基于電子舌對27份宮保雞丁樣品進行味覺品質分析

汪長鋼 賈紅亮 潘妍 于佳宏

摘 要：實驗通過電子舌對27份宮保雞丁樣品進行味覺測定，對測定的數據采用相關性分析、主成分分析找出其中影響宮保雞丁味覺質量的指標。實驗發現苦味是27份樣品差異最大的味覺參數，相關性分析發現苦味和苦味回味極其相關，甜味與苦味、苦味回味顯著相關，澀味和澀味回味顯著相關，鮮味和酸味顯著不相關。結果表明，4個主要成分能夠表達宮保雞丁的味覺指標信息，主成分PC1、PC2的方差貢獻率分別達到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，這些味覺指標決定了宮保雞丁的味覺品質。

關鍵詞：電子舌;主成分分析;相關性分析;宮保雞丁

電子舌由人工脂膜傳感器陣列、模式識別系統、數字信號采集系統3大部分組成。電子舌通過3大系統模擬人舌作用，對檢測樣品進行識別、分析，利用多元統計方法對所得檢測數據進行分析處理，最終對檢測樣品進行分析和評價。人工脂膜傳感器可以檢測待測樣品溶液的酸、甜、苦、咸、鮮及后味，檢測結果呈現數字信號，電子舌也是近些年快速發展得到應用的食品分析檢測儀器[1-2]。

目前，電子舌分析技術已被廣泛應用到食品技術領域?？梢员挥脕磔o助新食品的研發、食品質量的控制、食品的溯源。市場上已被應用且評價不錯的設備有法國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用到啤酒、日本米酒、液體乳等多種食品的品質分析[3-5]。電子舌還可以被用做飲料的辨別、植物油的識別、茶葉品質評價、肉類和牛乳等品質區分以及食源性致病菌和農藥的定性定量分析[6-8]。除此之外電子舌技術還能夠快速區分雞肉品質等級和品質，被看作是雞肉品質評價的重要手段，證明電子舌在肉制品加工中的應用潛力[3]。

中國烹飪源遠流長，歷史悠久，已形成獨有的餐飲文化。隨著餐飲業的發展，對菜肴工業化的需求越來越大。菜肴工業化中菜品的研發又是重中之重，研發中感官評價目前依靠人的舌頭品嘗，人舌感官評價受許多種因素影響，使感官評價的判斷結果并不穩定，時有誤差。隨著電子舌分析技術的成熟，將其用到菜肴的研發和生產中，必定會對菜肴工業化生產有積極作用，為人們規范菜肴味覺標準提供科學依據。電子舌分析檢測技術在很多領域被運用，但尚未在菜肴的味覺分析中運用[8]。電子舌利用其味覺分析的優勢，可以改變通過舌頭對味覺辨別以及對味道喜好的評價方法。電子舌對菜肴不同味道的測試，進而獲得數據，對數據進行主成分分析及相關性分析處理，從而評判菜肴等級。電子舌還可以被大型酒店、餐飲連鎖店對菜肴味道的監測和調節味型，可以替代傳統的菜肴調味技術，從而實現菜肴成品味覺的標準化。將電子舌運用于中式菜肴加工，對菜肴標準化、工業化發展具有重要的現實意義[9-10]。

本文通過電子舌對27個宮保雞丁樣品進行味覺指標分析，找到味覺指標中各個指標間的相互關系，并確定不同菜肴差異顯著的指標。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，并驗證電子舌對宮保雞丁味覺測定的可行性。

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27個不同飯店取樣，并記錄為1～27號樣品，樣品不冷藏不冷凍，3 h內制備成待測試樣。

試劑：Reference溶液（人工唾液/參比溶液）：氯化鉀+酒石酸;負極清洗液：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 儀器設備

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

1.2 試驗方法

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中打碎;②用天平準確稱取樣品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，計時2 min取下;④對樣品液進行過濾，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;⑥對樣品液離心管用蒸餾水進行配平;⑦將離心管放入離心機中進行離心，10 000 r/min，持續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，標記樣品待檢測。

1.2.2 試驗設計

試驗選取宮保雞丁作為試驗菜肴，因其在中餐中具有代表性，制作過程添加調料較多，味覺較為豐富。人們對不同餐館相同菜肴的評判標準基本是好吃或不好吃，而量化判斷無從下手，試驗試圖通過味覺指標來判斷菜肴好壞。

電子舌測定原理：電子舌首先測定參比溶液的電勢Vr作為基準電勢;然后測定樣品的電勢Vs;用參比溶液清洗;再次測試參比溶液電勢Vr*進行回味測定;用專用洗凈溶液徹底清洗傳感器。試驗能測出9種味覺指標，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 數據統計與分析

采用Excel2016進行數據整理，比較不同味覺指標的相對強度。并通過RStudio軟件進行相關性分析（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。

2 結果與分析

2.1 不同宮保雞丁樣品味覺指標相對強度

將制備的27份宮保雞丁樣品用電子舌進行分析，分別測出9種味覺指標。將得到的數據用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。電子舌技術指標顯示，測定的相對強度指標大于1時能夠被感官評定識別出來，表明27份樣品在被品嘗時苦味、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的相關性分析

用RStudio軟件對27份樣品的味覺指標進行Pearson相關性分析，并繪制熱圖。從圖2可以看出各味覺指標的相關性，相關性的數字來表示，其中1表示顯著相關，0表示完全不相關。結果表明苦味和苦味回味極其相關，甜味與苦味、苦味回味顯著相關，澀味和澀味回味顯著相關，鮮味和酸味顯著不相關。在制作菜肴時顯著相關的味覺指應相結合考慮。

2.3 宮保雞丁味覺指標的主成分分析

通過RStudio軟件中factoextra安裝包對實驗中的數據進行主成分分析并繪圖，主成分分析法是一種簡化數據集的方法，其通過線性變化來減小相關多維變量的維數。通過構造適當的值函數，低維系統進一步轉換為一維系統。此變換將數據轉換為新的坐標系，以便任何數據投影的第一個大方差在第一個坐標上（稱為第一個在主成分上），第二個大方差在第二個坐標上（在第二個主成分上）。主成分分析通常用于減少數據集的維數，同時保持對數據集貢獻最大差異的特征。

由圖3可知，主成分分析的結果顯示，4個主要成分基本能反應宮保雞丁的味覺指標信息，其累積方差貢獻率超過80%。結果中主成分PC1、PC2的方差貢獻率分別達到45.7%、18.6%。

圖4直觀的展示了宮保雞丁各味覺指標在主成分PC1和PC2中的分布情況。顏色的差異代表了各味覺指標對PC1的貢獻率大小，越接近圓周線的貢獻率越大。貢獻率大小依次為苦味、酸味、苦味回味、甜味、豐富性等。其次載荷圖中各指標的向量解釋了相互之間的關系?？辔都翱辔痘匚?、澀味和澀味回味正相關。甜味和酸味、咸味負相關。

試著用載荷圖去解釋味覺的增強、相消作用。味覺相消作用，有經驗的廚師在制作菜肴時，如果烹調過酸或過咸時，適當的加點糖，能對酸和咸進行減弱。由于甜和酸、咸呈負相關，有味覺增強的作用，在咸味菜肴中加少量的食醋，就可以使菜肴咸味增強。

從圖5可以看出，除了16號和17號樣品、18號和21號樣品有部分重疊外，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能通過電子舌很好的區分。通過主成分分析發現，樣品被很好的分成了3類。這可能跟宮保雞丁做法有關，這也說明采樣的27份宮保雞丁采取了3種烹飪方法。

3 結論

中式菜肴在全國范圍內種類繁多，“八大菜系”聲名遠洋。近些年關于中式菜肴的創新、標準化生產發展迅速。中式菜肴的工業化、標準化生產被廣泛研究。標準化不僅涉及到生產工藝，還有產品質量檢驗。但長期以來中式菜肴的味覺質量檢驗都通過品評員的口進行評判，人有主觀、易疲勞等弱點。所以創新中式菜肴味覺質量的檢驗方法非常重要。

本研究通過電子舌測定房山地區27家飯店所做宮保雞丁的9種味覺指標。測定的數據通過相關性分析和主成分分析，進行描述性的統計。從相關性分析發現苦味和苦味回味極其相關，甜味與苦味、苦味回味顯著相關，澀味和澀味回味顯著相關，鮮味和酸味顯著不相關，這些特點在主成分分析的載荷圖中也得到證實。其次通過主成分的載荷圖發現傳統的一些烹飪手法，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證這些經驗。最后通過主成分散點圖，發現電子舌能很好地區分27份宮保雞丁樣品，所以用電子舌來評判宮保雞丁的味覺質量是可行的。實驗尚有待完善的地方，即實驗沒有進行感官實驗，如果能將感官實驗評判出大眾好吃的與電子測定味覺進行比較，能得出更有價值的信息。菜肴的味覺質量不簡單是數據，而是能讓人感到舒服愉悅的一種狀態。

參考文獻

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基金項目：北京農業職業學院院級課題“電子舌在菜肴工業化中的可行性研究”（XY-YF-16-26）;特色高水平院校建設項目-打造技術創新平臺-食品營養與安全應用技術協同創新中心（PXM2021_157102_000005）。

作者簡介：汪長鋼（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相關。