豆腐乳品種繁多，產(chǎn)地遍布全國，按照添加配料顏色的差異，可將豆腐乳分為白豆腐乳和紅豆腐乳。豆腐乳發(fā)酵過程中，加入紅曲霉紅素和紅曲霉黃素等紅色素，將豆腐乳表面染紅，紅色素不僅能夠?qū)Χ垢�乳上色，同時能夠使豆腐乳中的淀粉得到更加徹底的分解。對豆腐乳品質(zhì)產(chǎn)生影響的因素較多，一般通過理化特性和感官特性兩個不同的角度直接對豆腐乳品質(zhì)進(jìn)行分析。

本文以不同品牌的豆腐乳為研究對象，利用主成分分析法對豆腐乳品質(zhì)的主要影響因素進(jìn)行分析，基于遺傳算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對豆腐乳進(jìn)行感官綜合評價和品質(zhì)預(yù)測。

一、豆腐乳理化檢測及感官評價

對豆腐乳進(jìn)行理化成分檢測時，主要為豆腐乳中水分含量、總酸含量、還原糖含量、蛋白含量、氨基酸態(tài)氮含量和氨基酸組成等13個不同的檢測指標(biāo)。10種不同品牌豆腐乳理化指標(biāo)檢測結(jié)果見表１。

對豆腐乳進(jìn)行感官評定時，主要包含豆腐乳總香、酯香、咸味、苦味、酸味、鮮味、硬度、粗糙度和粘牙性等１３個不同評定方向。

評定等級為香味非常協(xié)調(diào)（５分）、香味協(xié)調(diào)（４分）、香味較協(xié)調(diào)（３分）、香味欠協(xié)調(diào)（２分）、香味不協(xié)調(diào)（１分）；口感優(yōu)（５分）、口感良（４分）、口感一般（３分）、口感差（２分）、口感非常差（１分）。10種不同品牌豆腐乳的感官評定結(jié)果見表２。

二、豆腐乳主成分分析

主成分分析法是一種多元數(shù)理統(tǒng)計法，采用線性變換的方式將多個指標(biāo)進(jìn)行組合，形成獨(dú)立的能夠反映總體信息的指標(biāo)，在不損失任何主要參數(shù)信息的前提下，避免變量之間的共線性。利用主成分分析法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時，首先對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，使原始樣本數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化；

分析標(biāo)準(zhǔn)化后數(shù)據(jù)樣本的相關(guān)矩陣Ｒ，計算相關(guān)矩陣特征值和特征值對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化正交向量，此時與特征向量λｋ對應(yīng)的主成分即表示第ｋ個主成分；計算各主成分的方差貢獻(xiàn)率，按照方差貢獻(xiàn)率的大小進(jìn)行排序，方差貢獻(xiàn)率最高的主成分表示第１主成分；計算主成分的綜合評價得分利用主成分分析法分別對豆腐乳的理化特性指標(biāo)和感官評定結(jié)果進(jìn)行主成分分析。

豆腐乳理化特性主成分特征值分析結(jié)果見表３，豆腐乳感官評定主成分特征值分析結(jié)果見表４，豆腐乳理化指標(biāo)主成分特征向量表見表５，豆腐乳感官評定主成分特征向量表見表６。

由表３可知，豆腐乳中理化指標(biāo)主成分占豆腐乳理化指標(biāo)特征值總變異的79.07%，第１主成分占理化指標(biāo)特征值的32.67%，第２主成分占理化指標(biāo)特征值的21.33%，第３主成分占理化指標(biāo)特征值的17.85%，第４主成分占理化指標(biāo)特征值的7.22%。

由表４可知，豆腐乳中感官評定主成分占豆腐乳感官評定特征值總變異的85.33%，第１主成分占感官品質(zhì)特征值的49.66%，第２主成分占感官品質(zhì)特征值的16.33%，第３主成分占感官品質(zhì)特征值的12.85%，第４主成分占感官品質(zhì)特征值的6.49%。

由表５可知，豆腐乳理化指標(biāo)第１主成分的主要影響因素為賴氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、甘氨酸和丙氨酸。第１主成分主要代表氨基酸對豆腐乳品質(zhì)的影響；第２主成分的主要影響因素為總酸、粗蛋白、水分和還原糖；第３主成分的主要影響因素為鹽分和水溶性蛋白；第４主成分的主要影響因素為脂肪和氨基酸態(tài)氮。

由表６可知，豆腐乳感官評定第１主成分影響因素主要為豆腐乳凝結(jié)性、粘牙性、粗糙度和酸味，主要表現(xiàn)為豆腐乳的口感；第２主成分的影響因素主要為豆腐乳咸味、總香和酯香；第３主成分的影響因素主要為豆腐乳苦味、形態(tài)；第４主成分的影響因素主要為豆腐乳酒香、甜味。

根據(jù)豆腐乳感官評定主成分特征向量數(shù)據(jù)和豆腐乳理化特性主成分特征向量數(shù)據(jù)，得出豆腐乳綜合評價得分計算公式，豆腐乳感官評價的綜合得分見表７。

三、遺傳算法感官評價預(yù)測

遺傳算法是通過雜交和變異的類似生物學(xué)進(jìn)化過程，獲取區(qū)局最優(yōu)解的方法。

利用遺傳算法進(jìn)行模型優(yōu)化預(yù)測時，首先需要構(gòu)建具有染色體功能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。常見神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通常為３層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包含輸入層、隱含層和輸出層。

樣本參數(shù)通過輸入層進(jìn)入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)隱含層向輸出層進(jìn)行傳播，輸出層獲取相關(guān)參數(shù)后進(jìn)行輸出。

遺傳算法運(yùn)算過程中，隨機(jī)產(chǎn)生權(quán)值向量初始種群，根據(jù)給定的輸入?yún)��?shù)和輸出參數(shù)計算全局誤差，計算出算法適應(yīng)度值。

從適應(yīng)度值中選取下一代群體，根據(jù)交叉概率隨機(jī)進(jìn)行配對，配對繁殖過程中保留最優(yōu)個體，不斷進(jìn)行充分，直到獲取最優(yōu)權(quán)值。

分別從理化指標(biāo)主成分特征向量數(shù)據(jù)和感官評定主成分特征向量數(shù)據(jù)中挑選４組主成分作為遺傳算法輸入數(shù)據(jù)集合，即輸入單元個數(shù)為８，將感官評價綜合得分作為輸出參數(shù)。豆腐乳感官評價綜合得分遺傳算法預(yù)測結(jié)果見表８。

四、結(jié)論

對豆腐乳感官綜合評價影響較大的因素為其前４個主成分，分別從豆腐乳的口感、風(fēng)味、咸味、總香、酯香、酒香、形態(tài)、苦味和甜味等不同的主成分特征方向進(jìn)行豆腐乳綜合評價，采用遺傳算法對豆腐乳的感官綜合評價過程進(jìn)行預(yù)測，預(yù)測誤差不大于10%，表明建立的遺傳算法模型具有較好的預(yù)測能力。