電子舌技術(shù)在食用鹽模糊感官評價(jià)中的應(yīng)用

蘇智敏 - 黃小平 - 劉 飛 吳 振

(1. 重慶市中藥研究院，重慶 400065；2. 中藥健康學(xué)重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400065)

食鹽是人們生活中不可或缺的調(diào)味劑，人體每日僅需3 g。但是，中國實(shí)際食鹽攝入量為每人每天10～15 g，其攝入量過高易導(dǎo)致高血壓等疾病[1]。

目前，中國對食用鹽的感官評價(jià)僅包括顏色、異味、外來異物，且對咸味評價(jià)的重現(xiàn)性極易受評價(jià)員心理狀況及疲勞效應(yīng)的影響。因此，相較于感官評價(jià)方法[2-3]的不確定因素，近年來興起的電子舌傳感技術(shù)[4-5]、模糊感官評價(jià)法[6-7]被廣泛應(yīng)用于味覺分析領(lǐng)域[8-9]?；谏锓律鷮W(xué)原理，電子舌檢測技術(shù)模擬人類唾液及味覺感知機(jī)理，由傳感器陣列獲取電流信號，從而實(shí)現(xiàn)對待測樣的客觀、可靠分析[10]。結(jié)合模糊感官評價(jià)模型[11-13]，對待測樣感官品質(zhì)的相互制約因素進(jìn)行數(shù)學(xué)化抽象處理，最終建立一個(gè)反映待測樣某一種特定感官的理想評價(jià)模型，從而減少因評價(jià)員主觀反應(yīng)導(dǎo)致的評定誤差。因此，將電子舌傳感技術(shù)[14]與模糊感官評價(jià)相結(jié)合已廣泛應(yīng)用于不同品種產(chǎn)品的研究[15-17]，彌補(bǔ)了感官評價(jià)的局限性[18]。

目前感官評價(jià)體系指標(biāo)的建立主要依靠人工感官評價(jià)，但食用鹽因其特殊的口感易導(dǎo)致人工評價(jià)時(shí)主觀反應(yīng)誤差較大，且感官品質(zhì)評價(jià)模型尚未見報(bào)道。試驗(yàn)擬選取5種不同原料食用鹽為主要研究對象，通過電子舌傳感器結(jié)合主成分分析法[19-21]建立感官指標(biāo)權(quán)重，采用模糊感官評價(jià)方法對其滋味進(jìn)行評價(jià)，建立食用鹽感官評價(jià)模型，為食用鹽感官品質(zhì)的評價(jià)提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 原料與儀器

深井臻純鹽(重鹽天井牌)、天然海鹽(福鹽牌)、低鈉鹽(重鹽晶心牌)、加碘食用鹽(重鹽晶心牌)、天山湖鹽(中鹽牌)：市售；

娃哈哈純凈水：杭州娃哈哈集團(tuán)有限公司；

電子舌系統(tǒng)：TS-5000Z型，配有4個(gè)基礎(chǔ)味覺傳感器AAE、CT0、C00、AE1分別檢測鮮味(氨基酸和核酸引起)、咸味(鹽引起)、苦味(苦味物質(zhì)引起)、澀味(澀味物質(zhì)引起辛辣味)，1個(gè)回味傳感器AAE檢測豐富性(鮮味物質(zhì)引起)，以及1個(gè)陶瓷參比電極Ag/AgCl，日本Insent公司；

低速離心機(jī)：TD-6M型，四川蜀科儀器有限公司；

電子分析天平：AUW220D型，日本島津公司。

1.2 電子舌試驗(yàn)

分別稱取0.50 g樣品于250 mL燒杯中，加入娃哈哈純凈水溶解，離心，取上清液，轉(zhuǎn)移至100 mL容量器中定容，上機(jī)測試，要求每種樣品測量前后，傳感器都進(jìn)行清洗和標(biāo)準(zhǔn)化，每個(gè)樣品循環(huán)測試3次。

1.3 模糊感官評價(jià)

參照感官要求項(xiàng)目并結(jié)合食用鹽特性，選擇鮮味、咸味、澀味、苦味、豐富性共5個(gè)最能反映食用鹽感官品質(zhì)的指標(biāo)作為評價(jià)指標(biāo)。評價(jià)小組由16人組成，8男8女，年齡為22～40歲。準(zhǔn)確稱取鹽0.5 g放入一次性紙杯，加入100 mL水溶解，將樣品呈遞給評價(jià)員品嘗。評價(jià)員得到每個(gè)樣品，根據(jù)各感官感受分別進(jìn)行評價(jià)，并對食用鹽各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行記錄。

1.4 數(shù)據(jù)處理

由電子舌檢測儀器自帶DBMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，對電流傳感器所采集到的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行味覺特征分析，采用因子分析法確定各感官指標(biāo)的權(quán)重。按表1標(biāo)準(zhǔn)分別對食用鹽各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行登記評定，采用賦值法計(jì)算感官評價(jià)總得分，記錄評分結(jié)果。

表1 食用鹽口感評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與討論

2.1 電子舌分析

由表2可知，5種食用鹽樣品中的澀味、鮮味、苦味、咸味4 種基本味覺指標(biāo)，以及包括豐富性的基本味覺指標(biāo)之間均存在顯著差異。其中不同食用鹽樣品中味覺指標(biāo)變化最為明顯的是鮮味，其次分別為豐富性、澀味和苦味，并且這4 種基本味覺指標(biāo)變化均明顯大于咸味指標(biāo)。由于食用鹽的生產(chǎn)工藝、原料、品種類型以及產(chǎn)地等不同，造就了不同品牌和種類食用鹽在鮮味、豐富性和澀味等味覺指標(biāo)上的差異。試驗(yàn)結(jié)果表明電子舌傳感技術(shù)可以反映不同原料食用鹽的品質(zhì)特征以及品牌之間的細(xì)微差異。

表2 電子舌味覺值

2.1.1 主成分分析 基于SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件的主成分?jǐn)?shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，前3個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率累計(jì)高達(dá)81.09%，其中第1主成分的方差貢獻(xiàn)率為50.46%，第2主成分的為21.72%，第3主成分的為8.92%。

由表3可知，第1主成分中指標(biāo)系數(shù)絕對值最大的是鮮味、澀味、豐富性3項(xiàng)，即第1主成分由這3個(gè)滋味指標(biāo)構(gòu)成；第2主成分中咸味指標(biāo)載荷絕對值明顯高于其他4個(gè)指標(biāo)；第3主成分中苦味指標(biāo)的絕對值最大。綜上，試驗(yàn)中用于評價(jià)食用鹽品質(zhì)的5種感官評價(jià)指標(biāo)可以劃分為3大類，其中鮮味、豐富性和澀味等響應(yīng)信號值組成第1主成分，咸味指標(biāo)構(gòu)成第2主成分；苦味指標(biāo)構(gòu)成第3主成分。

表3 因子載荷指標(biāo)

2.1.2 感官品質(zhì)評價(jià)分析 采用回歸方法計(jì)算系數(shù)矩陣，前3個(gè)公因子表示為5種滋味指標(biāo)分別采用線性形式表現(xiàn)，分別從不同方面反映了不同品牌食用鹽滋味品質(zhì)的整體水平，如表4所示。單獨(dú)使用某一公因子不能很好地對食用鹽感官品質(zhì)作出客觀、正確的綜合評價(jià)，以各公因子所對應(yīng)的方差貢獻(xiàn)率為權(quán)數(shù)，計(jì)算綜合統(tǒng)計(jì)量(F=0.563F1+0.293F2+0.144F3)，并進(jìn)一步求取綜合因子得分。

由表4可知，各滋味指標(biāo)在食用鹽樣品中的貢獻(xiàn)是由因子得分系數(shù)與對應(yīng)方差貢獻(xiàn)率的乘積構(gòu)成，再用各滋味指標(biāo)的貢獻(xiàn)除以所有滋味指標(biāo)的貢獻(xiàn)之和即可求得對應(yīng)滋味指標(biāo)的權(quán)重。試驗(yàn)求得食用鹽各感官指標(biāo)的權(quán)重A={A鮮味，A咸味，A澀味，A苦味，A豐富性}={0.32，0.23，0.22，0.18，0.05}。

表4 因子得分系數(shù)矩陣

2.2 模糊感官評價(jià)分析

評價(jià)人員對5種不同品牌的食用鹽按鮮味、咸味、澀味、苦味、豐富性評價(jià)的匯總結(jié)果見表5。

表5 食用鹽的感官評定結(jié)果

將表5中5種食用鹽口感因素的各等級評價(jià)人數(shù)除以總評價(jià)人數(shù)，得模糊矩陣R，以深井臻純鹽為例，建立鮮味、咸味、澀味、苦味、豐富性5個(gè)單因素模糊評價(jià)矩陣R，得出每個(gè)指標(biāo)的集合為U鮮味=[0.31 0.31 0.38]，U咸味=[0.44 0.31 0.25]，U澀味=[0.38 0.37 0.25]，U苦味=[0.31 0.38 0.31]，U豐富性=[0.38 0.25 0.37]。將上述深井臻純鹽的5個(gè)單因素評價(jià)結(jié)果寫成一個(gè)模糊矩陣：

(1)

將各感官指標(biāo)的權(quán)重A與R組合后得到Y(jié)，Y可作為食用鹽樣品感官評價(jià)指標(biāo)的綜合評判結(jié)果，Y值越大表明綜合評價(jià)結(jié)果越佳。根據(jù)模糊變換原理Y=A×R，即得深井臻純鹽的綜合評價(jià)結(jié)果為：

(2)

即Y1={0.36,0.33,0.31}。

同理，計(jì)算出其他4種食用鹽樣品的模糊感官品質(zhì)評價(jià)結(jié)果，再根據(jù)表1采用賦值法，分別將Y中各個(gè)量乘以其相對應(yīng)的分值，再加和，得到最終感官評定值，結(jié)果見表6。

由表6可知，5種食用鹽樣品綜合評分依次為天然海鹽>天山湖鹽>深井臻純鹽>低鈉鹽>加碘食用鹽，說明天然海鹽口感評價(jià)最高，排名第一；加碘食用鹽排名最低。

表6 食用鹽的綜合評定結(jié)果

3 結(jié)論

通過電子舌技術(shù)對市售的5種食用鹽樣品進(jìn)行感官評價(jià)、滋味指標(biāo)檢測和評價(jià)，對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分等多種數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析。根據(jù)電子舌檢測技術(shù)，采用主成分分析法確定食鹽模糊感官評價(jià)權(quán)重A={A鮮味，A咸味，A澀味，A苦味，A豐富性}={0.32，0.23，0.22，0.18，0.05}。不同品牌食用鹽在口感上存在顯著差異，其中天然海鹽口感評價(jià)最高、天山湖鹽次之、加碘食用鹽最差。后續(xù)將增加食用鹽樣品數(shù)量及種類，以建立更加完善的感官品質(zhì)評價(jià)模型。