油用花生品质评价模型的建立及其加工适宜性研究

王 丽, 刘红芝, 刘 丽, 石爱民, 胡 晖, 杨 颖, 王 强,*

(1.农业部农产品加工综合性重点实验室/中国农业科学院农产品加工研究所,北京 100193; 2.北京农业职业学院,北京 102442)



油用花生品质评价模型的建立及其加工适宜性研究

王 丽1,2, 刘红芝1, 刘 丽1, 石爱民1, 胡 晖1, 杨 颖1, 王 强1,*

(1.农业部农产品加工综合性重点实验室/中国农业科学院农产品加工研究所,北京 100193; 2.北京农业职业学院,北京 102442)

*王 强,男,研究员,博士生导师,主要从事粮油加工与副产物综合利用方面的研究。通信作者。

摘 要:采用有监督主成分回归分析建立了油用花生品质评价模型,采用K-means聚类分析建立了油用花生的加工适宜性评价方法。研究结果表明,油用花生品质评价模型中包括粗脂肪含量、油酸/亚油酸比值和不饱和脂肪酸总含量三个指标,模型预测值与实测值之间的相关系数为0.70。该模型可以较好地将花生品种进行油用等级划分,筛选出的远杂9102、鲁花9号、徐花14、黑花生、海花1等品种制备的花生油具有较好的稳定性。该研究结果为准确判断未知花生品种是否适宜花生油加工提供了理论依据。

关键词:花生;花生油;评价模型;适宜性

花生(Arachishypogaea L.)属于豆科,起源于南美洲热带亚热带地区,是一种重要的油料蛋白资源[1]。花生中含油量达46%～52%,不饱和脂肪酸含量达85%以上。我国花生榨油的比例占花生总产量的53%,年产花生油256万t左右[2]。花生油营养丰富,气味清香纯正,是良好的烹饪用油和目前最受欢迎的食用油之一。油脂的氧化稳定性是衡量花生油品质好坏的重要指标,且与人们的身体健康息息相关[3]。文献[4-10]研究了脂肪酸比例模式与油脂氧化稳定性的量化关系,建立了花生油、大豆油、葵花籽油、菜籽油、橄榄油、大鲵油脂、杏仁油、核桃油中脂肪酸与油脂氧化稳定性关系式,并较好地预测了油脂的氧化稳定性。张建书[11]分析结果表明,花生中的维生素E、植物甾醇、角鲨烯与花生油稳定性之间具有显著的相关性。我国有六千余个花生品种,不同品种的花生品质存在较大的差异[12],以其为原料所制得的花生油的品质也有所不同[11]。目前关于不同品种花生原料品质对其油品品质的影响研究较少,因此深入研究不同花生品种品质特性,筛选出具有优质油脂稳定性的花生品种是花生产业的一个重要发展方向。

1 材料与方法

1.1 实验材料

选取我国主栽花生品种45个,花生品种名称及序号如表1。

表1　45个花生品种名称Tab.1 Name of 45 peanut varieties

1.2 实验方法

不同花生品种的感官品质、理化与营养品质及加工品质、花生油品质共45个指标。

1.2.1 花生物理性状分析

1)果形:当花生样品的果形为曲棍形时,果形得分为1；当花生样品的果形为驼峰形时,果形得分为2；当花生样品的果形为串珠形时,果形得分为3；当花生样品的果形为普通形时,果形得分为4；当花生样品的果形为蜂腰形时,果形得分为5；当花生样品的果形为葫芦形时,果形得分为6；当花生样品的果形为蚕茧形时,果形得分为7；当花生样品的果形为斧头形时,果形得分为8[13]。

2)籽粒形状:参考栾文琪等[13]方法。

3)红衣:参考王强[2]方法。

4)百果重:随机取100个花生果,称重,3次重复,求平均值(参考GB/T 5499—2008[14])。

5)百仁重:随机取100粒花生仁,称重,3次重复,求平均值(参考GB/T 5499—2008[14])。

1.2.2 花生理化与营养品质分析

1)水分含量:参考GB/T 5009.3—2003[15]。

2)脂肪含量:参考GB/T 5009.6—2003[16]。

3)蛋白质含量:参考GB/T 5009.5—2003[17]。

4)灰分:参考GB/T 5009.4—2003[18]。

5)粗纤维含量:参考GB/T 5515—2008[19]。

6)氨基酸含量:参考GB/T 5009.124—2003[20]。

7)含糖量:参考GB/T 15672—2009方法并略有改动[21]。

8)脂肪酸:参照GB/T 17376—2008[22]。VE:参照GB/T 5009.82—2003[23]。

9)甾醇:参照GB/T 25223—2010[24]。

10)角鲨烯:参照DB31/T 690—2013[25]。

1.2.3 花生加工品质分析

1)出仁率:100 g花生果剥出花生仁重量/100 g× 100%；

2)出油率:提取出花生油质量/花生中脂肪含量。

1.2.4 花生油品质分析

1)色泽:参照GB/T 5525—1985[26]。

2)水分及挥发物:参照GB/T 5528—1995[27]。

3)过氧化值:参照GB/T 5538—2005[28]。

4)酸价:参照GB/T 5530—2005[29]。

5)不皂化物:参照GB/T 5535.1—2008[30]。

6)诱导时间:参照GB/T 21121—2007[31]。

7)碘值:参照GB/T 5532—2008[32]。

8)皂化值:参照GB/T 5534—2008[33]。

1.2.5 数据处理

采用SPSS19.0软件分析花生及花生油品质特性的差异情况,花生与花生油品质之间关系模型的建立以及K-means聚类分析[34-35]。

2 结果与分析

2.1 花生品质特性分析

对所选45个花生品种基本数据的变化范围、均值、标准差、变异系数进行分析,结果如表2。脂肪含量(6.63%)、蛋白质含量(7.97%)、灰分(7.86%)、出仁率(8.50%)等四个指标的变异系数小于10%,变异系数反映数据离散程度的大小,变异系数越大,说明不同品种该指标间差异越大。

表2　花生品种的品质特性Tab.2 Characteristics of peanut

2.2 花生油加工品质特性分析

花生油品质是评价花生品种是否适合制油的主要评价依据。本研究对所选品种花生油的基本数据变化范围、均值、标准差、变异系数进行分析,结果如表3。由表3可见,碘值和皂化值的变异系数小于10%(为6.90%和6.42%),说明不同品种花生油除碘值、皂化值外,各指标在不同品种间差异较大。

表3　花生油的品质分析Tab.3 Characteristics of peanut oil

表3分析结果表明,实验所选花生品种之间的品质特性差异较大,品种来源广泛,选择全面,具有一定代表性。

2.3 花生油综合值分析

由表3可知,评价花生油品质指标共有9个,很难简单通过一个指标来评价一个花生油样品稳定性情况,因此,本研究将评价花生油稳定性的9个指标拟合为一个指标进行后续的模型建立。

1)花生油品质指标变换。花生油品质指标中,有的指标越大油的品质越好,而有的指标越小油的品质越好,因此,为了后续计算方便,将45个品种花生油的所有评价指标都变为越大越好。

2)数据标准化。将45个品种花生油的品质都变为越大越好后,进行标准化处理,即将各指标数据减去均值除以标准差[36]。

3)综合值计算。将处理后的标准化数据进行等全相加记为Y,即为花生油品质的综合值,如表4。

2.4 油用花生加工品质评价模型的建立

2.4.1 有监督主成分回归分析建立适宜油用加工的花生品质评价模型

采用有监督主成分回归分析[35]对选取的45个品种中的前34个建立模型。将表4中的Y值(综合值)与花生的36个指标进行显著性分析,结果发现有3个指标与Y值在0.05水平上显著,如表5。

2.4.2 回归方程的建立

采用Box-Cox[37]转换法将Y转换为符合正态分布的数值,得到λ=1,即Y1=Y-1。

表4　45个花生品种的综合值Tab.4 Composite value of 45 peanut varieties

表5　花生品质与花生油品质综合值回归显著性指标Tab.5 Significant value between peanut quality and peanut oil composite value

建立Y1与各个自变量的回归方程。表6显示,粗脂肪、油酸/亚油酸、不饱和脂肪酸含量的回归系数在0.05水平上均为显著。各个指标都纳入到方程中,得到具体方程如式(1)。

表6　回归系数显著性Tab.6 Significances of regression coefficient

2.4.3 回归模型的验证

将未参与模型建立的11个花生品种的粗脂肪含量、油酸含量/亚油酸含量、不饱和脂肪酸含量等3个指标代入模型中,计算11个品种花生油品质综合值(即表示花生的氧化稳定性),该花生油综合值的模型预测值与化学测定值的比较结果如表7。分析预测值与测定值间相关性,二者的相关系数为0.70,表明该模型的预测效果较好。

2.5 适宜油用加工的花生品质评价方法的建立

采用K-means聚类分析方法,将花生油综合值进行分类,初步分为3类,确定每类的聚类中心,将花生油综合值划分为3个等级,则可将测得的45个花生品种进行分类,如表8。

表7　11个花生样品的花生油模型预测值与化学测定值的比较结果Tab.7 Comparison between predicted values and chemical measured values

表8　45个花生品种的分类Tab.8 Classification of 45 peanut varieties

依据预测模型中各指标的回归系数确定各指标权重,采用K-means聚类分析及实际情况,将各评价指标分为Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级,各指标权重值作为Ⅰ级得分,依次类推。

将花生的粗脂肪、油酸/亚油酸、不饱和脂肪酸3个品质指标分别进行K-means聚类分析,将每个指标分为3类,即Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级,赋予各等级指标相应的分值,如表9。

以3个性状指标得分之和作为某花生品种的最终得分,按照K-means聚类分析将45个品种最终得分分为3类,如表10。

比较表8与表10结果,得到二者匹配度为:适宜品种为80%,基本适宜品种为63.6%,不适宜品种为85.7%,说明该评价结果较好,适合作为适宜加工花生油的花生品质评价标准。

表9　各指标各等级的分值Tab.9 Scales of different characteristics

表10　根据K-means聚类分析方法得到的45个花生品种的分类Tab.10 Classification of 45 peanut varieties by K-means

3 结 论

本研究测定并分析了45个品种花生及其花生油的品质特性,采用有监督主成分分析建立了花生油品质的预测模型,该模型预测值与实测值之间的相关系数为0.70,说明预测模型效果较好。通过K-means聚类分析,将预测模型中的3个指标划分为3个等级,其中远杂9102、鲁花9号、徐花14、黑花生、海花1等品种制备的花生油氧化稳定性较好。该研究通过这3个指标可以预测某一个未知花生品种是否适宜油用,为未知样品的加工适宜性提供依据。

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(责任编辑:叶红波)

Research on Evaluation Model and Processing Suitability of Oil-Used Peanut

WANG Li1,2, LIU Hongzhi1, LIU Li1, SHI Aimin1, HU Hui1, YANG Ying1, WANG Qiang1,*
(1.Comprehensive Key Laboratory of Agro-processing and Quality Control,Ministry of Agriculture/Institute of Food Science and Technology,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100193,China；2.Beijing Vocational College of Agriculture,Beijing 102442,China)

Abstract:Supervised principal component analysis was used to establish the evaluation model of oil-used peanut.K-means cluster analysis was applied to analysis the processing suitability of oil-used peanut.The results showed that the evaluation model of oil-used peanut included the crude fat content,ratio of oleic acid and linoleic acid,and unsaturated fatty acid content.The correlation coefficient between the predicted value and measured value was 0.70.The evaluation model could classify the peanut varieties into three scales and yuanza 9102,luhua 9,xuhua 14,heihuasheng,and haihua 1 were mostly suitable for peanut oil processing.The results are very important to predict the suitability of any unknown varieties.

Key words:peanut；peanut oil；prediction model；suitability

中图分类号:TS221

文献标志码:A

作者简介:王 丽,女,讲师,博士,主要从事农产品加工与质量控制方面的研究；

基金项目:中国农业科学院科技创新工程(CAAS-ASTIP-201X-IAPPST)；公益性行业科研项目(200903043)；“十二五”国家科技支撑计划项目(2012BAD09B03)。

收稿日期:2015-12-01

doi:10.3969/j.issn.2095-6002.2016.01.004
引用格式:王丽,刘红芝,刘丽,等.油用花生品质评价模型的建立及其加工适宜性研究[J].食品科学技术学报,2016,34(1):21-27.
WANG Li,LIU Hongzhi,LIU Li,et al.Research on evaluation model and processing suitability of oil-used peanut[J].Journal of Food Science and Technology,2016,34(1):21-27.

文章编号:2095-6002(2016)01-0021-07