基于主成分和聚类分析酵母品种对预醒发冷冻披萨面胚食用品质的影响

姜元华，张雨薇，毛永杰，张力丹，刘春燕，王艺华，唐善虎

（1.西南民族大学生命科学与技术学院，四川成都610000；2.四川旅游学院食品学院，四川成都610100；3.浙江海洋大学食品与医药学院，浙江舟山316022）

披萨（pizza）又称为比萨，是由一种特殊的“饼底（面胚）”和“馅料”组成的具有意大利风味的食品[1]。李燮昕[2]在传统披萨饼加工基础上，将冷冻面团技术和披萨饼结合，得出速冻披萨面胚配方。冷冻披萨面胚中需加入一定量的酵母作为微生物疏松剂，通过影响面团的膨胀体积、产气量、持气量等直接影响披萨成品的品质。大量研究证实酵母的种类以及用量对冷冻披萨面胚食用品质的影响较大。彭义峰等[3]研究发现面团发酵时酵母的用量对面团的发酵速度与发酵的质量有很大的影响；康志敏等[4]研究发现不同种类的酵母对青麦油条面团的发酵特性和影响不同。目前酵母品种对预醒发冷冻披萨面胚食用品质的影响尚未见报道。

研究不同酵母品种对披萨食用品质的影响，评价指标包括理化指标、色泽指标、感官指标，由于指标间存在一定的相关性和独立性，因此对于酵母品种的选择，不能仅仅依靠几个品质指标来判断，故采用主成分和聚类分析酵母品种对预醒发冷冻披萨面胚食用品质的影响。主成分分析法旨在利用降维的思想，把多指标转化为少数几个综合指标（即主成分），其中每个主成分都能够反映原始变量的大部分信息，且所含信息互不重复[5]。聚类分析是研究分类的一种多元统计方法，把相似程度接近的样品或指标聚合为一类[6]。丁捷等[7]通过主成分、因子和聚类分析了不同淡水鱼品种对速冻青稞鱼面品质的影响；陈梦音等[8]利用主成分和聚类分类对曲拉的品质进行了综合评价；Gómez-Narváez 等[9]通过主成分和聚类分析对样本进行了分离和评估。但是基于主成分和聚类分析酵母品种对披萨成品食用品质的影响尚未见报道。本试验以冷冻披萨面胚作为试验对象，通过主成分分析和聚类分析研究5 个酵母品种对预醒发冷冻披萨面胚食用品质的影响。以期为冷冻披萨面胚的机械化、智能化生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

白砂糖：云南德宏英茂糖业有限公司；绿色食品食用盐：四川久大制盐有限责任公司；特级初榨橄榄油：福建省嘉成生物科技有限公司；高筋小麦粉：大成良友食品（上海）有限公司；低筋面粉：益海嘉里（昆山）食品工业有限公司；蜜丹儿谷朊粉：濮阳市七禾香实业有限公司；冠品园魔芋粉：湖北天源协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；法国金燕子牌酵母粉（高糖即发酵母）、法国红燕子牌酵母粉（低糖即发酵母）：乐斯福（明光）有限公司；淡奶油：青岛雀巢有限公司。

1.2 仪器与设备

EK328 香山电子秤：广东香山衡器集团股份有限公司；合嘉信SS D20A20L 双速双动和面机：佛山市顺德区陈村镇合嘉信厨具机械厂；恒联HDD36B 面团分块机、恒联FX13 盘发酵箱：广东恒联食品机械有限公司；MDF-U338SANYO 医用低温箱：大连三洋冷链有限公司；SM603S 新麦烤箱：新麦机械（无锡）有限公司；JYC-21HEC05 电磁炉：九阳股份有限公司；YB-N 型电子天平：上海精密仪器仪表有限公司；TMS-PRO 型高精度专业食品物性分析仪：美国FTC 公司；DC-P3新型全自动测色差计：北京市兴光测色差仪器公司；DHG-9070A 型电热恒温鼓风干燥箱：上海一恒科学仪器有限公司；ST2100 实验室pH 计：奥豪斯仪器（常州）有限公司；08-2T 恒温磁力搅拌器：上海梅颖浦仪器仪表制造有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 基础加工工艺

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，食盐20 g，橄榄油60 g，淡奶油100 g，水540 mL。

1.3.1.2 工艺流程

披萨饼胚制作工艺流程如图1 所示。

图1 披萨饼胚制作工艺流程Fig.1 Pizza embryo production process

1.3.1.3 操作要点

首先将干性原料（面粉、谷朊粉、酵母、砂糖、食盐）放入搅拌缸中，用慢速搅拌混合均匀。如果使用活性干酵母则应先用温水活化。加水和淡奶油慢速搅匀成团。换中速（搅拌5 min），当面团已经形成，面筋还未充分扩展时加入橄榄油，搅至面筋完全扩展阶段，面团温度控制在24 ℃。将面团整理成圆球状后盖保鲜膜放室内醒发10 min。分割面团成100 g/个，面团搓圆后用保鲜膜密封放入零下18 ℃的冰箱里冷冻存放48 h。将冷冻面团取出来后放在常温下解冻后用擀面棍擀成圆饼状，放入醒发箱醒发10 min（温度30 ℃，湿度75%）放入烤箱，以上火250 ℃/下火250 ℃，烤约3 min~4 min。

1.3.2 试验设计

以基础加工工艺，选择不同品牌的酵母加工预醒发冷冻披萨饼胚，测定其烘焙成品的感官评价、色泽特性（L*、a*、b*）、全质构分析（texture pofile analysis，TPA）质构特性（硬度、弹性和咀嚼性）和理化特性（比容、总酸、水分含量）。其中不同酵母处理组标记如下：A 安琪高活酵母、B 安琪高活酵母（耐高糖）、C 法国金燕子酵母（耐高糖）、D 法国红燕子酵母（耐低糖）、E 安琪半干酵母。

1.4 检测指标

1.4.1 感官评价

主要围绕色泽、气味、滋味、组织形态4 方面制定出感官评分标准。由10 名具有副高级以上烹饪专业职称的人员，组成感官评价小组对成品披萨饼胚进行感官评定[10-11]。感官评价标准见表1。

表1 预醒发披萨面团烘焙成品饼胚感官评价标准Table 1 Pre-wake up pizza dough baked pie embryo sensory evaluation of finished products standards

1.4.2 理化特性的测定

水分含量测定：参照GB 5009.3-2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》[12]；

比容的测定：参照黄益前等[13]的方法。采用菜籽替代法。P=V/M，式中：P 为成品比容，mL/g；V 为成品体积，mL；M 为成品质量，g。

总酸含量测定：参照GB 5009.239-2016《食品安全国家标准食品酸度的测定》[14]。

1.4.3 色泽特性的测定

色差：参照JJG 595-2002《测色色差计》检定规程[15]，参考崔诚等[16]方法改进，在室温（25 ℃）环境条件下，用色差计测定产品的颜色变化。将待测样品从包装袋中取出后，切成小块，然后用色差计测量，每个样品测量3 次，分别记录L*、a*、b*值。取同一样品，3 个不同部位测定值的平均值为结果，每组待测样品做3 次平行。

1.4.4 质构特性的测定

TPA 质构特性测定：参考王颖等[17]方法进行改进。使用平头剪切探头，仪器参数为高度4.5 cm、压缩程度60%、压缩速度60 mm/min。每个样品测定3 次平行，取其平均值。选取硬度、弹性和咀嚼性3 个参数来判断成品品质。

1.5 数据分析

数据统计采用Excel2017 软件，Duncan 多重比较显著性差异分析采用SPSS21.0 软件，采用Origin9.0 软件完成主成分分析。

2 结果分析

2.1 不同酵母品种对烘焙成品品质影响的直观分析

2.1.1 不同酵母品种对烘焙成品理化特性的影响

不同酵母品种对预醒发冷冻披萨面团烘焙成品理化特性的影响见图2~图4。

图2 不同酵母品种对披萨面胚水分的影响Fig.2 Effect of different yeast varieties on moisture content of pizza surface embryo

图3 不同酵母品种对披萨面胚比容的影响Fig.3 Effect of different yeast varieties on specific volume of pizza surface embryo

图4 不同酵母品种对披萨面胚酸度的影响Fig.4 Effect of different yeast varieties of pizza surface acidity of the embryo

由图2~图4 可知：A 酵母制作的披萨饼胚水分含量最低为25.75%，与其他酵母处理组之间差异显著（P＜0.05）；E 酵母制作的成品披萨饼胚的总酸度显著高于其他酵母处理组，其成品披萨总酸度达到26.27g/L，说明该品种相较其他品种酵母在冷冻披萨面团中的发酵速率最快，发酵程度最高[18]。E 酵母制作披萨成品的比容与其他处理组之间差异显著，其值最高为4.06 mg/g，则说明E 酵母的产气性能相对较好[19]。

2.1.2 不同酵母品种对烘焙成品质构特性的影响

不同酵母品种对烘焙成品质构特性的影响见图5~图7。

图5 不同酵母品种对披萨面胚硬度的影响Fig.5 Effect of different yeast varieties of pizza surface hardness of embryos

图6 不同酵母品种对披萨面胚感官弹性的影响Fig.6 Effect of different sensory flexibility of yeast varieties of pizza surface embryo

图7 不同酵母品种对披萨面胚咀嚼性的影响Fig.7 Effect of different varieties of pizza surface of yeast embryo chewing

如图5~图7 所示，不同酵母品种对预醒发冷冻披萨面团烘焙成品相关质构特性的影响。不同酵母制作的披萨饼胚烘焙成品的感官弹性和咀嚼性之间无显著差异，其中E 酵母组的感官弹性最高为70.42%，B酵母组的咀嚼性最低为11.85 mJ；不同酵母制作的披萨成品的硬度之间差异显著（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 不同酵母品种对烘焙成品色泽特性的影响

不同酵母品种对烘焙成品色泽特性的影响见图8~图10。

图8 不同酵母品种对披萨面胚L*的影响Fig.8 Effect of different yeast varieties of pizza surface the embryo L*

图9 不同酵母品种对披萨面胚a*的影响Fig.9 Effect of different yeast varieties of pizza surface of the embryo a*

根据图8~图10 披萨成品色泽相关指标可知，不同酵母品种制作披萨成品的亮度、红度和黄度之间有显著性差异（P＜0.05）。E 酵母成品饼胚的L*值最高为68.50，显著高于其他处理组；B 酵母披萨成品的b*值显著高于其他酵母处理组；B 酵母的a*值最高为2.90。

2.1.4 不同酵母品种对烘焙成品感官评价的影响

不同酵母品种对烘焙成品感官评价的影响见图11~图15。

图10 不同酵母品种对披萨面胚b*的影响Fig.10 Effect of different yeast varieties of pizza surface of the embryo b*

图11 不同酵母品种对披萨面胚色泽的影响Fig.11 Effect of different yeast varieties of pizza surface color of embryos

图12 不同酵母品种对披萨面胚气味的影响Fig.12 Effect of different varieties of pizza surface of the embryo smell of yeast

图13 不同酵母品种对披萨面胚滋味的影响Fig.13 Effect of different yeast flavor varieties of pizza surface embryo

图14 不同酵母品种对披萨面胚组织状态的影响Fig.14 Effect of different yeast varieties on tissue status of pizza face embryo

根据感官评价结果（图11～图15），不同酵母制作的预醒发冷冻披萨面团饼胚烘焙成品之间在感官品质上存在显著差异。E 酵母成品披萨饼胚的色泽、气味、滋味显著高于其他酵母处理组，其中E 酵母的气味评分和组织状态评分均大于8.00，滋味和色泽评分均为7.80；E 酵母的感官总分为8.31，显著高于其他酵母组。综上所述，E 酵母制作的披萨成品更符合大众的感官要求，食用品质较佳。

2.2 不同酵母品种与冷冻披萨面团面胚的各品质指标间相关性分析

不同酵母品种与冷冻披萨面团面胚的各品质指标间相关性分析结果见表2。

表2 各指标间的相关性Table 2 The correlation between indices

如表2 所示，将不同酵母品种与披萨成品的品质指标进行相关性分析。酵母品种与披萨成品面胚的感官评分之间呈极显著正相关（P＜0.01），与比容呈显著正相关（P＜0.05），与硬度呈显著负相关（P＜0.05）。a*值与L*值之间呈现显著负相关（P＜0.05）关系；咀嚼性与总酸呈显著负相关（P＜0.05）；感官弹性与咀嚼性之间呈显著正相关（P＜0.05）；感官评分与比容呈显著正相关（P＜0.05），与a*和硬度呈显著负相关（P＜0.05）。

2.3 基于聚类分析不同酵母品种对披萨面胚品质的影响

聚类分析不同酵母品种对披萨面胚品质的影响见图16。

图16 聚类分析图Fig.16 Clustering analysis

图16 是以不同酵母制作披萨成品的相关指标为分类依据对5 个酵母品种进行系统聚类分析。当类间距离为5 时，将5 个酵母品种聚为4 类，第一类为C酵母和D 酵母，第二类为E 酵母，第三类为B 酵母，第四类为A 酵母。

2.4 基于主成分分析酵母品种对披萨饼面胚食用品质的影响

主成分分析总方差解释见表3。

表3 总方差解释Table 3 Total variance explained

根据表3 可知，前3 个主成分的累计贡献率为96.958%＞85%，说明前3 个主成分可以解释披萨成品品质的绝大部分信息，因此选用前3 个主成分评价披萨成品的综合品质。

2.4.1 主成分的成分荷载

主成分的成分荷载结果见表4。

续表4 成分载荷矩阵Continue table 4 Component load matrix

结合表3 和表4 可知，主成分1 的特征值为4.159，贡献率为41.591%，决定主成分1 的主要是披萨饼胚的感官，其次为L*、比容、弹性、咀嚼性和总酸等，可将第一主成分看作披萨成品品质的综合指标；第2 主成分的特征值为3.964，贡献率为39.639%，第二主成分主要是由咀嚼性、感官弹性等决定，可把第二主成分看作披萨成品品质的质构指标；第三主成分的特征值1.573，贡献率为15.727%，主要由总酸决定第三主成分，可把第三主成分看作披萨成品品质的理化指标。

2.4.2 主成分得分和综合得分

主成分得分和综合得分结果见表5。

表5 主成分得分和综合得分Table 5 Principal component score and composite score

主成分分析三维图见图17。

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

以各公因子的贡献率作为权重，构建品质综合评价得分函数：F=0.415 91×F1+0.396 39×F2+0.157 27×F3。综合评分值越高，则披萨饼胚的综合品质越好。如表5 所示，E 安琪半干酵母制作的披萨成品的品质最佳，综合品质得分为0.62，其次为A 酵母、D 酵母、C 酵母、B 酵母。结合图17 可知，A 酵母和E 酵母的综合品质较为接近，可分为一类；C 酵母和D 酵母的综合品质相近，可分为一类，B 酵母的综合得分最低，单独为一类。

3 结论

本试验对不同酵母品种制作冷冻披萨面胚的感官、质构、色差及理化特性进行了研究。分别将披萨成品的理化特性、色差、质构以及感官进行作图分析，表明不同酵母品种能影响披萨成品的品质；根据聚类分析结果，将5 个酵母品种聚为了4 类，其中C 酵母和D酵母聚为一类，A 酵母、B 酵母、E 酵母分别单独成一类；主成分分析结果显示，前3 个主成分的累计贡献率为96.958%＞85%，可用于评价披萨成品的综合品质，其中得分最高的是E 酵母（0.62），最低的为B 酵母（-0.87），结合主成分分析图可知，C 酵母和D 酵母综合得分较为接近，A 酵母和E 酵母的食用品质相近。主成分分析和聚类分析评价了不同酵母品种对冷冻披萨成品食用品质的影响，为冷冻披萨的工业化生产提供理论依据。