黑龙江省粳米食用品质评价模型的建立

张呈良 程建军 解思雨 齐 惠 王 帅 王文勃

（东北农业大学食品学院，哈尔滨 150030）

黑龙江省粳米食用品质评价模型的建立

张呈良 程建军 解思雨 齐 惠 王 帅 王文勃

（东北农业大学食品学院，哈尔滨 150030）

以15种黑龙江省常见粳米为原料，测定其理化特性、糊化特性和质构特性，并用感官评价方法对其食用品质进行评价。对理化特性、糊化特性和质构特性进行单因素方差分析，结果表明，直链淀粉含量、蛋白质含量、粗脂肪含量、含水量、糊化温度、崩解值、回生值、硬度、黏性和凝聚性等共计16项指标在品种间存在显著性差异。通过对理化特性、糊化特性、质构特性进行主成分分析，结果表明前5个主成分的贡献率分别为43.59%、14.19%、9.22%、8.54%、6.44%，累计贡献率为81.98%。根据主成分分析结果，建立了黑龙江省粳米食用品质评价模型。采用该模型评价15种常见的黑龙江省粳米食用品质的结果与感官评价方法的结果有80%的一致性。

黑龙江省粳米 食用品质 评价模型

大米的食用品质受多项指标影响，其中包括：直链淀粉含量、胶稠度、米饭黏性、弹性和粗脂肪含量等［1－2］。评价大米食用品质主要的方法有感官评价方法和仪器法。目前常用的仪器包括质构仪和快速黏度分析仪（RVA）等［3－5］。也有学者分析理化特性与大米食用品质的相关性，根据理化属性就可以推测大米的食用品质［6］。主成分分析法也是一种评价大米食用品质常用的方法，即把影响大米食用品质繁多的指标降维，选出最有代表性的指标，综合评价大米食用品质［7］。

本研究以黑龙江省粳米为原料，选取理化特性、糊化特性和质构特性具有显著性种间差异的指标进行主成分分析，建立一个黑龙江省粳米食用品质评价模型。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

松粳6号、松粳10号、松粳14号、东农427号、农垦12号：黑龙江省唯农种业有限公司；稻花香：益海嘉里粮油食品工业有限公司；沙沙米1号、秋田10号：黑龙江省桦川县星火农庄有限公司；石板大米、响水大米、龙粳26号、中粮绥化米、梅河大米、东北珍珠米、梧桐纯香米：黑龙江省粮食职业学院。

直链淀粉标准品、支链淀粉标准品：Sigma公司；α－淀粉酶：北京奥博星生物技术有限责任公司。

TA－XT plus texture analyzer：Stable Micro Systems（英国）；RVA－Ezi快速黏度分析仪：新港口科学有限公司（澳大利亚）；TU－1800紫外可见分光光度计：北京普析通用仪器有限责任公司。

1.2 方法

1.2.1 粳米理化特性的测定

蛋白质含量参照GB/T 5009.5—2010关于食品中蛋白质的测定；粗脂肪含量参照GB/T 5512—2008《粮油检验粮食中粗脂肪含量的测定》；含水量参照GB/T 5497—1985《粮食、油料检验 水分测定法》测定；淀粉含量参照GB/T 5514—2008《粮食、油料中淀粉含量测定》；直链淀粉含量参照GB/T 15683—2008《大米直链淀粉含量的测定》；胶稠度参照 GB/T 22294—2008《粮油检验 大米胶稠度的测定》。

1.2.2 粳米米饭质构特性的测定

按照GB/T 15682—2008《粮油检验 稻谷、大米蒸煮食用品质感官评价方法》制作米饭。在米饭样品中间层的不同部位随机取3粒饭粒，对称放置在TA－XT plus质构仪载物台上测定，每个样品测6次。TA－XT plus质构仪的测定条件设定：选用P36/R探头；TPA全质构模式：测前速度：10.0 mm/s；测试速度：0.5 mm/s；测后速度：5.0 mm/s；压缩比例：70%；触发点力：10.0 g［8］。

1.2.3 粳米糊化特性的测定

快速黏度分析仪（RVA）可以完整地记录整个加热升温、热保温、降温及冷保温中的黏度与时间的变化。曲线反映的是淀粉与水整个混合物体系即淀粉糊的糊化状态，而不是某个淀粉颗粒的溶胀情况。

1.2.4 粳米米饭的感官评定

参照GB/T 15682—2008对大米进行感官评定。称取200 g试样（即每个品评员10 g）放在蒸饭皿中，按照1∶1.3的比例加水，室温浸泡30 min，然后蒸煮40 min，焖制20 min。挑选 20名（男∶女 ＝1∶1）经过培训的品评员，对米饭样品进行感官评价，每位品评员评价3次。其中15人是学生，年龄在20～30岁之间；5人是教师，年龄在30～40岁之间。评价的评分标准如表1所示。

表1 米饭感官评价评分规则

1.2.5 主成分分析与品质评价模型的建立

为了消除不同量纲和数量级造成的影响，在主成分分析之前进行标准化处理［8－9］。标准化处理的公式是：

式中：Sj和为第j指标数据的标准差和平均值；yij为第i个品种的第j个指标的值。

采用SPSS 17.0数据处理软件对标准化的数据进行主成分分析，得到各个主成分的特征值、特征向量和贡献率［10］。根据主成分分析结果建立粳米品质评价模型［10］。

2 结果与分析

2.1 黑龙江省常见粳米特性分析

2.1.1 黑龙江省常见粳米理化特性

15种黑龙江省常见粳米的理化特性测定结果如表2所示。其蛋白质含量、淀粉含量、直链淀粉、粗脂肪含量、含水量和胶稠度在品种间有显著性差异（P＜0.05）。而且，直链淀粉含量、粗脂肪含量、含水量和胶稠度种间差异性更显著。

其中粳米蛋白质质量分数为5.82%～6.86%，含量最高的东北珍珠米和最低的梅河大米相差1.04%。淀粉含量范围是60.6%～80.7%，虽然淀粉含量差异较大，但是各品种间比较分析差异不显著。直链淀粉质量分数是13.1%～20.7%，含量最高的响水大米和最低的秋田10号间相差7.60%，品种间的直链淀粉含量差异很大。粗脂肪质量分数是0.244%～0.650%，虽然质量分数最高的稻花香和最低的沙沙米1号分别是0.650%和0.244%，但是其他品种粗脂肪质量分数都在0.400%左右。胶稠度的范围是74.3～118.3 mm。

因此，这些理化特性指标可以作为主成分分析的参数。

2.1.2 黑龙江省常见粳米米饭质构特性

15种黑龙江省常见粳米质构特性测定结果如表3所示。15种黑龙江省常见粳米米饭的质构特性在不同品种间有显著性差异（P＜0.05）。而且，种间差异更显著的指标是硬度、黏性、弹性和咀嚼性。

15种黑龙江省粳米的硬度为990.5～1 780.4 g，但是大多品种硬度都集中在1 100～1 500 g范围内。硬度比较高的品种是农垦12号和东北珍珠米，而且与表2理化特性分析比较可知，农垦12号和东北珍珠米的直链淀粉含量、蛋白质含量较高，这与张小明等［11］研究结果相一致，即直链淀粉含量与米饭硬度呈正相关；也与Hamaker等［12］的研究结果相一致，即蛋白质能影响淀粉的吸水进而影响淀粉糊化，与米饭硬度呈正相关。粳米的黏性范围是－226.3～－81.7 g/m，各品种间差异非常显著；黏性最高的品种是松粳10号和秋田10号，这2个品种的直链淀粉含量在各品种中最低，这一现象可以用王玉珠［13］研究中的发现解释，即直链淀粉与米饭黏性呈负相关。弹性最高的品种为响水大米（0.915 mm），最低的品种为秋田10号（0.603 mm）。虽然最高值与最低值只相差0.312 mm，但是，各品种比较分析差异非常显著。与弹性相似，各品种间咀嚼性比较分析差异也十分显著。由表2～表3可知，咀嚼性较高的品种蛋白质含量也较高，这可能是因为蛋白质含量能降低米饭黏性增高硬度从而使咀嚼性较高［14］。凝聚力的范围是0.362～0.557，最高的龙粳26与秋田10号间相差0.195，各品种间比较分析差异不十分显著。胶黏性的范围是439.4～1 132.7。回复性的范围是0.103～0.306，除秋田10号、稻花香、沙沙米1号、松粳10号外，其他品种回复性都在0.250左右。

表2 大米的理化特性

表3 米饭质构特性

因此，15种黑龙江省粳米质构特性可以作为主成分分析的参数。

2.1.3 黑龙江省常见粳米糊化特性

15种黑龙江省常见粳米的糊化特性测定结果如表4所示，糊化温度、崩解值和回生值在不同品种间有显著性差异（P＜0.05），其中崩解值的差异性最显著。

15种黑龙江省粳米的崩解值从低到高是1 072～3 070 cP，差异性非常显著；由表2、表4可知，崩解值较高的梧桐纯香米和龙粳26号的胶稠度也较高，这是因为胶稠度与崩解值呈正相关［15］。糊化温度范围是67.7～86.7℃，虽然最高的稻花香与最低的东农427相差19.0℃，但是各品种间比较分析差异不十分显著。回生值范围是1 517～2 276 cP，除东农427、松粳10号、稻花香、秋田10号外，其他品种回生值都在2 000 cP左右。

因此，糊化温度、崩解值和回生值也可以作为主成分分析的参数。

表4 粳米糊化特性

2.2 大米的食用品质的主成分分析

根据15种黑龙江省常见粳米特性的单因素方差分析结果选取的指标X1、X2、X3……X14、X15、X16分别为蛋白质（%）、淀粉（%）、直链淀粉（%）、粗脂肪（%）、含水量（%）、胶稠度（mm）、硬度（g）、黏性（g·m－1）、弹性 （mm）、凝聚力、胶黏性、咀嚼性、回复性、糊化温度（℃）、崩解值（cP）和回生值（cP）。对15种黑龙江省常见粳米16项指标标准化处理后结果见表5。

表5 粳米特性指标标准化处理结果

利用SPSS17.0数据处理软件对标准化的数据进行主成分分析，得到主成分的特征值、贡献率和累计贡献率，见表6。各主成分的特征向量见表7。

表6 粳米各主成分特征值、贡献率和累计贡献率

表7 粳米各主成分特征向量

由表6可知，对于影响评价粳米食用品质的因素而言，前5个主成分分别能解释粳米食用品质的43.6%、14.2%、9.22%、8.54%、6.44%；合计能够解释82.0%。第一主成分对评价粳米食用品质的影响最大，能够解释43.6%是最主导的主成分。由表7可知，第一主成分中以X15崩解值（cP）、X16回生值（cP）、X13回复性、X7硬度（g）的影响为主，可以定义第一主成分为米饭物性。

第二主成分以X3直链淀粉含量（%）、X2淀粉含量（%）、X6胶稠度（mm）、X5含水量（%）的影响为主，第三主成分以X5含水量（%）、X14糊化温度（℃）、X10凝聚力的影响为主，第四主成分以X11胶黏性、X6胶稠度（mm）的影响为主，第五主成分以X1蛋白质含量（%）、X9弹性（mm）、X3直链淀粉含量（%）的影响为主。

因此，在15种黑龙江省常见粳米的16项指标中，崩解值、回生值、回复性、直链淀粉含量、淀粉含量、胶稠度和含水量是评价粳米食用品质最重要的指标；糊化温度、凝聚力、胶黏性、蛋白质含量、弹性也是影响粳米食用品质评价的指标，这些指标对粳米食用品质评价的影响累计达82.0%，能够当作建立粳米食用品质评价模型的参数。

2.3 构建黑龙江省粳米食用品质评价模型

根据表6和表7中结果，以各因子即主成分为因变量Y；以各指标X为自变量；以各主成分特征向量为自变量系数构建各个主成分的线性关系式。

以各主成分Y1、Y2、Y3、Y4、Y5为自变量，以其对应的方差贡献率为自变量系数，构建黑龙江省粳米食用品质评分的线性关系式Z。

利用该模型对样品的食用品质评价，见表8。

表8 运用模型对大米食用品质评价结果

2.4 大米品质评价模型的验证试验

感官评价方法评价粳米食用品质结果见表9。

与粳米食用品质评价模型的结果相比，只有稻花香、松粳10号、梅河大米的评价结果与粳米品质评价模型不同。本模型的预测结果与感官评价方法的一致性达到80%。一致性未能达到100%是因为影响粳米的食用品质的因素是繁多而且复杂的［16］，但感官评价方法评价粳米食用品质时侧重的气味和外观品质在本模型中体现不够充分。所以，结果出现误差也是合理的。

表9 感官评价方法对大米食用品质评价结果

3 结论

3.1 对15种黑龙江省常见粳米理化特性、质构特性和糊化特性共16项指标进行单因素方差分析，结果发现，它们在品种间均存在显著性差异，说明所选指标是影响粳米食用品质的因素，可以对其进行主成分分析。

3.2 对16项指标进行主成分分析，结果表明，前5个主成分能够解释评价粳米食用品质因素的43.6%、14.2%、9.22%、8.54%、6.44%，合计达到82.0%。其第一主成分贡献率最高，第一主成分中的崩解值、回生值、回复性、硬度占主导地位。

3.3 根据主成分分析结果，建立食用品质评价模型，并运用该模型评价15种黑龙江省粳米的食用品质。该模型对粳米食用品质的评价结果与感官评价方法结果具有80%的一致性，结果中只有稻花香、松粳10和梅河大米的食用品质评价结果与采用感官评价方法的结果不同。该模型为今后黑龙江省粳米食用品质评价工作提供了一种有效、迅捷、实用的方法。

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A Evaluation Model of Eating Quality for Japonica Rice from Heilongjiang Province

Zhang Chengliang Cheng Jianjun Xie Siyu Qi Hui Wang Shuai Wang Wenbo
（College of Food Science，Northeast Agricultural University，Haerbin 150030）

15 varieties of Japonica Rice from Heilongjiang have been selected and investigated in the paper.Their physical properties，chemical properties，cooking properties and textural features have been determined，aswell as the eating qualities measured by sensory evaluation method.The results of 16 properties included amylose，protein，fat，water content，gelatinization temperature，disintegration value，anabiosis value，hardness，coherence，cohesiveness，and all the data have shown that the characteristics indicated significant difference between different kinds of rice.A normal Principal Component Analysis（PCA）has been utilized.The results of PCA reported that the dedication from the first to the fifth principal componentwas 43.59%，14.19%，9.22%，8.54%and 6.44%，respectively；the accumulative dedication was 81.98%.An evaluation model of taste quality of Japonica Rice from Heilongjiang was established bymethod of Principal Component Analysis（PCA）.The consistency of eating qualities evaluated by themodel and sensory evaluation method was 80%.

the japonica rice，the taste quality，the evaluation model

TS201.1

A

1003－0174（2015）08－0001－06

东北农业大学科学研究（2012RCB104）

2014－03－04

张呈良，男，1989年出生，硕士，食品工程

程建军，男，1969年出生，教授，农产品加工