基于電子舌技術(shù)3個(gè)地區(qū)產(chǎn)腌制大頭菜滋味品質(zhì)評(píng)價(jià)

郭 壯，蔡宏宇，湯尚文，吳進(jìn)菊，何夢(mèng)丹，梁 英（湖北文理學(xué)院，化學(xué)工程與食品科學(xué)學(xué)院，鄂西北傳統(tǒng)發(fā)酵食品研究所，湖北襄陽(yáng)441053）

基于電子舌技術(shù)3個(gè)地區(qū)產(chǎn)腌制大頭菜滋味品質(zhì)評(píng)價(jià)

郭 壯，蔡宏宇，湯尚文，吳進(jìn)菊，何夢(mèng)丹，梁 英*
（湖北文理學(xué)院，化學(xué)工程與食品科學(xué)學(xué)院，鄂西北傳統(tǒng)發(fā)酵食品研究所，湖北襄陽(yáng)441053）

采用電子舌技術(shù)，對(duì)四川成都、湖北襄陽(yáng)和山東菏澤產(chǎn)腌制大頭菜樣品的滋味品質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。通過(guò)Kruskal-Wallis分析發(fā)現(xiàn)，山東菏澤地區(qū)出產(chǎn)的成武醬大頭的酸味顯著高于其他兩個(gè)地區(qū)腌制大頭菜（p＜0.05），而咸味、苦味、鮮味和后味-B（苦味回味）呈現(xiàn)出相反的趨勢(shì)（p＜0.05）。通過(guò)主坐標(biāo)分析、多元方差分析和聚類分析發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)產(chǎn)腌制大頭菜整體滋味品質(zhì)存在顯著差異（p＜0.05）。通過(guò)冗余分析發(fā)現(xiàn)該差異是由于咸味、后味-B（苦味回味）和酸味等3個(gè)指標(biāo)導(dǎo)致的。由此可見(jiàn)，電子舌在腌制大頭菜的滋味品質(zhì)評(píng)價(jià)中具有較大應(yīng)用潛力，同時(shí)本研究可為后續(xù)大頭菜生產(chǎn)工藝條件的優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。

腌制大頭菜，電子舌，地區(qū)，滋味

大頭菜（Brassica juncea）原產(chǎn)我國(guó)，又名芥菜，是我國(guó)蔬菜加工的重要品種［1］。因具有強(qiáng)烈的芥辣味，所以大頭菜不宜生吃，多通過(guò)腌漬發(fā)酵后食用［2］。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)很多學(xué)者在大頭菜脫鹽［3］、不同腌制工藝對(duì)大頭菜揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)影響［2，4-5］和腐敗微生物分離鑒定［1，6-7］等方面開(kāi)展了大量卓有成效的研究，然而令人遺憾的是，目前在大頭菜滋味品質(zhì)評(píng)價(jià)方面的研究尚少。

除了采用感官鑒評(píng)的方法外，研究人員還可以采用電子舌系統(tǒng)對(duì)食品的滋味品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過(guò)采用人工脂膜傳感器技術(shù)，電子舌可以對(duì)食品的苦、澀、酸、咸和鮮等五種基本味以及苦、澀和鮮味等三種基本味的回味進(jìn)行測(cè)定，克服了感官鑒評(píng)對(duì)鑒評(píng)人員專業(yè)素質(zhì)要求高、鑒評(píng)結(jié)果受主觀因素影響較大及表達(dá)內(nèi)容相對(duì)籠統(tǒng)等缺點(diǎn)，具有感受閾值和感知味強(qiáng)度與人保持一致且結(jié)果相對(duì)準(zhǔn)確性的特點(diǎn)［8］，目前在酒類［9-11］、肉類［12-13］和飲料［14-16］等食品的滋味品質(zhì)評(píng)價(jià)中已有了廣泛的應(yīng)用，然而其在腌制大頭菜

滋味品質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用尚未見(jiàn)報(bào)道。本研究分別從四川省成都市、湖北省襄陽(yáng)市和山東省菏澤市三個(gè)地區(qū)采集了市售腌制大頭菜樣品，其中湖北省襄陽(yáng)市采集的襄陽(yáng)大頭菜和山東省菏澤市采集的成武醬大頭均為中國(guó)地理標(biāo)志產(chǎn)品，通過(guò)采用電子舌技術(shù)對(duì)腌制大頭菜樣品各滋味指標(biāo)的強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定，對(duì)不同地區(qū)產(chǎn)腌制大頭菜整體滋味品質(zhì)的差異性進(jìn)行了分析。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

襄陽(yáng)大頭菜 分別從襄陽(yáng)孔明菜食品有限公司和湖北妞妞食品有限公司2家企業(yè)和東津新區(qū)5個(gè)農(nóng)戶家庭各采集1個(gè)腌制大頭菜樣品，合計(jì)7個(gè)，編號(hào)為XY1～XY7，其基本制作工藝流程為：大頭菜挑選→清洗→腌漬→翻菜（上述兩步重復(fù)3次）→晾曬→鹵制→晾曬（上述兩步重復(fù)5次）→成品；成都大頭菜 分別從成都市郫縣4個(gè)和都江堰地區(qū)3個(gè)農(nóng)戶家庭各采集1個(gè)腌制大頭菜樣品，合計(jì)7個(gè)，編號(hào)為CD1～CD7，其基本制作工藝流程為：大頭菜挑選→清洗→切分→自然風(fēng)脫水→腌漬→翻菜→裝壇發(fā)酵→成品；成武醬大頭 分別購(gòu)買山東魯成醬菜食品有限公司和山東鴻方緣食品有限公司出品的成武醬大頭產(chǎn)品各1個(gè)，同時(shí)從成武縣2個(gè)農(nóng)戶家庭各采集1個(gè)樣品，合計(jì)4個(gè)，編號(hào)為HZ1～HZ4，其基本制作工藝流程為：初腌（1年左右）→翻缸（重復(fù)4～5次）→削皮→清水浸泡→下“四醬”→下“三醬”→下“二醬”→下原醬→儲(chǔ)藏→成品；內(nèi)部溶液、參比溶液、陰離子溶液和陽(yáng)離子溶液 均由日本Insent公司提供；氯化鉀 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

SA 402B味覺(jué)分析系統(tǒng) 日本Insent公司，該系統(tǒng)配備AAE、CT0、CA0、AE1和C00等5個(gè)測(cè)試傳感器，分別對(duì)待測(cè)樣品的鮮味、咸味、酸味、澀味和苦味進(jìn)行測(cè)定，除此以外，還配備2個(gè)參比傳感器；DS-1型高速組織搗碎機(jī) 上海標(biāo)本模型廠；LXJ-IIB型低速大容量多管離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠；SHZ-D型水循環(huán)多用真空泵 鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 腌制大頭菜樣品的預(yù)處理 稱取50 g腌制大頭菜樣品，用高速組織搗碎機(jī)搗碎后，按照1∶5（w/v）的比例添加蒸餾水，浸泡30 min。浸泡液于常溫下3000×g離心10 min后，使用快速濾紙對(duì)上清液進(jìn)行過(guò)濾，濾液備用。

1.2.2 使用電子舌對(duì)大頭菜樣品進(jìn)行測(cè)定 在傳感器活化和電子舌系統(tǒng)進(jìn)行自檢后，參照文獻(xiàn)［8］中的方法對(duì)待測(cè)樣品各基本味和回味指標(biāo)的相對(duì)強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定。即：傳感器首先在參比溶液中浸泡30 s得到參比溶液電勢(shì)Vr，繼而在腌制大頭菜濾液中浸泡30 s得到樣品溶液電勢(shì)Vs，不同傳感器Vs-Vr的電勢(shì)差值即為待測(cè)樣品鮮味、酸味、咸味、苦味和澀味等五個(gè)基本味的相對(duì)強(qiáng)度值；最后經(jīng)洗滌的傳感器于參比溶液中浸泡30 s，得到檢測(cè)電勢(shì)Vr’，通過(guò)Vr’-Vr的電勢(shì)差可對(duì)腌制大頭菜濾液苦的回味、鮮的回味或澀的回味進(jìn)行檢測(cè)。

每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)4次，僅選取后3次測(cè)量的數(shù)據(jù)作為本研究分析的原始數(shù)據(jù)［8］。為減少系統(tǒng)誤差，若樣品需分多個(gè)批次測(cè)試完成，則在每次測(cè)試時(shí)均添加一個(gè)相同的樣品作為參照樣品，并將該參照樣品的各滋味強(qiáng)度均定義為0，則待測(cè)樣品的滋味值減去參照樣品的原滋味值即得其相對(duì)強(qiáng)度值。

1.2.3 統(tǒng)計(jì)分析 使用Kruskal-Wallis檢驗(yàn)對(duì)不同地區(qū)產(chǎn)大頭菜各滋味指標(biāo)的差異性進(jìn)行顯著性分析，使用Pearson相關(guān)性分析對(duì)不同滋味指標(biāo)間的相關(guān)性進(jìn)行分析，使用主坐標(biāo)分析（principal coordinate analysis，PCA）、聚類分析（cluster analysis，CA）和多元方差分析（multivariate analysis of variance，MANOVA）對(duì)不同地區(qū)產(chǎn)腌制大頭菜整體滋味品質(zhì)的差異性進(jìn)行分析，使用冗余分析（redundancy analysis，RDA）對(duì)與不同地區(qū)產(chǎn)腌制大頭菜整體滋味品質(zhì)差異顯著相關(guān)的指標(biāo)進(jìn)行分析。

除RDA采用Canoco 4.5軟件（Microcomputer Power，NY，USA）外，其他分析均采用Matlab 2010b軟件（The MathWorks，MA，USA）。使用Origin 8.5軟件（OriginLab，MA，USA）作圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同地區(qū)產(chǎn)腌制大頭菜各滋味指標(biāo)相對(duì)強(qiáng)度分析

圖1 腌制大頭菜樣品各滋味指標(biāo)相對(duì)強(qiáng)度的箱形圖（n=18）Fig.1 The box plot of relative intensity of each taste index in salty mustard root samples（n=18）

通過(guò)將一組數(shù)據(jù)從小到大排序，箱形圖主要包含數(shù)據(jù)的最小值、下四分位數(shù)、中位數(shù)、平均值、上四分位數(shù)和最大值等六個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，作為一種顯示數(shù)據(jù)分散情況資料的統(tǒng)計(jì)圖，其廣泛的應(yīng)用在產(chǎn)品品質(zhì)管理和評(píng)價(jià)研究中［17］。由圖1可知，18個(gè)腌制大頭菜樣品間酸味的差異性最大，究其原因可能在于山東菏澤地區(qū)產(chǎn)成武醬大頭樣品添加了檸檬酸。由圖1亦可知，腌制大頭菜樣品間咸味的差異性也較大，這可能與大頭菜腌制過(guò)程中食鹽添加量的多少有關(guān)。大頭菜腌制過(guò)程中食鹽用量一般在10%～13%，過(guò)低則不能起到抑菌防腐的作用，過(guò)高則會(huì)抑制有益微生物的活動(dòng)［18］，同時(shí)食鹽的添加量也會(huì)對(duì)大頭菜產(chǎn)品的滋味、香味和質(zhì)構(gòu)品質(zhì)產(chǎn)生影響［5］。本研究發(fā)現(xiàn)，咸味與苦味呈極顯著正相關(guān)（r=0.734，p＜0.001），與后味A（澀的回味）和后味B（苦的回味）亦均呈顯著正相關(guān)（p＜0.01），相關(guān)系數(shù)分別為0.692和0.705。由此可見(jiàn)，隨著食鹽添加量的增加，不僅增加了腌制大頭菜樣品的咸味，同時(shí)其澀味和苦味這兩種基本味的回味也隨之增加。

由表1可知，經(jīng)Kruskal-Wallis檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，山東菏

澤地區(qū)出產(chǎn)的成武醬大頭的酸味要顯著高于其他兩個(gè)地區(qū)的腌制大頭菜（p＜0.05），而咸味、苦味、鮮味和后味-B（苦味回味）呈現(xiàn)出相反的趨勢(shì)（p＜0.05）。由表1可知，襄陽(yáng)大頭菜咸味和后味-A（澀的回味）均顯著高于其他地區(qū)產(chǎn)腌制大頭菜（p＜0.05）。不同地區(qū)產(chǎn)腌制大頭菜的澀味和豐度差異不顯著（p＞0.05）。不同地區(qū)產(chǎn)腌制大頭菜色的制作工藝是不同的，襄陽(yáng)大頭菜采用獨(dú)特的“三腌、五鹵、六曬”工藝，當(dāng)大頭菜表面有鹽漬析出時(shí)，晾曬工藝環(huán)節(jié)才予以結(jié)束，由此可見(jiàn)，獨(dú)特的制作工藝可能是導(dǎo)致襄陽(yáng)大頭菜咸味較高的主要原因。

表1 不同地區(qū)產(chǎn)腌制大頭菜各滋味指標(biāo)的差異性分析Table1 The significance analysis of each index of salty mustard root collected from different regions

2.2 不同地區(qū)產(chǎn)腌制大頭菜整體滋味品質(zhì)差異性分析

食品的滋味是各種滋味物質(zhì)相互作用的結(jié)果，不同滋味物質(zhì)之間可能會(huì)存在中和或加成作用［19］，因而僅僅對(duì)食品的某一個(gè)滋味指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)是不足以反映食品滋味品質(zhì)整體結(jié)構(gòu)的。在對(duì)不同地區(qū)產(chǎn)腌制大頭菜各滋味指標(biāo)相對(duì)強(qiáng)度分析的基礎(chǔ)上，本研究進(jìn)一步采用多元統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)不同地區(qū)產(chǎn)腌制大頭菜整體滋味品質(zhì)差異性進(jìn)行了定性和定量分析，同時(shí)使用RDA對(duì)與腌制大頭菜整體滋味品質(zhì)差異顯著相關(guān)的指標(biāo)進(jìn)行了鑒定。

圖2 基于非加權(quán)組平均法的不同地區(qū)產(chǎn)腌制大頭菜整體滋味品質(zhì)的聚類分析Fig.2 The cluster analysis of the taste profile characterization of saltymustardrootcollectedfromdifferentregionsbasedonUPGMA

作為一種常用的聚類方法，非加權(quán)組平均法（unweighted pair-group method with arithmetic means， UPGMA）可以用來(lái)解決分類問(wèn)題，目前在產(chǎn)品品質(zhì)評(píng)價(jià)和物種親緣關(guān)系研究方面有著廣泛的應(yīng)用［20-21］。本研究采用基于UPGMA的聚類分析對(duì)不同地區(qū)產(chǎn)腌制大頭菜整體滋味品質(zhì)進(jìn)行了分析，由圖2可知，雖然四川成都地區(qū)產(chǎn)的腌制大頭菜和襄陽(yáng)大頭菜樣品存在一定的交疊現(xiàn)象，但同一地區(qū)產(chǎn)腌制大頭菜樣品亦呈現(xiàn)出一定的聚類趨勢(shì)，同時(shí)山東菏澤產(chǎn)的成武醬大頭樣品可以單獨(dú)形成一個(gè)聚類。

圖3 不同地區(qū)產(chǎn)腌制大頭菜整體滋味品質(zhì)的主坐標(biāo)分析圖Fig.3 The principal coordinate analysis of the taste profile characterization of salty mustard root collected from different regions

與主成分分析方法相類似，通過(guò)采用降維的思路，主坐標(biāo)分析從樣本間的聚類矩陣出發(fā)，通過(guò)坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)，可以在新的坐標(biāo)系中對(duì)樣本進(jìn)行標(biāo)定，具有可以選取較少排序坐標(biāo)軸完成樣品空間排布及樣品信息損失最小的優(yōu)點(diǎn)［22］。由圖3可知，在以2個(gè)權(quán)重最高的主成分作圖時(shí)，山東菏澤產(chǎn)的成武醬大頭樣品與其他樣品呈現(xiàn)出明顯的分離趨勢(shì)，其中第1和第2主成分的貢獻(xiàn)率分別為92.64%和5.08%。由圖3亦可知，四川成都地區(qū)產(chǎn)的腌制大頭菜和襄陽(yáng)大頭菜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，這與聚類分析結(jié)果一致。由此可見(jiàn)，根據(jù)聚類分析和主坐標(biāo)分析結(jié)果，可以定性的認(rèn)為不同地區(qū)產(chǎn)腌制大頭菜整體滋味品質(zhì)可能存在一定的差異。

本研究進(jìn)一步使用MANOVA對(duì)不同地區(qū)產(chǎn)腌制大頭菜整體滋味品質(zhì)的差異性進(jìn)行了定量分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)菏澤醬大頭與四川地區(qū)產(chǎn)腌制大頭菜的整體滋味品質(zhì)差異極顯著（p＜0.01），同時(shí)襄陽(yáng)大頭菜與上述兩組差異亦極顯著（p＜0.01）。這一結(jié)果說(shuō)明，根據(jù)腌制大頭菜產(chǎn)地劃分的分組確實(shí)是造成圖3中各樣本空間排布呈現(xiàn)明顯區(qū)分的原因。

2.3 與不同地區(qū)產(chǎn)腌制大頭菜品質(zhì)差異顯著相關(guān)的滋味指標(biāo)的鑒定

通過(guò)上述分析，本研究發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)產(chǎn)的腌制大頭菜其滋味品質(zhì)整體結(jié)構(gòu)存在顯著的差異，然而其整體差異究竟是由哪些指標(biāo)導(dǎo)致的是一個(gè)值得研究的問(wèn)題。作為一種有監(jiān)督的多元統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，冗余分析可以盡最大可能解釋響應(yīng)變量的變異度［23］。為了進(jìn)一步研究環(huán)境因素（四川成都/湖北襄陽(yáng)/山東菏澤）對(duì)腌制大頭菜滋味品質(zhì)的影響，以5個(gè)基本滋味和3個(gè)回味滋味指標(biāo)在各個(gè)樣本中的相對(duì)強(qiáng)度作為

變量，以17個(gè)樣本×8個(gè)變量相對(duì)強(qiáng)度的矩陣為研究對(duì)象，用RDA分析對(duì)不同地區(qū)產(chǎn)腌制大頭菜整體滋味品質(zhì)差異顯著相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行了鑒定。由圖4可知，咸味、后味B（苦的回味）和酸味等3個(gè)指標(biāo)與RDA排序圖約束軸上的樣本賦值良好相關(guān)，即上述指標(biāo)代表了不同地區(qū)產(chǎn)腌制大頭菜整體滋味品質(zhì)差異顯著相關(guān)的關(guān)鍵滋味。由圖4可知，咸味和后味B（苦的回味）指標(biāo)位于襄陽(yáng)大頭菜一側(cè)，而酸味指標(biāo)位于成武醬大頭一側(cè)，這說(shuō)明襄陽(yáng)大頭菜的咸味和后味B（苦的回味）較高，而成武醬大頭的酸味較高，這與Kruskal-Wallis檢驗(yàn)結(jié)果一致。

圖4 RDA雙序圖Fig.4 Biplot of the RDA

3 結(jié)論

本研究采用電子舌技術(shù)和多變量統(tǒng)計(jì)學(xué)方法相結(jié)合的手段，對(duì)不同地區(qū)產(chǎn)腌制大頭菜的滋味品質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)產(chǎn)的腌制大頭菜滋味品質(zhì)差異顯著，而這種差異是由于咸味、后味B（苦的回味）和酸味等3個(gè)指標(biāo)導(dǎo)致，其中成武醬大頭酸味強(qiáng)度最大而后味B（苦的回味）強(qiáng)度最小，襄陽(yáng)大頭菜的咸味強(qiáng)度最大。

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Taste profile characterization of salty mustard root collected from different regions by electronic tongue analysis

GUO Zhuang，CAI Hong-yu，TANG Shang-wen，WU Jin-ju，HE Meng-dan，LIANG Ying*
（Northwest Hubei Research Institute of Traditional Fermented Food，College of Chemical Engineering and Food Science，Hubei University of Arts and Science，Xiangyang 441053，China）

The taste profile characterizations of salty mustard root collected from different regions were studied by electronic tongue.Although the results of Kruskal-Wallis indicated that sourness of samples collected from Shandong Heze was significantly higher than two other regions（p＜0.05），the indexes of saltiness，bitterness，umami and aftertaste-B showed the opposite trend.Through principal coordinate analysis（PCA），multivariate analysis of variance（MANOVA），and cluster analysis（CA）showed that there were significant difference in taste profile characterization of different kinds of salty mustard root（p＜0.05）.Meanwhile，saltiness，aftertaste-B and sourness were identified by redundancy analysis（RDA）as key variables significantly associated with the taste profile difference.Thus，the electronic tongue showed a great potential in the evaluation of quality for salty mustard root and this research could provide data supports for technology conditions optimization of the salty mustard root.

salty mustard root；electronic tongue；region；taste

TS201.2

A

1002-0306（2016）08-0065-04

10.13386/j.issn1002-0306.2016.08.004

2015-10-08

郭壯（1984-），男，博士，研究方向：食品生物技術(shù)，E-mail：guozhuang1984@163.com。

*通訊作者：梁英（1967-），女，博士，教授，研究方向：綠色化學(xué)與生物質(zhì)工程技術(shù)，E-mail：414570151@qq.com。

湖北文理學(xué)院科研啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)目（2013011）；湖北文理學(xué)院食品新型工業(yè)化學(xué)科群項(xiàng)目（2016）。