基于模糊感官評價的大豆品種對豆漿加工品質影響分析

金雪花，郭順堂，陳 辰，欒曉燕，張 惠,*

（1.中國農業大學食品科學與營養工程學院，植物蛋白與谷物加工北京市重點實驗室，北京 100083；2.黑龍江省農業科學院大豆研究所，黑龍江 哈爾濱 150000）

豆漿是我國傳統的植物蛋白飲料，它是大豆經浸泡、加水磨漿、過濾除渣和煮漿等過程制備的大豆水提物，是由蛋白質、脂肪、糖類、無機鹽等構成的復雜膠體分散體系[1-2]。目前，生產加工中缺少能夠全面反映豆漿質量特點優質品種的選擇依據或規范，原料混雜造成產品品種穩定性差，缺乏市場競爭力，不能滿足精深加工的需求。大豆的組成成分如蛋白質、脂肪及部分小分子物質是決定豆漿品質的重要因素，而大豆的各組成成分對于豆漿綜合品質的影響非常復雜，不可依賴于單一或簡單的指標來完整地判斷加工產品的質量[3]。Poysa等[4]研究表明籽粒蛋白質含量是豆漿得率和總固形物含量的主要決定因素。李若姝等[5]研究表明，豆漿得率與百粒質量呈顯著負相關，與總固形物轉移率呈顯著正相關；球蛋白11S/7S與蛋白質轉移率呈顯著正相關，與感官評分呈顯著負相關。Ma Lei等[6]分析了70 種基因型大豆的品質特點對豆漿感官特性的影響，結果表明豆漿感官整體接受度與大豆可溶性固形物、油脂含量呈正相關，而與蛋白含量、大豆黃素含量呈負相關。Shi Xiaodi等[7]通過影響豆漿風味關鍵性理化指標的聚類分析，將67 個大豆品種分為3 類，并對風味特征物質進行主成分分析，得到了豆漿品質的預測判別和綜合評價模型，該研究成果從豆漿風味角度為選擇大豆原料提供了指導。

目前，用于豆漿感官品質評價的方法大多是傳統的感官評分法，但此種方法易受到感官評價者主觀因素的干擾，結果易出現離散度較大的情況，且樣品較多時，易出現評價指標的平均值相同、難以較好地區分樣品排名等情況，而通過模糊數學可以構建影響食品感官質量的多因素與評價指標的數學關系來建立較為理想化的評價模型，從而實現對感官品質的定量，進而實現評價指標等級的綜合評定，可減少評價主體間的主觀誤差[8-12]。

本實驗以6 個品種大豆為原料，測定了大豆籽粒的百粒質量和蛋白質、脂肪、鈣、磷含量等理化指標以及加工制成豆漿的得率、理化品質等，并利用模糊感官評價方法分析了不同品種大豆的豆漿感官品質，明確了6 種大豆中豆漿感官品質最優品種以及大豆籽粒和豆漿的理化指標對豆漿感官品質的影響，進而為大豆品種選育、豆漿品質評價技術以及豆漿加工業選購大豆等方面提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

共選取了黑龍江產區產量較高、品質優良的6 種大豆品種：‘黑農48’、‘黑農69’、‘黑農83’、‘黑農84’、‘黑農87’和‘中龍606’，由黑龍江省農業科學院提供，均為2017年秋季收獲，于－18 ℃冰柜中保存備用。

氫氧化鈉、鹽酸、硼酸、濃硫酸、石英砂、硫酸銅、硫酸鉀等 北京化學試劑公司；消泡劑 常州三蜂食品添加劑有限公司；所有化學試劑均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

JYL-350A打漿機 山東九陽小家電有限公司；GF-300千分之一電子天平 日本A&D公司；AY220萬分之一電子天平 日本島津公司；K1100全自動凱氏定氮儀濟南海能儀器股份有限公司；250mL索氏脂肪提取器北京博諾欣科技有限公司；BHG-9140A恒溫干燥箱上海一恒科技有限公司；R/S＋流變儀 美國博勒飛公司；IH-P10電磁爐 南海市富士寶家用電器有限公司；SX4-10馬弗爐 北京科偉永興儀器有限公司；SHI-III循環水真空泵 上海亞榮生化儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 大豆籽粒理化成分的測定

百粒質量：參照GB/T 5519—2018《谷物與豆類 千粒重的測定》中的方法。每個品種隨機選取100 粒大豆，稱質量，實驗重復進行3 次，結果取平均值。

灰分質量分數：參照GB 5009.4—2016《食品安全國家標準 食品中灰分的測定》中的方法進行。

粗蛋白質量分數：參照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》中的方法進行。

粗脂肪質量分數：參照GB 5009.6—2016《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》中的方法進行。

鈣含量和磷含量：參照GB 5009.268—2016《食品安全國家標準 食品中多元素的測定》中的方法進行。

1.3.2 豆漿品質的測定

1.3.2.1 豆漿的制備

原料大豆去除殘次品、泥土和石粒，自來水清洗3 次除去雜質、塵土，再用去離子水漂洗2 次，以大豆干質量與去離子水體積比為1∶3在4 ℃下浸泡15 h，使大豆充分溶脹，以大豆干質量與離子水體積比為1∶7打漿，打20 s停10 s，共3 min。加少量復合消泡劑，靜置5 min，在鋪有1 層脫脂棉和1 層尼龍網的布氏漏斗中真空抽濾收集備用。將以上方法制備的豆漿水浴攪拌加熱，至豆漿內部溫度上升至95 ℃后保持5 min，置于冷水浴中冷卻至室溫，備用[13]。

1.3.2.2 豆漿質量得率

準確稱取約50 g大豆并記錄其質量m1，采用1.3.2.1節的方法制備豆漿，所得質量記為m2，豆漿的質量得率按式（1）計算，結果以100 g大豆得到的豆漿質量計。

1.3.2.3 豆漿蛋白質量濃度

按照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》中規定的方法測定。

1.3.2.4 豆漿總固形物質量分數

稱取約2 g石英砂于稱量瓶中，放入105 ℃烘箱中烘至恒質量，并稱質量記為m0。稱取一定質量制備好的豆漿（m1）加入烘至恒質量的稱量瓶中，搖晃均勻后，放入105 ℃烘箱中烘至恒質量，放入干燥器中冷卻至室溫后，稱質量記為m2。豆漿總固形物質量分數按式（2）計算。

1.3.2.5 豆漿黏度

參照李菊芳等[14]的方法，采用博勒飛R/S＋流變儀（扭矩0.05～50.00 mN·m，扭矩分辯率0.01 mN·m）進行流變性的測定。用同軸同柱體系測試系統中DG轉子（黏度范圍1.0～1.9×104mPa?s，剪切率0～5 039 s－1）測定樣品。剪切率范圍為0～2 000 s－1，測定時間60 s，每隔1 s記錄黏度。該儀器扭矩分辯率為0.01 mN·m，即剪切扭矩大于0.1%時數值真實可信；且在檢測開始4 s內，樣品黏度變化有一個明顯的突增和突降趨勢。為避免這一變化給所有檢測結果帶來的影響，本實驗結果中所有黏度數據選取剪切扭矩大于0.1%和剪切時間4 s之后的檢測數值。

1.3.2.6 豆漿酸度

參考GB 5009.239—2016《食品安全國家標準 食品酸度的測定》中的第一法進行測定。將豆漿搖勻后準確稱取10 g置于150 mL錐形瓶中，加20 mL去離子水，混勻，加入2.0 mL酚酞指示液，混勻后用0.1 mol/L氫氧化鈉標準溶液滴定，邊滴加邊轉動燒瓶，直到顏色與參比溶液的顏色相似（粉紅色），且5 s內不消退。整個滴定過程應在45 s內完成。參比溶液：將3 g七水硫酸鈷溶解于水中，并定容至100 mL。酸度以100 g樣品所消耗的0.1 mol/L氫氧化鈉體積計，即mL/100 g。

1.3.3 豆漿感官評價及模糊數學分析方法

感官評定人員由10 名食品專業研究生組成，分別對6 個大豆品種豆漿的滋味、外觀、氣味、口感4 個指標進行感官評價。滋味指標中包括甜度、苦味和澀感，外觀指標為色澤，氣味指標中包括豆香味和豆腥味，口感指標中包括濃厚感和潤滑度。所有指標分為“好”、“較好”和“差”3 個等級，感官評價標準如表1所示。所有樣品均采用統一的容器盛裝并采用3 位數字隨機編號，感官鑒評人員要求身體健康，嗅覺、味覺等正常，對豆漿無過敏癥狀且在檢驗開始前1 h內禁煙，避免吃濃香食物、糖果、口香糖等引起后味拖延的食物。

本研究以豆漿的滋味（U1）、外觀（U2）、氣味（U3）、口感（U4）為感官評價指標，因此得到豆漿模糊感官分析的因素集為U＝{U1，U2，U3，U4}。評語集是被評對象所屬質量級別的集合。經過評定小組討論，確定豆漿評價等級為“好”（V1）、“較好”（V2）、“差”（V3），得到豆漿的評語集V＝{V1，V2，V3}＝{90，70，50}；確定豆漿感官指標的權重集為R＝{R1，R2，R3，R4}＝{0.4，0.1，0.3，0.2}，即滋味占0.4、外觀占0.1、氣味占0.3、口感占0.2。模糊數學綜合評定為Y＝R×y，其中R為權重集，y為模糊數學矩陣；其中y為各因素每一種評語的人數除以總評定人數。

表1 豆漿感官評價標準Table 1 Criteria for sensory evaluation of soymilk

1.4 數據處理

所有實驗重復3 次，記錄所得數據。采用Excel 2010軟件進行數據統計和分析，采用SPSS 22.0軟件進行單因素方差分析，P＜0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 大豆籽粒中理化成分及含量

表2 大豆籽粒基礎理化成分Table 2 Physicochemical indexes of soybean varieties

如表2所示，6 種大豆的百粒質量范圍為20.81～23.73 g，灰分質量分數為4.47%～5.04%，粗蛋白質量分數為36.01%～42.31%，粗脂肪質量分數為20.56%～24.45%，磷含量為542.00～645.05 mg/100 g，鈣含量為145.85～221.25 mg/100 g。6 種大豆籽粒的百粒質量均大于20 g，根據NY/T 1933—2010《大豆等級規格》中的規定，實驗大豆屬于中大粒大豆。在大豆食品工業先進成熟的日本市場，人們普遍認為制備豆漿用大豆品種應具有粒大且圓，中高蛋白質和糖分含量高、亞麻酸成分低等品質[15]。‘黑農48’和‘黑農69’的粗蛋白質量分數大于40%，按照GB 1352—2009《大豆》中的規定，這2 種大豆屬于高蛋白品種。一般來說，蛋白含量高的大豆制得的豆漿蛋白含量也較高[16]。6 種大豆品種的脂肪質量分數均大于20%，屬于高油品種，符合東北產區大豆含油量較高的特性，且脂肪質量分數與粗蛋白質量分數之間呈極顯著負相關（r＝－0.896，P＜0.01）。大豆中的磷主要是以植酸-磷的形式存在，磷含量與大豆植酸的含量幾乎呈線性相關（磷含量＝0.141＋0.273×植酸含量）[17]。植酸與蛋白的競爭性結合使7S球蛋白的α/α’亞基及11S球蛋白的酸性多肽和堿性多肽的結合量減少，蛋白粒徑變小，大粒徑聚合體總量降低，粒子表面電位增強，從而改善豆漿的穩定性[18]。6 種大豆中磷含量最高的品種為‘黑農84’，可推測該品種豆漿具有較好的穩定性。唐文義[19]的研究表明大豆籽粒中的鈣含量與豆漿中的鈣含量呈極顯著正相關，因此挑選鈣含量較高品種更有利于高鈣豆漿的開發。按照我國《預包裝食品營養標簽通則》規定，每100 g固體食品中鈣含量≥240 mg時可標為高鈣食品，所測6 種大豆品種中‘黑農69’的鈣含量最高，較接近規定的數值。

2.2 豆漿品質分析結果

表3 大豆豆漿基礎理化指標Table 3 Physicochemical parameters of soymilks made from different soybean varieties

由表3可知，6 種大豆豆漿的質量得率、蛋白質量濃度、總固形物質量分數、黏度、酸度等指標的變化范圍分別為732.87～770.60 g/100 g、3.61～4.17 g/100 mL、8.14%～8.35%、3.51～4.10 mPa?s、7.97～10.41 mL/100 g。其中，豆漿質量得率較高的品種為‘黑農48’、‘黑農83’、‘黑農84’，其蛋白質量分數濃度也達到4 g/100 mL以上，若用于工業化生產，可達到節約成本的目的。豆漿蛋白質量濃度與籽粒粗蛋白質量分數呈顯著正相關（r＝0.895，P＜0.05）。羅祎等[20]的研究表明，豆漿中的蛋白質含量直接影響豆漿的濃厚感，豆漿中的蛋白質含量越高，豆漿的濃厚感就越重。6 個品種豆漿的總固形物質量分數、黏度差異不大，而豆漿酸度的差異較大。滴定酸度表示能與強堿發生中和作用的物質的總量，包括無機酸、有機酸、強酸弱堿鹽等，酸度的高低與豆漿的凝聚速率有關，有研究表明滴定酸度與豆漿凝聚速率呈負相關[21]，這可能是因為豆漿中的有機酸易與鈣離子結合，釋放出質子，從而促進了豆漿的凝固。6 個大豆品種中酸度最高的品種是‘黑農48’，最低的是‘中龍606’。

2.3 感官分析結果

2.3.1 建立模糊評判矩陣

10 名感官評定人員對6 種大豆品種豆漿進行感官評價，結果見表4。以‘黑農48’的滋味指標為例，滋味總分40 分中，評分結果在27～40 分范圍內的人數為3 人，評分結果在14～26 分范圍內的人數為6 人，評分結果在1～13 分范圍內的人數僅為1 人，即樣品的滋味指標各等級人數各占3、6 人和1 人。

表4 不同品種大豆豆漿模糊感官評價結果Table 4 Sensory evaluation results of soymilks from different soybean varieties人數

以‘黑農48’為例，將豆漿感官評價指標各等級評價人數分別除以總評價人數，建立滋味、外觀、氣味、口感4 個單因素的模糊評價矩陣分別為：U1＝[0.3，0.6，0.1]；U2＝[0.6，0.4，0.0]；U3＝[0.3，0.7，0.0]；U4＝[0.5，0.5，0.0]，則6 個品種豆漿樣品的四因素模糊矩陣可表示為y1、y2、y3、y4、y5、y6：

2.3.2 豆漿感官品質模糊綜合評分的計算

模糊數學綜合評定為Y＝R×y，以‘黑農48’為例，

同理，可得到其他品種豆漿樣品的模糊評價結果，再分別乘以評語集V＝{V1，V2，V3}＝{90，70，50}，得到不同品種豆漿的感官綜合評分，如表5所示。6 種大豆品種豆漿的綜合品質均介于“好”與“較好”之間，其中‘中龍606’的綜合評分最高，更偏向于“好”，說明‘中龍606’制得的豆漿感官品質最佳。與表6中細分化感官指標評分比較，可發現‘中龍606’豆漿的甜度最高，豆香味最濃郁，色澤也最為良好，另外其豆腥味和澀感也相對較弱；而綜合評分最低的‘黑農48’豆漿甜度最低，相比其他豆漿而言豆香味不足，苦味較重。可知，這些指標綜合決定了豆漿的感官品質綜合評分，也能證明模糊感官分析中權重集的選擇具有一定的科學性。

表5 不同品種大豆豆漿感官綜合評價結果Table 5 Comprehensive sensory evaluation of soymilks from different soybean varieties

表6 不同品種大豆豆漿細分化感官指標評分Table 6 Sensory parameters of soymilks from different soybean varieties

2.3.3 大豆品質與豆漿感官特性相關性分析

不同品種大豆所得豆漿感官品質的影響因素很多，包括產地、降雨量、溫度、土壤質量、陽光等，這些都顯著影響大豆成分的變化[22]。但研究表明大豆的基因型在豆漿感官特性中起著最重要的作用，且可從大豆籽粒和豆漿的理化品質來間接評價豆漿的感官品質[6]。由表2可知，豆漿感官綜合評價值最高的‘中龍606’與其他品種相比，具有百粒質量較高、灰分質量分數低、粗蛋白質量分數低、粗脂肪質量分數較高、磷含量和鈣含量較低的特點；由表3可知，‘中龍606’豆漿具有質量得率適中、蛋白質量濃度較低、總固形物質量分數較高、黏度適中、酸度較低的特點。由表7可知，通過將大豆籽粒和豆漿的理化品質指標與感官指標進行相關性分析，發現籽粒粗蛋白質量分數與豆漿的濃厚感具有極顯著正相關性（P＜0.01），這與前人研究結果[20]相同。籽粒粗蛋白質量分數與豆漿的感官綜合評價值呈負相關，雖然相關性不顯著，但此趨勢與Ma Lei等[6]的研究中籽粒粗蛋白含量與豆漿總體可接受性之間具有顯著負相關性的結果相似，表明籽粒高蛋白含量可能不利于豆漿良好的感官品質。另外，豆漿蛋白質量分數與豆漿的甜度和色澤具有顯著的負相關性（P＜0.05）。甜度和色澤的影響因素除蛋白含量之外還可能是不同品種之間大豆異黃酮、大豆皂苷的含量差異。有研究表明，較高含量的大豆異黃酮和大豆皂苷會使豆制品的苦味較重、色澤較深[23-24]。粗蛋白質量分數與豆漿豆腥味評分呈顯著負相關性（P＜0.05），即蛋白含量越高，豆腥味越濃郁。西方國家難以接受的豆漿揮發性異味主要表現為豆腥味、青草味和油脂氧化味，主要是由脂肪氧化酶作用或不飽和脂肪酸的氧化酸敗產生[25-26]。有研究表明，大豆中的蛋白質含量與生、熟豆漿中己醛的含量及風味物質總量均呈顯著正相關，這可能是由于蛋白質能與醛類、酮類等風味物質發生疏水結合導致的[27-29]。除了蛋白含量，大豆脂肪含量在豆漿風味形成中同樣發揮重要的作用。籽粒粗脂肪質量分數與豆漿感官綜合評分具有正相關性，且與豆腥味評分具有極顯著正相關性（P＜0.01），即脂肪含量越高，豆漿的豆腥味越淡，可能是因為油脂能夠吸收并溶解脂溶性的風味物質，導致此類物質揮發濃度的變化[30]。由于多數豆漿風味物質都是由大豆中的亞油酸、亞麻酸等不飽和脂肪酸經脂肪氧化酶和脂肪酸氫過氧化物裂解酶催化后生成的短鏈化合物，蛋白質和脂肪含量影響豆漿風味的原因還需結合脂肪酸含量和脂肪氧化酶指標的數據作進一步的分析[31]。由表5可知，6 種大豆品種中蛋白含量最高、脂肪含量最低的2 個品種——‘黑農48’和‘黑農69’的豆漿感官綜合評分最低。綜合可知，在現有品種里蛋白質量分數低于40%且脂肪質量分數較高的大豆品種更有利于加工高品質豆漿。可見，‘中龍606’的良好豆漿加工品質是由其籽粒較低的蛋白含量和較高的脂肪含量共同作用的結果。

表7 大豆品質與豆漿感官特性相關性分析Table 7 Correlation between soybean quality and soymilk sensory characteristics

3 結 論

6 種大豆品種均屬于中大粒大豆和高油大豆，其中‘黑農48’和‘黑農69’屬于高蛋白大豆。6 種大豆品種制得的豆漿中質量得率較高的品種為‘黑農48’、‘黑農83’、‘黑農84’，粗蛋白質量分數均達到4%以上，若用于工業化生產，可達到節約成本的目的。6 個品種豆漿的總固形物質量分數、黏度差異不大，而豆漿酸度的差異較大。通過模糊感官評價分析得知，‘中龍606’制得的豆漿綜合評分最高，感官品質最佳，且具有甜度高、豆香味濃郁、色澤良好、豆腥味和澀感相對較弱的特點。通過將大豆籽粒和豆漿的理化品質指標與感官指標進行相關性分析，發現籽粒粗蛋白質量分數與豆漿的感官綜合評價值具有負相關性，與豆漿的濃厚感具有極顯著正相關性（P＜0.01），與豆腥味評分具有顯著負相關性（P＜0.05），說明高蛋白含量可能不利于豆漿良好的感官品質。此外，還發現籽粒粗脂肪質量分數與豆漿感官綜合評分具有正相關性，且與豆腥味評分具有極顯著正相關性（P＜0.01），即脂肪含量越高，豆漿的豆腥味越淡。綜合可知，在現有品種里蛋白質量分數低于40%且脂肪質量分數較高的大豆品種，更有利于加工高品質豆漿。可見，‘中龍606’良好的豆漿加工品質是籽粒較低的蛋白含量和較高的脂肪含量共同作用的結果。以上結果可用于大豆品種選擇的參考，以滿足豆漿加工的特殊需求。