CN108133328A - 大米食用品质的评价方法及其在马铃薯工程米上的应用 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种大米食用品质的评价方法，包括：制备待评价大米的样品；确定用于评价所述样品的食用品质感官评价指标，得到食用品质感官评价指标的值和权重；测定所述样品的食用品质感官评价指标中的质构特性指标的二级指标值，得到所述质构特性指标相应二级指标的分权重，计算所述质构特性指标相应二级指标的权重；根据所述指标值和所述指标的权重建立所述评价模型，其中，所述指标值至少包括食用品质感官评价指标值和质构特性指标的二级指标值，所述指标的权重至少包括：食用品质感官评价指标的权重和质构特性指标的二极指标的权重；本申请解决了现有大米食用品质评价方法中缺乏客观评价因素以及不同大米样品之间缺乏综合比较方法的问题。
Description
技术领域
本申请涉及食品感官评价技术领域，具体而言，涉及一种大米食用品质的评价方法及其在马铃薯工程米上的应用。
背景技术
食品的食用品质是指食用者在食用过程中能感觉到的或对食用者健康能产生影响的部分。评价大米食用品质最简便的方法是借助人们的感觉器官，对米饭直接进行品尝试验，判断其食用品质的优劣，品尝试验是以人们的感官为基础，通过视觉、嗅觉、味觉和触觉等感官来判断大米的食用品质。国家标准GB/T 15682-2008《粮油检验稻谷、大米蒸煮食用品质感官评价方法》中给出了大米食用品质感官评价的方法：将大米在规定条件下蒸煮成米饭后，品评人员通过眼观、鼻闻、口尝等方法对所测米饭的色泽、气味、滋味、米饭粘性及软硬适口程度进行综合品尝评价。这种评价方法主观性强，评价中均使用主观评判得到的评价指标，即主要由品评人员打分的分值高低来评判大米各感官指标的优劣，没有考虑一些客观评价因素，并且也没有一个综合的指标用于综合比较不同大米样品之间食用品质的优劣。
另外，随着人们对功能食品的深入认识与对健康的进一步关注，国际、国内市场对“多样化、营养、健康、安全、方便”的粮食类健康食品的需求日益增强，对主粮食品的研究与深度开发引起了世界关注。我国大力推广马铃薯工程，提倡使用马铃薯粉制成其他食品形式，例如将马铃薯粉通过挤压重组得到的马铃薯工程米。马铃薯工程米作为米状主食具备同大米一样的加工和食用方式，并不改变我国人群的主食消费习惯和饮食文化。马铃薯工程米与普通大米相比其GI(血糖生成指数)值低，微量元素丰富，营养价值高，膳食结构可调，更适合开展营养干预，比如给糖尿病人群、肥胖人群食用等。马铃薯工程米能起到防控慢病的作用，不仅有助于慢病人群开展食疗，提高生活品质，更有助于国家减轻医疗负担。对于马铃薯工程米的食用品质，以及其与普通大米的比较，目前没有一种客观的评价方法。
因此在现有大米食用品质感官评价方法的基础上，结合一些客观测量的指标，建立一种客观的、可综合比较新型大米与普通大米食用品质质量优劣的评价方法成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种大米食用品质的评价方法，以解决现有大米食用品质评价方法中缺乏客观评价因素以及不同大米样品之间缺乏综合比较方法的问题。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种大米食用品质的评价方法，利用模糊综合评价方法建立用于评价所述大米食用品质的评价模型，所述方法包括：制备待评价大米的样品；确定用于评价所述样品的食用品质感官评价指标，得到食用品质感官评价指标值和所述食用品质感官评价指标的权重；测定所述样品的食用品质感官评价指标中的质构特性指标的二级指标值，得到所述质构特性指标相应二级指标的分权重，计算所述质构特性指标相应二级指标的权重；根据所述指标值和所述指标的权重建立所述评价模型，其中，所述指标值至少包括食用品质感官评价指标值和质构特性指标的二级指标值，所述指标的权重至少包括：食用品质感官评价指标的权重和质构特性指标的二极指标的权重；以及通过所述评价模型评价大米食用品质。
进一步地，所述食用品质感官评价指标包括：气味、外观、适口性和滋味；其中，质构特性指标为适口性指标，包括如下的任一一种或者多种二级指标：硬度、弹性和咀嚼度。
进一步地，所述食用品质感官评价指标的权重由主观的食用品质感官评价指标的权重和客观的食用品质感官评价指标的权重计算得出：
所述主观的食用品质感官评价的权重其中，
所述客观的食用品质感官评价指标的权重：其中，
所述食用品质感官评价指标的权重：
其中，Yaj为品评人员对样品j的指标a的评分的主观权重，Xaj为品评人员对样品j的指标a的评分的平均值，Kaj为品评人员对大米样品j的指标a的评分的客观权重，Vaj为品评人员对大米样品j的指标a的评分的变异系数，m为大米样品的种类数，p为食用品质感官评价指标的数目。
进一步地，所述质构特性指标的二级指标的分权重的由质构特性指标的二级指标值进行正向化、无量纲化和归一化计算得出。
进一步地，所述质构特性指标的二级指标的权重由所述质构特性指标在食用品质感官评价指标中的权重与相应质构特性指标的二级指标的分权重的乘积计算得出。
进一步地，所述质构特性指标的二级指标值由质构仪进行测量。
进一步地，根据质构指标的二级指标的测量结果的变异系数来确定使用所述质构仪测量时的压缩检测探头和压缩速率，根据质构指标的二级指标的测量结果与品评人员对相应质构指标的评分的相关性来确定使用所述质构仪测量时的压缩比和取样方式。
进一步地，根据所述指标的值和所述指标的权重建立所述评价模型的方法包括：
建立评语集；
根据所述指标的值和所述评语集建立对应的隶属函数：
当评价值随着指标值增大而增大时，
当评价值随着指标值增大而减小时，
其中：Uij(xi)表示第j个待评价大米样品对应第i个指标的隶属函数，maxxi，minxi分别表示指标在评语集划分中的上限与下限；
对所述隶属函数进行模糊化计算得到模糊关系矩阵：
R＝(rij)n×m，i＝(1，Λ，n)，j＝(1，Λ，m)；
利用所述指标的权重和所述模糊关系矩阵计算大米的综合评价集：
B＝ω·R＝(bj)，j＝(1，Λ，m)
其中，ωi是评价指标i的权重，bj是大米样品j的综合评价值；m是待评价大米样品的种类数，n是评价指标数；
建立大米食用品质质量的评价等级及相应综合评价值分数范围。
进一步的，通过所述评价模型评价大米食用品质的方法包括：
根据所述大米样品的综合评价值对所述大米样品的食用品质进行排序；
根据所述大米样品的综合评价值与所述大米食用品质质量的评价等级及相应综合评价值分数范围，对所述大米样品进行分级。
为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种以上所述的大米食用品质评价方法的应用，即将所述评价方法应用于马铃薯工程米食用品质评价。
在本申请实施例中，采用加入客观测量的评价指标的方式，通过模糊数学中的模糊综合评价法建立评价大米食用品质的模糊数学模型，以马铃薯工程米和普通大米作样品，达到了可以较客观评价大米食用品质，可综合比较新型大米与普通大米食用品质质量优劣的目的，进而解决了现有大米食用品质评价方法中缺乏客观评价因素以及不同大米样品之间缺乏综合比较方法的问题。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合具体实施例对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一个具体实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请中的术语“包括”以及它的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤不必限于清楚地列出的那些步骤，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些步骤固有的其它步骤。
还需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例：
一、材料：1号为籼米，2号粳米，均为超市中采购的普通大米，3号为含有5％马铃薯全粉的工程米，4号为含有10％马铃薯全粉的工程米，5号为含有15％马铃薯全粉的工程米，6号为含有20％马铃薯全粉的工程米。以上4种马铃薯工程米的组分及各组分的比例见表1。
表1 3～6号马铃薯工程米各组分及比例
二、仪器：质构仪TA-XT2i，Stable Micro Systems,Reading UK。
三、建模过程：
1.制备样品：样品的制备方法参照国家标准GB/T 15682-2008《粮油检验稻谷、大米蒸煮食用品质感官评价方法》，米饭样品制作方法、流程及要点如下：
称取大米和工程米样品300g于电饭煲内，在电饭煲内进行，快速加入1500ml自来水，顺时针搅拌10圈，逆时针搅拌10圈，快速换水重复上述操作一次，再用1500ml蒸馏水淋洗一次，沥尽余水，洗米时间控制在3min-5min，加蒸馏水量为样品量的1.3倍，浸泡水温为25℃，浸泡时间为30min，电饭煲接通电源开始蒸煮米饭，在蒸煮过程中不得打开锅盖，电饭煲的开关跳开后，再焖制20min，用饭勺搅拌煮好的米饭，使多余的水分蒸发后盖上锅盖，再焖制10min。
制备得到1～6号待评价大米的样品。
2.确定评价指标：大米食用品质感官评价指标选用气味、外观、适口性及滋味，其中适口性为质构特性指标，包括硬度、弹性、咀嚼度三个二级指标。
3.大米食用品质感官评价：8名品评人员依据国家标准GB/T 15682-2008的要求，鉴定样品的气味、外观、适口性及滋味，以10分制填写评分，获得大米食用品质感官评价指标值。
4.确定质构仪测定参数：
压缩检测探头类型的确定：采用Φ6mm、18mm和36mm三个圆柱形检测探头对米饭的硬度、弹性、咀嚼度等三个质构特性指标进行测定，通过比较测量结果的变异系数，确定测量时采用的压缩检测探头；
压缩速率的确定：分别在10mm/min、20mm/min和30mm/min的压缩速率下，对米饭的硬度、弹性、咀嚼度等三个质构特性指标进行测定，通过比较测量结果的变异系数，确定测量时采用的压缩速率；
压缩比的确定：分别在40％、60％、80％的压缩比下，对米饭的硬度、弹性、咀嚼度等三个质构特性指标进行测定，通过检验测试指标与品评人员对适口性指标的评分的相关性，确定测量时采用的压缩比；
取样方式的确定：分别采用直接取样法测定、冷却后整盒取样测定、取出散粒米饭测定等三种取样测定方式对米饭的硬度、弹性、咀嚼度等三个质构特性指标进行测定，通过检验测试指标与品评人员对适口性指标的评分的相关性，确定测量时采用的取样方法。
5.使用质构仪测定质构特性指标的二级指标：
采用根据步骤4确定出的质构仪测定参数，对样品的硬度、弹性和咀嚼度进行测量。
6.确定权重
(1)确定食用品质感官评价指标的权重
主观的食用品质感官评价的权重其中，
客观的食用品质感官评价指标的权重：其中，
食用品质感官评价指标的权重：
其中，Yaj为品评人员对样品j的指标a的评分的主观权重，Xaj为品评人员对样品j的指标a的评分的平均值，Kaj为品评人员对大米样品j的指标a的评分的客观权重，Vaj为品评人员对大米样品j的指标a的评分的变异系数，m为大米样品的种类数，p为食用品质感官评价指标的数目。
(2)确定质构特性指标的二级指标的分权重
将硬度、弹性进行正向化处理，将处理后的硬度、弹性指标值以及咀嚼度指标值进行无量纲化和归一化计算得出硬度、弹性和咀嚼度的分权重。
(3)确定质构特性指标的二级指标的权重
硬度、弹性、咀嚼度指标的权重为其相应分权重与(1)中得到的适口性的权重的乘积。
7.建立评语集。
8.根据所述指标的值和所述评语集建立对应的隶属函数：
当评价值随着指标值增大而增大时，
当评价值随着指标值增大而减小时，
其中：Uij(xi)表示第j个待评价大米样品对应第i个指标的隶属函数，maxxi，minxi分别表示指标在评语集划分中的上限与下限。
9.对所述隶属函数进行模糊化计算得到模糊关系矩阵：
R＝(rij)n×m，i＝(1，Λ，n)，j＝(1，Λ，m)。
10.利用所述指标的权重和所述模糊关系矩阵计算大米的综合评价集：
B＝ω·R＝(bj)，j＝(1，Λ，m)
其中，ωi是评价指标i的权重，bj是大米样品j的综合评价值；m是待评价大米样品的种类数，n是评价指标数。
11.建立大米食用品质质量的评价等级及相应综合评价值分数范围。
12.根据大米样品的综合评价值对待测样品和对照样品进行排序，获得大米食用品质排序；根据大米样品的综合评价值与大米食用品质质量的评价等级及相应综合评价值分数范围，对待测样品进行分级。
四、模型结果与分析
1.质构仪测定参数的确定
(1)压缩检测探头的确定：对于同一品种的大米，分别采用Φ36mm圆柱形检测探头、Φ18mm圆柱形检测探头和Φ6mm圆柱形检测探头多次测定该品种大米的硬度、弹性和咀嚼度，得到每个指标多次测试结果的变异系数，其中Φ36mm圆柱形检测探头：1.1％、0.6％、1.6％；Φ18mm圆柱形检测探头0.5％、0.3％、0.9％；Φ6mm圆柱形检测探头：0.8％、0.7％、1.3％。采用Φ18mm圆柱形检测探头三项指标测定值的变异系数均为最小，稳定性明显优于其他两种探头，因此选用Φ18mm圆柱形检测探头。
(2)压缩速率的确定：实验结果表明，随着压缩速率的增加，硬度、弹性、咀嚼度指标变化幅度很小，测得结果显示：采用20mm/min的压缩速率下测定值的变异系数最小，稳定性优于其他两个压缩速率，因此设定压缩速率为20mm/min。
(3)压缩比的确定：实验结果表明，采用60％的压缩比测定硬度、弹性、咀嚼度的结果与品评人员对适口性指标的综合评分具有显著相关性，因此采用60％的压缩比进行测定。
(4)取样结果的确定：实验结果表明，采用直接取样法测定硬度、弹性、咀嚼度与品评人员对适口性指标的综合评分具有显著相关性。
2.权重的确定
(1)食用品质感官评价指标的权重的确定
根据表2中的感官评分数据和统计分析结果计算主观的食用品质感官评价的权重，气味、外观、适口性和滋味指标的权重依次为0.251、0.254、0.245和0.250；计算客观的食用品质感官评价的权重，气味、外观、适口性和滋味指标的权重依次为0.295、0.188、0.307和0.289；计算组合权重，气味、外观、适口性和滋味指标的权重依次为0.275、0.178、0.279和0.268。
表2感官评分及其统计分析结果
(2)质构特性指标的二级指标的分权重的确定
米的硬度值是指第一次穿冲样品时的压力峰值，在感官上是指用牙咬断米所用的力；弹性则是变形样品在去除变形力后恢复到变形前的条件下的高度或体积比率，它的度量是第二次穿冲的测量高度同第一次测量的高度的比值；咀嚼度表示将半固体的样品破裂成吞咽时的稳定状态所需的能量。大米的硬度、弹性和咀嚼度的指标测定值见表3。
大米的硬度与弹性并不是越大越好，而是有一个最佳范围，因此硬度和弹性为望目指标，最佳范围是通过对市场流行的优质大米普查得出的，根据对市场流行的大米的测定和评价结果，硬度最佳范围是(9500，13500)，弹性最佳范围为(0.75，0.98)。
硬度正向化公式：R＝max|13500-Xi|＝5535.43，Yi＝5535.43-|13500-Xi|；
弹性正向化公式：R＝max|0.98-Xi|＝0.478，Yi＝0.478-|0.98-Xi|
式中：Yi分别为硬度和弹性正向化值；Xi为硬度和弹性值。
选用均值化对以上正向化指标无量纲化，处理结果见表4。
表3质构特性指标的二级指标测定值
表4客观指标正向化后无量纲化结果
| 样品 | 硬度 | 弹性 | 咀嚼度 |
| 1 | 0.49 | 0.98 | 0.900 |
| 2 | 1.89 | 1.38 | 1.148 |
| 3 | 0.00 | 0.00 | 0.763 |
| 4 | 1.90 | 1.69 | 1.352 |
| 5 | 0.64 | 1.25 | 1.005 |
| 6 | 1.08 | 0.69 | 0.833 |
无量纲化处理后，再对各指标进行归一化，得到硬度、弹性和咀嚼度指标的分权重：0.369、0.104和0.527。
(3)质构特性指标的二级指标的权重的确定
适口性指标的权重为0.279，因此计算硬度、弹性和咀嚼度指标的权重分别为：0.279×0.369，0.279×0.104和0.279×0.527。
3.隶属函数的建立和综合评价集的确定
根据模糊数学中评价指标评语集的划分，建立指标数据与其对应的隶属函数，给出大米质量的评价指标集及评语集的划分。
将硬度、弹性指标正向化以便进行综合评价，各评价指标值如表5所示。
表5样品评价指标值
建立评语集如表6。
表6评语集的建立
| 等级 | 硬度 | 弹性 | 适口性 | 气味 | 外观 | 滋味 |
| 优 | >2000 | >0.4 | >320 | >9.0 | >9.0 | >9.0 |
| 良 | 1500-2000 | 0.3-0.4 | 240-320 | 8.0-9.0 | 8.0-9.0 | 8.0-9.0 |
| 中 | 1000-1500 | 0.2-0.3 | 160-240 | 6.0-8.0 | 6.0-8.0 | 6.0-8.0 |
| 差 | 500-1000 | 0.1-0.2 | 80-160 | 4.0-6.0 | 4.0-6.0 | 4.0-6.0 |
| 很差 | <500 | <0.1 | <80 | <4.0 | <4.0 | <4.0 |
根据评价指标值及评语集的划分，建立隶属函数Uij(xi)，表示第j个样品对应第i个评价指标的隶属函数。将表5中的评价指标值用其对应的隶属函数进行模糊化计算，得到模糊关系矩阵R：
利用2中求得的各评价指标的权重及模糊关系矩阵R，计算大米的综合评价集B＝(0.781，0.938，0.717，0.992，0.873，0.786)。
4.建立大米食用品质质量的评价等级，评价大米食用品质
建立评价等级E＝{I，II，III，IV，V}及综合评价质量分级标准，具体见表7。将综合评价集B的评判结果与大米食用品质质量的评价等级表对照，大米的综合评价值越大，质量越好。
表7大米食用品质质量的评价等级表
根据模糊数学的“择近原则”可确定待评目标的等级及优劣，将6种样品按照大米的综合评价值由大到小的顺序进行排列为4>2>5>6>1>3，其中4号、2号与5号属于I级，6号、1号与3号属于II级。
根据以上结果可知在所选样本中含有10％马铃薯全粉的工程米食用品质最优，其余依次为粳米、含有15％马铃薯全粉的工程米、含有20％马铃薯全粉的工程米、籼米和含有5％马铃薯全粉的工程米，其中，10％马铃薯全粉的工程米和粳米的食用品质等级为优，其余为良，由此可以对马铃薯工程米的研发和量产指引方向。
以上所述的评价方法综合了利用质构仪测定的客观指标，可以对大米样品的食用品质作出较为客观的评价，同时综合评价集的建立也实现了将不同种类的大米食用品质作出综合评价和比较的效果，对于新型大米的研发具有较大的现实意义。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种大米食用品质的评价方法，利用模糊综合评价法建立用于评价所述大米食用品质的评价模型，其特征在于，所述方法包括：
制备待评价大米的样品；
确定用于评价所述样品的食用品质感官评价指标，得到食用品质感官评价指标值和所述食用品质感官评价指标的权重；
测定所述样品的食用品质感官评价指标中的质构特性指标的二级指标值，得到所述质构特性指标相应二级指标的分权重，计算所述质构特性指标相应二级指标的权重；
根据所述指标值和所述指标的权重建立所述评价模型，其中，所述指标值至少包括食用品质感官评价指标值和质构特性指标的二级指标值，所述指标的权重至少包括：食用品质感官评价指标的权重和质构特性指标的二极指标的权重；以及
通过所述评价模型评价大米食用品质。
2.根据权利要求1所述的大米食用品质的评价方法，其特征在于，所述食用品质感官评价指标包括：气味、外观、适口性和滋味；其中，质构特性指标为适口性指标，包括如下的任意一种或者多种二级指标：硬度、弹性和咀嚼度。
3.根据权利要求1所述的大米食用品质的评价方法，其特征在于，所述食用品质感官评价指标的权重由主观的食用品质感官评价指标的权重和客观的食用品质感官评价指标的权重计算得出：
所述主观的食用品质感官评价的权重其中，
所述客观的食用品质感官评价指标的权重：其中，
所述食用品质感官评价指标的权重：
其中，Yaj为品评人员对样品j的指标a的评分的主观权重，Xaj为品评人员对样品j的指标a的评分的平均值，Kaj为品评人员对大米样品j的指标a的评分的客观权重，Vaj为品评人员对大米样品j的指标a的评分的变异系数，m为大米样品的种类数，p为食用品质感官评价指标的数目。
4.根据权利要求1所述的大米食用品质的评价方法，其特征在于，所述质构特性指标的二级指标的分权重的由质构特性指标的二级指标值进行正向化、无量纲化和归一化计算得出。
5.根据权利要求1所述的大米食用品质的评价方法，其特征在于，所述质构特性指标的二级指标的权重由所述质构特性指标在食用品质感官评价指标中的权重与相应质构特性指标的二级指标的分权重的乘积计算得出。
6.根据权利要求1所述的大米食用品质的评价方法，其特征在于，所述质构特性指标的二级指标值由质构仪进行测量。
7.根据权利要求6所述的大米食用品质的评价方法，其特征在于，所述质构特性指标的二级指标值由质构仪进行测量包括：
根据质构指标的二级指标的测量结果的变异系数来确定使用所述质构仪测量时的压缩检测探头和压缩速率；
根据质构指标的二级指标的测量结果与品评人员对相应质构指标的评分的相关性来确定使用所述质构仪测量时的压缩比和取样方式。
8.根据权利要求1所述的大米食用品质的评价方法，其特征在于，根据所述指标的值和所述指标的权重建立所述评价模型的方法包括：
建立评语集；
根据所述指标的值和所述评语集建立对应的隶属函数：
当评价值随着指标值增大而增大时，
当评价值随着指标值增大而减小时，
其中：Uij(xi)表示第j个待评价大米样品对应第i个指标的隶属函数，maxxi，minxi分别表示指标在评语集划分中的上限与下限；
对所述隶属函数进行模糊化计算得到模糊关系矩阵：
R＝(rij)n×m，i＝(1，Λ，n)，j＝(1，Λ，m)；
利用所述指标的权重和所述模糊关系矩阵计算大米的综合评价集：
B＝ω·R＝(bj)，j＝(1，Λ，m)
其中，ωi是评价指标i的权重，bj是大米样品j的综合评价值；m是待评价大米样品的种类数，n是评价指标数；
建立大米食用品质质量的评价等级及相应综合评价值分数范围。
9.根据权利要求8所述的大米食用品质的评价方法，其特征在于，通过所述评价模型评价大米食用品质的方法包括：
根据所述大米样品的综合评价值对所述大米样品的食用品质进行排序；
根据所述大米样品的综合评价值与所述大米食用品质质量的评价等级及相应综合评价值分数范围，对所述大米样品进行分级。
10.一种如权利要求1至9任一项所述的大米食用品质的评价方法的应用，其特征在于，将所述评价方法应用于马铃薯工程米的食用品质评价。
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