基于電子舌技術(shù)的不同品牌市售干脆面滋味品質(zhì)評(píng)價(jià)

湯尚文，郭壯，李健美

(湖北文理學(xué)院 化學(xué)工程與食品科學(xué)學(xué)院，湖北 襄陽，441053)

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基于電子舌技術(shù)的不同品牌市售干脆面滋味品質(zhì)評(píng)價(jià)

湯尚文*，郭壯，李健美

(湖北文理學(xué)院 化學(xué)工程與食品科學(xué)學(xué)院，湖北 襄陽，441053)

摘要從市場上采集了隸屬于4個(gè)品牌的30個(gè)干脆面樣品，通過采用電子舌技術(shù)和多變量統(tǒng)計(jì)學(xué)方法相結(jié)合的手段對(duì)干脆面樣品的滋味品質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)分析。通過主成分分析、典范對(duì)應(yīng)分析、基于馬氏距離聚類分析和多元方差分析發(fā)現(xiàn)，不同品牌的干脆面樣品其滋味品質(zhì)整體結(jié)構(gòu)存在顯著差異，使用Kruskal-Wallis對(duì)不同品牌干脆面各滋味指標(biāo)的差異性進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：D品牌干脆面其澀味、咸味和澀味的回味顯著高于其他品牌。由此可見，作為一種新型的現(xiàn)代化智能感官儀器，電子舌在干脆面的滋味品質(zhì)評(píng)價(jià)中具有巨大應(yīng)用潛力。

關(guān)鍵詞干脆面；電子舌；多變量統(tǒng)計(jì)學(xué)；品質(zhì)評(píng)價(jià)

干脆面作為方便面產(chǎn)品的一種，是以面粉為主要原料，噴淋液體及粉末狀調(diào)料于面塊的表面，經(jīng)油炸后包裝形成的產(chǎn)品[1]。隨著生活節(jié)奏的加快，干脆面以其攜帶方便、易于食用、保存期長等特點(diǎn)備受消費(fèi)者的青睞，其銷售額的增速已超泡面[2]。在生產(chǎn)的過程中，通過添加醬油粉、檸檬酸、谷氨酸鈉、食用鹽、酵母抽提物和5′-呈味核苷酸二鈉等輔料，賦予了干脆面產(chǎn)品良好的咸味、酸味和鮮味等滋味。

研究人員普遍采用傳統(tǒng)感官鑒評(píng)的方法對(duì)食品的滋味品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，然而該方法受主觀因素和外界環(huán)境影響較大，在一定程度上較難保證結(jié)果的準(zhǔn)確性和客觀性[3]。通過采用人工脂膜傳感器技術(shù)，電子舌實(shí)現(xiàn)了對(duì)食品基本味覺和回味的數(shù)字化評(píng)價(jià)，具有感受閾值和感知味強(qiáng)度與人保持一致，結(jié)果客觀準(zhǔn)確的特點(diǎn)，因而廣泛地應(yīng)用于酒類[4-5]、茶飲料[6-7]、肉制品[8]和豆瓣醬[9]等食品的滋味品質(zhì)評(píng)價(jià)中，但其在干脆面中的應(yīng)用尚未見報(bào)道。

本研究從襄陽市各超市采集了隸屬于4個(gè)品牌的30個(gè)干脆面樣品，使用電子舌對(duì)其滋味品質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，進(jìn)而對(duì)電子舌在干脆面產(chǎn)品品質(zhì)評(píng)價(jià)中應(yīng)用的可行性進(jìn)行了探討。

1材料與方法

1.1材料與試劑

干脆面，市售；陰離子和陽離子溶液、內(nèi)部液、參比溶液及苦味、酸味、澀味、咸味和鮮味等5種味覺標(biāo)準(zhǔn)溶液均由日本Insent公司提供。

1.2儀器與設(shè)備

SA 402B電子舌，日本Insent公司；XL-280多功能粉碎機(jī)，永康市小寶電器有限公司；SHZ-D水循環(huán)多用真空泵，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；3K15臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)，德國Sigma實(shí)驗(yàn)室離心機(jī)股份有限公司。

1.3實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1干脆面樣品的采集

分別從襄陽市各超市購買4個(gè)品牌的干脆面樣品30個(gè)。

1.3.2干脆面樣品的預(yù)處理

將50 g干脆面樣品打成粉末并使用150 mL煮沸蒸餾水浸泡10 min，繼而于常溫下 3 000 g離心10 min后使用快速濾紙對(duì)上清液進(jìn)行過濾，所得濾液于4 ℃, 8 000 g離心10 min，去除上層油脂后濾液備用。若干脆面中含有鹽包，則按50 g干脆面所占面餅總重的比例將調(diào)料粉包中的調(diào)味料等比例添加到樣品中。

1.3.3使用電子舌對(duì)干脆面浸泡液進(jìn)行測定

樣品測試前24 h將苦味、酸味、咸味、鮮味和澀味5個(gè)測試傳感器及2個(gè)參比傳感器進(jìn)行活化。在電子舌系統(tǒng)完成傳感器狀態(tài)自檢后，將100 mL干脆面浸泡液均勻倒入2個(gè)樣品杯中，按照如下設(shè)定進(jìn)行樣品的測定[10]：

(1)去除傳感器上吸附的物質(zhì)：將傳感器在陰離子或陽離子溶液中將傳感器浸泡90 s。

(2)傳感器洗滌：將傳感器在參比溶液1和2中分別洗滌120 s。

(3)讀取參比溶液電勢Vr：將傳感器在參比溶液3中浸泡30 s。

(4)讀取樣品溶液電勢Vs：將傳感器在待測樣品中浸泡30 s，通過不同傳感器Vs-Vr的電勢差值對(duì)干脆面浸泡液的鮮味、酸味、咸味、苦味、澀味等基本值進(jìn)行評(píng)價(jià)。

(5)傳感器洗滌：在參比溶液4和5中分別洗滌3 s。

(6)讀取參比溶液電勢Vr’：將傳感器于參比溶液6中浸沒30 s，讀取參比溶液電勢值Vr’，通過Vr’-Vr的電勢差對(duì)干脆面浸泡液中苦的回味、鮮的回味和澀的回味進(jìn)行評(píng)價(jià)。

每個(gè)樣品重復(fù)測定4次，為減少系統(tǒng)誤差，僅將后3次測量的數(shù)據(jù)納入本研究。

1.3.4統(tǒng)計(jì)分析

在使用電子舌對(duì)方便面浸泡液進(jìn)行測定的基礎(chǔ)上，以30個(gè)樣品的5個(gè)基本味和3個(gè)回味指標(biāo)的測量數(shù)據(jù)為評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建30行×8列的矩陣。在矩陣構(gòu)建的基礎(chǔ)上，使用方差分析對(duì)各滋味指標(biāo)的差異性進(jìn)行分析；使用Person相關(guān)性分析對(duì)不同滋味指標(biāo)之間的相關(guān)性進(jìn)行分析；使用主成分分析法(PCA分析)、典范對(duì)應(yīng)分析(CCA分析)和馬氏距離聚類對(duì)不同品牌干脆面滋味品質(zhì)整體結(jié)構(gòu)的差異進(jìn)行分析；使用Kruskal-Wallis分析對(duì)不同品牌干脆面各滋味指標(biāo)的差異性進(jìn)行分析。所有分析均采用Matlab 2010b軟件(The MathWorks，Natick，MA，USA)。

2結(jié)果與分析

2.1干脆面各滋味指標(biāo)差異性分析

由表1可知，納入本研究的干脆面樣品其苦味、澀味、酸味、咸味和鮮味等5個(gè)基本味和后味A(澀味的回味)、回味B(苦味的回味)和豐度(鮮的回味)等3個(gè)回味指標(biāo)差異均非常顯著(P<0.01)。由總變異值的大小可知，干脆面樣品在酸味上的差異性最大，其次為咸味、苦味、鮮味和澀味，而3個(gè)回味指標(biāo)的差異性較小。由表1亦可知，除后味A和豐度2個(gè)指標(biāo)外，其余6個(gè)指標(biāo)的極差值均大于1，即部分干脆面樣品在上述6個(gè)指標(biāo)中的差異即使通過感官鑒評(píng)也可以區(qū)分出來。

表1　干脆面樣品各滋味指標(biāo)的差異性分析(n=30)

注：F0.05=1.72，F(xiàn)0.01=2.16。

經(jīng)Person相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)(表2)，干脆面樣品不同滋味指標(biāo)之間呈現(xiàn)出一定的相關(guān)性，其中酸味與苦味和鮮味均呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.001)，而與咸味和后味B均呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；苦味與澀味、后味B和后味A均呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，而與豐度呈現(xiàn)非常顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)；鮮味與咸味呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.001)；后味A與后味B呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。

表2　干脆面各滋味指標(biāo)的相關(guān)性分析

注：***，P<0.001；**，P<0.01；*，P<0.05。

2.2不同品牌干脆面滋味品質(zhì)整體結(jié)構(gòu)的差異性分析

以4個(gè)品牌干脆面樣品滋味指標(biāo)的測量數(shù)據(jù)為研究對(duì)象，在構(gòu)建30行×8列矩陣的基礎(chǔ)上進(jìn)行多元統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。作為一種無監(jiān)督的空間排布方法，主成分分析法(principal component analysis，PCA)在分析各指標(biāo)相關(guān)性的基礎(chǔ)上利用降維的思想可以將多個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)彼此不相關(guān)的綜合指標(biāo)[11]。由主成分因子得分圖可知(圖1)，在以2個(gè)權(quán)重最高的第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)作圖時(shí)，雖然4個(gè)品牌的干脆面有一些樣品存在交疊現(xiàn)象但是多數(shù)呈現(xiàn)出較為明顯的區(qū)分，其中品牌D與品牌A和品牌B的干脆面樣品呈現(xiàn)出完全的分離趨勢，由此可以推斷品牌D與品牌A和品牌B干脆面的整體滋味品質(zhì)是不相同的。

圖1　不同品牌干脆面整體滋味品質(zhì)的主成分1與主成分2因子得分圖Fig.1　Graphical representation of the principal component analysis of the taste profile characterization of crisp noodle by electronic tongue showing PC1 vs.PC2: Factor scores

作為一種有監(jiān)督的空間排布方法，典范對(duì)應(yīng)分析(canonical correspondence analysis，CCA)可以把對(duì)應(yīng)分析與多元回歸結(jié)合起來，具有包含信息量大可直觀對(duì)結(jié)果進(jìn)行展現(xiàn)的特點(diǎn)[12]。進(jìn)一步采用典范對(duì)應(yīng)分析對(duì)不同品牌干脆面的滋味品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)4個(gè)品牌的干脆面樣品均呈現(xiàn)出明顯的分離趨勢(見圖2)。

馬式距離(Mahalanobis distance)作為一個(gè)常用的距離定義，是一種有效的計(jì)算2個(gè)未知樣本集相似度的方法[13]。通過圖3可知，品牌A和D兩種干脆面整體的滋味品質(zhì)較為相似，而品牌C和品牌D較為相似。有意思的是，品牌A和B的市售價(jià)均為1元，而品牌C和D的售價(jià)為0.5元，由此可見，電子舌作為一種新型的現(xiàn)代化智能感官儀器，在干脆面的產(chǎn)品品質(zhì)評(píng)價(jià)中可能具有巨大的應(yīng)用潛力。本研究進(jìn)一步使用多元方差分析(multivariate analysis of variance，MANOVA)對(duì)不同品牌干脆面整體滋味品質(zhì)的差異性進(jìn)行了分析(圖3)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)品牌A與品牌B干脆面的整體滋味品質(zhì)差異顯著(P=0.033)，品牌C與品牌D差異非常顯著(P=0.002 9)，而A和B 2個(gè)品牌與C和D 2個(gè)品牌差異極顯著(P=2.28E-6)。

圖2　基于典范對(duì)應(yīng)分析的不同品牌干脆面整體滋味品質(zhì)的評(píng)價(jià)Fig.2　Evaluation of the taste profile characterization of crisp noodle based on Canonical Correspondence Analysis

圖3　基于馬氏距離聚類的不同品牌干脆面整體滋味品質(zhì)的評(píng)價(jià)Fig.3　Evaluation of the taste profile characterization of crisp noodle based on Mahalanobis distance cluster analysis注：***，P<0.001；**，P<0.01；*，P<0.05.

2.3不同品牌干脆面各滋味指標(biāo)的差異性分析

使用Kruskal-Wallis對(duì)不同品牌干脆面各滋味指標(biāo)的差異性進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同品牌干脆面樣品的苦味、澀味、咸味、后味A和后味B差異顯著(P<0.01)。值得一提的是，D品牌的干脆面其澀味、咸味和澀味的回味顯著高于其他品牌。

表3　不同品牌干脆面樣品各滋味指標(biāo)差異性

注：*，中位數(shù),(最小值～最大值) ；**，具有相同字母的數(shù)據(jù)之間差異不顯著(P>0.05)。

3結(jié)論

本研究分別從市場上采集了隸屬于4個(gè)品牌的30個(gè)干脆面樣品，通過使用電子舌對(duì)其滋味品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)，不同品牌的干脆面其滋味品質(zhì)整體結(jié)構(gòu)存在顯著的差異，其中D品牌干脆面的澀味、咸味和澀味的回味顯著高于其他品牌。由此可見，作為一種新型的現(xiàn)代化智能感官儀器，電子舌在干脆面的產(chǎn)品品質(zhì)評(píng)價(jià)中可能具有巨大的應(yīng)用潛力。

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Taste profile characterization of different brands of crisp noodle by electronic tongue analysis

TANG Shang-wen*, GUO Zhuang, LI Jian-mei

(College of Chemical Engineering and Food Science, Hubei University of Arts and Science, Xiangyang 441053,China)

ABSTRACTThere are 30 crisp noodle samples from 4 different brands were collected from the market, and the taste profile characterizations were studied by electronic tongue and multivariate statistics method. All principal component analysis (PCA), canonical correspondence analysis (CCA), cluster analysis, and multivariate analysis of variance(MANOVA)showed significant difference in basic taste and aftertaste among these four bands. Meanwhile, bitterness, astringent and aftertaste astringent were found much higher in D brand by Kruskal-Wallis analysis. Therefore, the electronic tongue, a kind of modern intelligent sensory instrument, shows a great potential in the evaluation of quality for crispy noodle.

Key wordscrisp noodle；electronic tongue；multivariate statistics；quality evaluation

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201606029

基金項(xiàng)目：國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目(No.201410519001)資助

收稿日期：2015-10-15，改回日期：2015-11-20

第一作者：碩士研究生，講師(本文通訊作者，E-mail:41178619@qq.com)。