馒头是我国特别是北方地区的传统主食食品之一，在我国北方地区约有70%的小麦面粉、南方地区也有相当大的一部分小麦面粉用于蒸制馒头。目前，馒头品质评价以感官评价为主，依据的是我国行业标准LS/T 3204-1993馒头用小麦粉附录，感官评价是利用评定小组成员的视觉、嗅觉，味觉，触觉和听觉的感官来衡量食品的可接受性和感官特性，但是，感官评价往往会受到个人心理因素和生理因素的影响而造成偏差，而且评分还与评价人员的经验、素质和个人喜好有关，这样做显然有很多主观性和局限性。评价人员在评分时很难全面而准确地衡量馒头的优劣。

随着计算机技术的进步，图像处理技术在发酵面食品质评价中的应用越来越广泛。已有报道将该技术应用于焙烤制品的内部纹理结构的分析。在小麦制品品质研究中也得到较好的应用，能有效识别不同小麦粉制作的面包片图像差异，提取面包内部瓤的气孔特征，同时还能有效提取面包内部瓤的气孔特征，从而对食品的内部纹理结构进行客观的数据化的评价。也有研究报道，利用图像识别技术可有效识别面粉质量、添加剂和放置时间对面条表面状况的影响。何胜美等发现计算机图像分析能够较好地反映馒头内部结构优劣且与感官评价具有较高的一致性。

本研究利用C-Cell图像分析仪研究其在小麦粉馒头加工品质评价中的应用，结合感官评定结果将一些感官指标转化成具体的、可量化分析的数字指标，使感官评价的指标客观化，以期为小麦粉馒头品质的评价提供新的技术手段，减少感官评价中由于主观因素造成的误差，提高评分的科学性和准确性。

1 材料与方法

1.1 材料和仪器

小麦：本研究选取222份具有代表性的小麦样品。小麦样品分布全国小麦主产区10个省108个小麦品种，其中包括河北35份、河南62份、山东35份、陕西28份、新疆17份、江苏19份、四川7份、内蒙古4份、宁夏7份和湖北8份。对照样品采用北京古船富强粉。

全自动磨粉机：瑞士布勒公司；Swanson针式和面机和压片机：美国National公司；恒温恒湿箱：北京东方孚德公司；馒头切片机：旋转盘式无锯齿切片机，美国Graef公司；C-Cell图像分析仪：英国Calibre Control International Ltd．。

1.2 试验方法

1.2.1小麦制粉

采用AACC 26-20方法。根据籽粒硬度和水分润麦，用布勒实验制粉机制粉，过80目筛，出粉率在65%左右。面粉后熟两周后制作馒头。

1.2.2 馒头制作与切片

参照GB/T 20571-2006小麦储存品质判定规则进行馒头制作与切片。馒头样品在室温冷却2～3h后切片，厚度约为13 mm。分别取中间的两个馒头片进行试验。

1.2.3馒头品质评分

馒头由5位以上经过长期培训的品评人员进行评定，对照样品为北京古船富强粉。感官评价按照比容20分、宽高比5分，表面色泽10分，表面结构10，内部结构20分，弹性10分，韧性10分、粘性10分和食味5分的满分标准进行，评价过程在15分钟内完成。

1.2.4 C-Cell测试

将样品放置在样品盒中，启动程序获取图像，利用程序中的图像分析软件对其进行分析。

1.2.5 数据分析方法

采用SPSS（Statistical Product and Service Solutions）13.0统计分析软件进行数据处理分析。

2 结果与分析

2.1 C-Cel1分析参数

利用C-Cell对馒头片样品进行图像分析所可获得气孔信息和切片信息两类数据。

气孔信息包括气孔延长度和方向、气孔的大小。气孔延长度是指气孔与样品最长的轴线相平行的长度与其垂直方向宽度的比值，一般可以用来表征气孔的形状。气孔大小是表征内部纹理结构的最重要的特征参数，包括气孔面积和体积。

切片信息包括切片的尺寸、亮度和形状。切片的尺寸指标包括切片面积、最大高度、平均高度、宽度、宽／高及周长。切片亮度参数包括亮度和气孔对比度。亮度是指在切片内像素的平均灰度值（0～255）。瓤部暗淡的样品亮度值低，气孔大或深的样品则由于会产生较大的阴影，亮度值亦低。气孔对比度是气孔的平均亮度和气孔壁的平均亮度的比值，对比度高表明气孔浅、孔壁薄、产品光泽度好。切片形状参数是根据切片边缘的形状进行分析的，包括切片边缘的凹陷、断裂的位置和形状以及切片四角的弧度。

2.2 C-Cell 特征参数的聚类分析

由C-Cell分析测试获得的特征参数共有34个，为了筛选出代表性的特征参数便于后续分析，先将全部特征参数采用相关系数测量技术进行层次聚类分析，各参数间的相关系数见表1，用类间平均链锁法按相关系数的大小依次进行合并，例如，第一步，参数30与参数32之间的相关系数最大，为0.918，因此首先被合并；第二步，参数24与参数27合并，其间相关系数为0.909，依次类推，层次聚类结果见图1。（各数字代表的具体参数名称见图1）

图1 C-Cell特征参数的聚类图

由图1可知，聚类结果将所有C-Cell参数可分为四大类，第Ⅰ类包括周长、宽度、切片面积、气孔体积、气孔面积、孔壁厚度等13个特征参数；第Ⅱ类包括高度、宽高比、凹陷等16个参数；第Ⅲ类包括气孔对比度、切片亮度、孔洞的数量和气孔数量4个参数，第Ⅳ类只包括1个特征参数。

2.3 C-Cell 特征参数与感官参数的相关分析

根据聚类分析结果，选取C-Cell的11个代表性特征参数包括粗细气孔比、气孔对比度、切片面积、壁厚、气孔直径、切片亮度、平均气孔延长、气孔密度、粗糙气孔体积、宽高比和周长与感官评价中的内部结构、比容、感官总分进行相关分析，结果见表2。

馒头切片尺寸（切片面积和周长）与比容、内部结构和感官总分均呈极显著正相关。亮度参数中，切片亮度与比容、内部结构以及感官总分都呈极显著正相关，其中与感官总分的相关性最为显著。气孔对比度和气孔密度均与比容不相关，而与内部结构、感官总分呈极显著负相关，说明气孔对比度大，气孔密度高馒头内部结构评分低，进而导致感官总分降低。孔壁厚度与比容和感官总分呈极显著正相关，与比容相关系数不是很大。气孔直径与比容和感官总分呈极显著正相关，说明在一定范围内气孔较大有利于馒头的感官总分的提高。粗细气孔比与比容内部结构和感官总分呈显著或极显著负相关，粗糙气孔体积与内部结构和感官总分呈显著负相关，说明粗糙气孔太多会降低馒头评分。平均气孔延长度与馒头比容评分正相关，而与内部结构负相关，正负相关作用相抵，与感官总分不相关，说明气孔方向对馒头总评分几乎无影响。高宽比主要与比容成极显著负相关，而对内部结构和感官总分无明显影响。

2.4 回归分析

以馒头感官评价的中的3个品质指标为因变量，以馒头C-Cell特征参数切片面积（X₁）、切片亮度（X₂）、粗糙气孔体积（X₃）、气孔直径（X₄）、周长（X₅）、气孔密度（X₆）、壁厚（X₇）、气孔对比度（X₈）、宽高比（X₉）、粗细气孔比（X₁₀）和平均气孔延长度（X₁₁）为自变量，做逐步回归，分析结果见表3。 

各回归方程的F值分别为133.255、31.108和94.950，均达到了极显著水平，说明回归方程有意义。C-Cell特征参数对馒头比容感官评分作用最大，其回归方程能解释感官总分变异的79.0%；对感官总分的作用次之，其回归方程能解释比容评分变异的78.3%；对内部结构的感官评分较好，其回归方程能解释内部结构评分变异的54.1%。

3 讨论

由英国 Calibre Control International 公司研发的 C-Cell 图像分析仪是基于计算机识别技术的一种对面包和其他发酵产品进行质量控制的系统，它通过对切片产品表面的图像进行处理和分析，得到关于样品的形态大小、气孔结构和特性等大量质量信息。为了便于分析，我们通过分层聚类的方法，将C-Cell测试出的34个指标聚为四类，并根据分类结果筛选出了11个具有代表性的特征参数。

C-Cell 图像分析仪不仅可以对馒头瓤部的光泽度进行评价，还能够以气孔为研究对象，给出气孔结构和数量的数据性结果。因此，根据 C-Cell 对馒头切片亮度和气孔大小的数据分析结果，可以定量分析小麦粉馒头内部气孔是否细腻均匀，并可用于分析各种处理或添加剂对馒头品质的影响，也可用于分析不同小麦原料的馒头加工品质，得到相对客观和准确的结论。孙辉等人研究小麦粉中的脂类对其理化特性和馒头加工品质的影响时，利用C-Cell图像分析仪对馒头内部结构进行测试，得出脱脂处理显著劣化了馒头的纹理结构，使得馒头气孔壁变厚，气孔变大，对馒头的质量产生不利的影响的结论。

本研究利用222份馒头品质的11个代表性特征参数与相应的感官评价参数之间进行了相关分析，得出C-Cell特征参数与感官评价指标之间存在一定的相关性，其中表征切片大小的参数和切片亮度与比容、内部结构以及感官总分相关性较好，都表现为极显著或显著正相关，即内部结构评分较高，比容较大的馒头一般切片亮度较好，切片面积和周长较大；另外，粗细气孔比、粗糙气孔体积、平均气孔延长与内部结构以及感官总分成显著负相关，说明这几个指标也是影响馒头内部纹理结构细腻程度的重要因素。

 将C-Cell特征参数切片面积（X₁）、切片亮度（X₂）、粗糙气孔体积（X₃）、气孔直径（X₄）、周长（X₅）、气孔密度（X₆）、壁厚（X₇）、气孔对比度（X₈）、宽高比（X₉）、粗细气孔比（X₁₀）和平均气孔延长度（X₁₁）与感官评价指标之间进行回归分析，得到了相应的回归方程，根据所得回归方程可以对馒头比容、内部结构以及感官总分进行量化评价。