武曉娟 薛文通 張 惠

(中國農業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院，北京 100083)

不同品種紅小豆的品質評價研究

武曉娟 薛文通 張 惠

(中國農業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院，北京 100083)

以北京、河北、東北3個紅小豆主產區(qū)的15個有代表性的紅小豆品種為試驗材料，對其10個品質性狀進行主成分分析和綜合評判。結果表明:主成分分析提取出3個主成分，累計貢獻率已高達84.252%，可以反映紅小豆品質的絕大部分信息。籽粒明度值L*、百粒重、蛋白質、出沙率、砂質感、淀粉粒徑為影響小豆品質的最主要因子。用這3個主成分代替原來的10個品質因子對小豆進行綜合評判，篩選出外觀品質好的品種為日本紅、農安紅、保紅947、中農科2號，加工品質和綜合品質好的品種為中農科3號、保8824－17、保876－16、京農8號。

紅小豆 品質性狀 主成分分析 綜合評判

我國是紅小豆主要生產和出口國，年總產量約30～40萬噸，每年出口5～8萬噸。國內紅小豆年人均消費不足250 g，消費的紅小豆初級品及加工品多年來也一直處于低檔水平。多是用清選后較次的籽粒進行加工的是普通豆沙，缺乏高檔品專用的優(yōu)質紅小豆品種加工的豆沙餡、糖粒豆、糕點上點綴用整粒豆等。

紅小豆的品質性狀一般包括外觀品質、加工品質和營養(yǎng)品質［1］。品種是整個產業(yè)鏈升級的源頭制約因素。粒小、色暗、商品性狀差的品種外觀品質不利于出口貿易，甚至加工品質差。籽粒大小、種皮色澤、粒形等外觀品質性狀影響商品流通和價格;籽粒出沙率、淀粉粒大小、直鏈淀粉和支鏈淀粉含量等加工品質影響產品成本和價格;而灰分、蛋白質、淀粉、氨基酸、礦物質元素等營養(yǎng)品質還未被生產者、流通商和加工企業(yè)所重視［1］。要科學合理地對紅小豆品質進行評價，需要綜合考慮各項品質指標。為充分利用我國紅小豆主產區(qū)現(xiàn)有的優(yōu)良品種，有必要對這些產區(qū)的主要小豆品種進行鑒定和評價。本試驗以北京、河北、東北3個紅小豆主產區(qū)生產的有代表性的15個紅小豆品種為試驗材料，對其粒形、粒色、籽粒大小、淀粉粒大小、籽粒出沙率和淀粉含量等部分品質性狀進行分析，篩選出一些優(yōu)質品種以應用于高檔小豆制品加工和小豆育種。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

15種紅小豆(中農科1號，中農科2號，中農科3號:中國農科院提供;京農8號:北京農學院提供;保8824－17，保紅947，保876－16:保定農科所提供;冀紅9218，冀紅8937，冀紅352，大紅袍:河北農林科學院糧油所提供;農安紅，日本紅，天津紅，珍珠紅:吉林白城農科院提供)。分析用化學試劑均為分析純。

粉碎機FW135:天津市泰斯特儀器有限公司;色彩色差計CR－300:萬能達香港有限公司;電子天平SR8001:日本METTLER TOLEDO公司;恒溫水浴鍋SHH－W21:北京市長風儀器儀表有限公司;凱氏自動定氮儀DDY－2A:北京真空儀器廠;光學顯微鏡YS－2:重慶光學儀器廠;紫外分光光度計Uvmini－1240:日本Shimadzu公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 外觀品質評價方法

1.2.1.1 粒形

紅小豆粒形可以通過制定一定的標準進行分類，由20個食品專業(yè)學生按分類標準對15種紅小豆評分。4個等級分別為:10分(顆粒大而飽滿，形態(tài)均一);9分(顆粒較大，較飽滿);8分(顆粒較小，不飽滿);7分(顆粒小，不完善粒多)。

1.2.1.2 籽粒大小的測定

籽粒大小以百粒重表示。各品種隨機取100粒小豆進行稱重，重復測定5次，取平均值。

1.2.1.3 粒色的測量

用色彩色差計擴散照明垂直受光(D/O)方式測定。將待測紅小豆表面擦拭干凈后放人專用測量皿中，將每個子粒的種臍調整朝下進行測定。每份材料測定4個平行樣，每樣品換位測定5次，以平均數表示 L*、a*、b*，再進一步計算 C*，C*=(a*2+b*2)1/2。其中，L*為明度值，a*為紅色度，b*為黃色度，C*為彩度，表征色彩的鮮艷程度［1］。

1.2.2 紅小豆營養(yǎng)品質評價方法

蛋白質測定采用凱氏定氮法;淀粉測定采用酸水解法;支鏈淀粉測定采用雙波長法［2］。

1.2.3 加工品質評價方法

1.2.3.1 淀粉粒大小的測定［3］

取各品種典型籽粒在室溫(25℃)下用蒸餾水中浸泡24 h，去除種皮，然后從豆瓣中部取少量淀粉放置在載玻片上，用碘－碘化鉀染色5 min，置于光學顯微鏡下(1 600×)用測微尺測布過量其淀粉粒大小。從每片豆瓣的淀粉粒樣本中分別選取4個有效視野(每視野中至少有5個淀粉粒)，對每個有效視野中最大的淀粉粒進行長(x1)和寬(x2)測定，每個品種測40個淀粉粒，以淀粉粒長和寬的幾何平均數(y)表示，y=(x1×x2)1/2。

1.2.3.2 出沙率的測定

取各品種典型籽粒50 g，清洗干凈，25℃水浸泡10 h后常壓蒸煮l h;將煮熟的豆粒倒入60目篩網，持續(xù)加水將細沙洗入篩網下的容器內，靜置使生豆沙完全沉淀，除去上部清液，將沉淀物裝入布袋中擠壓脫水，得到含水量約65%的生豆沙，烘干后得干豆沙。計算出沙率(C):

C=m1/m2×100%

式中，m1為干沙質量/g，m2為供試紅小豆質量/g。

1.2.3.3 生沙砂質感

生沙指脫水濕豆沙。由20個食品專業(yè)學生按以下分類標準對15種紅小豆制作的生沙的砂質感進行感官評定，4個等級分別為:10分(口感清爽，細膩柔滑);9分(口感清爽，顆粒略粗);8分(口感粗黏);7分(口感黏稠發(fā)澀)。

1.2.4 數據分析

采用SPSS17.0進行主成分分析。

2 結果與分析

2.1 紅小豆品質評價指標的選擇

紅小豆品質評價因子由粒形、明度值L*、彩度C*、百粒重、蛋白質、淀粉、支鏈淀粉、出沙率、淀粉粒徑、生沙砂質感10個指標組成，測定結果見表2。

表2 紅小豆各品質性狀測定結果

粒形即籽粒的整齊度和飽滿度是決定小豆商品性狀的重要因素之一。籽粒色也是決定小豆商品性的重要特征之一。我國紅小豆地方品種中有各種各樣的粒色品種，粒色、明暗、濃淡及均勻度在地區(qū)間存在明顯差異。籽粒百粒重是具有重要經濟價值的商品品質性狀?；谖覈《拱倭Ｖ孛黠@小于日本小豆平均百粒重的狀況，我國有必要培育一些大籽粒品種以順應消費及貿易需求。

出沙率是紅小豆重要的加工品質性狀之一。一個豆沙粒子由被蛋白質包裹著的幾個糊化且膨潤了的淀粉粒構成，大小為60～300目。不同紅小豆原料采用相同加工工藝制作的豆沙的粗細和舌感不同，源于豆沙粒子大小及形狀的不同［1］。因而淀粉粒大小和生沙砂質感也是小豆的兩個重要品質性狀。

豆沙除籽粒中淀粉含量對其影響外，蛋白質含量對豆沙品質也有重要影響。在小豆煮制過程中，20%左右的水溶性蛋白和80%左右的球蛋白在淀粉糊化之前熱凝固，包裹著淀粉粒留在豆沙粒中。蛋白質較多，豆沙粒子很結實，形成黏性很強的豆沙，而蛋白質含量過少只能產生過于沙性的豆沙［1］。紅小豆淀粉中含有大量支鏈淀粉和少量直鏈淀粉。支鏈淀粉含量高，糯性大，口感好，有利于生產豆沙［4］。紅小豆其他營養(yǎng)成分對豆沙物性和制品食味的影響還有待研究。

篩選的10個品質評價因子存在信息的重疊，導致紅小豆品質評價的規(guī)律性很難把握。通過運用主成分分析法將其壓縮為少量的綜合指標，原來較多變量的信息就可以被這些少量的綜合指標反映出。

2.2 小豆品質的主成分分析

表3表明:不同品種及不同地區(qū)間小豆的亮度值L*值均有極顯著差異，北京紅小豆材料的L*值高，河北地區(qū)相對較高，東北紅小豆品種材料L*值相對最低。彩度C*平均值為30.983，變幅為27.48～39.37，說明不同紅小豆品種間籽粒的鮮艷程度存在差異，但地區(qū)間的差異不顯著。

本研究供試品種籽粒平均百粒重為17.609 g，變幅為11.2～25.55 g。百粒重17 g以上的大粒品種約占50%，較農家地方品種大幅增加，遠比全國紅小豆種質資源群體平均值高。15個品種間無顯著差異，地區(qū)間差異相對顯著。在長期有從事紅小豆育種的地區(qū)如河北保定、石家莊和北京，百粒重大;而在紅小豆育種相對薄弱的東北地區(qū)，百粒重小。不同品種紅小豆出沙率無顯著差異。但從地區(qū)來看，不同地區(qū)間差異顯著，北京和河北的品種材料出沙率相當，比東北地區(qū)的品種材料高約6個百分點。淀粉粒大小在紅小豆品種間和地區(qū)間均無顯著差異。

不同地區(qū)紅小豆籽粒蛋白質含量達極顯著差異。北京紅小豆材料相對較高，平均值達22.63%;東北地區(qū)材料最低，平均19.22%;河北紅小豆材料居中。不同地區(qū)間紅小豆支鏈淀粉含量差異顯著，東北紅小豆材料最高，北京地區(qū)材料最低。同一地區(qū)的紅小豆品種間及不同地區(qū)間淀粉含量均無顯著差異。其中，東北紅小豆籽粒總淀粉含量最高，其次是河北的材料，北京最低。

表3 紅小豆各品質性狀的描述統(tǒng)計分析

由表4可知，其中百粒重與粒形顯著正相關，與籽粒明度值L*、出沙率、生沙砂質感、淀粉粒大小極顯著正相關。說明百粒重大的紅小豆比小粒豆粒形好，飽滿度整齊度好;紅小豆百粒重越大，粒色越明亮，出沙率越高，淀粉粒越大，砂質感也越強。蛋白質含量與出沙率、生沙砂質感顯著正相關;出沙率與砂質感、淀粉粒大小極顯著正相關;淀粉粒大小與砂質感極顯著正相關。說明紅小豆籽粒蛋白質含量高，生沙砂質感強。出沙率高的紅小豆淀粉粒大，砂質感強?？傮w來看，大籽粒紅小豆的絕大部分品質性狀相對小粒豆要好，這也是紅小豆育種專家們致力于選育百粒重大的紅小豆的原因之一。

表4 紅小豆各品質評價指標的相關性分析

表5 紅小豆品質主成分因子的特征值及累計貢獻率

表6 紅小豆各品質性狀的主成分載荷

表5、表6顯示，第一主成分能解釋紅小豆品質變異的47.533%，第二主成分解釋21.248%，第三主成分解釋15.471%，累計貢獻率已高達84.252%，可以反映紅小豆品質的絕大部分信息，故只需提取第一、第二、第三主成分 Z1、Z2、Z3即可［5－8］。各主成分表達式如下，其中ZX1，ZX2，……，ZX10是原始變量經過標準化處理的值。

Z1=0.225ZX1+0.411ZX2+0.019ZX3+0.414ZX4+0.250ZX5－ 0.1840ZX6－ 0.208ZX7+0.397ZX8+0.391ZX9+0.398ZX10，籽粒明度值 L*、百粒重、蛋白質、出沙率、砂質感、淀粉粒徑在Z1上的載荷最大。這6個品質因子主要為外觀和加工品質聯(lián)合因子，它們的數值越大，Z1越大。

Z2=0.292ZX1－ 0.120ZX2+0.291ZX3+0.174ZX4－ 0.250ZX5+0.576ZX6+0.547ZX7+0.218ZX8+0.049ZX9+0.206ZX10，淀粉及支鏈淀粉在其上的載荷最大，淀粉及支鏈淀粉含量越高，Z2越大。

Z3= －0.506ZX1－0.178ZX2－0.513ZX3－0.018ZX4+0.369ZX5+0.256ZX6+0.288ZX7+0.240ZX8+0.327ZX9－0.010ZX10，籽粒彩度值 C*及粒形為外觀品質因子，從此表達式可看出C*及粒形在Z3上的載荷最大，兩者數值越大，Z3值越小。

通過以上對主成分的含義說明，可以看出提取Z1、Z2、Z3這3個主成分可以基本反映全部指標的信息，因此用這3個具有代表性的綜合指標代替原有10個指標，基本可以反映紅小豆的綜合品質。這使得紅小豆總體品質性狀的評價問題變得簡單明了。

2.4 紅小豆品質的綜合評判

以每個主成分所對應的特征值占所提取主成分特征值之和的比例作為權重計算主成分綜合模型，小豆綜合品質可以表示為:Z=0.564Z1+0.252Z2+0.184Z3;用所有原始變量表示有 Z=0.108ZX1+0.169ZX2－ 0.010ZX3+0.274ZX4+0.146ZX5+0.088ZX6+0.074ZX7+0.323ZX8+0.293 ZX9+0.275ZX10。

根據主成分綜合模型即可計算綜合主成分值，對15種紅小豆進行綜合評價比較，結果見表7。

由表7可以看出，Z3值排名越差的小豆品種，外觀品質越好。本研究中，外觀品質好的品種為日本紅、農安紅、保紅947、中農科2號、中農科3號、京農8號。淀粉及支鏈淀粉含量高的品種為日本紅、保8824－17、保876－16、天津紅、中農科3號。在綜合得分上，中農科3號、保8824－17、保876－16、京農8號、保947分列前5位，均為北京和保定兩地的大籽粒品種;綜合得分后4位的品種均為東北地區(qū)的紅小豆;石家莊地區(qū)的冀紅系列紅小豆綜合得分居中。

表7 15種紅小豆品質的主成分值與綜合得分

3 結論

紅小豆品質性狀受遺傳因素及環(huán)境因子的影響，各性狀間存在著難以協(xié)調的遺傳相關，這在性狀的主成分分析中有所體現(xiàn)。從分析結果看，籽粒明度值L*、百粒重、出沙率、砂質感、淀粉粒大小、蛋白質為影響小豆品質的最主要因子，淀粉及支鏈淀粉次之。因此，在小豆育種中應致力于選育籽粒明亮、百粒重大、出沙率高、淀粉含量高的品種，以滿足高檔紅小豆加工制品對原料品種單一性、籽粒大小及加工品質的高要求。粒形及籽色對紅小豆綜合品質的影響雖相對最小，但作為重要的商品性狀，直接影響紅小豆的貿易。

在主成分分析的基礎上，對紅小豆品質進行綜合評判可為加工企業(yè)選擇優(yōu)質的專用生產原料提供參考依據。在生產實踐中，可將外觀品質好的紅小豆品種如日本紅、農安紅、保紅947、中農科2號等用于出口貿易和生產糖粒豆、糕點上點綴用整粒豆。淀粉含量高、出沙率高、百粒重大的品種如中農科3號、保8824－17、保876－16等可用于生產豆沙餡。

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Study on Quality Evaluation of Different Adzuki Beans

Wu Xiaojuan Xue Wentong Zhang Hui
(College of Food Science and Nutritional Engineering，China Agricultural University，Beijing 100083)

In this paper，the quality traits of 15 representative Adzuki beans from three main producing areas，namely Beijing，Hebei and Northeast，were studied and the principal component analysis and comprehensive evaluation were performed.The results showed that:cumulative contribution rate of three principal components extracted from PCA on the bean quality was as high as 84.252%and could reflect most of the quality information of Adzuki bean.Grain lightness value L*，hundred grain weight，protein，the rate of dry paste out of bean，the feel of texture of dry bean paste，and starch particle size were the most important factors affecting the quality of adzuki bean.With the three principal components instead of the original 10 quality factors to evaluate overall quality of adzuki bean，the varieties selected with good exterior quality were Japanese Red Bean，Nongan Red Bean，Baoding Red Bean 947，zhongnongke 2，and the varieties of good processing and overall quality were zhongnongke 3，Beijing Agriculture 8，Baoding Red Bean 8824－17 and 876－16.

Adzuki bean，quality traits，principal component analysis，comprehensive evaluation

TS202.1

A

1003－0174(2011)09－0020－05

國家現(xiàn)代農業(yè)(食用豆)產業(yè)技術體系建設專項 (nyc ytx－18－G15－01)

2010－11－23

武曉娟，女，1985年出生，碩士，農產品加工與貯藏工程

薛文通，男，1962年出生，教授，博士生導師，食品新資源開發(fā)與利用