基于主成分和聚類分析酵母品種對(duì)預(yù)醒發(fā)冷凍披薩面胚食用品質(zhì)的影響

姜元華，張雨薇，毛永杰，張力丹，劉春燕，王藝華，唐善虎

（1.西南民族大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川成都610000；2.四川旅游學(xué)院食品學(xué)院，四川成都610100；3.浙江海洋大學(xué)食品與醫(yī)藥學(xué)院，浙江舟山316022）

披薩（pizza）又稱為比薩，是由一種特殊的“餅底（面胚）”和“餡料”組成的具有意大利風(fēng)味的食品[1]。李燮昕[2]在傳統(tǒng)披薩餅加工基礎(chǔ)上，將冷凍面團(tuán)技術(shù)和披薩餅結(jié)合，得出速凍披薩面胚配方。冷凍披薩面胚中需加入一定量的酵母作為微生物疏松劑，通過影響面團(tuán)的膨脹體積、產(chǎn)氣量、持氣量等直接影響披薩成品的品質(zhì)。大量研究證實(shí)酵母的種類以及用量對(duì)冷凍披薩面胚食用品質(zhì)的影響較大。彭義峰等[3]研究發(fā)現(xiàn)面團(tuán)發(fā)酵時(shí)酵母的用量對(duì)面團(tuán)的發(fā)酵速度與發(fā)酵的質(zhì)量有很大的影響；康志敏等[4]研究發(fā)現(xiàn)不同種類的酵母對(duì)青麥油條面團(tuán)的發(fā)酵特性和影響不同。目前酵母品種對(duì)預(yù)醒發(fā)冷凍披薩面胚食用品質(zhì)的影響尚未見報(bào)道。

研究不同酵母品種對(duì)披薩食用品質(zhì)的影響，評(píng)價(jià)指標(biāo)包括理化指標(biāo)、色澤指標(biāo)、感官指標(biāo)，由于指標(biāo)間存在一定的相關(guān)性和獨(dú)立性，因此對(duì)于酵母品種的選擇，不能僅僅依靠幾個(gè)品質(zhì)指標(biāo)來判斷，故采用主成分和聚類分析酵母品種對(duì)預(yù)醒發(fā)冷凍披薩面胚食用品質(zhì)的影響。主成分分析法旨在利用降維的思想，把多指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)（即主成分），其中每個(gè)主成分都能夠反映原始變量的大部分信息，且所含信息互不重復(fù)[5]。聚類分析是研究分類的一種多元統(tǒng)計(jì)方法，把相似程度接近的樣品或指標(biāo)聚合為一類[6]。丁捷等[7]通過主成分、因子和聚類分析了不同淡水魚品種對(duì)速凍青稞魚面品質(zhì)的影響；陳夢(mèng)音等[8]利用主成分和聚類分類對(duì)曲拉的品質(zhì)進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)；Gómez-Narváez 等[9]通過主成分和聚類分析對(duì)樣本進(jìn)行了分離和評(píng)估。但是基于主成分和聚類分析酵母品種對(duì)披薩成品食用品質(zhì)的影響尚未見報(bào)道。本試驗(yàn)以冷凍披薩面胚作為試驗(yàn)對(duì)象，通過主成分分析和聚類分析研究5 個(gè)酵母品種對(duì)預(yù)醒發(fā)冷凍披薩面胚食用品質(zhì)的影響。以期為冷凍披薩面胚的機(jī)械化、智能化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

白砂糖：云南德宏英茂糖業(yè)有限公司；綠色食品食用鹽：四川久大制鹽有限責(zé)任公司；特級(jí)初榨橄欖油：福建省嘉成生物科技有限公司；高筋小麥粉：大成良友食品（上海）有限公司；低筋面粉：益海嘉里（昆山）食品工業(yè)有限公司；蜜丹兒谷朊粉：濮陽市七禾香實(shí)業(yè)有限公司；冠品園魔芋粉：湖北天源協(xié)力魔芋生物科技有限公司；高活性干酵母、高活性干酵母（耐高糖）、半干酵母：安琪酵母股份有限公司；法國(guó)金燕子牌酵母粉（高糖即發(fā)酵母）、法國(guó)紅燕子牌酵母粉（低糖即發(fā)酵母）：樂斯福（明光）有限公司；淡奶油：青島雀巢有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

EK328 香山電子秤：廣東香山衡器集團(tuán)股份有限公司；合嘉信SS D20A20L 雙速雙動(dòng)和面機(jī)：佛山市順德區(qū)陳村鎮(zhèn)合嘉信廚具機(jī)械廠；恒聯(lián)HDD36B 面團(tuán)分塊機(jī)、恒聯(lián)FX13 盤發(fā)酵箱：廣東恒聯(lián)食品機(jī)械有限公司；MDF-U338SANYO 醫(yī)用低溫箱：大連三洋冷鏈有限公司；SM603S 新麥烤箱：新麥機(jī)械（無錫）有限公司；JYC-21HEC05 電磁爐：九陽股份有限公司；YB-N 型電子天平：上海精密儀器儀表有限公司；TMS-PRO 型高精度專業(yè)食品物性分析儀：美國(guó)FTC 公司；DC-P3新型全自動(dòng)測(cè)色差計(jì)：北京市興光測(cè)色差儀器公司；DHG-9070A 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海一恒科學(xué)儀器有限公司；ST2100 實(shí)驗(yàn)室pH 計(jì)：奧豪斯儀器（常州）有限公司；08-2T 恒溫磁力攪拌器：上海梅穎浦儀器儀表制造有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 基礎(chǔ)加工工藝

1.3.1.1 配方

混粉1 000 g（800 g 高筋粉+200 g 低筋粉），谷朊粉15 g，干酵母10 g，白砂糖10 g，食鹽20 g，橄欖油60 g，淡奶油100 g，水540 mL。

1.3.1.2 工藝流程

披薩餅胚制作工藝流程如圖1 所示。

圖1 披薩餅胚制作工藝流程Fig.1 Pizza embryo production process

1.3.1.3 操作要點(diǎn)

首先將干性原料（面粉、谷朊粉、酵母、砂糖、食鹽）放入攪拌缸中，用慢速攪拌混合均勻。如果使用活性干酵母則應(yīng)先用溫水活化。加水和淡奶油慢速攪勻成團(tuán)。換中速（攪拌5 min），當(dāng)面團(tuán)已經(jīng)形成，面筋還未充分?jǐn)U展時(shí)加入橄欖油，攪至面筋完全擴(kuò)展階段，面團(tuán)溫度控制在24 ℃。將面團(tuán)整理成圓球狀后蓋保鮮膜放室內(nèi)醒發(fā)10 min。分割面團(tuán)成100 g/個(gè)，面團(tuán)搓圓后用保鮮膜密封放入零下18 ℃的冰箱里冷凍存放48 h。將冷凍面團(tuán)取出來后放在常溫下解凍后用搟面棍搟成圓餅狀，放入醒發(fā)箱醒發(fā)10 min（溫度30 ℃，濕度75%）放入烤箱，以上火250 ℃/下火250 ℃，烤約3 min~4 min。

1.3.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以基礎(chǔ)加工工藝，選擇不同品牌的酵母加工預(yù)醒發(fā)冷凍披薩餅胚，測(cè)定其烘焙成品的感官評(píng)價(jià)、色澤特性（L*、a*、b*）、全質(zhì)構(gòu)分析（texture pofile analysis，TPA）質(zhì)構(gòu)特性（硬度、彈性和咀嚼性）和理化特性（比容、總酸、水分含量）。其中不同酵母處理組標(biāo)記如下：A 安琪高活酵母、B 安琪高活酵母（耐高糖）、C 法國(guó)金燕子酵母（耐高糖）、D 法國(guó)紅燕子酵母（耐低糖）、E 安琪半干酵母。

1.4 檢測(cè)指標(biāo)

1.4.1 感官評(píng)價(jià)

主要圍繞色澤、氣味、滋味、組織形態(tài)4 方面制定出感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。由10 名具有副高級(jí)以上烹飪專業(yè)職稱的人員，組成感官評(píng)價(jià)小組對(duì)成品披薩餅胚進(jìn)行感官評(píng)定[10-11]。感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 預(yù)醒發(fā)披薩面團(tuán)烘焙成品餅胚感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Pre-wake up pizza dough baked pie embryo sensory evaluation of finished products standards

1.4.2 理化特性的測(cè)定

水分含量測(cè)定：參照GB 5009.3-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測(cè)定》[12]；

比容的測(cè)定：參照黃益前等[13]的方法。采用菜籽替代法。P=V/M，式中：P 為成品比容，mL/g；V 為成品體積，mL；M 為成品質(zhì)量，g。

總酸含量測(cè)定：參照GB 5009.239-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品酸度的測(cè)定》[14]。

1.4.3 色澤特性的測(cè)定

色差：參照J(rèn)JG 595-2002《測(cè)色色差計(jì)》檢定規(guī)程[15]，參考崔誠(chéng)等[16]方法改進(jìn)，在室溫（25 ℃）環(huán)境條件下，用色差計(jì)測(cè)定產(chǎn)品的顏色變化。將待測(cè)樣品從包裝袋中取出后，切成小塊，然后用色差計(jì)測(cè)量，每個(gè)樣品測(cè)量3 次，分別記錄L*、a*、b*值。取同一樣品，3 個(gè)不同部位測(cè)定值的平均值為結(jié)果，每組待測(cè)樣品做3 次平行。

1.4.4 質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定

TPA 質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定：參考王穎等[17]方法進(jìn)行改進(jìn)。使用平頭剪切探頭，儀器參數(shù)為高度4.5 cm、壓縮程度60%、壓縮速度60 mm/min。每個(gè)樣品測(cè)定3 次平行，取其平均值。選取硬度、彈性和咀嚼性3 個(gè)參數(shù)來判斷成品品質(zhì)。

1.5 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采用Excel2017 軟件，Duncan 多重比較顯著性差異分析采用SPSS21.0 軟件，采用Origin9.0 軟件完成主成分分析。

2 結(jié)果分析

2.1 不同酵母品種對(duì)烘焙成品品質(zhì)影響的直觀分析

2.1.1 不同酵母品種對(duì)烘焙成品理化特性的影響

不同酵母品種對(duì)預(yù)醒發(fā)冷凍披薩面團(tuán)烘焙成品理化特性的影響見圖2~圖4。

圖2 不同酵母品種對(duì)披薩面胚水分的影響Fig.2 Effect of different yeast varieties on moisture content of pizza surface embryo

圖3 不同酵母品種對(duì)披薩面胚比容的影響Fig.3 Effect of different yeast varieties on specific volume of pizza surface embryo

圖4 不同酵母品種對(duì)披薩面胚酸度的影響Fig.4 Effect of different yeast varieties of pizza surface acidity of the embryo

由圖2~圖4 可知：A 酵母制作的披薩餅胚水分含量最低為25.75%，與其他酵母處理組之間差異顯著（P＜0.05）；E 酵母制作的成品披薩餅胚的總酸度顯著高于其他酵母處理組，其成品披薩總酸度達(dá)到26.27g/L，說明該品種相較其他品種酵母在冷凍披薩面團(tuán)中的發(fā)酵速率最快，發(fā)酵程度最高[18]。E 酵母制作披薩成品的比容與其他處理組之間差異顯著，其值最高為4.06 mg/g，則說明E 酵母的產(chǎn)氣性能相對(duì)較好[19]。

2.1.2 不同酵母品種對(duì)烘焙成品質(zhì)構(gòu)特性的影響

不同酵母品種對(duì)烘焙成品質(zhì)構(gòu)特性的影響見圖5~圖7。

圖5 不同酵母品種對(duì)披薩面胚硬度的影響Fig.5 Effect of different yeast varieties of pizza surface hardness of embryos

圖6 不同酵母品種對(duì)披薩面胚感官彈性的影響Fig.6 Effect of different sensory flexibility of yeast varieties of pizza surface embryo

圖7 不同酵母品種對(duì)披薩面胚咀嚼性的影響Fig.7 Effect of different varieties of pizza surface of yeast embryo chewing

如圖5~圖7 所示，不同酵母品種對(duì)預(yù)醒發(fā)冷凍披薩面團(tuán)烘焙成品相關(guān)質(zhì)構(gòu)特性的影響。不同酵母制作的披薩餅胚烘焙成品的感官彈性和咀嚼性之間無顯著差異，其中E 酵母組的感官彈性最高為70.42%，B酵母組的咀嚼性最低為11.85 mJ；不同酵母制作的披薩成品的硬度之間差異顯著（P＜0.05），A 酵母（11.56 N）＞C 酵母（6.79 N）＞B 酵母（6.47 N）＞D 酵母（4.40 N）＞E 酵母（4.27 N）。

2.1.3 不同酵母品種對(duì)烘焙成品色澤特性的影響

不同酵母品種對(duì)烘焙成品色澤特性的影響見圖8~圖10。

圖8 不同酵母品種對(duì)披薩面胚L*的影響Fig.8 Effect of different yeast varieties of pizza surface the embryo L*

圖9 不同酵母品種對(duì)披薩面胚a*的影響Fig.9 Effect of different yeast varieties of pizza surface of the embryo a*

根據(jù)圖8~圖10 披薩成品色澤相關(guān)指標(biāo)可知，不同酵母品種制作披薩成品的亮度、紅度和黃度之間有顯著性差異（P＜0.05）。E 酵母成品餅胚的L*值最高為68.50，顯著高于其他處理組；B 酵母披薩成品的b*值顯著高于其他酵母處理組；B 酵母的a*值最高為2.90。

2.1.4 不同酵母品種對(duì)烘焙成品感官評(píng)價(jià)的影響

不同酵母品種對(duì)烘焙成品感官評(píng)價(jià)的影響見圖11~圖15。

圖10 不同酵母品種對(duì)披薩面胚b*的影響Fig.10 Effect of different yeast varieties of pizza surface of the embryo b*

圖11 不同酵母品種對(duì)披薩面胚色澤的影響Fig.11 Effect of different yeast varieties of pizza surface color of embryos

圖12 不同酵母品種對(duì)披薩面胚氣味的影響Fig.12 Effect of different varieties of pizza surface of the embryo smell of yeast

圖13 不同酵母品種對(duì)披薩面胚滋味的影響Fig.13 Effect of different yeast flavor varieties of pizza surface embryo

圖14 不同酵母品種對(duì)披薩面胚組織狀態(tài)的影響Fig.14 Effect of different yeast varieties on tissue status of pizza face embryo

根據(jù)感官評(píng)價(jià)結(jié)果（圖11～圖15），不同酵母制作的預(yù)醒發(fā)冷凍披薩面團(tuán)餅胚烘焙成品之間在感官品質(zhì)上存在顯著差異。E 酵母成品披薩餅胚的色澤、氣味、滋味顯著高于其他酵母處理組，其中E 酵母的氣味評(píng)分和組織狀態(tài)評(píng)分均大于8.00，滋味和色澤評(píng)分均為7.80；E 酵母的感官總分為8.31，顯著高于其他酵母組。綜上所述，E 酵母制作的披薩成品更符合大眾的感官要求，食用品質(zhì)較佳。

2.2 不同酵母品種與冷凍披薩面團(tuán)面胚的各品質(zhì)指標(biāo)間相關(guān)性分析

不同酵母品種與冷凍披薩面團(tuán)面胚的各品質(zhì)指標(biāo)間相關(guān)性分析結(jié)果見表2。

表2 各指標(biāo)間的相關(guān)性Table 2 The correlation between indices

如表2 所示，將不同酵母品種與披薩成品的品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析。酵母品種與披薩成品面胚的感官評(píng)分之間呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與比容呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），與硬度呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05）。a*值與L*值之間呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05）關(guān)系；咀嚼性與總酸呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05）；感官彈性與咀嚼性之間呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）；感官評(píng)分與比容呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），與a*和硬度呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05）。

2.3 基于聚類分析不同酵母品種對(duì)披薩面胚品質(zhì)的影響

聚類分析不同酵母品種對(duì)披薩面胚品質(zhì)的影響見圖16。

圖16 聚類分析圖Fig.16 Clustering analysis

圖16 是以不同酵母制作披薩成品的相關(guān)指標(biāo)為分類依據(jù)對(duì)5 個(gè)酵母品種進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析。當(dāng)類間距離為5 時(shí)，將5 個(gè)酵母品種聚為4 類，第一類為C酵母和D 酵母，第二類為E 酵母，第三類為B 酵母，第四類為A 酵母。

2.4 基于主成分分析酵母品種對(duì)披薩餅面胚食用品質(zhì)的影響

主成分分析總方差解釋見表3。

表3 總方差解釋Table 3 Total variance explained

根據(jù)表3 可知，前3 個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率為96.958%＞85%，說明前3 個(gè)主成分可以解釋披薩成品品質(zhì)的絕大部分信息，因此選用前3 個(gè)主成分評(píng)價(jià)披薩成品的綜合品質(zhì)。

2.4.1 主成分的成分荷載

主成分的成分荷載結(jié)果見表4。

續(xù)表4 成分載荷矩陣Continue table 4 Component load matrix

結(jié)合表3 和表4 可知，主成分1 的特征值為4.159，貢獻(xiàn)率為41.591%，決定主成分1 的主要是披薩餅胚的感官，其次為L(zhǎng)*、比容、彈性、咀嚼性和總酸等，可將第一主成分看作披薩成品品質(zhì)的綜合指標(biāo)；第2 主成分的特征值為3.964，貢獻(xiàn)率為39.639%，第二主成分主要是由咀嚼性、感官彈性等決定，可把第二主成分看作披薩成品品質(zhì)的質(zhì)構(gòu)指標(biāo)；第三主成分的特征值1.573，貢獻(xiàn)率為15.727%，主要由總酸決定第三主成分，可把第三主成分看作披薩成品品質(zhì)的理化指標(biāo)。

2.4.2 主成分得分和綜合得分

主成分得分和綜合得分結(jié)果見表5。

表5 主成分得分和綜合得分Table 5 Principal component score and composite score

主成分分析三維圖見圖17。

圖17 主成分分析Fig.17 Principal component analysis

以各公因子的貢獻(xiàn)率作為權(quán)重，構(gòu)建品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)得分函數(shù)：F=0.415 91×F1+0.396 39×F2+0.157 27×F3。綜合評(píng)分值越高，則披薩餅胚的綜合品質(zhì)越好。如表5 所示，E 安琪半干酵母制作的披薩成品的品質(zhì)最佳，綜合品質(zhì)得分為0.62，其次為A 酵母、D 酵母、C 酵母、B 酵母。結(jié)合圖17 可知，A 酵母和E 酵母的綜合品質(zhì)較為接近，可分為一類；C 酵母和D 酵母的綜合品質(zhì)相近，可分為一類，B 酵母的綜合得分最低，單獨(dú)為一類。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)對(duì)不同酵母品種制作冷凍披薩面胚的感官、質(zhì)構(gòu)、色差及理化特性進(jìn)行了研究。分別將披薩成品的理化特性、色差、質(zhì)構(gòu)以及感官進(jìn)行作圖分析，表明不同酵母品種能影響披薩成品的品質(zhì)；根據(jù)聚類分析結(jié)果，將5 個(gè)酵母品種聚為了4 類，其中C 酵母和D酵母聚為一類，A 酵母、B 酵母、E 酵母分別單獨(dú)成一類；主成分分析結(jié)果顯示，前3 個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率為96.958%＞85%，可用于評(píng)價(jià)披薩成品的綜合品質(zhì)，其中得分最高的是E 酵母（0.62），最低的為B 酵母（-0.87），結(jié)合主成分分析圖可知，C 酵母和D 酵母綜合得分較為接近，A 酵母和E 酵母的食用品質(zhì)相近。主成分分析和聚類分析評(píng)價(jià)了不同酵母品種對(duì)冷凍披薩成品食用品質(zhì)的影響，為冷凍披薩的工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。