檳榔硬度及其質構相關性研究

□ 匡鳳軍 湖南口味王集團有限責任公司 湖南中益食品化工檢測院 劉 群 湖南口味王集團有限責任公司曹倩蕾 湖南口味王集團有限責任公司 湖南中益食品化工檢測院 馮彥勇 湖南中益食品化工檢測院

1 引言

食用檳榔作為一種特色休閑食品，在中國已有超過400多年的歷史，俗稱中國式口香糖；從20世紀90年代中后期開始，檳榔食品工業化加工發展迅猛，可謂是當前國內食品加工行業中的一支奇兵分支。

食用檳榔的加工普遍采用干果進行再加工。新鮮檳榔果青果經（熏）烘干，再經過多道食品加工流程加工而成的供消費者食用的食品。檳榔果成品的硬度是檳榔食品加工中的重要質量指標之一，而傳統的檳榔食品硬度評價僅僅依賴于人工的感官評價（專家實踐咀嚼評價），通過品嘗對檳榔進行評判分析，除外觀特征外，評價項目以口感為實質性評價內容。口感評價易受評價員的嗜好、品味等不穩定因素的影響，從而較難做出準確評價，導致主觀評價的人為誤差較大，實驗結果的可靠性、可比性差。隨著近年來檳榔食品行業規模的高速發展，傳統的感官評價已無法滿足需求，利用質構儀（物性儀）針對檳榔食品的特性（硬度）進行測定，可提供客觀公正的理性數據，并結合傳統的感官評價，可以更快、更有效和穩定的、客觀公正的評價檳榔果的成品硬度及其口感。

質構儀是目前客觀評價產品質構特性的儀器之一。應用質構儀質地多面分析法（TPA）模擬人牙齒咀嚼食物，對樣品進行2次擠壓，通過探頭與樣品間的相互作用力可以得到相關質構參數[1]。目前，此方法已廣泛應用于水果、餅干[2-5]等的質構測定領域，但以咀嚼為主要目的的檳榔產品并無相關研究。本文通過質構儀對檳榔果的質構特性（硬度）進行測定，建立科學量化的評價檳榔干果質構特性的方法，通過硬度、水分及口感分析，并利用數理模型進行擬合分析，判斷各項指標間的相關性，不僅可為檳榔干果質構特性研究提供理論依據，為果實軟化研究開辟新途徑，也更在于提高檳榔加工產品性能，且在其工業化生產品控中具有重要的指導意義。

2 材料與方法

2.1 材料與儀器

材料：實驗采用的統一青果為干果，經不同加工工藝得到的多種食用檳榔成品品種，如口味王青果、和成天下（青果煙制）等，均由口味王公司提供。

儀器：質構儀（觸摸屏質構儀TOUCHTA，上海保圣實業發展有限公司），梅特勒十萬分之一電子分析天平XS105。

2.2 實驗方法

2.2.1 樣品選擇及性狀測定

每個品種選取不少于60粒檳榔加工成品果（挑選果形大小相對均衡）。

2.2.2 物性分析

采用單次測試法對某個品種進行質構指標系列測定。加工后的檳榔果對半切開，一片做質構檢測用，相對應的另一片做相應的水分測定。

質構參數的設定：操作模式為單次壓力測定；探頭為柱狀探頭TA/36R，設定測定用力量感應元為20 kg，高度為樣品高度+15 mm，形變百分量為18%，檢測速度為測試速度2.0 mm/s，接觸點類型為壓力，接觸點數值20 gf。測定參數指標為正力（硬度）（gf），以及實測樣品高度（mm），正峰斜率（gf/s）等。

2.2.3 水分測定

參照GB 5009.3-2016，加工后的檳榔果對半切開，一片果做水分測定，分析每個物性的質構檢測值與水分檢測值的對應關系。

2.2.4 口感感官評價

由經專業培訓后的專人對加工檳榔果切片進行人工感官評價，根據統一口感咀嚼硬度評價標準打分（5分制，1為最差/硬，5分為最好/軟硬適宜最佳）。

2.2.5 相關性分析

對硬度值、水分及口感三要素進行相關性分析。

2.2.6 數據分析

對所有實驗品種進行采樣檢測；數據采用SPSS（version 22，IBM Software，Inc.）進行統計分析。

3 結果與分析

為保證各要素間關系的準確性，這里將加工后的每個檳榔果切成3份；其中一份做質構檢測，一份則做相應的水分測定；另一份經人工專家采用統一口感咀嚼評價標準下打分。這樣確保每個檳榔果樣品的硬度、水分和口感一一對應，有利于提高統計分析結果的準確性。

對2個不同品種（口味王青果，和成天下/青果煙制），每個品種各取近800個樣品進行測定，再做數據相關性統計分析，確定硬度、水分與口感之間的關系。

3.1 硬度與口感關系

表1數據顯示，硬度與口感呈負關系，即硬度越小口感越好；統計分析相關性系數值在0.48～0.66范圍，表明硬度與口感呈中強關系，但不呈簡單線性關系。

3.2 水分與口感關系

表2數據顯示，水分與口感呈正關系，也即水分越大口感越好，這與日常慣例和經驗一致；統計分析相關性系數值在0.5～0.7 范圍，表明水分與口感同樣出呈增強關系，但呈發散性的關系。

3.3 硬度與口感關系

表3數據顯示，硬度與水分呈負的弱關系，且關系無序；而檳榔的生產實踐也說明，檳榔加工的最后成品，水分控制大小已對檳榔果的硬度影響不大了。

3.4 三要素間的模型擬合

三要素間的模型擬合圖見圖1。

通過共12種不同函數模型對硬度、水分、口感兩兩因素間的關系進行分析，可以看出三要素間呈非線性關系，其中對數或開根號的函數形式的擬合度較好。

3.5 三要素間的非線性回歸分析

通過對大量統計數據進行回歸分析，利用SPSS軟件系統進行數學處理，確定因變量（口感）與協變量（硬度及水分）的相關關系，建立了一個相關性較好的回歸方程，如表4所示。

表1 硬度與口感的參數關系

表2 水分與口感的參數關系

表3 硬度與水分的參數關系

圖1 三要素間的模型擬合圖

依此，構建了對應口感值的序數回歸分檔概率表，（模型推導表）如表5所示。

經過實測口感（感官評價）與模型推導預測值的大量比對，預測準確率可在90%以上。

由此模型推導表，可加以外推，用于預測口感變化；同樣在測定出質構硬度和水分等的理化指標值下就可預測出對應的另一個相對應的理論口感值。

表4 因變量（口感）與協變量（硬度及水分）的相關關系

表5 口感值的序數回歸分檔概率表

4 討論

對于上述三要素（硬度，口感及水分）間的非線性回歸分析，即可構建對應口感預測的回歸分檔概率模型，通過這模型就生成模型推導表，再利用此模型推導表，在只經質構儀的快熟精準檢測檳榔果質構的硬度值，就可便捷準確預測出對應的檳榔果口感值，檢測推導值也可用于人工感官評價的第三方公正驗證。

在不同檳榔干果，或相同干果經過不同加工處理工藝后的食用檳榔果，以及不同質構儀監測參數等條件下，采集各種條件下的硬度、口感及水分數據作上述同類分析，均可構建出類似的對應口感值的序數回歸分檔概率表（模型推導表），且得出的預測結論相類似，主要的區別在預測值對應的概率大小之分。

由此，通過實驗反復驗證確認，利用質構儀建立科學量化的評價檳榔干果質構特性的方法，通過對其硬度、水分及口感的分析，構建起相應的數理模型，就可判斷其硬度和水分指標對應的口感指標。這不僅可為檳榔干果質構特性研究提供理論依據，為果實軟化研究開辟新途徑，也對提高檳榔加工工業化、檳榔成品品控等具有重要的生產實踐指導意義。