食用槟榔中滋味分析检测方案(感官智能分析)

FOOD&MACHINERY第37卷第9期总第239期|2021年9月|食品与机械DOI：10.13652/j.issn.1003-5788.2021.09.032 巢雨舟等：基于电子舌技术的食用槟榔滋味分析F&M|Vol.37， No.9 基于电子舌技术的食用槟榔滋味分析 Analysis of edible areca products based on electronic tongue technology 巢雨舟1，2 柳 毅1，2 赵志友1，2 夏延斌3 CHAO Yu-zhou LIU Yi1.2 ZHAOZhi-you2 XIA Yan-bin³ (1.湖南宾之郎食品科技有限公司工程技术研究中心，湖南湘潭 411201： 2.湖南省槟榔加工与食用安全工程技术研究中心，湖南湘潭 411201： 3.湖南农业大学食品科学技术学院，湖南长沙 410128) (1. Engineering Technology Research Center of Hunan Binzhilang Food Science Limited Com pany，Xiangtan， Hunan 411201， China；2. Engineering Technology Research Center of Hunan ArecaProcessing and Safety， Xiangtan，Hunan 411201， China；3. College of Food Science a ology，Hunan Agricultural University， Changsha，Hunan 410128， China) 摘要：目的：提供一种与感官评价相比较更客观、准确的食用槟榔滋味评价方法。方法：采用电子舌和感官评价技术结合多变量统计学的方法对8个企业12个不同品牌的槟榔产品进行分析。结果：不同品牌槟榔味觉指标差异显著(P≤0.05)；通过主成分、因子和聚类分析将样品分成三大类，每个聚类有其独特的滋味特点；结合电子舌和感官评价对比分析，除甜味以外，其余结果均一致；采用 HPLC 法测定食用槟榔中4种常用甜味剂，发现聚类3的4种甜味剂含量均最高，聚类1的甜蜜素和糖精钠含量高于聚类2的，三氯蔗糖含量低于聚类2的，安赛蜜含量两者差异不显著。结论：电子舌可以用来分析槟榔产品的滋味和聚类相似滋味的产品，但与感官评价结果相比，甜味不一致。 关键词：电子舌；感官评价；食用槟榔；多变量统计学 Abstract： Objective： Electronic tongue technology was used toanalyze the taste of edible areca and compared with sensory evalu-ation to provide a more objective and accurate evaluation method.Methods： The taste of 12 different areca products from 8 enter-prises was analyzed using electronic tongue， sensory evaluation，and multivariate statistical methods. Results： There were signifi-cant differences in the areca taste index between different brands；the samples were dividedinto three groups， by princip：alcomponent analysis， factor analysis and cluster analysis， andeach cluster had its unique taste characteristics. Combined withthe electronic tongue and sensory evaluation， the results were ( 基金项目：长株潭国家自主创新示范区专项(编号：2017SK2430)作者简介：巢雨舟(1989- -)，男，湖南宾之郎食品科技有限公司工程师，硕士。E- m a il：402488324@qq.com ) ( 收稿日期：2021-04- 1 3 ) consistent except for sweetness. HPLC analysis determined thecontent of four common sweeteners in edible areca， and the foursweeteners content of cluster 3 was the highest； the content ofsodium cyclamate and saccharin in cluster 1 was higher than clus-ter 2， and the content of sucralose was lower than cluster 2.However， the difference ofacesulfame K in cluster l and cluster 2was not significant. Conclusion： electronic tongue can be used toanalyze the taste of areca products and cluster similar taste prod-ucts， but compared with sensory evaluation， sweetness resultswere different. Keywords： electronic tongue； sensory evaluation； edible areca；multivariate statistics 槟榔是一种热带经济作物，含有多种营养和活性物质，具有多种生理活性功能1-3]，在中国，有95%的槟榔被加工成食用槟榔，湖南槟榔产业近30年发展迅速，已实现工业化、规模化和现代化生产L4-51。对于湖南这种特定的食用干槟榔而言，滋味是影响其品质的最关键因素，目前国内外没有对食用槟榔滋味的评价研究，而行业内槟榔滋味的评价方法仅为感官评价，评价标准较笼统，又易受评价者主观影响，其结果有失准确性、客观性和重复性。 电子舌利用仿生原理，使用人工脂质膜传感器技术可以检测食品的各种味觉指标，并将测试结果输送至电脑中L6-8J。仪器评价技术比传统评价技术更快速、客观和准确L9-11J，此外，多元统计学分析方法近几年被广泛应用于食品领域，对于分析多变量的电子舌味觉指标有较大帮助12-15」。研究拟利用电子舌和感官评价技术对8个槟榔强势企业共12个优势品牌进行检测，并结合多元统 计学方法分析结果，探讨槟榔产品滋味的差异性，为分析槟榔产品的滋味提供一种更为科学、客观和准确的评价方法。 材料与方法 1.1 试验材料 食用槟榔：市售； 电子舌专用内部液、参比电极液、阳离子溶液和阴离子溶液：日本Insent公司。 1.2 主要仪器设备 味觉分析系统：TS-SA402B型，日本 Insent 公司； 超纯水机：ZWM-HLBA1-10 型，湖南中沃水务环保科技有限公司； 手提式粉碎机：XL-06A型，广州市旭朗机械设备有限公司； 数控超声波清洗器：KQ-700DE型，昆山市超声仪器有限公司； 水浴恒温振荡器：SHY-2A型，常州上特仪器制造有限公司； 台式低速离心机：TDZ4A-WS型，湖南湘仪实验室仪器开发有限公司； 高效液相色谱仪：1260infinity 型，美国安捷伦科技公司。 1.3 电子舌检测方法 1.3.1 样品采集 从超市购买12种品牌的槟榔产品，来源于8个不同企业，考虑到商业机密，不公开企业名和品牌名，只对样品进行编号，具体情况见表1. 1.3.2 电子舌样品预处理 将槟榔卤水刮下，备用。将去卤水后的槟榔进行粉碎，称取5.00g粉碎槟榔和3.00g卤水于锥形瓶中，加入250 mL 超纯水，保鲜膜封口，25℃水浴40 min，50℃超声20 min，4 000 r/min 离心10 min，取上层清液备用。 1.3.3 电子舌测方法 (1)称取80 mL上清液样品于电子舌专用烧杯中。 (2)将味觉传感器浸没于参比溶液中，得到参比溶液电势V.。 (3)将味觉传感器浸没于样品溶液中，得到样品电势V，样品与参比液的电势差V，一一可以评价甜、酸、咸、苦、涩、鲜。 (4)将味觉传感器浸没于参比溶液清洗后再测试样品，得到电势Vr，电势差V，一V，可以评价苦、涩、鲜的回味指标。 (5)为使结果更加准确，减少仪器首次因平衡带来的测量误差，酸、咸、苦、涩、鲜、苦味回味、涩味回味和鲜味回味测定4次，取后3次结果，因仪器对甜味的平衡较弱，甜味测定5次，取后3次结果。 1.4 感官评价方法 由技术中心10名槟榔专业技术人员进行感官评分，对12个槟榔产品的甜味、酸味、咸味、苦味、涩味、鲜味、苦味回味、涩味回味和鲜味回味进行评评；分3个档次：味感强烈21~30分，味感一般11~20分，味感较弱1~10分；6个基本味觉指指在口腔中咀嚼3~5 min 后评价，3个回味指标咀嚼≥8 min 后评价。 1.5 甜味剂测定方法 1.5.1 甜蜜素 参照 GB 5009.97—2016。 1.5.2 糖精钠 参照 GB 5009.28—2016。 1.5.3 三氯蔗糖 参照 GB 22255—2014。 1.5.4 安赛蜜 参照 DBS 13/006—2016。 1.6 数据分析与处理 对采集到的数据进行差异性分析、主成分分析、因子分析、系统聚类法分类和单因素方差分析。数据分析使用 SPSS 19.0软件，图形处理使用 Origin 9.5软件。 2 结果与分析 2.1 各滋味指标的差异性分析 由表2可知，每个指标的组间均方根误差远大于组内，说明槟榔味觉指标的差异主要来自于不同的样品，而并非样品本身检测时的误差。从显著性分析可知，不同样品的各项味觉指标差异显著(P≤0.01)，说明不同品牌的槟榔产品对电子舌各传感器响应信号值有极显著影响(P<0.01)，电子舌可以区别不同槟榔样品，与王银诚等L14」的结果一致。从味觉指标的极差可知，甜味(5.17)、 表1 12 种槟榔样品情况表 Table 1 Information about 12 kinds of areca sample 编号 生产企业 品牌 种类 编号 生产企业 品牌 种类 1 A 1 烟果槟榔 7 C 2 青果槟榔 2 A 2 青果槟榔 8 D 1 青果槟榔 3 A 3 青果槟榔 9 E 1 烟果槟榔 4 B 1 烟果槟榔 10 F 1 青果槟榔 5 B 2 青果槟榔 11 G 1 烟果槟榔 6 C 1 青果槟榔 12 H 1 青果槟榔 表2 槟榔产品各滋味指标差异性分析 Table 2 The difference analysis of taste indexes inareca products 味觉指标 F值 组间均方根组内均方根 极差 P值 甜 5334.023 81.981 0.034 5.17 <0.01 酸 35836.944 128.117 0.008 6.44 <0.01 咸 8363.165 62.096 0.016 4.10 <0.01 苦 1358.638 94.901 0.152 4.88 <0.01 涩 3495.021 54.678 0.034 4.38 ≤0.01 鲜 1204.139 6.255 0.011 1.68 <0.01 苦回 205.385 31.962 0.340 2.84 ≤0.01 涩回 220.799 17.082 0.169 2.30 <0.01 鲜回 98.316 2.037 0.045 0.83 ≤0.01 酸味(6.44)、咸味(4.10)、苦味(4.88)和涩味(4.38)比较大，而鲜味(1.68)、苦味回味(2.84)、涩味回味(2.30)和鲜味回味(0.83)相对较小。槟榔滋味中，甜、酸、咸、苦、涩均是比较重要的指标，对产品口感有较大影响，其余的指标影响较小。 2.2 各滋味指标的主成分分析 对12个槟榔产品进行主成分分析，提取特征值入>1以上的主成分有3个，前3个主成分的累计方差贡献率达85.30%，可以反映样本的真实情况。由表3可知，成分1主要包含了甜味、苦味、涩味和涩味回味的信息，成分2主要包含了酸味、鲜味和鲜味回味的信息，成分3主要包含了咸味和苦味回味的信息。由图1可知，12个槟榔产品可以得到很好地区分。从各产品的位置来看，F1、 Hl呈聚类趋势，D1、E1、G1、A2、A3和B2呈聚类趋势，C2、B1、A1、C1相距较远，区别明显，说明 PCA 能在空间排布上进行一定的分析，与吴进菊等L16的结果一致，为进一步探讨12个产品的聚类关系，采用系统聚类法进行分析。 2.3 各滋味指标的聚类分析 对12个槟榔产品进行聚类分析，采用平方 Euclidean距离的度量标准得到如图2所示的树状图，当距离取3时可以分为三大类。A1、B1和 C2为第一类，A2、D1、G1、E1、A3、B2和C1为第二类，F1和 H1为第三类，说明电子舌可以对相似滋味的槟榔产品进行聚类，槟榔滋味的分类与槟榔种类、生产企业并没有直接关系，烟果、青果槟榔以及同一企业生产的产品，滋味上并没有呈聚类关系，决定槟榔滋味差异的主要原因是配方的不同。这与吴进菊等171的结论一致。 2.4不同聚类槟榔产品的滋味指标方差分析 为进一步分析3个聚类的槟榔产品滋味差异，对3个聚类的槟榔产品进行单因素方差分析，结果见表4。由表4可知，聚类1的鲜味和鲜味回味显著高于其他两个类别；聚类2的咸味和苦味显著低于其他两个类别；聚类3的甜味显著高于其他两个类别，但涩味和涩味回味显著低于其他两个类别。3个不同聚类的产品均有其独特的滋味优势，与李建美等[13]的结果一致。 2.5 电子舌和感官指标对比分析 由表5可知，线性回归中，甜味的R²值最小，鲜味回味的R²值为 0.872，其余指标的R²值均在0.9以上，说明在甜味分析上，电子舌和感官评价差异较大，鲜味回味的 表3 成分矩阵表 Table 3 Component matrix table 主成分 甜 酸 咸 苦 涩 鲜 苦回 涩回 鲜回 PC1 -5.00670 0.140 58 -0.18359 -0.34783 0.517 36 0.19201 0.034 11 0.51686 0.04513 PC2 0.020 61 0.304 50 0.41944 0.340 61 0.05112 0.45606 0.29346 0.02620 0.56347 PC3 0.10416 -0.14621 一0.49407 0.249 51 0.10040 -0.38529 0.65748 0.11080 0.24874 图1 主成分因子得分图 Figure 1 The factor score picture of principalcomponent 图2 各槟榔产品的聚类分析图 Figure 2 The cluster analysis of areca products (C)1994-2021 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http：//www.cnki.net Table 4 The difference clustering variance analysis of taste indexes in areca production 类别 甜 酸 咸 苦 涩 鲜 苦回 涩回 鲜回 聚类1 1.1767a -5.2233 7.026 7 4.773 3 8.9533 4.0333 2.4733 5.493 3 2.0667 聚类2 1.427 1a -6.8400 5.62715 2.83435 8.0414 3.4263 1.378 6* 5.1443 1.5757 聚类3 4.8550b -6.6300a 8.3700 5.9100* 5.32005 3.57505 1.4600 3.6150 1.7750 十同列字母不同表示差异显著(P≤0.05)。 表5 相关性分析 Table 5 Correlation analysis 味觉指标 线性方程 R2值 P值 甜 Y=0.204X+21.688 0.063 ≥0.05 酸 Y=1.933X+30.421 0.997 <0.05 咸 Y=3.325X+1.609 0.985 <0.05 苦 Y=1.972X+15.359 0.993 <0.05 涩 Y=1.915X+11.032 0.992 <0.05 鲜 Y=1.816X+15.293 0.949 <0.05 苦回 Y=2.455X+13.160 0.987 ≤0.05 涩回 Y=2.025X+14.257 0.972 ≤0.05 鲜回 Y=2.030X+14.317 0.872 <0.05 十X代表电子舌指标值，Y代表感官评分值。 差异一般，其余指标的差异较小；在 Pearson 相关性分析中，只有甜味的相关性不显著，其余指标均显著，进一步说明电子舌和感官评价分析上甜味差异较大。 由表6可知，聚类1的鲜味和鲜味回味显著高于其他两个类别；聚类2的咸味和苦味显著低于其他两个类别； 聚类3的涩味和涩味回味显著低于其他两个类别。除甜味指标外，感官评价与电子舌的味觉指标差异性一致。槟榔的主要优势味觉指标为甜味，各生产企业的不同产品，甜味剂的选择和配比均不相同，对甜味影响较为复杂，可能是造成电子舌和感官分析结果不一致的主要原因。 2.6 不同聚类槟榔产品的甜味剂差异性分析 采用 HPLC 法测定槟榔产品中主要的甜味剂含量，结果如表7所示。由表7可知，4种甜味剂的质量浓度与其峰面积呈良好的线性相关性，与董蕴等18研究的有机酸结果一致，其回归方程的相关系数R?值均≥0.999。聚类3的4种甜味剂含量均最高，且除糖精钠外，其余3种甜味剂含量均显著高于其他两类，这可能是电子舌和感官评价的结果均显示聚类3的甜味是最高的原因。聚类1的甜蜜素和糖精钠含量显著高于聚类2的，聚类1的三氯蔗糖则显著低于聚类2的，安赛蜜含量两者差异不显著。甜蜜素和糖精钠是槟榔行业使用时间最长、最有经验的两种甜味剂，而三氯蔗糖的甜味最纯正，甜度倍数高，但其用量较低，这可能是聚类1与聚类2的电子舌与感官评价分析存在差异的原因。 表6不同聚类槟榔产品的感官指标方差分析析 Table 6 The difference clustering variance analysis of sensory quality indexes in areca production 类别 甜 酸 咸 苦 涩 鲜 苦回 涩回 鲜回 聚类1 23.3333a 20.3333 24.6667a 24.6667 28.0000 22.333 3 19.000 0a 25.6667a 18.3333a 聚类2 20.8571a 16.7143 20.28576 20.85715 26.5714 21.57145 16.5714a 24.5714a 17.5714 聚类3 24.5000 17.0000* 27.000 0 27.5000 21.00005 21.0000 17.0000 21.5000 17.0000 十同列字母不同表示差异显著(P≤0.05)。 表7不同聚类槟榔产品的甜味剂含量差异分析析 Table 7 The difference analysis of sweetener content in areca production 甜味剂 线性方程 R2 含量/(g·kg) 聚类1 聚类2 聚类3 甜蜜素 Y=367.32X一3.430 3 0.9999 7.51 7.26° 7.86 糖精钠 Y=23 818.7180X+27 092.4268 0.9999 3.16 2.59 3.26* 三氯蔗糖 Y=1.441 2X+7.5146 0.9995 1.08° 1.286 1.45 安赛蜜 Y=29 726 524.8853X-3736.0194 0.999 8 0.205 0.216 0.28 +同列字母不同表示差异显著(P<0.05)。 3 结论 试验表明，电子舌可以很好地区分各槟榔产品，不同槟榔产品中，对口感影响大的味觉指标差异也大；电子舌可以聚类有相似味觉特征的槟榔产品，各聚类产品有其特有的滋味优势；除甜味以外，电子舌和感官评价的味觉指标差异性均一致，但造成甜味差异的具体原因尚未明确。后续可根据电子舌的测定结果与市场强势槟榔产品品质建立联系，为改进槟榔配方提供参考。 ( 参考文献 ) ( [ 1 ]吕俊辰，弓宝，孙佩文.槟榔药用和食用安全性研究概况[J]. 中草药，20 1 7，48 ( 2)：384-390. 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