即食玉米加工用品種篩選的主成分分析法

劉玉花，宋江峰，李大婧，劉春泉,*，金邦荃

(1.南京師范大學(xué)金陵女子學(xué)院，江蘇 南京 210097；2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，江蘇 南京 210014；3.國家農(nóng)業(yè)科技華東(江蘇)創(chuàng)新中心農(nóng)產(chǎn)品加工工程技術(shù)研究中心，江蘇 南京 210014)

即食玉米加工用品種篩選的主成分分析法

劉玉花1,2,3，宋江峰2,3，李大婧2,3，劉春泉2,3,*，金邦荃1

(1.南京師范大學(xué)金陵女子學(xué)院，江蘇 南京 210097；2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，江蘇 南京 210014；3.國家農(nóng)業(yè)科技華東(江蘇)創(chuàng)新中心農(nóng)產(chǎn)品加工工程技術(shù)研究中心，江蘇 南京 210014)

探討主成分分析在即食玉米加工用品種篩選中的應(yīng)用，篩選甜糯玉米加工品質(zhì)的有效指標(biāo)。選取11個甜糯玉米品種，測定影響即食玉米加工的主要營養(yǎng)成分，并對各指標(biāo)進(jìn)行主成分分析。主成分分析結(jié)果表明即食玉米加工品質(zhì)由3個主成分構(gòu)成，其中支鏈淀粉對即食玉米加工品質(zhì)的貢獻(xiàn)率最大，占43.232%，篩選出可作即食玉米加工用的品種為蘇試80618和京甜紫花糯2號。

即食玉米；加工品質(zhì)；篩選

甜糯玉米含糖量12%～15%，富含多種氨基酸和礦物質(zhì)，乳熟期鮮食，鮮甜脆嫩。但新鮮甜糯玉米極不耐貯存，常溫30℃存放24h其鮮甜風(fēng)味喪失。即食玉米系采用現(xiàn)代食品加工及真空軟包裝技術(shù)研制而成，不僅保質(zhì)期長，而且最大限度保持了新鮮甜糯玉米的口感和風(fēng)味。即食玉米具有鮮、香、軟、黏、甜等特點，富含人體所必需的糖類、脂肪、蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素、礦物質(zhì)和纖維素，是一種食用方便、純天然的營養(yǎng)保健食品[1-4]。

不同的甜糯玉米品種，其品質(zhì)有所不同，加工而成的即食玉米品質(zhì)也會有所不同。研究甜糯玉米品種的加工特性，篩選適合即食玉米加工用的品種，將有助于促進(jìn)甜糯玉米加工業(yè)的發(fā)展，對建立優(yōu)質(zhì)原料生產(chǎn)示范基地具有重要意義。本研究以江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所新品種示范推廣的11個不同的甜糯玉米品種為原料，分析研究甜糯玉米的還原糖含量、總糖含量、支鏈淀粉含量、總淀粉含量及含水量等加工指標(biāo)，對其進(jìn)行主成分分析，并計算其綜合主成分值，篩選即食玉米加工專用品種。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

供試11個甜糯玉米品種為京科糯218、鮮玉2號、蘇科糯2號、蘇試80618、蘇玉糯14、蘇玉糯5、蘇試80668、蘇玉糯11、美玉3號、蘇試80701、京甜紫花糯2號，均由江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所玉米研究室提供。

直鏈淀粉、支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)樣品 Sigma公司；3,5-二硝基水楊酸(化學(xué)純，≥98.0%) 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；甲醇(分析純，≥99.5%)、無水乙醇(分析純，≥99.7%)、鹽酸(分析純，36%～38%) 上海中試化工總公司；氫氧化鈉(分析純，≥96.0%) 汕頭市西隴化工廠有限公司；碘(分析純，≥99.0%)、碘化鉀(分析純，≥98.5%) 上海化學(xué)試劑有限公司；酒石酸鉀鈉(分析純，≥99.0%) 南京化學(xué)試劑有限公司。

1.2 方法

采樣：采摘乳熟期(授粉后20～25d)甜糯玉米鮮苞，在采樣當(dāng)天置于－18℃冷藏備用。

還原糖含量和總糖含量測定：3,5-二硝基水楊酸比色法[5-6]。

水分含量測定：按GB 8858—88《水果、蔬菜產(chǎn)品中干物質(zhì)和水分含量的測定方法》。

淀粉含量測定[7]：將樣品放于鼓風(fēng)干燥箱中60℃烘干測得樣品水分含量W1(%)，粉碎，將粉碎樣品1g左右放入索氏脂肪抽提器中，加入甲醇30mL，加熱回流脫脂4h，然后放入干燥箱中烘干至恒質(zhì)量，測得粗脂肪含量W2(%)。準(zhǔn)確稱取脫脂樣品0.1000g，置于100mL容量瓶中，加1mL無水乙醇分散。再加9mL 1mol/L氫氧化鈉溶液，于沸水浴中分散10min，取出迅速冷卻后，用水定容。吸取樣品液5mL，加蒸餾水30mL，以0.1mol/L HCl溶液調(diào)節(jié)pH值為3.5左右，加0.5mL碘試劑，定容至50mL，顯色10min后上機(jī)。以水代替樣品液調(diào)pH值為3.5左右，加0.5mL碘試劑，定容至50mL，顯色10min為空白。于波長628nm和482nm處測定吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算溶液內(nèi)直鏈淀粉的質(zhì)量濃度Y1(mg/mL)；于波長554nm和740nm處測定吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算溶液內(nèi)支鏈淀粉的質(zhì)量濃度Y2(mg/mL)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用SPSS軟件對11個品種甜糯玉米的5項加工品質(zhì)指標(biāo)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析。利用主成分分析計算各甜糯玉米品種的綜合主成分值，按綜合主成分值大小進(jìn)行排序，對各品種進(jìn)行綜合評價比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種甜糯玉米加工品質(zhì)的主成分分析

11個甜糯玉米品種的5項甜糯玉米品質(zhì)原始數(shù)據(jù)的主成分分析結(jié)果見表1～3。

表1 不同品種甜糯玉米加工品質(zhì)Table 1 Processing quality of different sweet-waxy corn varieties

表2 5項甜糯玉米品質(zhì)的總方差解釋Table 2 Total variance analysis of sweet-waxy corn quality

表3 5項甜糯玉米品質(zhì)所有載荷Table 3 Principal component loading matrix

由表2可以看出，前3個主成分的累積貢獻(xiàn)率就已經(jīng)達(dá)到了87.108%，尤其第一主成分的貢獻(xiàn)率就已達(dá)到了43.232%。按照累積貢獻(xiàn)率85%以上的原則，在此次分析中只選用前3個主成分進(jìn)行分析，并以此為基礎(chǔ)計算綜合主成分值。

由表2、3可以看出，第一主成分的特征值為2.162，其貢獻(xiàn)率為43.232%，第一主成分主要以支鏈淀粉含量影響為主，總淀粉含量的影響為輔；第二主成分的特征值為1.222，其貢獻(xiàn)率為24.431%，第二主成分中以可溶性糖含量的影響為主；第三主成分的特征值為0.972，其貢獻(xiàn)率為19.446%，第三主成分以還原糖含量的影響為主。根據(jù)各主成分的貢獻(xiàn)率，說明對即食玉米品質(zhì)影響最大的是支鏈淀粉含量、可溶性糖含量。

2.2 綜合主成分分值

在主成分分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)綜合主成分值的得分公式[8]，求得11個品種甜糯玉米的主成分得分和綜合主成分值。綜合得分越高，說明該品種的綜合品質(zhì)越好。計算結(jié)果見表4。

表4 11個品種甜糯玉米的綜合主成分值Table 4 Integrated principal component values of 11 sweet-waxy corn varieties

由表4可以看出，各品種的綜合主成分值各不相同。在第一主成分綜合值Y1中，發(fā)現(xiàn)蘇試80618的分值最高，達(dá)到了1.789分。由表3知道第一主成分中以支鏈淀粉含量的影響最為顯著，而蘇試80618的類胡蘿卜素含量在11個甜糯玉米品種當(dāng)中也是最高的，說明用綜合主成分值能較客觀地反映各品種間的品質(zhì)比較。同時也導(dǎo)致了蘇試80618玉米的綜合主成分值達(dá)到了1.687分，成為11個甜糯玉米品種中綜合主成分最高值。說明在這11個品種當(dāng)中，蘇試80618最適宜于加工成即食玉米。

除蘇試80618玉米的綜合主成分分值高以外，京甜紫花糯2號玉米綜合主成分分值也達(dá)到0.906分，排序第二。蘇試80668、美玉3號、蘇玉糯11玉米的綜合主成分值為0.712、0.594、0.337，均在0.100分以上，其余所有品種的綜合主成分得分均為負(fù)值。其中蘇試80701和蘇玉糯14玉米得分較為相近，均在－0.200～－0.500分之間，它們分別為－0.217、－0.341分。而鮮玉2號、蘇玉糯5、京科糯218和蘇科糯2號的綜合主成分值明顯低于其他品種低，分別為－0.676、－0.761、－0.972、－1.269分。說明最適宜加工即食玉米的品種為蘇試80618和京甜紫花糯2號玉米，其次為蘇試80668、美玉3號、蘇玉糯11玉米，而蘇科糯2號玉米則最不適宜于即食玉米的加工。

3 結(jié)論與討論

近年來，甜糯玉米品種由產(chǎn)量型逐漸向質(zhì)量型轉(zhuǎn)變的趨勢使得甜糯玉米品種的品質(zhì)及其加工特性的研究變得越來越重要。甜糯玉米籽粒中積累的營養(yǎng)物質(zhì)對其加工特性和特有品質(zhì)有著重大的影響[9]。一些學(xué)者[10-13]對同一生態(tài)條件下的不同品種甜糯玉米籽粒品質(zhì)性狀的研究表明，不同品種甜糯玉米籽粒的物理性狀、淀粉品質(zhì)和蛋白質(zhì)組分具有差異性，并證明了各指標(biāo)存在一定的相關(guān)性，不同品種甜糯玉米品質(zhì)性狀間存在著密切的聯(lián)系，共同影響著甜糯玉米的加工品質(zhì)。如甜糯玉米粉中蛋白質(zhì)含量、保水力與破損淀粉間有顯著的相關(guān)關(guān)系，對其加工品質(zhì)都有一定的影響。另外，淀粉的組成，即支鏈淀粉與直鏈淀粉的比例，對產(chǎn)品的品質(zhì)也有很重要的影響。本實驗通過主成分分析法比較了不同甜糯玉米品種間的差異，并篩選了適宜的即食玉米加工用品種，研究結(jié)果顯示，參試的11個甜糯玉米品種中，蘇試80618在還原糖含量、總糖含量、支鏈淀粉含量、總淀粉含量及含水量等加工性狀綜合表現(xiàn)出較高的加工品質(zhì)，京甜紫花糯2號次之，這兩個品種均可作為即食玉米加工的品種。

主成分分析是一種將多個變量化為少數(shù)幾個綜合新變量的多元統(tǒng)計分析方法。本研究主成分分析的結(jié)果說明，多因素分析在甜糯玉米品種加工品質(zhì)評價中是一種可行的研究方法。但是，甜糯玉米的品質(zhì)與生產(chǎn)地區(qū)的地質(zhì)條件也有很大關(guān)系，不同地區(qū)、不同品種、不同播種條件以及成熟度對甜糯玉米的品質(zhì)都有影響[14-16]，分析結(jié)果也會存在差異。在今后的研究中，應(yīng)擴(kuò)大采樣范圍，加強(qiáng)研究的系統(tǒng)性和深入性，使研究結(jié)果更具有實用價值。

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Principal Component Analysis during Variety Screening for Instant Corn

LIU Yu-hua1,2,3，SONG Jiang-feng2,3，LI Da-jing2,3，LIU Chun-quan2,3,*，JIN Bang-quan1
(1. Ginling College, Nanjing Normal University, Nanjing 210097, China；2. Institute of Farm Product Processing, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China；3. Engineering Research Center for Agricultural Products Processing, National Agricultural Science and Technology Innovation Center in East China, Nanjing 210014, China)

Principal component analysis (PCA) was exploited in variety screening for instant corn, and the effective indicators for its processing quality were examined. Among selected 11 sweet-waxy corn varieties, major nutritional components affecting instant corn processing were determined. Results showed that the processing quality of instant corn was constituted by 3 principal components. Amylopectin exhibited the biggest contribution to processing quality of instant corn, which was account for 43.232%. Sushi 80618 and Jingtianzihuanuo No. 2 were selected and could be used for the preparation of instant corn.

instant corn；processing quality；variety screening

S513；TS295.09

A

1002-6630(2010)09-0071-03

2009-10-31

江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金項目(CX(08)611)

劉玉花(1985—)，女，碩士研究生，研究方向為農(nóng)產(chǎn)品精深加工。E-mail：xiaolei.329@126.com

劉春泉(1959—)，男，研究員，碩士，研究方向為農(nóng)產(chǎn)品精深加工及產(chǎn)業(yè)化開發(fā)。E-mail：liuchunquan2009@163.com