儀器測量法用于碎裂性食品感官評價參照物的篩選

段慧玲 顧熟琴 趙 鐳 張 劍 盧大新 楊 冬

(北京農學院食品科學與工程學院1，北京 102206)

(中國標準化研究院食品與農業標準化研究所2，北京 100088)

感官評價是運用視覺、嗅覺、觸覺、味覺和聽覺對產品引起的反應進行喚起、測量、分析和解釋的一種科學方法［1］。食品感官評價是利用人體五官，運用心里、物理、生理、化學及統計學方法對食品的外觀、風味和質地做出評判。

食品質地是由機械的、觸覺的或在適當的條件下用視覺及聽覺的感受器感知到的產品所有機械的、幾何的和表面的特性［2］。其中，半固體和固體食品的機械特性分為5個基本參數(硬度、黏聚性、黏性、彈性、黏附性)和3個第二參數(碎裂性、咀嚼性、膠黏性)［3］。

針對食品質地特性的定量分析，1963年Szczesniak.A.S.分別構建了硬度、黏性、黏附性、碎裂性、咀嚼性和膠黏性這6個參數的標準參照物體系［4］。隨后，許多國家根據本國的國情對Szczesniak提出的參照物體系進行了不同程度的修訂，如1975年建立了哥倫比亞質地參照物體系［5］、1984建立了墨西哥質地參照物體系［6］、1994年建立了阿根廷質地參照物體系［7］等。在此基礎上，Meullenet J等［8］對 Szczesniak建立的參照物體系進行感官評價與儀器測量間相關性研究;Analia B等［9］對墨西哥質地參照物體系進行相關性研究等。

在我國，感官分析技術始于20世紀90年代，起步相對較晚［10］。現行食品工業標準匯編《感官分析方法卷》中質地參照物體系是對ISO國際標準的轉化［2］，內容因地域，環境，文化背景等方面的差異，不適合我國的國情。近年來，國內對感官質地的研究多以將某種或某類特定樣品作為研究對象，如大白兔奶糖［11］、豬肉［12］、即食玉米［13］、廣式月餅［14］等分別進行了感官估計值與儀器測定結果的相關性研究，而將儀器測量應用到建立參照物體系的研究罕見報道。

因此，本研究結合中國國情，以建立碎裂性參照物體系為目的，選用國內具有消費規模的相關知名品牌食品為樣品，運用質構儀進行儀器測量，根據聚類分析的結果及變異系數確定碎裂性參照物。旨在探索儀器測量與感官分析相結合建立食品質地特性參照物體系的方法，研究結果為質地感官指標的定量研究提供理論依據和實際參考，為我國食品質地研究進一步發展奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

白玉鹵水北豆腐(385 g/盒)、桂花金糕(山楂糕)、曼可頓經典白面包(400 g/袋)、波力海苔(原味)、窩窩頭(新鮮)、上好佳鮮蝦片(80 g/袋)、紅螺薯仔、紅螺小紫薯、上好佳玉米卷(40 g/袋)、稻香村麻醬威化、好麗友薯愿香烤味(104 g/盒)、康師傅甜酥夾心餅干(96 g/袋)、上好佳鮮蝦條(90 g/袋)、容姐精制綠豆糕、卡夫太平全麥系列餅干芝麻味(234 g/盒)、卡夫太平三層高鈣梳打餅干(100 g/袋)、福娃糙米卷(180 g/袋)、旺旺仙貝(105 g/袋)、洽洽喀吱脆薯片(60 g/袋)、徐福記酥心糖特制:均為超市市售。

1.2 試驗方法

1.2.1 碎裂性參照物的選擇

在選擇參照物樣品時，按以下原則進行:

普遍性:參照物最好是成品，無需加工或僅簡單加工即可。應首先考慮選擇市場上為人熟悉的品牌產品。

代表性:參照物應具有典型的期望參比的感官屬性，不被其具有的其他感官屬性掩蓋，如碎裂性參照物以干物為主，含水量、脂類含量適當，具有酥脆性。

穩定性:參照物應質量穩定，不同批次重現性好、隨溫度、時間的變化小。

統一性:參照物應在外形、尺寸、溫度和形態等方面標準化。

可替代性:若在特殊情況下，確定的某種品牌的參照物難以獲得時，還能夠找到其他的相似物以替代，如其他品牌的類似產品。

溯源性:最好能研究建立參比的感官屬性與某種可測量的物理量之間的相關性，從而可通過儀器測量的參數值預測感官屬性的強度值，以幫助篩選確定期望強度的參比樣，并在一定程度上實現感官分析半定量的量值溯源，用儀器輔助校準和檢定人的感覺量。

這些原則是依據國標GB/T 16860—1997中參照樣品的選擇進行的改進。

1.2.2 碎裂性參照物的選擇和制備

根據上述碎裂性參照物的選擇原則在超市進行選購，置于室溫存儲。

樣品的具體制備方法［4］:對于形狀規則的樣品，制成2 cm3的正方體，如白玉鹵水北豆腐、桂花金糕(山楂糕)、容姐精制綠豆糕等;對于形狀不規則的樣品，使用最小單位進行測量，如上好佳鮮蝦條以每片進行測量、徐福記酥心糖以一塊測量等。每次測試后，清潔探頭和載物臺，確保每次測量條件的一致性。

1.2.3 儀器測量參數的設定

1.2.4 感官評價方法

感官評價過程均在獨立評價間進行，各操作步驟嚴格按照標準方法進行。感官評價小組由10位專職，經驗豐富，訓練有素的評價員組成。采用量值估計法進行評分，量值估計法即對樣品的特性強度或評價員喜好程度定值的過程，所定數值間的比例與評價員對特性感覺間的比例一致［15］，其評分符合比例原則。

1.3 數據處理與統計分析

數據處理采用EXCEL進行描述性統計分析，計算平均值、標準偏差、變異系數。采用SPSS17.0軟件進行方差分析和聚類分析。

2 結果與討論

2.1 碎裂性參照物體系儀器測量結果

碎裂性是指與黏聚性(與物質斷裂前的變形程度有關的機械質地特性)和粉碎產品本身所需力量有關的機械質地特性［2］。本試驗采用質構儀的壓縮模式進行碎裂性參數的測量，在其特征曲線上，碎裂性表現為壓縮樣品時出現的最大峰值，為碎裂極限值。圖1為卡夫太平三層高鈣梳打餅干的碎裂性質地曲線圖，圖1中壓縮時出現的最大峰值為1.694 0 kg，即卡夫太平三層高鈣梳打餅干的碎裂值為1.694 0 kg。

圖1 卡夫太平三層高鈣梳打餅干測試曲線

對每種樣品測試采取隨機抽樣，進行6次平行測量。表1為20種參照物樣品的碎裂性測量結果，數據以平均值的大小進行升序排列。

表1 儀器測量結果

對以上20種樣品運用SPSS17.0軟件進行方差分析，結果見表2。

表2 方差分析結果

從表2中可知樣品之間的差異顯著，表明所選的樣品之間存在明顯的差異性，可作為碎裂性程度不同的參照候選物。因此，為進一步將這些樣品進行分類并選出能夠代表碎裂性特性的參照物，對這20種樣品進行了聚類分析。

2.2 聚類分析

聚類分析是研究樣品分類問題的一種多元統計方法，是指相似元素的集合［16］。最常用的聚類方法為系統聚類。碎裂性參照物體系是生活中所接觸到的從非常易碎到非常難碎具有典型代表性的樣品，所選樣品之間雖然差異性極顯著，卻不具有很好的代表性，為了能與Szczesniak等［4］建立的食品質地參照物體系相對應，也便于國內研究結果與國外相比較，在選用代表性的食品時盡量與國外保持一致，例如食品碎裂性的參照物體系，運用7點標度法，選出7種代表性的樣品。

本研究運用SPSS統計分析軟件，對20種樣品，以6次測量值為指標，用歐式距離(Squared Euclidean Distance)組間連接(Between groups linkage)法進行聚類分析，將碎裂性參照物體系分為7類，如圖2所示。

圖2 聚類圖

結合聚類分析樹形圖，可將這20種樣品分為以下7個類別:第1類:白玉鹵水北豆腐、桂花金糕(山楂糕)、曼可頓經典白面包、波力海苔(原味)、窩窩頭(新鮮);第2類:上好佳玉米卷、上好佳鮮蝦片、紅螺薯仔、紅螺小紫薯;第3類:稻香村麻醬威化、好麗友薯愿香烤味、康師傅甜酥夾心餅干、上好佳鮮蝦條;第4類:容姐精制綠豆糕、卡夫太平全麥系列餅干芝麻味、卡夫太平三層高鈣梳打餅干、福娃糙米卷;第5類:旺旺仙貝;第6類:洽洽喀吱脆薯片;第7類:徐福記酥心糖特制。

根據以上分類的結果，選擇各類樣品變異系數最小的樣品作為最終儀器參照物篩選的結果，見表3。

表3 儀器參照物篩選結果

2.3 儀器測量方法驗證

Stevens理論認為感覺響應強度是物理刺激強度的冪函數［1］，存在如下關系:

S=kIn

式中:S為感覺響應強度;k為常數;I為物理刺激強度;n為功效函數的指數。

將上式轉換為自然對數關系式:

lnS=lnk+nlnI

理論上，感覺響應強度的對數與物理刺激強度的對數值呈線性關系。因此，進一步通過儀器測量與感官估計的試驗結果驗證其相關性。

采用量值估計法對儀器測量篩選出的7種樣品進行分析型感官評價，其結果以平均估計值的自然對數值表示，見表4。

表4 感官估計值與儀器測量值

根據表4，以這7種樣品的儀器測量值的自然對數為自變量，以感官估計值的自然對數值為因變量進行相關分析(圖3)。

圖3 碎裂性儀器測量與感官評價的線性回歸曲線

由圖3可知，碎裂性參照物儀器測量值與感官估計值之間的相關系數R2=0.921 4，說明兩變量具有很高的相關性，線性回歸方程:y=0.608 1x+1.491 3。采用線性模型對兩變量進行回歸分析。結果見表5、表6。

表5 儀器測量與感官評價回歸模型的方差分析

由方差分析表可知，F=58.609，顯著性 P=0.001，說明感官估計值對儀器測量值的線性回歸極顯著。由參數估計表的t檢驗可知回歸系數與常數項的檢驗結果均為極顯著。

表6 儀器測量與感官評價線性回歸方程的參數估計

上述回歸方程可較為準確地表征儀器測量與感官評價間的關系，亦可作為感官評價基于儀器測量的預測模型。該模型驗證了Stevens的理論，即參照物各個碎裂性感覺響應強度與物理刺激強度間呈冪指數關系，冪指數n為0.608 1。表明儀器分析量化感覺的可行性。

3 結論

采用質構儀的壓縮模型對20種樣品的碎裂性進行儀器測量，通過聚類分析的方法對樣品進行分類，根據變異系數篩選出7種樣品進行感官量值估計，并將其感官估計值與儀器測量結果進行冪指數分析，其結果很好的驗證了Stevens理論。表明儀器測量不僅可作為感官評價參照物體系建立的輔助評價體系，而且能夠更加準確、方便、快捷的建立可信的參照物體系。研究結果可為感官評價參照物的選擇、確定及其他質地特性的儀器測量提供相關的理論依據。

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