孫麗娟，胡學旭，張慧杰，吳麗，王步軍

（中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所/農(nóng)業(yè)部谷物產(chǎn)品質(zhì)量安全風險評估實驗室（北京），北京100081）

基于主成分分析法的描述性面包感官參數(shù)評估

孫麗娟，胡學旭，張慧杰，吳麗，王步軍*

（中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所/農(nóng)業(yè)部谷物產(chǎn)品質(zhì)量安全風險評估實驗室（北京），北京100081）

針對標準GB/T 14611-2008《糧油檢驗小麥粉面包烘焙品質(zhì)試驗直接發(fā)酵法》中4個面包定量感官參數(shù)，依據(jù)感官評價小組表現(xiàn)，分析驗證各參數(shù)穩(wěn)定性、難易程度和特性，為參數(shù)和標度設置提供依據(jù)。選擇人員和樣品不同的四組感官評價小組，按該標準對面包外觀、面包芯色澤、質(zhì)地和紋理結(jié)構(gòu)評價打分，通過方差和主成分分析四組評價人員的各參數(shù)感官評價表現(xiàn)，分析4個參數(shù)特性。面包外觀樣品間差異顯著、易區(qū)分判別、穩(wěn)定性好、小組一致性好；面包芯色澤樣品間差異較顯著，但混雜了光澤和顏色兩個屬性，不易理解區(qū)分，小組一致性低于其他參數(shù)，穩(wěn)定性差；面包質(zhì)地差異較顯著、較易區(qū)分，但穩(wěn)定性較差，可通過培訓改善人員的區(qū)分力和小組的一致性；面包芯紋理結(jié)構(gòu)差異不明顯、難于區(qū)分、穩(wěn)定性差，良好培訓可改善區(qū)分能力和一致性；標準化和統(tǒng)一標度主成分分析顯示四個參數(shù)都是面包主要參數(shù)。建議將面包芯的顏色和光澤分開評分，或給出更詳細的描述，提高面包外觀和面包芯色澤的評分比例。

描述性；面包；感官評價；參數(shù)；主成分分析

感官評價方法主要分為三類：差別檢驗、描述性分析和喜好性分析。國標GB/T 14611-2008《糧油檢驗小麥粉面包烘焙品質(zhì)試驗直接發(fā)酵法》[1]中的面包感官評價屬于傳統(tǒng)描述性定量分析法，主要從面包外觀，以及面包芯色澤、質(zhì)地和紋理結(jié)構(gòu)4個綜合參數(shù)對其進行描述，參照標準給出的各屬性描述給出標度，通過總標度判斷面包整體品質(zhì)[2-4]。這4個感官參數(shù)包含了面包冠、頸和表皮情況，面包芯顏色、光澤、平滑性、彈性、回復性、柔軟情況，以及面包芯孔壁性狀和薄厚、孔隙分布情況等多個屬性。各個參數(shù)的語言描述和標度設定合理性，決定了面包感官評定的結(jié)果。因此，分析評價國標中面包4個參數(shù)的感官評價特性非常重要。在感官評價研究中，主要應用一元或多元的統(tǒng)計方法，特別是方差分析法（Analysis of Variance，ANOVA）和主成分分析法（Principal Component Analysis，PCA），對評價小組成員區(qū)分能力、重復性、再行性和一致性進行評估[5-11]。通過分析比較評價小組對不同參數(shù)的區(qū)分能力、一致性等情況，可綜合判斷參數(shù)設定的合理性。目前方差分析、主成分分析已大量應用于豆腐干品質(zhì)結(jié)構(gòu)[12]、酒類感官預測[13-14]、面條品質(zhì)[15-16]、鴨血豆腐[17]、發(fā)酵乳制品[18]、桃子汁[19]、煙草[20]等中感官參數(shù)的分析篩選。本文對現(xiàn)行標準設置，依據(jù)人員和樣品不同的四組感官評價小組表現(xiàn)，主要應用方差分析法和主成分分析等統(tǒng)計手段，通過分析評價小組區(qū)分能力和一致性，系統(tǒng)評估驗證了其中面包4個感官定量評價參數(shù)的穩(wěn)定性、難易程度和特異性，為優(yōu)化參數(shù)及其標度設置提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗樣品為2011-2014年強筋小麥23個品種、43個樣品，分別來自河北、黑龍江、山東、河南和湖北省5個省份的不同麥區(qū)，田間取樣、實驗室制粉后，后熟1個月。試驗指標測定在中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所/農(nóng)業(yè)部谷物品質(zhì)監(jiān)督檢驗測試中心進行。

1.2 試驗儀器

制粉機MLU202：無錫布勒機械制造有限公司：和面機ARM-02：加拿大雷鳥食品機械有限公司；面團成型機JCXZ：北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司；醒發(fā)箱JXFD12：北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司；烤箱TMCCCC-218：日本三幸機械株式會社；THUNDERBIRD切片機：加拿大雷鳥食品機械有限公司，切片距12 mm；電子天平ML3002：梅特勒-托利多儀器上海有限公司；獨立封閉的感官評價室。

1.3 試驗方法

分別于2011年-2014年每年各1次共4次，按國家標準GB/T 14612-2008對面包的外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行感官評價打分，每次評價8-15個品質(zhì)不同的樣品，每次評價提供對照樣品1個，對照經(jīng)專家組協(xié)商給出參考分值，評價小組成員7-15人，其中2011年設定為第一組、2012年為第二組、2013年為第三組、2014年為第四組，每組感官評價具體情況見表1。

表1 各感官評價小組情況表Table 1 The details of 4 sensory evaluation panels

國標面包感官評價參數(shù)一共包括面包外觀，以及面包芯色澤、質(zhì)地和紋理結(jié)構(gòu)4個參數(shù)，根據(jù)每個參數(shù)的描述對其打分，最后合計為面包感官評分，本研究不考量面包體積評分，具體情況見表2。

表2 GB/T 14612-2008中4個參數(shù)具體描述和打分Table 2 The descriptive and score of 4 parameters in GB/T 14612-2008

其中外觀是通過觀察面包外部結(jié)構(gòu)、冠的大小、表皮光滑來判定，其他3個參數(shù)通過對等厚的面包片觀察、觸摸和按壓，判定面包芯色澤、紋理和質(zhì)地等。

1.4 統(tǒng)計分析

采用Panel check和 SPSS（Statistical Program for Social Sciences）軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。SPSS軟件分析每組試驗數(shù)據(jù)，第四組中4i號感官評價人員出現(xiàn)異常值，將其剔除；Panel check軟件分別對四組面包感官評價數(shù)據(jù)進行雙因素方差分析，對每組評價人員的面包感官參數(shù)打分進行主成分分析，針對第二組的四個面包感官參數(shù)進行主成分法分析和標準化主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 面包感官參數(shù)穩(wěn)定性分析

四組感官評價小組所有樣品的面包參數(shù)平均值±標準偏差見表3。

表3 四組感官評價小組所有樣品的面包參數(shù)Table 3 The bread parameters of 4 sensory evaluation panels

續(xù)表3 四組感官評價小組所有樣品的面包參數(shù)Continue table 3 The bread parameters of 4 sensory evaluation panels

從表3可以看出，四組感官評價樣品中，面包外觀的標準偏差分布在0～0.89、面包芯色澤分布在0～0.99、質(zhì)地分布在0.23～1.93、紋理結(jié)構(gòu)分布在0.83～6.98，不同小組標準偏差差異較大，基本分布在各參數(shù)最大標度的20%以內(nèi)；所有感官評價小組中，面包外觀的標準偏差整體略低于面包芯色澤，低于面包芯質(zhì)地，明顯低于面包芯紋理結(jié)構(gòu)；隨著樣品平均值的降低，面包參數(shù)標準偏差呈升高趨勢，但參數(shù)特性變化無明顯規(guī)律。方差分析是感官評價最常用的數(shù)據(jù)分析方法[8-9，21]，參數(shù)的 F 值越大，其區(qū)分效果越好，P＞0.05表示樣品間不存在顯著性差異，P＜0.05時，則表明存在顯著性差異，只有少數(shù)人無法區(qū)分[11-12]，通過比較不同組別的F值和區(qū)分效果判斷參數(shù)的穩(wěn)定性。

對各組樣品對評分的方差分析顯示，所有感官評價小組的面包外觀F值均大于12（P＜0.01），基本大于其他參數(shù)，樣品間面包冠的形狀和頸的大小差異顯著、易區(qū)分，感官評定的穩(wěn)定性好；面包芯色澤和質(zhì)地F值（P＜0.05）變化較大，面包芯的顏色、光澤、軟硬度和彈性差異較顯著，感官評定的穩(wěn)定性減弱；面包芯結(jié)構(gòu)中各組F值變化最明顯，整體低于其他組，其中第三組的P＞0.05未能區(qū)分樣品間差異，可見面包紋理結(jié)構(gòu)主要通過其氣孔細密均勻程度，以及氣孔形狀、孔壁薄厚判斷，樣品間物理差異極小，不易區(qū)分，感官評定的穩(wěn)定性最差，各組評分方差分析見圖1。

2.2 面包感官參數(shù)難易程度分析

用Panel Check軟件分別對四組所有評價人員的面包外觀、面包芯色澤、質(zhì)地和紋理結(jié)構(gòu)評分進行主成分分析見圖2～圖5，圖中每個點代表一個評價員，點落在內(nèi)外橢圓之間時，表明該點50%以上的系統(tǒng)方差可以由主成分1和主成分2解釋，評價人員的點越靠近外橢圓，各點聚攏程度越高和主成分1貢獻率越大時，評價小組的一致性越好[5，10，12]，通過評估評價人員對各參數(shù)的區(qū)分力和組間一致性，分析參數(shù)判斷的難易程度。圖2顯示面包外觀的第一、二組各點主要集中在外橢圓，主成分1的貢獻率高達82.5%和84.2%，第三、四組各點分散加大，分別有兩個點落入內(nèi)橢圓，主成分1的貢獻率分別為65.3%和64.6%，評價小組對該參數(shù)的區(qū)分能力和一致性好于其他參數(shù)，面包外觀差異明顯，肉眼直接可見，參數(shù)判別最容易。

圖1 四組感官評價受樣品影響方差分析圖Fig.1 The 4 panels sensory evaluation with product effect in ANOVA analysis

圖2 Tucker-1面包外觀分析Fig.2 Tucker-1model of the bread shape and crust

圖3 tucker-1面包芯色澤分析Fig.3 Tucker-1model of the bread crumb colourandlustre

圖4 tucker-1面包芯質(zhì)地分析Fig.4 Tucker-1model of the bread softness and springiness

圖5 tucker-1面包芯紋理結(jié)構(gòu)分析Fig.5 Tucker-1model of the bread crumb textrue

圖3～圖5顯示，面包芯參數(shù)的第三、四組在內(nèi)橢圓中的點明顯增多，主成分1的貢獻率也有所降低。面包芯色澤（圖3）的A和B中各點聚攏程度和主成分1貢獻率低于面包芯其他參數(shù)，C和D中各點分散明顯，主成分1的貢獻率降低最明顯，分別降到25.6%和42.1%，可見各小組的區(qū)分力和一致性最差，如前分析樣品間色澤差異雖較顯著，卻最難區(qū)分辨別，主要由于絲樣光澤和顏色是面包芯的兩個屬性，混雜在同一參數(shù)中，不易準確判斷，降低了評價人員對面包芯色澤的區(qū)分能力，因此建議將顏色和光澤分開評分，或給出更準確的描述；面包質(zhì)地和紋理結(jié)構(gòu)各組表體改善（見圖4、圖5），但差異仍較大，圖4、5的A和B中各點都聚攏在外橢圓，主成分1的貢獻率也明顯好于C和D，由于質(zhì)地差異較為明顯，但需通過觀察和觸摸綜合判別，區(qū)分難度略有增加，紋理物理結(jié)構(gòu)差異細微，肉眼較難準確區(qū)分，建議針對需要多種感官綜合判定的屬性，可通過良好培訓改善小組區(qū)分能力。

2.3 面包感官參數(shù)標度分析

通過對每個參數(shù)第一主成分的貢獻率比較，貢獻率越大，評價小組一致性越好[5，10，22-23]，選擇一致性最好感官小組分析參數(shù)特性。綜合分析面包四個參數(shù)的主成分1貢獻率表明，各組感官評價小組一致性表現(xiàn)不同，整體上第二組和第一組的一致性明顯好于其他兩組，其中第二組最好、第一組次之、第四組再次、第三組最差。選用各參數(shù)主成分1貢獻率最高的第二組數(shù)據(jù)，對面包四個感官參數(shù)進行主成分分析，原始打分數(shù)據(jù)主成分分析顯示見圖6A，只有面包芯紋理、質(zhì)地的主成分貢獻率大于0.9，第一主成分（99.6%）主要綜合面包芯紋理參數(shù)，第二主成分（0.3%）主要綜合面包芯質(zhì)地參數(shù)，主要由標度比例最大的面包芯紋理結(jié)構(gòu)和質(zhì)地決定。由于各參數(shù)標度差異較大，絕對值大小影響求解主成分，為更好分析相對數(shù)的變量作用，可采用標準化主成分分析方法[24-25]。對數(shù)據(jù)進行了標準化見圖6B，統(tǒng)一標度處理見圖6C，主成分分析顯示面包四個感官參數(shù)與主成分貢獻率均大于0.9，第一主成分分別為98.1%和98.4%綜合面包四個參數(shù)，第二主成分分別為1.0%和0.8%主要綜合面包芯色澤和面包外觀，可見四個參數(shù)都是面包主要參數(shù)，應提高面包芯色澤和外觀在評分體系中所占的比例。

圖6 面包四個感官參數(shù)進行主成分分析Fig.6 Four bread sensory evaluation parameters principal component analysis

3 結(jié)論

我國面包感官評價標準已實施多年，但在實際操作過程中，仍存在個別參數(shù)描述不準確問題，本研究通過分析四組感官評價小組表明，發(fā)現(xiàn)面包外觀主要依據(jù)面包頸和冠的大小，通過肉眼直觀判斷，樣品間差異明顯、更易判別區(qū)分、穩(wěn)定性好，各評價小組一致性好。面包芯色澤主要依靠在一定光線下肉眼觀察判斷，差異較顯著，但參數(shù)混雜了光澤和顏色兩個屬性，不易區(qū)分判斷，穩(wěn)定性很差，建議將顏色和光澤兩個屬性區(qū)分開，并做準確描述。面包質(zhì)地主要通過觸感和觀察來判斷，差異較為顯著，較易區(qū)分判別，但穩(wěn)定性較差，需通過培訓改善人員的能力和小組一致性。面包芯紋理結(jié)構(gòu)主要根據(jù)面包芯氣孔大小、形狀、排列情況判斷，差異不明顯、不易區(qū)分，穩(wěn)定性差，培訓良好的人員根據(jù)標準參考圖片，能有效分辨樣品間差異，改善一致性。面包外觀、面包芯色澤、質(zhì)地和紋理四個參數(shù)標度不同，面包外觀和面包芯色澤的標度明顯低于其他參數(shù)，但標準化和統(tǒng)一標度主成分分析顯示四個參數(shù)都是面包主要參數(shù)，應提高兩參數(shù)的評分比例。

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Analysis the Parameter of Descriptive Bread Sensory Evaluation Base on Principal Component Analysis

SUN Li-juan，HU Xue-xu，ZHANG Hui-jie，WU Li，WANG Bu-jun*
（Institute of Crop Science，Chinese Academy of Agricultural Sciences/Laboratory of Quality&Safety Risk Assessment for Cereal Products（Beijing），Ministry of Agriculture，Beijing 100081，China）

On the basis of GB/T 14611-2008and evaluation panels performance，analysis the stability，distinctness and characteristic of bread sensory evaluation parameters，provide the reference to setting parameters and scale.According to GB/T 14611-2008，four panels of participants performed bread sensory evaluation.Date of panel performance was studied by the analysis of variance（ANOVA）and principal component analysis（PCA）to discuss four bread parameters.The bread parameter of shape and crust between samples was significant difference and easy to distinguish，the parameter had well stability and panel agreement.The bread crumb colourandlustre were significant difference between samples，but the bread crumb colourandlustre was uneasy to distinguish for mixed up two attributes colour and luster，the stability and panel agreement of the parameter were the worst.The bread softness and springiness between samples were significant difference and easy to distinguish，the panellists with good training were better to distinguish the parameter and panel agreement.The crumb texture between samples was insignificant difference and uneasy to distinguish，the panellists by training should have better ability of distinguish and panel agreement.Date of the four parameters was studied by standardized and uniform scale principal component analysis，the parameters in GB were main parameters of bread.The colourandlustre should be divided into two parameters or with more particular descript.There should be improved the scale of bread shape and crust and bread colourandlustre.

descriptive；bread；sensory evaluation；parameter；principal component analysis

2016-09-19

農(nóng)業(yè)技術(shù)試驗示范項目（125161009000150001）；農(nóng)業(yè)行業(yè)標準制定和修訂項目（125161009000150009）

孫麗娟（1979—），女（滿），助理研究員，碩士，研究方向：谷物品質(zhì)與標準。

*通信作者：王步軍，研究員，博士。

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.13.003