基于主成分分析的生抽酱油品质综合评价

程凤林,周林锦,张军芳

(衡水学院，河北 衡水 053000)

酱油滋味鲜美，具有醇厚的口感和浓郁的酱香，是一种广泛使用的调味品。酱油需求量大，按照不同用途可将其分为生抽酱油、老抽酱油以及特色专用酱油等。生抽酱油颜色金黄或褐中显红，具有浓郁的豆豉香味和开胃消食的功效，适用于日常烹饪，能够对食材进行明显提鲜和调味。随着生抽酱油生产量和需求量的不断扩大，生抽酱油品质的提升成为当前的首要任务，对生抽酱油品质进行客观、准确评价是生抽酱油品质提升和日常生产过程中的重要工作。

在生抽酱油品质综合评价过程中，主要是通过相关物质检测的标准试验方法对生抽酱油单指标进行检测计量，对检测计量结果进行汇总分析，利用数理统计方法进行生抽酱油品质综合评价。主成分分析法是一种能够对多变量进行统计的多元分析法，同时能够对多变量之间的相关性进行分析。主成分分析法是将单指标进行重新组合，形成一种新的互相独立的综合指标，代替初始具有相关性的单指标，所得出的主成分综合指标是原始单指标的线性组合。主成分分析法能够在保证原始数据信息准确性的前提下，对单指标进行线性变化和数据筛选，舍弃影响度较小的数据，并将高维度多指标数据进行降维处理，采用较少的综合变量取代原始的多维度变量，客观、准确地对数据进行评价，防止人为主观因素的影响。

本文通过对30种生抽酱油样品中的总酸、氨基酸态氮、全氮、可溶性无盐固形物、还原糖、铵盐比例、水分活度以及细菌总数8种品质指标进行测量分析，采用品质指标中的前4个主成分建立生抽酱油品质综合评价模型，为生抽酱油品质的综合评价提供了理论依据和方法借鉴。

1 生抽酱油样品检测分析

本文在进行生抽酱油品质综合评价分析时，随机购买30种不同产地和品牌的高盐稀态发酵酱油，用于进行生抽酱油样品检测分析。生抽酱油各种成分测定方法见表1。

表1 生抽酱油成分测定方法Table 1 Determination methods of components in light soy sauce

生抽酱油成分含量测定数据构成主成分分析相关矩阵，根据不同主成分分量线性组合和方差贡献率的乘积进行样本排序，完成生抽酱油品质综合评价。

2 生抽酱油样品成分检测数据

30种生抽酱油样品主成分含量测定结果见表2。

表2 生抽酱油样品主成分含量测定结果Table 2 Determination results of content of principal components in light soy sauce samples

续 表

生抽酱油样品主成分含量统计结果见表3。

表3 生抽酱油样品主成分含量统计数据Table 3 Statistical data of content of principal components in light soy sauce samples

由表3可知，生抽酱油样品中的氨基酸态氮含量为2.5 g/dL，全氮含量为1.09 g/dL，可溶性无盐固形物含量为23.3 g/dL，铵盐比例为1.78%，细菌总数为2090 CFU/mL。其中细菌总数的变异系数达到281.5%，在主成分中变异程度最大，还原糖变异系数为18.6%。生抽酱油中水分活度变异系数为2.5%，变异程度最小。

3 基于主成分分析的生抽酱油品质综合评价

在进行生抽酱油品质综合评价时，为避免主成分含量数量级和单位的影响，对主成分含量数据进行标准化处理，每一个成分含量与平均值的差与该成分含量标准差相除，使含量数据转化为均值为0，标准差为1的无量纲数据。在进行生抽酱油品质综合评价时，利用SPSS对各主成分之间的相关性进行分析，统计分析结果表明主成分含量KMO大于0.6，球体检验平均值为93.958，球体检验概率小于0.01，由此说明生抽酱油中各主成分含量之间具有较高的相关性。

生抽酱油主成分含量相关系数矩阵特征值、方差贡献率以及累计方差贡献率见表4。

表4 生抽酱油样品主成分含量相关系数矩阵特征值Table 4 Eigenvalues of correlation coefficient matrix of principal component content in light soy sauce samples

由表4可知，生抽酱油前4个主成分累计方差贡献率达到84.631%，因此选取生抽酱油前4个主成分对生抽酱油品质进行综合评价。

生抽酱油前4个主成分的特征向量见表5。

表5 生抽酱油前4个主成分特征向量Table 5 First four principal component eigenvectors of soy sauce

由表5可知，决定生抽酱油品质的第1主成分是生抽酱油中的呈鲜物质和有效固形物含量，主要包含氨基酸态氮、可溶性无盐固形物以及全氮。决定生抽酱油品质的第2主成分是生抽酱油中的酸味物质、甜味物质以及生抽酱油的防腐物质，主要包含总酸、水分活度以及还原糖含量。决定生抽酱油品质的第3主成分和第4主成分主要是全氮和铵盐的比例，另外包含部分总酸，主要用于对第1主成分和第2主成分进行补充。

根据主成分特征向量计算生抽酱油前4个种主成分综合评价：

根据前4个种主成分的方差贡献率建立响应的权重系数，最终建立生抽酱油品质综合评价函数，F表示生抽酱油品质综合得分：

F=0.491F+0.152F+0.122F+0.108F。

对30种生抽酱油样品品质进行综合评分，按照得分高低进行排序，为生抽酱油品质综合评价得分统计结果，见表6。

表6 生抽酱油品质综合评价统计结果Table 6 Statistical results of comprehensive evaluation of light soy sauce quality

由表6可知，6号生抽酱油样品综合得分最高，其氨基酸态氮含量为1.09 g/dL，全氮含量为1.91 g/dL，可溶性无盐固形物含量和还原糖含量均较高，但是铵盐比例、细菌总数和水分活度均相对较低。28号生抽酱油样品的综合得分最低，氨基酸态氮含量为1.17 g/dL，全氮含量为1.79 g/dL，细菌总数达到350 CFU/mL，可溶性无盐固形物含量较低，铵盐比例相对较高。

4 结论

通过对随机挑选的30种生抽酱油样品进行总酸、全氮、氨基酸态氮、可溶性无盐固形物、铵盐比例、水分活度、还原糖含量以及细菌总数指标的检测和分析，利用降维方法从品质指标中提取出前4个主成分进行生抽酱油品质综合评价，并建立生抽酱油品质综合评价模型，直观全面地对生抽酱油品质进行综合评价，为生抽酱油的深入综合分析和生产工艺优化提供了科学依据。利用酱油各主成分和相应的方差贡献率进行品质综合评价计算，可有效避免人为因素在综合评价过程中的主观影响，评价结果更加客观。