檳榔硬度及其質(zhì)構(gòu)相關(guān)性研究

□ 匡鳳軍 湖南口味王集團有限責(zé)任公司 湖南中益食品化工檢測院 劉 群 湖南口味王集團有限責(zé)任公司曹倩蕾 湖南口味王集團有限責(zé)任公司 湖南中益食品化工檢測院 馮彥勇 湖南中益食品化工檢測院

1 引言

食用檳榔作為一種特色休閑食品，在中國已有超過400多年的歷史，俗稱中國式口香糖；從20世紀(jì)90年代中后期開始，檳榔食品工業(yè)化加工發(fā)展迅猛，可謂是當(dāng)前國內(nèi)食品加工行業(yè)中的一支奇兵分支。

食用檳榔的加工普遍采用干果進行再加工。新鮮檳榔果青果經(jīng)（熏）烘干，再經(jīng)過多道食品加工流程加工而成的供消費者食用的食品。檳榔果成品的硬度是檳榔食品加工中的重要質(zhì)量指標(biāo)之一，而傳統(tǒng)的檳榔食品硬度評價僅僅依賴于人工的感官評價（專家實踐咀嚼評價），通過品嘗對檳榔進行評判分析，除外觀特征外，評價項目以口感為實質(zhì)性評價內(nèi)容?？诟性u價易受評價員的嗜好、品味等不穩(wěn)定因素的影響，從而較難做出準(zhǔn)確評價，導(dǎo)致主觀評價的人為誤差較大，實驗結(jié)果的可靠性、可比性差。隨著近年來檳榔食品行業(yè)規(guī)模的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的感官評價已無法滿足需求，利用質(zhì)構(gòu)儀（物性儀）針對檳榔食品的特性（硬度）進行測定，可提供客觀公正的理性數(shù)據(jù)，并結(jié)合傳統(tǒng)的感官評價，可以更快、更有效和穩(wěn)定的、客觀公正的評價檳榔果的成品硬度及其口感。

質(zhì)構(gòu)儀是目前客觀評價產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)特性的儀器之一。應(yīng)用質(zhì)構(gòu)儀質(zhì)地多面分析法（TPA）模擬人牙齒咀嚼食物，對樣品進行2次擠壓，通過探頭與樣品間的相互作用力可以得到相關(guān)質(zhì)構(gòu)參數(shù)[1]。目前，此方法已廣泛應(yīng)用于水果、餅干[2-5]等的質(zhì)構(gòu)測定領(lǐng)域，但以咀嚼為主要目的的檳榔產(chǎn)品并無相關(guān)研究。本文通過質(zhì)構(gòu)儀對檳榔果的質(zhì)構(gòu)特性（硬度）進行測定，建立科學(xué)量化的評價檳榔干果質(zhì)構(gòu)特性的方法，通過硬度、水分及口感分析，并利用數(shù)理模型進行擬合分析，判斷各項指標(biāo)間的相關(guān)性，不僅可為檳榔干果質(zhì)構(gòu)特性研究提供理論依據(jù)，為果實軟化研究開辟新途徑，也更在于提高檳榔加工產(chǎn)品性能，且在其工業(yè)化生產(chǎn)品控中具有重要的指導(dǎo)意義。

2 材料與方法

2.1 材料與儀器

材料：實驗采用的統(tǒng)一青果為干果，經(jīng)不同加工工藝得到的多種食用檳榔成品品種，如口味王青果、和成天下（青果煙制）等，均由口味王公司提供。

儀器：質(zhì)構(gòu)儀（觸摸屏質(zhì)構(gòu)儀TOUCHTA，上海保圣實業(yè)發(fā)展有限公司），梅特勒十萬分之一電子分析天平XS105。

2.2 實驗方法

2.2.1 樣品選擇及性狀測定

每個品種選取不少于60粒檳榔加工成品果（挑選果形大小相對均衡）。

2.2.2 物性分析

采用單次測試法對某個品種進行質(zhì)構(gòu)指標(biāo)系列測定。加工后的檳榔果對半切開，一片做質(zhì)構(gòu)檢測用，相對應(yīng)的另一片做相應(yīng)的水分測定。

質(zhì)構(gòu)參數(shù)的設(shè)定：操作模式為單次壓力測定；探頭為柱狀探頭TA/36R，設(shè)定測定用力量感應(yīng)元為20 kg，高度為樣品高度+15 mm，形變百分量為18%，檢測速度為測試速度2.0 mm/s，接觸點類型為壓力，接觸點數(shù)值20 gf。測定參數(shù)指標(biāo)為正力（硬度）（gf），以及實測樣品高度（mm），正峰斜率（gf/s）等。

2.2.3 水分測定

參照GB 5009.3-2016，加工后的檳榔果對半切開，一片果做水分測定，分析每個物性的質(zhì)構(gòu)檢測值與水分檢測值的對應(yīng)關(guān)系。

2.2.4 口感感官評價

由經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)后的專人對加工檳榔果切片進行人工感官評價，根據(jù)統(tǒng)一口感咀嚼硬度評價標(biāo)準(zhǔn)打分（5分制，1為最差/硬，5分為最好/軟硬適宜最佳）。

2.2.5 相關(guān)性分析

對硬度值、水分及口感三要素進行相關(guān)性分析。

2.2.6 數(shù)據(jù)分析

對所有實驗品種進行采樣檢測；數(shù)據(jù)采用SPSS（version 22，IBM Software，Inc.）進行統(tǒng)計分析。

3 結(jié)果與分析

為保證各要素間關(guān)系的準(zhǔn)確性，這里將加工后的每個檳榔果切成3份；其中一份做質(zhì)構(gòu)檢測，一份則做相應(yīng)的水分測定；另一份經(jīng)人工專家采用統(tǒng)一口感咀嚼評價標(biāo)準(zhǔn)下打分。這樣確保每個檳榔果樣品的硬度、水分和口感一一對應(yīng)，有利于提高統(tǒng)計分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

對2個不同品種（口味王青果，和成天下/青果煙制），每個品種各取近800個樣品進行測定，再做數(shù)據(jù)相關(guān)性統(tǒng)計分析，確定硬度、水分與口感之間的關(guān)系。

3.1 硬度與口感關(guān)系

表1數(shù)據(jù)顯示，硬度與口感呈負關(guān)系，即硬度越小口感越好；統(tǒng)計分析相關(guān)性系數(shù)值在0.48～0.66范圍，表明硬度與口感呈中強關(guān)系，但不呈簡單線性關(guān)系。

3.2 水分與口感關(guān)系

表2數(shù)據(jù)顯示，水分與口感呈正關(guān)系，也即水分越大口感越好，這與日常慣例和經(jīng)驗一致；統(tǒng)計分析相關(guān)性系數(shù)值在0.5～0.7 范圍，表明水分與口感同樣出呈增強關(guān)系，但呈發(fā)散性的關(guān)系。

3.3 硬度與口感關(guān)系

表3數(shù)據(jù)顯示，硬度與水分呈負的弱關(guān)系，且關(guān)系無序；而檳榔的生產(chǎn)實踐也說明，檳榔加工的最后成品，水分控制大小已對檳榔果的硬度影響不大了。

3.4 三要素間的模型擬合

三要素間的模型擬合圖見圖1。

通過共12種不同函數(shù)模型對硬度、水分、口感兩兩因素間的關(guān)系進行分析，可以看出三要素間呈非線性關(guān)系，其中對數(shù)或開根號的函數(shù)形式的擬合度較好。

3.5 三要素間的非線性回歸分析

通過對大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行回歸分析，利用SPSS軟件系統(tǒng)進行數(shù)學(xué)處理，確定因變量（口感）與協(xié)變量（硬度及水分）的相關(guān)關(guān)系，建立了一個相關(guān)性較好的回歸方程，如表4所示。

表1 硬度與口感的參數(shù)關(guān)系

表2 水分與口感的參數(shù)關(guān)系

表3 硬度與水分的參數(shù)關(guān)系

圖1 三要素間的模型擬合圖

依此，構(gòu)建了對應(yīng)口感值的序數(shù)回歸分檔概率表，（模型推導(dǎo)表）如表5所示。

經(jīng)過實測口感（感官評價）與模型推導(dǎo)預(yù)測值的大量比對，預(yù)測準(zhǔn)確率可在90%以上。

由此模型推導(dǎo)表，可加以外推，用于預(yù)測口感變化；同樣在測定出質(zhì)構(gòu)硬度和水分等的理化指標(biāo)值下就可預(yù)測出對應(yīng)的另一個相對應(yīng)的理論口感值。

表4 因變量（口感）與協(xié)變量（硬度及水分）的相關(guān)關(guān)系

表5 口感值的序數(shù)回歸分檔概率表

4 討論

對于上述三要素（硬度，口感及水分）間的非線性回歸分析，即可構(gòu)建對應(yīng)口感預(yù)測的回歸分檔概率模型，通過這模型就生成模型推導(dǎo)表，再利用此模型推導(dǎo)表，在只經(jīng)質(zhì)構(gòu)儀的快熟精準(zhǔn)檢測檳榔果質(zhì)構(gòu)的硬度值，就可便捷準(zhǔn)確預(yù)測出對應(yīng)的檳榔果口感值，檢測推導(dǎo)值也可用于人工感官評價的第三方公正驗證。

在不同檳榔干果，或相同干果經(jīng)過不同加工處理工藝后的食用檳榔果，以及不同質(zhì)構(gòu)儀監(jiān)測參數(shù)等條件下，采集各種條件下的硬度、口感及水分數(shù)據(jù)作上述同類分析，均可構(gòu)建出類似的對應(yīng)口感值的序數(shù)回歸分檔概率表（模型推導(dǎo)表），且得出的預(yù)測結(jié)論相類似，主要的區(qū)別在預(yù)測值對應(yīng)的概率大小之分。

由此，通過實驗反復(fù)驗證確認，利用質(zhì)構(gòu)儀建立科學(xué)量化的評價檳榔干果質(zhì)構(gòu)特性的方法，通過對其硬度、水分及口感的分析，構(gòu)建起相應(yīng)的數(shù)理模型，就可判斷其硬度和水分指標(biāo)對應(yīng)的口感指標(biāo)。這不僅可為檳榔干果質(zhì)構(gòu)特性研究提供理論依據(jù)，為果實軟化研究開辟新途徑，也對提高檳榔加工工業(yè)化、檳榔成品品控等具有重要的生產(chǎn)實踐指導(dǎo)意義。