汪 姣何新益杜先鋒程莉莉

（1.安徽農(nóng)業(yè)大學茶與食品科技學院，安徽 合肥 230036；2.天津農(nóng)學院食品科學系，天津 300384）

黑米饅頭的制備及其力學特性主成分分析

汪 姣1，2何新益2杜先鋒1程莉莉1，2

（1.安徽農(nóng)業(yè)大學茶與食品科技學院，安徽 合肥 230036；2.天津農(nóng)學院食品科學系，天津 300384）

采用主成分分析的方法，以饅頭的力學指標為依據(jù)，結合感官評定對黑米饅頭的食用品質進行評價。從樣本相關矩陣出發(fā)，對黑米饅頭的主要力學指標進行分析，由累積貢獻率達到79.45%以上，確定反映饅頭食用品質的2個主成分，并獲得各品種的綜合評分。感官評定得出黑米超微粉添加量為20%時感官得分較高，與主成分分析結果基本一致，表明應用主成分分析的方法、利用饅頭的力學指標評定黑米饅頭的食用品質具有可行性。

黑米饅頭；主成分分析；感官評定；力學特性

黑米富含蛋白質、脂肪、維生素B1、B2等［1］，且賴氨酸、精氨酸等含量豐富，與小麥粉搭配蒸制饅頭，可以彌補小麥饅頭中賴氨酸等含量不足的缺陷，從而起到氨基酸互補的功效。但普通雜糧粉粉碎度較低，制成饅頭后口感粗糙、表面不均勻，且不易被人體吸收，其營養(yǎng)保健功能難以發(fā)揮，因而部分學者［2］采用膨化和微細化處理雜糧的方法以提高雜糧粉的品質。擠壓膨化技術是將物料預糊化，膨化后的谷物中部分淀粉轉化為糊精和麥芽糖，蛋白質發(fā)生不可逆和部分降解，使得人體對之有較高的消化吸收率［3］。超微粉碎技術是20世紀70年代以后誕生的新技術，經(jīng)超微粉碎后的食品，細胞壁破壁后，細胞內(nèi)的有效成分的釋放速度及釋放量會大幅提高，更容易被人體吸收。且由于物料為超細粒子，可溶性成分在胃液的作用下溶解，進而通過腸壁被吸收，其不溶性成分易附著在腸壁上，排出體外所需時間較長，提高了有效成分的吸收率［4］。

目前對饅頭品質的評價大多采用感官評價方法，該方法費時費力且存在一定的隨意性和不規(guī)范性，不能滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需求。主成分分析就是研究如何用少數(shù)幾個綜合指標或因素來代表眾多指標或因素，綜合后的新指標稱為原來指標的主成分，彼此相互獨立，又能綜合反映原來多個指標的大部分信息［5］。主成分分析在稻米、豆腐乳等食品的品質分析中已有報道［6－8］，而在饅頭的品質評價鮮見報道。本試驗旨在采用物性分析儀測定饅頭的力學指標，通過主成分分析，結合感官評價，建立對饅頭品質的科學評價體系。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

小麥粉：利達家庭粉，天津利金糧油股份有限公司；

高活性干酵母：安琪酵母股份有限公司；

黑米：天津侯臺農(nóng)貿(mào)市場；

恒溫恒濕培養(yǎng)箱：LRH－150－S型，廣東省醫(yī)療器械廠；

電子天平：JT1201N型，上海精天電子儀器有限公司；

高速粉碎機：CTF2000型，天津市中藥機械廠；

擠壓膨化機：GPS－Ⅱ型，濟南高新開發(fā)區(qū)賽信機械有限公司；

實驗室超微粉碎機：ZNC－300型，北京興時利和科技發(fā)展有限公司；

物性分析儀：TA.XT plus，英國Stable Micro System公司。

1.2 方法

1.2.1 雜糧粉的制備 將黑米用粉碎機進行粉碎（達60目）（以下稱為黑米原粉），用保鮮袋密封保存。

（1）黑米擠壓粉：將黑米原粉加入擠壓膨化機，經(jīng)擠壓膨化成型后，用粉碎機制成擠壓粉（以下稱為黑米擠壓粉），用保鮮袋密封保存。

（2）黑米超微粉：將原粉加入超微粉碎機，進料量控制在10 g／min，使黑米粉充分粉碎（以下稱為黑米超微粉）；加工過程中采用冷水進行冷卻，以避免加工過程中高溫破壞雜糧粉中營養(yǎng)成分。

1.2.2 黑米饅頭的制作方法 參照饅頭專用粉產(chǎn)品標準SB／T 10139——93［9］附錄 A中提出的饅頭制作方法稍加改進。按照面粉的5%，10%，20%，30%，40%5個不同配比，分別添加黑米粉、擠壓粉和黑米超微粉，采用一次發(fā)酵法完成。

具體工藝流程如下：稱取面粉、黑米粉和酵母（總粉量的1%），混合均勻后加適量水和面，至面團不沾手、表面光滑且有彈性為止；將和好的面團置于35℃左右、相對濕度70%～80%的醒發(fā)室中發(fā)酵2 h；取發(fā)酵后的面團再揉3 min，然后分割成大小均勻、形狀相同的方形饅頭坯；將成型后的面團室溫放置15 min進行醒發(fā)；醒發(fā)后的饅頭坯放入已煮沸并墊有紗布的鋁蒸鍋屜上蒸20 min（冒氣起計時），后取出，蓋上干紗布冷卻40～60 min，入袋封裝。

以不添加黑米的白饅頭作對照。

1.2.3 饅頭的感官評價

（1）比容：參照 GB／T 21118——2007附錄 A小麥粉饅頭比容測定［10］；

（2）感官評定：由學習過感官評定的本科生和碩士研究生組成的品嘗小組進行評分，參照SB／T 10139——93［9］附錄B規(guī)定的的評價方法，比容、外觀形狀、色澤、結構、彈韌性、粘牙性和氣味滿分分別為20，15，10，15，20，15和5分，并依據(jù)本試驗具體情況將比容設定為2.3 m L／g為滿分。

1.2.4 質構剖面分析（TPA試驗） 取不同配比雜糧饅頭各6個，在室溫條件下自然冷卻1 h，水平切取厚度為25 mm的均勻饅頭片。采用物性分析儀對樣品進行質構測定，測試前速率：1.00 mm／s，測中速率：0.80 mm／s，測試后速率：0.80 mm／s，壓縮距離6 mm，兩次壓縮間隔時間3.00 s。觸力5 g，探頭類型：P35，數(shù)據(jù)收集率：200次／s。共測定饅頭的硬度、黏性、彈性、粘聚性、膠著性、咀嚼性及回復性7個力學特性指標，將測量得到的6組質構數(shù)據(jù)取平均值作為試驗結果［11－12］。

由SPSS 13.0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與Excel 2003軟件進行統(tǒng)計分析與數(shù)據(jù)處理。

2 結果與討論

2.1 黑米粉預處理方法對饅頭感觀品質的影響

試驗得黑米饅頭的感官得分見表1。由表1可知，黑米原粉與擠壓粉添加量為10%、超微粉添加量為20%時感官得分較高；其中超微粉添加量為20%時感官得分最高。擠壓膨化是一種預熟化的過程，由于本試驗采用的是單螺桿擠壓膨化機，螺桿短、轉速高，物料在機筒內(nèi)停留時間較短，物料不能達到熔融狀態(tài)［13］，膨化不充分，經(jīng)過擠壓膨化的黑米粉，粉體表面會產(chǎn)生一種膠質體，對水分的隔絕能力會大大增加。粉體表面膠質化隔絕了水分進入粉體內(nèi)部，制成饅頭后，表皮粗糙，易有硬塊，色澤易發(fā)暗，氣孔較大，口感較差，總體感官評分較低。

表1 預處理方式及添加量對黑米饅頭的感官的影響Table 1 Effects of pretreatment and proportions on the sensory evaluation of black rice steamed bread

2.2 主成分分析

2.2.1 各力學指標值及相關分析 經(jīng)試驗得出黑米饅頭各力學指標的值，由于各測定指標具有不同的量綱，為了消除由此可能帶來的不合理影響，在進行主成分分析之前先對數(shù)據(jù)作標準化處理。按參考文獻［5］將測定數(shù)據(jù)進行標準化處理，結果見表2。

2.2.2 主成分篩選及其貢獻率 采用SPSS 13.0軟件將黑米饅頭力學指標進行皮爾遜積矩相關系數(shù)計算［14］，各指標之間都有不同程度的相關性，因而這些指標在一定程度上反映的信息有所重疊。采用SPSS 13.0軟件對表2數(shù)據(jù)進行主成分分析，結果見表3。表3描述了主成分分析初始值對原有變量總體描述情況。由表3可知，第一主成分（Z1）的方差貢獻率為50.198%；第二主成分（Z2）的方差貢獻率為29.248%，二者累積方差貢獻率為79.447%，包含了樣品中絕大多數(shù)信息，能反映黑米饅頭樣品的整體信息，因而可以選前兩個主成分進行分析。

表2 各力學指標值標準化處理Table 2 Standardized of the mechanical indexes

表3 相關矩陣的特征值與貢獻率Table 3 Total variance explained

2.2.3 黑米饅頭主成分得分 經(jīng)軟件處理第一和第二主成分載荷，構建主成分與黑米饅頭各品質指標之間的線性關系式，各線性關系式如式（1）：

利用式（1）得黑米饅頭Z1、Z2值；以2個主成分Z1、Z2與其方差貢獻率構建出饅頭品質的綜合評價模型Z，Z是主成分Z1、Z2的線性組合，即：Z＝0.63Z1＋0.37Z2。利用該數(shù)學模型得黑米饅頭的主成分得分（Z值）見表4。

表4 黑米饅頭的主成分得分Table 4 The principal component scores of Black rice steamed bread

由表4可知，黑米超微粉饅頭Z值普遍較高，其中超微粉添加量為20%時Z值最高，與感官評價結論基本一致。由于在TPA測定中，不涉及色澤和氣味的化學感受，故感官評價與主成分分析結果稍有差異。

3 結論

（1）黑米超微粉饅頭感官得分及Z值普遍較高；其中添加量為20%時品質最好。

（2）應用主成分分析法對黑米饅頭進行了研究，確定了反映饅頭食用品質的2個主成分因子，2個主成分的累積貢獻率達到79.447%以上，即代表了全部信息的79.447%。

（3）主成分分析結果與感官評定結果基本一致，表明通過測定饅頭力學指標，利用主成分分析的方法評定黑米饅頭的食用品質具有可行性。

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14 楊澤敏，王維金，周竹青.5個早秈品種不同播種期米質性狀的主成分分析［J］.生物數(shù)學學報，2003，18（4）：491～496.

Preparation and principal component analysis of mechanical properties of black rice steamed bread

WANG Jiao1，2HE Xin－yi2DU Xiang－feng1CHENG Li－li1，2

（1.College of Tea＆Food Science and Technology，Anhui Agricultural University，Hefei，Anhui230036，China；2.Department of Food Science，Tianjin Agricultural University，Tianjin300384，China）

Based on mechanical indexes of steamed bread and sensory evaluation，the taste quality of black rice steamed bread was evaluated by principal component analysis method in this study.The main mechanical indexes of ten kinds of steamed bread were determined from the specimen correlation matrix.According to more than 79.45%of the cumulative variance proportion，two principal components were established for reflecting the taste quality of steamed bread and overall merits of these steamed breads were obtained.It was discovered that black rice steamed bread had the best property by the sensory evaluation when the proportions were 20%.The above results were in accordance with those from principal component analysis，which indicated that the method of principal component analysis and mechanical indexes was a practical way to access the taste quality of colorful steamed bread.

black rice steamed bread；principal component analysis；sensory evaluation；mechanical properties

10.3969／j.issn.1003－5788.2011.03.006

天津市科技計劃項目（編號：10ZHXHC08800）

汪姣（1988－），女，安徽農(nóng)業(yè)大學在讀碩士研究生。E－mail：augustlemon＠163.com

何新益

2011－02－15