聚类分析在油炸型方便面感官评价中的应用

1、聚类分析在油炸型方便面感官评价中的应用欧阳一非 1高 海燕 1赵镭 2候 国友 3米军峰 3陈旭 1尹京苑 1（1 上海大学生命科学学 院 上海 2004442 中国标准化研究院食品与农业标准化研究 所 北京 1000883 今麦郎食品食品安全研究 所 河北隆尧 055350）摘 要 采用感官品评与聚类分析相结合 ， 对 市 场 占 有 率 80%90%的国内主要方便面生产厂家的 12 个 主 打 品牌 ，205 个油炸型方便面样品进行等级分类研究 。 以 8 个感官特性指标的品评得分值为指标 ，采 用 K-均 值 法 ， 以专家感官评分相近程度进行聚类分析 。 结 果 表 明 ：通过聚类分析

2、将样品分成 3 类 ，其 中 ，第类 40 个 样 品 ，第 类 105 个 样 品 ，第类 60 个 样 品 。 各类方便面感官评价总体表现 ：第类第类第类 。 聚类分析结果与 油炸型方便面高 、中 、低档产品市场价位以及行业标准中小麦粉制品 的分级基本一致 ，呈较好的对应关系 ，从 而 实现了应用感官分析这种便捷 、经济的技术手段对产品进行快速等级定位的目的 。关 键 词 方 便 面 感 官 分 析 聚 类 分 析 等 级 分 类文 章 编 号 1009-7848（2009）04-0177-08随着生活节奏的加快 ，家庭就业人口的增加 ，人们对方便食品的需求有很大提高 。 发 展 方 便

3、食 品已成为优化我国食品工业产业结构 、 产 品 结 构 和提高居民食品消费水平的重要措施 。 然而，要提 高方便面的生产和消费 ，许多问题需要解决 ，例 如 面粉特性和方便面品质之间的相关性 、 方 便 面 感 官评价体系和标准的建立以及新产品开发技术及 应用等 。利用感官品尝鉴别的方法对食品进行评判分 析，能直接反映消费者对产品的接受程度 ，这 也 是 国内外多年来一直沿用的方法12。 过 去 人 们 主 要 凭经验和专业知识来分类 ， 很少利用数学工具分 类。 随着科学技术的发展 ，分 类 越 来 越 细 ，仅 凭 经 验和专业知识很难满足分类的需要3。 聚类分析是 根 据 “物 以 类

4、 聚 ”的 道 理 ，对样品或指标进行分类 的多元统计分析方法45。 聚 类 的 方 法 很 多 ，K-均 值聚类法又被称为快速聚类法 ， 是非系统聚类法 中最常用的聚类法 。 其优点是占有内存少 ，计算量 小，处理速度快 ，特别适合大样本的聚类分析6。近 年 来 ， 聚类分析在小麦品质的研究上 应 用 较多 。 例 如 ，对小麦品种的籽粒品质性状 ，快 速 黏度分 析 仪 （Rapid Visco Analyser，RVA）特 征 参 数 ，面 团 流变学特性变异特征以及面粉品质性状 710 等的 聚 类 分 析 。 然 而 ，在面条制品等级分类方面 ， 除我国商业部制定并实施的面条评价方法

5、和标准 中规定精制级小 麦 粉 制 品 评（SB/T 10137 -93）分 85 分 ，普通级小麦粉 制 品 评 分 75 分 11 外 ，应用聚类分析或其它方法对面条进行等级研究的 报 道 很 少 ， 涉及面产品品质的研究论文仅寥寥几 篇，且研究不够深入 、系 统 。 有关感官评价新技术 以及感官品质标准在产品研发和生产监控中的应 用研究 ，截止发稿前未见报道 。本 文 采 用 K-均值聚类分析方法 ，以 8 个 感 官 评价品尝项目为指标 ，对 市 场 占 有 率 80%90%的 生 产 厂 家 的 12 个 主 打 品 牌 面 ，205 个 油 炸 型 方 便面样品进行分类 。 该方法

6、可把多个品评人员的品 评意见以数学的方式表达 ， 达到了意见集中的目 的。 样品以一定的标准分类后 ，面条质量的优劣有了明 确 的 数 据 ，便于对其品质进行分类 ，为 进 一 步建立面条感官评价体系关系模型 ， 制 定 面 条 食 品 感官分析技术与标准提供参考 。收 稿 日 期 ： 2008-08-29基 金 项 目 ： 科 技 部 “十 一 五 ”国家科技支撑计划资助项目 （2006BAK04A05）作 者 简 介 ： 欧 阳 一 非 ，女 ，1981 年 出 生 ，硕 士 生中 国 食品 学 报1782009 年 第 4 期改进 SB/T10137-93 感官评分标准 ，见表 1。1材

7、料与方法品 评 用 具 ： 碗 （ 微 波 炉 专 用 碗 ， 上 口 径 约 16cm）、筷子、小碟、秒表、量杯、座水壶 、电磁灶 。品评 人员：由经过培训并有经验的 6 名品评员组成 。操作流程 ：样 品 准 备 ：取 2 袋 （碗 ）以 上 样 品 ，观 察 其 色 泽并打分 。取 1 袋 样 品 ，将 面 块 放 入 碗 （桶 装 、碗 装 面 直接用 其 容 器 ）中 （不 加 调 料 ），用量杯量取面饼质 量 约 5 倍 （保证加水量完 全 浸 没 面 饼 ）的 沸 水 ，注 入碗（或容器 ）中，加盖盖严 ，用秒表计时 。冲 泡 4 min 后 ，品 评 其 表 观 状 态 、 复

8、 水 性 、光 滑 性 、软 硬 度 、韧 性 、粘 性 、耐 泡 性 ，根 据 品 评 结 果打分 。分数汇总 。试验材料供试材料为不同厂家 （国 内 4 个 方 便 面 生 产 厂 ）、不 同 品 牌 （12 种 市 售 主 打 品 牌 ）、不 同 批 次 的 油炸型方便面样品 205 个，具体如下 ：甲 公 司 系 列 ：甲 4、甲 5）。5 个 产 品 类 型 （甲 1、甲 2、甲 3、乙 公 司 系 列 ： 3 个 产 品 类 型 （乙 1、 乙 2、乙3）。丙 公 司 系 列 ：3 个 产 品 类 型 （丙 1、 丙 2、丙3）。丁公司系列 ： 1 个产品类型 （丁）。取样方式 ：

9、每 10 d 取样 1 次。品评方法结 合文献和各大生产厂的品评方法与经验 ，表 1 感 官 品 评 标 准Table 1 Standard of sensory evaluation项 目满 分定 义第 1 级 别第 2 级 别第 3 级 别第 4 级 别色 泽10面条的颜色和亮度 810呈均匀的乳白色 或 淡 黄 色 ，光 亮68表面颜色略不均 匀 ，光 亮 度 稍 差46表面颜色不均匀 ，光 亮 度 较 差14有 焦 、生 现 象 ，亮 度 差表 观 状 态10面条表面光滑程度 810表 面 结 构 细 密 、光 滑68略不光滑或略有 分 层46稍有起泡或稍有 分 层14起 泡 分 层

10、严 重复 水 性5面条到达烹调时间 的 复 水 情 况5复 水 好略 不 复 水3复 水 较 差13不 复 水光 滑 性5品尝面条时口感的 光 滑 程 度5光 滑略 不 光 滑3不 光 滑13非 常 不 光 滑适 口 性 （软 硬 ）20用 牙 咬 断 1 根 面 条所 需 力 的 大 小1720适 中 无 硬 心1217略 软 或 略 硬912较 软 或 较 硬19太 软 或 太 硬韧 性25咀嚼面条时的咬劲 和 弹 性 大 小2125咬 劲 大 、弹 性 好1621有 咬 劲 、有 弹 性1016稍 有 咬 劲 、弹 性110咬 劲 差 、弹 性 不 足粘 性20咀嚼过程中面条的 粘 牙

11、程 度1720咀 嚼 爽 口 、不 粘 牙 、无 夹 生1217较 爽 口 、略 不 粘 牙 或 略 夹 生912不 爽 口 、稍 粘 牙 或 稍 夹 生19非 常 不 爽 口 、粘 牙 或 夹 生耐 泡 性面 条 浸 泡 10min 后的 咬 劲55耐 泡 性 好耐 泡 性 稍 差3耐 泡 性 较 差13不 耐 泡聚类分析在油炸型方便面感官评价中的应用第 9 卷 第 4 期179数据处理与统计分析运 用 SPSS 统计分析软件对数据进行描述性 统计及 K-均值聚类分析 。感官评价指标分值变 化 范 围 ：色 泽 73，表观状态 5，复水性 3，光 滑 性 82，适 口 性 77，韧 性 77

12、，粘 性77，耐 泡 性 38。 说明供试样品之 间 的 8 个 感 官 评价指标之间存在很大的差异性 ，可采用聚类分析方法对其进行等级分类 。2结果与分析各指标的描述性统计量由 表 2 可 以 看 出 ，205 个方便面样品的 8 个表 2 供试方便面感官评定指标参数 Table 2 Parameters of sensory evaluation for tested instant noodle色 泽表 观 状 态复 水 性光 滑 性适 口 性韧 性粘 性耐 泡 性最 大 值最 小 值 变 幅平 均 数由 表 3 可 以 看 出 ，同一品牌不同批次的方便 大部分变异系数小于 5，说明同一

13、品牌方便面的 面 ，8 个感官评价指标的变异系数均小于 10，其 中不同批次间差异很小 ，该感官评价方法比较可靠 。表 3 各品牌方便面感官评价指标变异系数 Variation coefficients of sensory evaluation indexes for every brands instant noodleTable 3色 泽表 观 状 态复 水 性光 滑 性适 口 性韧 性粘 性耐 泡 性甲 1甲 2 甲 3 甲 4 甲 5 乙 1 乙 2 乙 3 丙 1 丙 2 丙 3 丁聚类分析运 用 SPSS 统计分析软件以及 K-均 值 聚 类 分 析 法 ，对 12 种 品 牌

14、，205 个油炸型方便面样品 ，以8 个感官品尝指标 ， 用 欧 式 距 离 （Squared Eu-clidean Distance） 离 差 平 方 和 （ward） 方 法 进 行 聚类 分 析 。 其中最大迭代次数和收敛标准值分 别 采 用系统默认的 10 和 2。 本次聚类过程经历二次迭代，其结果输出见表 4。中 国 食 品 学 报1802009 年 第 4 期表 4 第类面条感官评定指标参数 Table 4 Parameters of sensory evaluation indexes for group instant noodle色 泽表 观 状 态复 水 性光 滑 性适 口

15、 性韧 性粘 性耐 泡 性最 大 值最 小 值 变 幅平 均 数 标 准 差变 异 系 数由 表 5 可 以 看 出 ，第类 中 包 括 40 个 样 品 ，较 高 ，各指标得分的变异系数 均 小 于 5。该 类 中 ，即 20%的样品聚集在此类 ，分别是全部的甲 1，绝大部分的甲 2，少量的乙 1、丙 1 和丙 3。 由表 4 可 以 看 出 ，该类的总体表现是 ：8 个 感官指标得分都 品评得到的总分 最 小 值 是 分 ， 分。最 大 值 是表 5 第类面条聚类分析结果 Table 5 Result of cluster analysis for group instant noodle

16、品 种 名 称甲 1甲 2甲 3甲 4甲 5乙 1乙 2乙 3丙 1丙 2丙 3丁合 计数 量2014000200202040表 6 第类面条感官评定指标参数 Table 6 Parameters of sensory evaluation indexes for group instant noodle色 泽表 观 状 态复 水 性光 滑 性适 口 性韧 性粘 性耐 泡 性最 大 值最 小 值 变 幅平 均 数 标 准 差变 异 系 数表 7第类面条聚类分析结果 Table 7Result of cluster analysis for group instant noodle品 种 名 称

17、甲 1甲 2甲 3甲 4甲 5乙 1乙 2乙 3丙 1丙 2丙 3丁合 计数 量061760139141312132105由 表 7 可 以 看 出 ，第类 中 包 括 105 个 样 品 ，的 总 体 表 现 是 8 个感官指标得分中等 ， 低 于 第即 51%的样品聚集在 此 类 ，分别是绝大部分的甲 类。变异系数除色泽为 1，其它均小于 5。该类3，大 部 分 的 乙 1、乙 3、丙 1、丙 2 和 丙 3，部 分 的 乙2，少 量 的 甲 2、甲 4 和 丁 。 由 表 6 可 以 看 出 ，该 类中 ，品评得到的总分 最 小 值 是 分 ，最 大 值 是 分。聚类分析在油炸型方便面感

18、官评价中的应用第 9 卷 第 4 期181表 8 第类面条感官评定指标参数 Table 8 Parameters of sensory evaluation indexes for group instant noodle色 泽表 观 状 态复 水 性光 滑 性适 口 性韧 性粘 性耐 泡 性最 大 值最 小 值变 幅平 均 数标 准 差变 异 系 数第类面条聚类分析结果 表 9Table 9Result of cluster analysis for group instant noodle品 种 名 称甲 1甲 2甲 3甲 4甲 5乙 1乙 2乙 3丙 1丙 2丙 3丁合 计数 量0031

19、4200610301360由表 9 可 以 看 出 ， 第类 中 包 括 60 个 样 品 ，即 29%的 样品聚集在此类 ，分别是全部的甲 5，大 部 分 的 甲 4 和 丁 ， 部 分 乙 2， 少 量 甲 3、 乙 3 和 丙2。 由表 8 可 以 看 出 ，该类的总体表现是 8 个 感 官在第类。 由表 10 和图 1 可以清楚地看到各种品牌的方便面面 块 的 分 类 结 果 ， 将 其 分 为 4 组 ：A 组：甲 1 和甲 2。 全部的甲 1，大 部 分 （70%）的 甲 2 聚 在 第类 ，此 组 产 品的感官评价很好 。 B 组 ：乙1、丙 1 和丙 3。 这 3 种品牌的样品

20、大部分 （87%）聚 在 第类 ，小 部 分 （13%）聚 在 第类 ，此 组 产 品 的 感官评价好 。 C 组：甲 3、乙 2、乙 3 和丙 2。 这 4 种指标得分比前两类都低 ，变 异 系 数 均 小 于 10。该类 中 ，品评得到的总分最小值是 分 ，最 大 值是 分。品牌的样品大部分 （85%的 甲 3，60%的 乙 2，93%的 乙 3 和 80%的 丙 2）聚 在 第类 ，小 部 分 聚 在 第类 ，此组产品的感官评价较好 。 D 组 ：甲 5、甲 4和丁。 全部的甲 5，70%的甲 4 和 87%的丁聚在第类，此组产品的感官评价一般 。3结论与讨论聚类结果与产品定位关系在 2

21、05 个不同品牌以及同一品牌不同批次的 油炸方便面面块样品中 ， 有 20%的样品聚集在第 类 ，51%的样品聚集在第 类 ，29%的 样 品 聚 集表 10 各品牌方便面聚类分析结果汇总 Compositive table of cluster analysis results for every brands instant noodleTable 10甲 1甲 2甲 3甲 4甲 5乙 1乙 2乙 3丙 1丙 2丙 3丁第类第类 第类合 计20002014602001732006142000202021301509615014115213015012315213015021315中国食品学

22、报1822009 年 第 4 期根 据 聚 类 结 果 ，将 这 12 种品牌的方便面分成 4 组。见表 11。表 11 方 便 面 分 组 表Dividing groups table of instant noodleTable 11分 组ABCD甲 1甲 2乙 1丙 1丙 3甲 3乙 2 乙 3 丙 24甲 4甲 5丁品 牌合 计233目 前 ，市场上有高价面 （ 元/包 ）、中 价 面（1 元/包）、低价面 （1 元/包）3 种价位 。 通过对 感官评价的聚类分析发现 ， 分组结果与市售方便 面的不同价位等级存在非常一致的对应关系 。 例如 ： 甲 公 司 的 产 品 ， 甲 1、 甲

23、 2 在 A 组 ， 甲 3 在 C 组， 甲 4 和甲 5 在 D 组，5 种类型的方便面形成 3 种 不 同 的 价 位 ，与 市 场 调 查 情 况 相 符 ；同 样 ，乙 公 司 的 产 品 ，乙 1 在 B 组 ，乙 2 和 乙 3 在 C 组 ；丙 公 司 的 产 品 ，丙 1 和 丙 3 在 B 组 ，丙 2 在 C 组 ；丁 公司的产品和甲 4，甲 5 同在 D 组。 这样同一公司的不 同 产 品 ，不同公司的产品都有了明确的定位 ，说 明本聚类分析结果比较合理 ， 实现了应用感 官 分 析对产品进行便捷定位的目的 。 总分与分类的关系从聚类分析结果来看 ， 第 类 的 总 分

24、 范 围0 分 。 第 类 的 总 分 范 围 3分。 第类的总分范围 分。 分类结果 与我国商业部制定并实施的面条评价方法和 标 准聚类分析在油炸型方便面感官评价中的应用第 9 卷 第 4 期183（SB/T 10139-93） 中 规 定 的 精 制级小麦粉制品评 围可为产品定位和制定面条感官分析技术与标准 提供参考 。感官评价是具有权威性的食品品质评 价 方 法，这是因为它接近消费者的真实感觉 ，可 以 对 样 品进行整体评价12。 对感官评价结果的聚类分析 ， 有利于解决目前 面条制品品质划分和分类问题 ， 初步实现通过感官分析对产品定位 ， 为 形 成 一 种 标准的品质评价方法提供

25、依据 。传统的感官评价方法也存在一些不足 ， 如 主 要依靠品评专家的个人经验来完成 。 品 评 专 家 必 须具有大量的行 业背景知识和丰富的品评经验 ，其品评结果带有一定的主观性 ， 且品评过程时间 长 、费 用 大 、成 本 较 高 ，不利于大批量样本的感官 品评13。 为提高感官品评的客观性 、标准化和智能 化， 需对仪器测量值与感官品质之间的关系做进 一步的研究 。 目前，基于感官评价对面制品的分类 及基于仪器测量值对面制品的分类之间的关系正 在研究中 。分85 分 ， 普 通 级 小麦粉制品评分 75 分11相似。 但是，第类的总分最大值大于第类的总分最小值 ，即这两类总分有重叠

26、。感官评价指标与分类的关系第 类 中 8 个感官评价指标分值变化范围 ：色泽 5，表观状态 5，复 水 性 03，光 滑 性 72，适 口 性 07，韧 性7，粘性 7，耐泡性 8。第类 中 8 个感官指标分值变化范围 ： 色 泽3，表观状态 3，复 水 性 85，光 滑 性 3， 适 口 性 3， 韧 性7，粘性 7，耐泡性 5。第类 中 8 个感官指标分值变化范围 ： 色 泽5，表观状态 7，复 水 性 73，光 滑 性 3， 适 口 性 7， 韧 性7，粘性 3，耐泡性 5。各 类方便面感官指标得分的总体表现是 ：第类第类第类。此分类中各指标的变化范 参 考文 献1. 楚 炎 沛 物性测

27、试仪在食品品质评价中的应用研究J 粮食与饲料工业 ，2003，（7）：4042.2. 吕 军 仓 ，席 小 艳 质构分析仪在面制品品质评价中的应用J 粮油加工与食品机械 ，2006，（3）：7374.3. 王 格 格 关 中 小 麦 品 种 （品 系 ）品质形状优化分析D 陕 西 杨 凌 ：西北农林科技大学 ，2006.4. C N Law，D G Bhandari， S E Salmon，et al Novel genes on chromosome 3A influencing bread making quality in wheat， including a new gene for

28、loaf volume， Lvl 1J Journal of Cereal Science，2005，41：317326.5. A A. Leilah，S A Al-Khateeb Statistical analysis of wheat yield under drought conditions J Journal of Arid Environ-ments，2005，61：483496.6. 罗 应 娟 ，杨 钰 娟 SPSS 统计分析从基础到实践M 北 京 ：电子工业出版社 ，2007. 253.7. 郭 波 莉 ，魏 益 民 ，张 国 权 ，等 陕西关中小麦品种食品制作和特征研究J

29、 中 国 粮 油 学 报 ，2002，17（6）：2327.8. 李 韬 ，徐 辰 武 ，胡 治 球 ，等 小 麦 面 粉 RVA 粘度特性的遗传潜势和聚类分析J 生 命 科 学 研 究 ，2002，6（4）：288292.9. 杨 恩 年 ，邹 裕 春 四川生态区小麦面团流变学特性变异研究J 西 南 农 业 学 报 ，2004，17（3）：310313.10. 王 瑞 清 ，闰 志 顺 ，杨 继 芝 ，等 冬小麦品种籽粒物理品质形状及面粉品质性状的研究J 种 子 ，2003，（6）：1920.11. SB/T 10137-93 面 条 用 小 麦 粉.12. 师 俊 玲 ，魏 益 民 ，郭

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31、ollege of Life Sciences， Shanghai University， Shanghai 200444）2Food and Agricultural Standardization Institute， China Standardization Institute， Beijing 100088）3Food Safety Research Institute， JINMAILANG Food Corporation， Longyao 055350， Hebei）Abstract Sensory evaluation combining with cluster analy

32、sis was applied to classify the fried instant noodles occu-pying most Chinese market. 205 tested samples of fried instant noodles were chosen from different producing factories or different product series from the same factory. All samples under study represent 12 main brands from the major instant noodles producing factories accounting for 80% 90% of Chinese market. K-means Cluster using eight sensory evaluation indexes based on sensory evaluation scores was used. The results showed that all samples could be classified into three characteristically different groups