基于電子鼻及QDA法分析不同食用油對(duì)焙烤燕麥片感官品質(zhì)的影響

金 婷 王 瑋 譚勝兵 畢海丹 李卓瓦

(棗莊學(xué)院食品科學(xué)與制藥工程學(xué)院，棗莊 277160)

燕麥營(yíng)養(yǎng)豐富，含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、維生素等多種營(yíng)養(yǎng)成分，可作為主食，其所含的β-葡聚糖還具有降血糖、降血脂、高飽腹的效果[1，2]。燕麥片是以燕麥為主要原料的加工制品，幾乎保留了燕麥的全部營(yíng)養(yǎng)，以燕麥片為主的燕麥加工產(chǎn)品已成為西方發(fā)達(dá)國(guó)家消費(fèi)者日常餐飲的重要組成部分[3]。在我國(guó)，燕麥加工產(chǎn)品的消費(fèi)量也在不斷增長(zhǎng)，并且消費(fèi)者對(duì)此類產(chǎn)品的感官品質(zhì)及食用方式也不斷提出更高要求。焙烤燕麥片是在燕麥片中混合加入油脂、糖漿、食鹽等配料后經(jīng)烘烤而制成，?；旌纤苫驁?jiān)果干共同食用，其以良好的口感及便捷的食用方式備受歡迎，因此，研發(fā)和生產(chǎn)焙烤燕麥片也成為了燕麥片產(chǎn)業(yè)的熱門發(fā)展方向。

燕麥片經(jīng)烘焙后，口感酥脆、香氣四溢，在烘烤過程中，原料及其他各成分在高溫中會(huì)發(fā)生美拉德反應(yīng)、焦糖化反應(yīng)、油脂氧化降解等一系列復(fù)雜的反應(yīng)，最終形成焙烤燕麥片良好的感官品質(zhì)[4]。油脂在此過程中起著重要的作用，其中含有的多種脂肪酸，尤其是不飽和脂肪酸在高溫中通過美拉德反應(yīng)及熱降解等反應(yīng)后，不僅賦予食品良好的色澤，同時(shí)也生成了包括非揮發(fā)性的滋味物質(zhì)和揮發(fā)性的香氣成分如糠醛、吡嗪、小分子的醛、酮、酸等，這些成分共同賦予了食品良好的風(fēng)味[5]。另外，不同油脂本身所具有的特征風(fēng)味物質(zhì)也影響著產(chǎn)品的感官品質(zhì)，如橄欖油具有的獨(dú)特的青草芳香[6]，花生油具有堅(jiān)果香、燒烤味和甜香味[7]，大豆油具有強(qiáng)烈的烤香和堅(jiān)果味香氣等[8]。近年來對(duì)油脂在加工中產(chǎn)生的風(fēng)味已有相關(guān)研究，趙夢(mèng)瑤[9]采用氣-質(zhì)聯(lián)用及感官評(píng)價(jià)研究了5種常用植物油煎炸的油條風(fēng)味；黃紀(jì)念等[10]采用固相微萃取結(jié)合GC-MS聯(lián)用技術(shù)對(duì)芝麻香油及其冷凍干燥法和噴霧干燥法制備的粉末油脂中風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)加熱對(duì)芝麻香油風(fēng)味產(chǎn)生了較大的影響。

食品風(fēng)味研究常采用以GC-MS聯(lián)用技術(shù)、氣相-嗅聞技術(shù)為代表的儀器分析方法，電子鼻、電子舌為代表的智能感官分析方法及人工感官評(píng)價(jià)[11，12]。電子鼻能夠?qū)悠氛w香氣特征進(jìn)行區(qū)分和評(píng)價(jià)，有別于以成分測(cè)定分析為主的化學(xué)分析儀器方法，且彌補(bǔ)了人工感官評(píng)價(jià)重復(fù)性差、穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)，近年來在食品品質(zhì)鑒定、無損檢測(cè)等方面得到廣泛應(yīng)用[13]。定量描述分析(QDA)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的定量感官分析技術(shù)，是評(píng)價(jià)員對(duì)構(gòu)成樣品感官特征的各個(gè)指標(biāo)強(qiáng)度進(jìn)行完整、準(zhǔn)確評(píng)價(jià)的檢驗(yàn)方法。該方法目前在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用十分廣泛，涉及領(lǐng)域包括酒類、谷物、飲料、乳制品等[14，15]。

本研究分別選用8種常用油脂(花生油、豆油、玉米油、橄欖油、色拉油、葵花籽油、芝麻油、黃油)加工焙烤燕麥片，采用電子鼻及QDA對(duì)產(chǎn)品感官品質(zhì)進(jìn)行測(cè)定和評(píng)價(jià)，為焙烤燕麥片選擇合適用油，提高產(chǎn)品質(zhì)量及新產(chǎn)品開發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

燕麥片、花生油、豆油、玉米油、黃油、橄欖油、色拉油、葵花籽油、芝麻油、轉(zhuǎn)化糖漿、糖粉、鹽、水；PEN3電子鼻。

1.2 方法

1.2.1 樣品制備

將轉(zhuǎn)化糖漿(10%)、糖粉(10%)、鹽(0.3%)、水(9%)攪拌均勻至溶解→加入食用油(5%)(分別為花生油、豆油、玉米油、黃油、橄欖油、色拉油、葵花籽油和芝麻油)用玻璃棒攪拌均勻→燕麥片(50 g)混勻→用平鋪板鋪平放入烘箱(150 ℃)烘10 min→取出，用平鋪板翻開再鋪平放入烘箱(150 ℃)烘8 min→取出冷卻→密封保存?zhèn)溆谩Ａ碜霾患邮秤糜偷目瞻讟悠?，工藝條件相同。

1.2.2 感官評(píng)價(jià)

參照姚月華等[16]方法，采用QDA法對(duì)樣品進(jìn)行人工感官評(píng)價(jià)。通過問卷調(diào)查招募及篩選150人作為感官評(píng)價(jià)候選成員，參照GB/T 16291.1—2012[17]，對(duì)招募的人員進(jìn)行感官辨別力、靈敏度及描述力等方面的檢驗(yàn)，最終挑選出15人組成感官評(píng)價(jià)小組并進(jìn)行培訓(xùn)。將制備好的樣品裝入透明玻璃杯中，采用三位隨機(jī)數(shù)字進(jìn)行編號(hào)，在室溫下進(jìn)行品評(píng)和打分。參照GB/T 16861—1997[18]，在品評(píng)小組組長(zhǎng)的組織下，品評(píng)小組人員進(jìn)行討論并確定樣品描述詞及其定義，建立尺度表及其參照，使用9點(diǎn)標(biāo)度來表示樣品強(qiáng)度，1表示強(qiáng)度最弱，9則表示極強(qiáng)。評(píng)價(jià)結(jié)束后，小組組長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)得分。

1.2.3 電子鼻檢測(cè)

取焙烤樣品5 g于密封頂空瓶中，封住瓶口，飽和待測(cè)。測(cè)定條件：檢測(cè)時(shí)間100 s，清洗時(shí)間60 s，信號(hào)采集時(shí)間100 s，平行測(cè)定3次，電子鼻傳感器相關(guān)性能見表1。

表1 電子鼻傳感器性能特點(diǎn)

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

利用軟件WinMuster對(duì)電子鼻數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，利用SPSS軟件對(duì)焙烤燕麥片的感官特征進(jìn)行方差分析，采用Matlab軟件對(duì)焙烤燕麥片的感官特征進(jìn)行主成分分析(PCA)和聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 感官評(píng)價(jià)結(jié)果

2.1.1 焙烤燕麥片感官描述詞匯表的建立

感官評(píng)價(jià)小組對(duì)樣品的感官描述詞進(jìn)行討論，最終建立17個(gè)描述詞用以描述焙烤燕麥片的外觀、香氣、滋味和質(zhì)地的感官特征指標(biāo)(表2)。

表2 焙烤燕麥片感官描述詞匯表

2.1.2 定量描述分析結(jié)果

由品評(píng)員依據(jù)建立的詞匯表對(duì)樣品各感官特征指標(biāo)進(jìn)行打分，結(jié)果見圖1。由于在焙烤過程中沒有使用油脂，空白組的后苦感最為明顯，顏色最深，亮度最低，另外在油香味、油膩、整體風(fēng)味等感官特征上均與其他組有較明顯差別?？梢娫诒嚎具^程中，食用油對(duì)食品感官品質(zhì)，特別是香氣、滋味、表面光澤及顏色等有重要的作用及貢獻(xiàn)。

圖1 感官評(píng)分雷達(dá)圖

為了著重探討不同油脂對(duì)產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響，對(duì)采用食用油焙烤樣品的結(jié)果進(jìn)行單因素方差分析和多重比較分析[19]，結(jié)果見表3，焙烤燕麥片在甜(香氣)、整體滋味和硬度在0.05水平上具有顯著性差異；顏色、亮度、整體香氣、油香味、麥片味、烘焙、油膩、油味、甜(滋味)、谷物味和后苦感在0.01水平上具有顯著性差異。其中豆油焙烤燕麥片顏色最深，黃油焙烤燕麥片的顏色更接近金黃色，橄欖油焙烤燕麥片更明亮；黃油、花生油、玉米油焙烤燕麥片整體香氣濃郁，區(qū)別于其他樣品，其中黃油焙烤燕麥片香氣最濃；花生油焙烤燕麥片的甜(香氣)味最大，明顯區(qū)別于其他樣品；黃油焙烤燕麥片在油香味上明顯，其次為玉米油焙烤燕麥片；色拉油、橄欖油、葵花籽油和黃油焙烤燕麥片具有較為明顯的麥片味，其中色拉油樣品最明顯；花生油、黃油、色拉油、玉米油和葵花籽油焙烤燕麥片具有的油膩感較輕；各樣品在整體滋味上差異不大，橄欖油焙烤燕麥片的整體滋味得分最高，芝麻油樣品得分最低且與其他樣品有明顯差異；花生油、豆油、黃油、橄欖油焙烤燕麥片的油味區(qū)別于其他樣品，得分均較高；色拉油焙烤燕麥片甜度得分最高，但與花生油、玉米油和黃油組差別不大；色拉油樣品的谷物味區(qū)別于其他各樣品最為明顯；燕麥片的后苦味是一個(gè)重要的感官特征，花生油焙烤燕麥片的后苦感最小，而豆油最大，兩者之間有明顯差異；在質(zhì)地上，色拉油樣品硬度最小且明顯區(qū)別于其他樣品，其他性質(zhì)均無明顯差別。

表3 焙烤燕麥片樣品定量描述分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2.1.3 焙烤燕麥片感官特性的主成分分析

用Matlab軟件對(duì)8種食用油焙烤燕麥片樣品的感官特性進(jìn)行主成分分析(表4)。前5個(gè)主成分可以解釋整體變異的91.327%，基本能解釋感官特性的所有信息，因此，將整體信息降維到5個(gè)主成分。

表4 相關(guān)矩陣的特征值

為了能更直觀地看出樣品之間相對(duì)位置及與其感官特性之間的關(guān)系，將前3個(gè)主成分繪制PCA三維載荷圖，見圖2。前3個(gè)主成分共可解釋整體75.093%的信息。從第1、2主成分上看，橄欖油和葵花籽油焙烤燕麥片位于同一象限，油膩味、油味對(duì)其貢獻(xiàn)較大，雖然芝麻油也位于此象限，但在第1主成分上距離較遠(yuǎn)，因此風(fēng)味的相關(guān)度不大，另外，后苦味雖然同在此象限，但在第3主成分上與各樣品的距離均較遠(yuǎn)，對(duì)樣品貢獻(xiàn)不大；花生油、玉米油、黃油焙烤的燕麥片位于同一象限，整體香氣、甜度、烘焙味、油香味、整體滋味、彈性對(duì)其貢獻(xiàn)較大；色拉油焙烤的燕麥片單獨(dú)位于一個(gè)象限，其麥片味、甜(香氣)、谷物味表現(xiàn)相對(duì)突出，由于它與其余樣品距離均較遠(yuǎn)，因此風(fēng)味表現(xiàn)較為獨(dú)特；豆油焙烤燕麥片單獨(dú)位于一個(gè)象限，其感官特性在顏色、粗糙度、脆性、硬度方面表現(xiàn)相對(duì)明顯。此外，第4主成分與整體滋味(載荷值為0.635)、油味(載荷值為0.577)、麥片味(載荷值為0.426)的正相關(guān)關(guān)系較大，而與甜(香氣)(載荷值為-0.487)呈現(xiàn)較大的負(fù)相關(guān)關(guān)系；第5主成分與整體滋味(載荷值為0.579)、亮度(載荷值為0.485)等感官指標(biāo)的正相關(guān)關(guān)系較大，與油味(載荷值為-0.459)呈現(xiàn)較大負(fù)相關(guān)關(guān)系。由于第1主成分貢獻(xiàn)率最高，故主要參照第1主成分的分析結(jié)果。

圖2 感官指標(biāo)載荷圖

2.1.4 焙烤燕麥片感官特征的聚類分析

對(duì)焙烤燕麥片的感官特征指標(biāo)強(qiáng)度進(jìn)行聚類分析的結(jié)果見圖3。8種樣品大致可分為5類(在歐氏距離大致為5.2時(shí))，色拉油焙烤燕麥片為一類，其具有較為突出的麥片味、甜(香氣)和谷物味；第二類為芝麻油樣品，其各感官特征相對(duì)均不突出；第三類為豆油樣品，其在顏色、粗糙度、脆性、硬度等幾方面表現(xiàn)突出；第四類為黃油樣品，其感官主要特征為整體香氣、甜度、烘焙味、油香味和整體滋味，余下4種樣品共同為一類，其中葵花籽油與橄欖油風(fēng)味更為接近，玉米油與花生油感官性質(zhì)最為相似。

圖3 聚類分析圖

2.2 電子鼻分析結(jié)果

電子鼻中的傳感器能針對(duì)食品揮發(fā)性成分產(chǎn)生不同信號(hào)響應(yīng)并進(jìn)行區(qū)分，利用電子鼻對(duì)8種食用油焙烤燕麥片的揮發(fā)性成分進(jìn)行測(cè)定后，將采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，分析結(jié)果如圖4所示。第1和第2主成分的累積貢獻(xiàn)率達(dá)到99.50%，說明電子鼻的10個(gè)傳感器對(duì)其揮發(fā)性成分有較高的識(shí)別度和靈敏度?？傮w看，各樣品的揮發(fā)性成分有各自的分布位置，基本沒有重合，說明電子鼻對(duì)于8種樣品氣味的區(qū)分度總體較好，所有樣品的風(fēng)味相對(duì)獨(dú)立，原因可能是因?yàn)椴煌土献魑锉旧淼膿]發(fā)成分不同，在加熱過程中形成的揮發(fā)性成分亦有所不同。豆油與色拉油樣品在第1主成分上的投影有所重疊，但能在第2主成分上能完全區(qū)分開；花生油與黃油焙烤樣品之間的整體差距不明顯，比較靠近，說明氣味略有相似。

圖4 電子鼻主成分分析圖

3 結(jié)論

本研究利用QDA及電子鼻對(duì)焙烤燕麥片進(jìn)行感官品質(zhì)分析。通過QDA結(jié)果可知，空白組在后苦感、顏色、亮度、油香味、油膩、整體滋味和油味等感官特征上與加入食用油的焙烤樣品有明顯區(qū)別；在加油焙烤樣品中，焙烤燕麥片的2個(gè)外觀特征(顏色、亮度)、5個(gè)香氣特征(整體香氣、油香味、麥片味、烘焙、油膩味)、4個(gè)滋味特征[油味、甜(滋味)、谷物味和后苦感]在0.01水平上具有顯著性差異；焙烤燕麥片的甜(香氣)的香氣特征，整體滋味的滋味特征，硬度的質(zhì)地特征在0.05水平上具有差異。通過主成分分析可知橄欖油和葵花籽油焙烤燕麥的油膩味、油味表現(xiàn)突出，花生油、玉米油、黃油焙烤燕麥片的整體香氣、甜度、烘焙味、油香味、整體滋味和彈性表現(xiàn)突出；色拉油焙烤燕麥片的麥片味、甜(香氣)、谷物味表現(xiàn)突出；豆油焙烤的燕麥片在顏色、粗糙度、脆性和硬度方面表現(xiàn)相對(duì)明顯；結(jié)合聚類分析可知色拉油焙烤燕麥片與其余樣品的共性最少，其次是芝麻油、豆油及黃油焙烤燕麥片。從電子鼻結(jié)果可以知，8種樣品的揮發(fā)性物質(zhì)存在明顯的差異，其中豆油和色拉油樣品在第1主成分上區(qū)分不明顯，花生油與黃油焙烤燕麥片之間的差異較小。

電子鼻能相對(duì)客觀地研究揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，對(duì)人工感官評(píng)價(jià)是有力的補(bǔ)充，兩者結(jié)合能夠更加全面地研究焙烤燕麥片的感官品質(zhì)，對(duì)于具體風(fēng)味物質(zhì)的分析則可在后期通過氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀等儀器方法進(jìn)行深入研究。