基于電子舌對(duì)27份宮保雞丁樣品進(jìn)行味覺品質(zhì)分析

汪長(zhǎng)鋼 賈紅亮 潘妍 于佳宏

摘 要：實(shí)驗(yàn)通過電子舌對(duì)27份宮保雞丁樣品進(jìn)行味覺測(cè)定，對(duì)測(cè)定的數(shù)據(jù)采用相關(guān)性分析、主成分分析找出其中影響宮保雞丁味覺質(zhì)量的指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)苦味是27份樣品差異最大的味覺參數(shù)，相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)苦味和苦味回味極其相關(guān)，甜味與苦味、苦味回味顯著相關(guān)，澀味和澀味回味顯著相關(guān)，鮮味和酸味顯著不相關(guān)。結(jié)果表明，4個(gè)主要成分能夠表達(dá)宮保雞丁的味覺指標(biāo)信息，主成分PC1、PC2的方差貢獻(xiàn)率分別達(dá)到45.7%、18.6%。影響PC1的味覺依次苦味、酸味、苦味回味、甜味、豐富性，這些味覺指標(biāo)決定了宮保雞丁的味覺品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：電子舌;主成分分析;相關(guān)性分析;宮保雞丁

電子舌由人工脂膜傳感器陣列、模式識(shí)別系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)采集系統(tǒng)3大部分組成。電子舌通過3大系統(tǒng)模擬人舌作用，對(duì)檢測(cè)樣品進(jìn)行識(shí)別、分析，利用多元統(tǒng)計(jì)方法對(duì)所得檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，最終對(duì)檢測(cè)樣品進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。人工脂膜傳感器可以檢測(cè)待測(cè)樣品溶液的酸、甜、苦、咸、鮮及后味，檢測(cè)結(jié)果呈現(xiàn)數(shù)字信號(hào)，電子舌也是近些年快速發(fā)展得到應(yīng)用的食品分析檢測(cè)儀器[1-2]。

目前，電子舌分析技術(shù)已被廣泛應(yīng)用到食品技術(shù)領(lǐng)域。可以被用來輔助新食品的研發(fā)、食品質(zhì)量的控制、食品的溯源。市場(chǎng)上已被應(yīng)用且評(píng)價(jià)不錯(cuò)的設(shè)備有法國(guó)Alpha MOS電子舌和日本Insent電子舌。其中日本Insent公司的電子舌被研究工作者應(yīng)用到啤酒、日本米酒、液體乳等多種食品的品質(zhì)分析[3-5]。電子舌還可以被用做飲料的辨別、植物油的識(shí)別、茶葉品質(zhì)評(píng)價(jià)、肉類和牛乳等品質(zhì)區(qū)分以及食源性致病菌和農(nóng)藥的定性定量分析[6-8]。除此之外電子舌技術(shù)還能夠快速區(qū)分雞肉品質(zhì)等級(jí)和品質(zhì)，被看作是雞肉品質(zhì)評(píng)價(jià)的重要手段，證明電子舌在肉制品加工中的應(yīng)用潛力[3]。

中國(guó)烹飪?cè)催h(yuǎn)流長(zhǎng)，歷史悠久，已形成獨(dú)有的餐飲文化。隨著餐飲業(yè)的發(fā)展，對(duì)菜肴工業(yè)化的需求越來越大。菜肴工業(yè)化中菜品的研發(fā)又是重中之重，研發(fā)中感官評(píng)價(jià)目前依靠人的舌頭品嘗，人舌感官評(píng)價(jià)受許多種因素影響，使感官評(píng)價(jià)的判斷結(jié)果并不穩(wěn)定，時(shí)有誤差。隨著電子舌分析技術(shù)的成熟，將其用到菜肴的研發(fā)和生產(chǎn)中，必定會(huì)對(duì)菜肴工業(yè)化生產(chǎn)有積極作用，為人們規(guī)范菜肴味覺標(biāo)準(zhǔn)提供科學(xué)依據(jù)。電子舌分析檢測(cè)技術(shù)在很多領(lǐng)域被運(yùn)用，但尚未在菜肴的味覺分析中運(yùn)用[8]。電子舌利用其味覺分析的優(yōu)勢(shì)，可以改變通過舌頭對(duì)味覺辨別以及對(duì)味道喜好的評(píng)價(jià)方法。電子舌對(duì)菜肴不同味道的測(cè)試，進(jìn)而獲得數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析及相關(guān)性分析處理，從而評(píng)判菜肴等級(jí)。電子舌還可以被大型酒店、餐飲連鎖店對(duì)菜肴味道的監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)味型，可以替代傳統(tǒng)的菜肴調(diào)味技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)菜肴成品味覺的標(biāo)準(zhǔn)化。將電子舌運(yùn)用于中式菜肴加工，對(duì)菜肴標(biāo)準(zhǔn)化、工業(yè)化發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[9-10]。

本文通過電子舌對(duì)27個(gè)宮保雞丁樣品進(jìn)行味覺指標(biāo)分析，找到味覺指標(biāo)中各個(gè)指標(biāo)間的相互關(guān)系，并確定不同菜肴差異顯著的指標(biāo)。然后通過主成分分析找到影響宮保雞丁味覺的主要味覺參數(shù)，并驗(yàn)證電子舌對(duì)宮保雞丁味覺測(cè)定的可行性。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料

宮保雞丁，從本地區(qū)27個(gè)不同飯店取樣，并記錄為1～27號(hào)樣品，樣品不冷藏不冷凍，3 h內(nèi)制備成待測(cè)試樣。

試劑：Reference溶液（人工唾液/參比溶液）：氯化鉀+酒石酸;負(fù)極清洗液：水+乙醇+鹽酸;正極清洗液：氯化鉀+水+乙醇+氫氧化鉀，均來自日本INSENT公司。

1.1.2 儀器設(shè)備

日本INSENT公司TS-5000Z電子舌、Eppendorf 5920 R高速大容量冷凍離心機(jī)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品的制備方法

宮保雞丁樣品溶液的制備：①將成品菜放入打漿機(jī)中打碎;②用天平準(zhǔn)確稱取樣品10.00 g放入燒杯中;③加入200 mL蒸餾水，蓋上玻璃蓋，放在電爐上煮沸，煮沸后，計(jì)時(shí)2 min取下;④對(duì)樣品液進(jìn)行過濾，濾液收集到錐形瓶中;⑤用吸量管吸取50 mL濾液到離心管中，記錄剩余濾液數(shù);⑥對(duì)樣品液離心管用蒸餾水進(jìn)行配平;⑦將離心管放入離心機(jī)中進(jìn)行離心，10 000 r/min，持續(xù)15 min;⑧離心完成后，將樣品液過45 ?m水系濾膜，取濾液10 mL用蒸餾水稀釋到200 mL，標(biāo)記樣品待檢測(cè)。

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)選取宮保雞丁作為試驗(yàn)菜肴，因其在中餐中具有代表性，制作過程添加調(diào)料較多，味覺較為豐富。人們對(duì)不同餐館相同菜肴的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)基本是好吃或不好吃，而量化判斷無從下手，試驗(yàn)試圖通過味覺指標(biāo)來判斷菜肴好壞。

電子舌測(cè)定原理：電子舌首先測(cè)定參比溶液的電勢(shì)Vr作為基準(zhǔn)電勢(shì);然后測(cè)定樣品的電勢(shì)Vs;用參比溶液清洗;再次測(cè)試參比溶液電勢(shì)Vr*進(jìn)行回味測(cè)定;用專用洗凈溶液徹底清洗傳感器。試驗(yàn)?zāi)軠y(cè)出9種味覺指標(biāo)，分別是酸味（Sourness）、甜味（Sweetness）、苦味（Bitterness）、咸味（Saltiness）、鮮（Umami）、豐富性（Richness）、澀味（Astringency）、苦味回味（Aftertaste-B）和澀味回味（Aftertaste-A）。

1.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel2016進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，比較不同味覺指標(biāo)的相對(duì)強(qiáng)度。并通過RStudio軟件進(jìn)行相關(guān)性分析（Correlation Analysis，CA）和主成分分析（Principalcomponent Analysis，PCA）篩選核心宮保雞丁核心味覺指標(biāo)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同宮保雞丁樣品味覺指標(biāo)相對(duì)強(qiáng)度

將制備的27份宮保雞丁樣品用電子舌進(jìn)行分析，分別測(cè)出9種味覺指標(biāo)。將得到的數(shù)據(jù)用Excel2016繪制箱線圖（見圖1），并剔除其中的異常值。由圖1可知，27份樣品測(cè)試后，差異性最大的為苦味，其次為甜味、酸味、苦味回味、咸味，澀味、澀味回味和鮮味差別不大。電子舌技術(shù)指標(biāo)顯示，測(cè)定的相對(duì)強(qiáng)度指標(biāo)大于1時(shí)能夠被感官評(píng)定識(shí)別出來，表明27份樣品在被品嘗時(shí)苦味、酸味、甜味的差別能夠感知出來。由圖1可知，苦味差別非常顯著，不同的烹飪工藝中，苦味差異最明顯。

2.2 基于宮保雞丁味覺指標(biāo)的相關(guān)性分析

用RStudio軟件對(duì)27份樣品的味覺指標(biāo)進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析，并繪制熱圖。從圖2可以看出各味覺指標(biāo)的相關(guān)性，相關(guān)性的數(shù)字來表示，其中1表示顯著相關(guān)，0表示完全不相關(guān)。結(jié)果表明苦味和苦味回味極其相關(guān)，甜味與苦味、苦味回味顯著相關(guān)，澀味和澀味回味顯著相關(guān)，鮮味和酸味顯著不相關(guān)。在制作菜肴時(shí)顯著相關(guān)的味覺指應(yīng)相結(jié)合考慮。

2.3 宮保雞丁味覺指標(biāo)的主成分分析

通過RStudio軟件中factoextra安裝包對(duì)實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析并繪圖，主成分分析法是一種簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)集的方法，其通過線性變化來減小相關(guān)多維變量的維數(shù)。通過構(gòu)造適當(dāng)?shù)闹岛瘮?shù)，低維系統(tǒng)進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為一維系統(tǒng)。此變換將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為新的坐標(biāo)系，以便任何數(shù)據(jù)投影的第一個(gè)大方差在第一個(gè)坐標(biāo)上（稱為第一個(gè)在主成分上），第二個(gè)大方差在第二個(gè)坐標(biāo)上（在第二個(gè)主成分上）。主成分分析通常用于減少數(shù)據(jù)集的維數(shù)，同時(shí)保持對(duì)數(shù)據(jù)集貢獻(xiàn)最大差異的特征。

由圖3可知，主成分分析的結(jié)果顯示，4個(gè)主要成分基本能反應(yīng)宮保雞丁的味覺指標(biāo)信息，其累積方差貢獻(xiàn)率超過80%。結(jié)果中主成分PC1、PC2的方差貢獻(xiàn)率分別達(dá)到45.7%、18.6%。

圖4直觀的展示了宮保雞丁各味覺指標(biāo)在主成分PC1和PC2中的分布情況。顏色的差異代表了各味覺指標(biāo)對(duì)PC1的貢獻(xiàn)率大小，越接近圓周線的貢獻(xiàn)率越大。貢獻(xiàn)率大小依次為苦味、酸味、苦味回味、甜味、豐富性等。其次載荷圖中各指標(biāo)的向量解釋了相互之間的關(guān)系。苦味及苦味回味、澀味和澀味回味正相關(guān)。甜味和酸味、咸味負(fù)相關(guān)。

試著用載荷圖去解釋味覺的增強(qiáng)、相消作用。味覺相消作用，有經(jīng)驗(yàn)的廚師在制作菜肴時(shí)，如果烹調(diào)過酸或過咸時(shí)，適當(dāng)?shù)募狱c(diǎn)糖，能對(duì)酸和咸進(jìn)行減弱。由于甜和酸、咸呈負(fù)相關(guān)，有味覺增強(qiáng)的作用，在咸味菜肴中加少量的食醋，就可以使菜肴咸味增強(qiáng)。

從圖5可以看出，除了16號(hào)和17號(hào)樣品、18號(hào)和21號(hào)樣品有部分重疊外，其他樣品均能很好鑒定分離出。說明取樣的宮保雞丁味覺指標(biāo)能通過電子舌很好的區(qū)分。通過主成分分析發(fā)現(xiàn)，樣品被很好的分成了3類。這可能跟宮保雞丁做法有關(guān)，這也說明采樣的27份宮保雞丁采取了3種烹飪方法。

3 結(jié)論

中式菜肴在全國(guó)范圍內(nèi)種類繁多，“八大菜系”聲名遠(yuǎn)洋。近些年關(guān)于中式菜肴的創(chuàng)新、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)發(fā)展迅速。中式菜肴的工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)被廣泛研究。標(biāo)準(zhǔn)化不僅涉及到生產(chǎn)工藝，還有產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)。但長(zhǎng)期以來中式菜肴的味覺質(zhì)量檢驗(yàn)都通過品評(píng)員的口進(jìn)行評(píng)判，人有主觀、易疲勞等弱點(diǎn)。所以創(chuàng)新中式菜肴味覺質(zhì)量的檢驗(yàn)方法非常重要。

本研究通過電子舌測(cè)定房山地區(qū)27家飯店所做宮保雞丁的9種味覺指標(biāo)。測(cè)定的數(shù)據(jù)通過相關(guān)性分析和主成分分析，進(jìn)行描述性的統(tǒng)計(jì)。從相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)苦味和苦味回味極其相關(guān)，甜味與苦味、苦味回味顯著相關(guān)，澀味和澀味回味顯著相關(guān)，鮮味和酸味顯著不相關(guān)，這些特點(diǎn)在主成分分析的載荷圖中也得到證實(shí)。其次通過主成分的載荷圖發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的一些烹飪手法，如菜肴過咸或過酸，可以通過加糖解決，這是理論層面首次驗(yàn)證這些經(jīng)驗(yàn)。最后通過主成分散點(diǎn)圖，發(fā)現(xiàn)電子舌能很好地區(qū)分27份宮保雞丁樣品，所以用電子舌來評(píng)判宮保雞丁的味覺質(zhì)量是可行的。實(shí)驗(yàn)尚有待完善的地方，即實(shí)驗(yàn)沒有進(jìn)行感官實(shí)驗(yàn)，如果能將感官實(shí)驗(yàn)評(píng)判出大眾好吃的與電子測(cè)定味覺進(jìn)行比較，能得出更有價(jià)值的信息。菜肴的味覺質(zhì)量不簡(jiǎn)單是數(shù)據(jù)，而是能讓人感到舒服愉悅的一種狀態(tài)。

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基金項(xiàng)目：北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院院級(jí)課題“電子舌在菜肴工業(yè)化中的可行性研究”（XY-YF-16-26）;特色高水平院校建設(shè)項(xiàng)目-打造技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)-食品營(yíng)養(yǎng)與安全應(yīng)用技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心（PXM2021_157102_000005）。

作者簡(jiǎn)介：汪長(zhǎng)鋼（1986—），男，漢族，安徽宣城人，碩士，副教授。研究方向：食品加工及食品檢測(cè)相關(guān)。