%)、无水乙醇(分析纯，≥99.7%)、盐酸(分析纯，36%～38%) 上海中试化工总公司；氢氧化钠(分析纯，≥96.0%) 汕头市西陇化工厂有限公司；碘(分析纯，≥99.0%)、碘化钾(分析纯，≥98.5%) 上海化学试剂有限公司；酒石酸钾钠(分析纯，≥99.0%) 南京化学试剂有限公司。

1.2 方法

采样：采摘乳熟期(授粉后20～25d)甜糯玉米鲜苞，在采样当天置于－18℃冷藏备用。

还原糖含量和总糖含量测定：3,5-二硝基水杨酸比色法[5-6]。

水分含量测定：按GB 8858—88《水果、蔬菜产品中干物质和水分含量的测定方法》。

淀粉含量测定[7]：将样品放于鼓风干燥箱中60℃烘干测得样品水分含量W1(%)，粉碎，将粉碎样品1g左右放入索氏脂肪抽提器中，加入甲醇30mL，加热回流脱脂4h，然后放入干燥箱中烘干至恒质量，测得粗脂肪含量W2(%)。准确称取脱脂样品0.1000g，置于100mL容量瓶中，加1mL无水乙醇分散。再加9mL 1mol/L氢氧化钠溶液，于沸水浴中分散10min，取出迅速冷却后，用水定容。吸取样品液5mL，加蒸馏水30mL，以0.1mol/L HCl溶液调节pH值为3.5左右，加0.5mL碘试剂，定容至50mL，显色10min后上机。以水代替样品液调pH值为3.5左右，加0.5mL碘试剂，定容至50mL，显色10min为空白。于波长628nm和482nm处测定吸光度，根据标准曲线计算溶液内直链淀粉的质量浓度Y1(mg/mL)；于波长554nm和740nm处测定吸光度，根据标准曲线计算溶液内支链淀粉的质量浓度Y2(mg/mL)。

1.3 数据分析

利用SPSS软件对11个品种甜糯玉米的5项加工品质指标原始数据进行主成分分析。利用主成分分析计算各甜糯玉米品种的综合主成分值，按综合主成分值大小进行排序，对各品种进行综合评价比较。

2 结果与分析

2.1 不同品种甜糯玉米加工品质的主成分分析

11个甜糯玉米品种的5项甜糯玉米品质原始数据的主成分分析结果见表1～3。

表1 不同品种甜糯玉米加工品质Table 1 Processing quality of different sweet-waxy corn varieties

表2 5项甜糯玉米品质的总方差解释Table 2 Total variance analysis of sweet-waxy corn quality

表3 5项甜糯玉米品质所有载荷Table 3 Principal component loading matrix

由表2可以看出，前3个主成分的累积贡献率就已经达到了87.108%，尤其第一主成分的贡献率就已达到了43.232%。按照累积贡献率85%以上的原则，在此次分析中只选用前3个主成分进行分析，并以此为基础计算综合主成分值。

由表2、3可以看出，第一主成分的特征值为2.162，其贡献率为43.232%，第一主成分主要以支链淀粉含量影响为主，总淀粉含量的影响为辅；第二主成分的特征值为1.222，其贡献率为24.431%，第二主成分中以可溶性糖含量的影响为主；第三主成分的特征值为0.972，其贡献率为19.446%，第三主成分以还原糖含量的影响为主。根据各主成分的贡献率，说明对即食玉米品质影响最大的是支链淀粉含量、可溶性糖含量。

2.2 综合主成分分值

在主成分分析的基础上，根据综合主成分值的得分公式[8]，求得11个品种甜糯玉米的主成分得分和综合主成分值。综合得分越高，说明该品种的综合品质越好。计算结果见表4。

表4 11个品种甜糯玉米的综合主成分值Table 4 Integrated principal component values of 11 sweet-waxy corn varieties

由表4可以看出，各品种的综合主成分值各不相同。在第一主成分综合值Y1中，发现苏试80618的分值最高，达到了1.789分。由表3知道第一主成分中以支链淀粉含量的影响最为显著，而苏试80618的类胡萝卜素含量在11个甜糯玉米品种当中也是最高的，说明用综合主成分值能较客观地反映各品种间的品质比较。同时也导致了苏试80618玉米的综合主成分值达到了1.687分，成为11个甜糯玉米品种中综合主成分最高值。说明在这11个品种当中，苏试80618最适宜于加工成即食玉米。

除苏试80618玉米的综合主成分分值高以外，京甜紫花糯2号玉米综合主成分分值也达到0.906分，排序第二。苏试80668、美玉3号、苏玉糯11玉米的综合主成分值为0.712、0.594、0.337，均在0.100分以上，其余所有品种的综合主成分得分均为负值。其中苏试80701和苏玉糯14玉米得分较为相近，均在－0.200～－0.500分之间，它们分别为－0.217、－0.341分。而鲜玉2号、苏玉糯5、京科糯218和苏科糯2号的综合主成分值明显低于其他品种低，分别为－0.676、－0.761、－0.972、－1.269分。说明最适宜加工即食玉米的品种为苏试80618和京甜紫花糯2号玉米，其次为苏试80668、美玉3号、苏玉糯11玉米，而苏科糯2号玉米则最不适宜于即食玉米的加工。

3 结论与讨论

近年来，甜糯玉米品种由产量型逐渐向质量型转变的趋势使得甜糯玉米品种的品质及其加工特性的研究变得越来越重要。甜糯玉米籽粒中积累的营养物质对其加工特性和特有品质有着重大的影响[9]。一些学者[10-13]对同一生态条件下的不同品种甜糯玉米籽粒品质性状的研究表明，不同品种甜糯玉米籽粒的物理性状、淀粉品质和蛋白质组分具有差异性，并证明了各指标存在一定的相关性，不同品种甜糯玉米品质性状间存在着密切的联系，共同影响着甜糯玉米的加工品质。如甜糯玉米粉中蛋白质含量、保水力与破损淀粉间有显著的相关关系，对其加工品质都有一定的影响。另外，淀粉的组成，即支链淀粉与直链淀粉的比例，对产品的品质也有很重要的影响。本实验通过主成分分析法比较了不同甜糯玉米品种间的差异，并筛选了适宜的即食玉米加工用品种，研究结果显示，参试的11个甜糯玉米品种中，苏试80618在还原糖含量、总糖含量、支链淀粉含量、总淀粉含量及含水量等加工性状综合表现出较高的加工品质，京甜紫花糯2号次之，这两个品种均可作为即食玉米加工的品种。

主成分分析是一种将多个变量化为少数几个综合新变量的多元统计分析方法。本研究主成分分析的结果说明，多因素分析在甜糯玉米品种加工品质评价中是一种可行的研究方法。但是，甜糯玉米的品质与生产地区的地质条件也有很大关系，不同地区、不同品种、不同播种条件以及成熟度对甜糯玉米的品质都有影响[14-16]，分析结果也会存在差异。在今后的研究中，应扩大采样范围，加强研究的系统性和深入性，使研究结果更具有实用价值。

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Principal Component Analysis during Variety Screening for Instant Corn

LIU Yu-hua1,2,3，SONG Jiang-feng2,3，LI Da-jing2,3，LIU Chun-quan2,3,*，JIN Bang-quan1
(1. Ginling College, Nanjing Normal University, Nanjing 210097, China；2. Institute of Farm Product Processing, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China；3. Engineering Research Center for Agricultural Products Processing, National Agricultural Science and Technology Innovation Center in East China, Nanjing 210014, China)

Principal component analysis (PCA) was exploited in variety screening for instant corn, and the effective indicators for its processing quality were examined. Among selected 11 sweet-waxy corn varieties, major nutritional components affecting instant corn processing were determined. Results showed that the processing quality of instant corn was constituted by 3 principal components. Amylopectin exhibited the biggest contribution to processing quality of instant corn, which was account for 43.232%. Sushi 80618 and Jingtianzihuanuo No. 2 were selected and could be used for the preparation of instant corn.

instant corn；processing quality；variety screening

S513；TS295.09

1002-6630(2010)09-0071-03

2009-10-31

江苏省农业科技自主创新资金项目(CX(08)611)

刘玉花(1985—)，女，硕士研究生，研究方向为农产品精深加工。E-mail：xiaolei.329@126.com

刘春泉(1959—)，男，研究员，硕士，研究方向为农产品精深加工及产业化开发。E-mail：liuchunquan2009@163.com