一款胚芽八寶粥的智能感官以及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

王雪，段盛林，劉輝，王成祥，苑鵬，柳嘉，孫愛東

1(北京林業(yè)大學(xué)，生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京，100083) 2(中國(guó)食品發(fā)酵工業(yè)研究院，北京，100015)3(同福碗粥股份有限公司，安徽 蕪湖，241000)

一款胚芽八寶粥的智能感官以及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

王雪1,2，段盛林2，劉輝3，王成祥3，苑鵬2，柳嘉2，孫愛東1*

1(北京林業(yè)大學(xué)，生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京，100083) 2(中國(guó)食品發(fā)酵工業(yè)研究院，北京，100015)3(同福碗粥股份有限公司，安徽 蕪湖，241000)

以發(fā)芽糙米、發(fā)芽綠豆、發(fā)芽鷹嘴豆等為原料研制了營(yíng)養(yǎng)豐富的胚芽八寶粥，采用了智能感官電子評(píng)價(jià)設(shè)備(電子舌和電子鼻)以及穩(wěn)定性分析儀對(duì)胚芽八寶粥以及市面上9款八寶粥進(jìn)行了口感、氣味以及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：胚芽八寶粥的苦味、澀味值較小，咸味適中，口感較好，但是其味覺的豐富度最低；胚芽八寶粥的氣味能夠與其他9款八寶粥進(jìn)行區(qū)分；10款八寶粥樣品進(jìn)行了穩(wěn)定性測(cè)定，胚芽八寶粥的曲線斜率值(slope)最小，穩(wěn)定性最好。相比于市面上的9款八寶粥，胚芽八寶粥不僅具備較好的口感和獨(dú)特的氣味，而且在保質(zhì)期內(nèi)分層析水的可能性最低。

胚芽八寶粥；發(fā)芽；電子舌；電子鼻；穩(wěn)定性分析

胚芽八寶粥是一款富含胚芽精華的全營(yíng)養(yǎng)的原味粥，根據(jù)中國(guó)居民膳食指南(2016)中的“營(yíng)養(yǎng)寶塔”均衡營(yíng)養(yǎng)原則，篩選糯米、發(fā)芽糙米、發(fā)芽綠豆、發(fā)芽鷹嘴豆、胡蘿卜、玉米、燕麥纖維熬制而成。糙米、綠豆、鷹嘴豆的發(fā)芽即是其所含有的大量酶被激活和釋放、并從結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)化為游離態(tài)的酶解過程，從而釋放出更多營(yíng)養(yǎng)成分[1]，消除或降低了抗?fàn)I養(yǎng)因子[2]。并且，糙米發(fā)芽后其糠層纖維被軟化，口感和風(fēng)味都得到提升[3]，發(fā)芽糙米中的γ-氨基丁酸(gamma-amino butyric acid,GABA)含量是糙米的3倍，GABA對(duì)人腦、血管、神經(jīng)、臟器等有多種藥理作用[4-6]；谷胱苷肽的含量是糙米的3倍；肌醇六磷酸鹽的含量是精白米的4倍[7]。

八寶粥的口感、氣味以及儲(chǔ)存穩(wěn)定性一直是粥類產(chǎn)品研發(fā)的要點(diǎn)，而口感、氣味大多依靠專業(yè)人員的感官評(píng)定，人為因素大、重復(fù)性差；粥的貯存穩(wěn)定性則采用貯存期加速實(shí)驗(yàn)測(cè)定，測(cè)定周期較長(zhǎng)，難以滿足食品工業(yè)化大生產(chǎn)的需要。因此，隨著現(xiàn)代儀器技術(shù)的發(fā)展，智能感官分析技術(shù)日益成熟，將傳統(tǒng)感官分析的內(nèi)涵擴(kuò)大，把分析儀器和智能感官儀器作為工具，輔助感官評(píng)價(jià)，使得感官分析更具精確性[8]。與傳統(tǒng)的感官分析技術(shù)相比，智能感官分析技術(shù)具有檢測(cè)時(shí)間短、檢測(cè)結(jié)果科學(xué)客觀、重復(fù)性好、感官不疲勞等優(yōu)勢(shì)[9]。近年來，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開始應(yīng)用電子舌、電子鼻、穩(wěn)定性分析儀對(duì)飲料[10-11]、酒[12]、牛奶[13-14]、谷物[15-16]等進(jìn)行研究，展現(xiàn)了其在食品開發(fā)及評(píng)價(jià)方面的廣闊前景。

本文擬采用智能感官電子評(píng)價(jià)設(shè)備(電子舌、電子鼻)以及穩(wěn)定性分析儀對(duì)研制的胚芽八寶粥進(jìn)行口感、氣味以及穩(wěn)定性進(jìn)行快速的評(píng)價(jià)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

糯米、糙米、綠豆、鷹嘴豆、胡蘿卜、玉米、燕麥纖維、變性淀粉、魔芋粉、木糖醇、三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉、NaClO、自制胚芽八寶粥(A)、從超市購(gòu)買市場(chǎng)占有率排名前四的品牌八寶粥九款：品牌B、品牌C、品牌D(D-1、D-2、D-3、D-4為4種不同口味)、品牌E(E-1、E-2、E-3為3種不同口味)，具體信息見表1。

1.2 儀器與設(shè)備

電子舌：日本insent的TS-5000味覺分析系統(tǒng)，采用多通道型仿生脂質(zhì)膜傳感器技術(shù)，模擬人類等生物活體的味覺感受機(jī)制，把各種各樣食物、藥品等樣品的味道轉(zhuǎn)化成數(shù)值的形式，主要評(píng)價(jià)樣品的酸(sourness)、甜(sweet)、苦(biotterness)、咸(saltiness)、鮮(umami)、澀(astringency)、及苦的回味(Aftertaste-B)、澀的回味(Aftertaste-A)和鮮的回味(richness)；電子鼻：法國(guó)Alpha M.O.S公司生產(chǎn)的FOX 4000系統(tǒng)，它是由18個(gè)金屬氧化物傳感器(MOS)按一定的陣列組合而成；配套設(shè)備：自動(dòng)進(jìn)樣器HS100 (Alpha M. O.S.公司生產(chǎn))；LUMiSizer穩(wěn)定性分析儀：德國(guó)LUMi公司；PL203電子精密天平：梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；YXQ-LS高壓滅菌鍋：上海博訊實(shí)業(yè)有限公司；DK-8D三溫三控水浴鍋：上海博迅實(shí)業(yè)有限公司。

表1 試驗(yàn)八寶粥樣品

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 原料發(fā)芽

稱取糙米、綠豆、鷹嘴豆各30 g于1 000 mL燒杯中，先用自來水沖洗3遍，洗去表面的糠粉和灰塵，瀝干后用0.2 mol/L的NaClO溶液消毒浸泡25 min，再用純凈水沖洗3遍。將消毒后的糙米、綠豆、鷹嘴豆用水浸泡，在30 ℃恒溫水浴鍋中分別浸泡24、7、24 h，后用濕紗布覆蓋樣品，在35 ℃恒溫水浴鍋中分別發(fā)芽12、6、12 h后取出，瀝干水分，終止發(fā)芽。

1.3.2 胚芽八寶粥的制作工藝

1.3.3 樣品前處理

取50 g粥樣品，加入50 g純凈水，勻漿后放入離心機(jī)3 000 r/min離心10 min，取上清液，再加水稀釋2倍，倒入電子舌樣品杯，每種樣品倒2杯，待測(cè)；取10 g粥樣品，加入10 g純凈水，勻漿，取1 mL加入電子鼻的頂空瓶中，每種樣品做3個(gè)平行，待測(cè)；取1 mL粥的湯液，加入到穩(wěn)定性分析儀配套的試管中，每個(gè)樣品做3個(gè)平行，封口待測(cè)。

1.3.4 電子鼻測(cè)定條件

電子鼻的測(cè)定條件參考許燦[17]等的電子鼻檢測(cè)方法并稍作修改。主機(jī)：數(shù)據(jù)采集時(shí)間120 s，數(shù)據(jù)采集周期1.0 s，數(shù)據(jù)采集延遲900 s，流量150 mL/min，進(jìn)樣量3 000 μL，注射速度500 μL/s；自動(dòng)進(jìn)樣儀：加熱器孵化期120 s，加熱器孵化溫度40 ℃，加熱振蕩器攪拌速度500 r/min，開始攪拌5 s，停止攪拌2 s，進(jìn)樣針清洗時(shí)間120 s，注射器溫度50 ℃，填充速度500 μL/s。

1.3.5 穩(wěn)定性分析儀測(cè)定條件

本試驗(yàn)采用LUMiSizer穩(wěn)定性分析儀對(duì)粥的穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)定。該儀器基于光學(xué)離心的分析方法，利用乳液中粒子遷移與透光率變化的關(guān)系，確定粒子行為隨時(shí)間的變化。樣品管離心過程中，平行的近紅外或藍(lán)色光照射在上面，通過記錄不同位置的透光率的變化，確定乳液中粒子的遷移過程。試驗(yàn)中參數(shù)設(shè)置：溫度25 ℃，離心速度4 000 r/min，樣品的透光率特征線每10 s記錄1次，共計(jì)500 次。

1.3.6 數(shù)據(jù)分析

電子鼻采用Alpha Soft 9.1軟件控制儀器并處理數(shù)據(jù)；電子舌采用自帶的DBMS數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，對(duì)測(cè)試的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行味覺特征分析；穩(wěn)定性分析儀的數(shù)據(jù)采用Excel 2010作圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 胚芽八寶粥的電子舌評(píng)價(jià)

2.1.1 主成分分析(principal component analysis，PCA)[8]

圖1為二維主成分得分圖，橫坐標(biāo)代表主成分PCI，縱坐標(biāo)代表主成分PC2，圖1中的一個(gè)點(diǎn)代表一個(gè)檢測(cè)樣品，主成分的貢獻(xiàn)率代表主成分所包含的原始信息量。圖1中PCI和PC2貢獻(xiàn)率分別為73.76%和17.72%，總貢獻(xiàn)率為91.48%，此數(shù)據(jù)說明主成分已能較好地反映原來多指標(biāo)的信息。

圖1 不同樣品的電子舌主成分分析圖Fig.1 Principalcomponent analysis of electronic tongue in different samples

2.1.2 不同八寶粥樣品的的具體味覺特征

圖2為10種樣品的苦味、澀味的二維味覺圖。從圖2可以看出，電子舌能夠有效區(qū)分不同八寶粥樣品的苦味、澀味的味感差異，橫坐標(biāo)代表澀味，縱坐標(biāo)代表苦味，數(shù)值越大代表相應(yīng)的味覺值越強(qiáng)。一個(gè)圈代表同類樣品，圈之間的距離代表樣品之間的整體差異性。胚芽八寶粥A和樣品D-2、E-1的苦味、澀味較接近，被區(qū)分為一類；樣品C、D-1、D-3、E-3被區(qū)分為一類；樣品B的八寶粥的苦味、澀味值最強(qiáng)，樣品E-2次之，樣品D-4的苦味、澀味值最小，胚芽八寶粥A的苦味、澀味值也較小，口感較好。

圖2 苦味、澀味的二維味覺圖Fig.2 The two-dimensional map of bitterness and astringency

圖3為10種樣品的咸味、豐富度的二維味覺圖。從圖3可以看出，電子舌能夠有效區(qū)分不同八寶粥樣品的咸味、豐富度的味感差異，橫坐標(biāo)代表豐富度，縱坐標(biāo)代表咸味，數(shù)值越大代表相應(yīng)的味覺值越強(qiáng)。一個(gè)圈代表同類樣品，圈之間的距離代表樣品之間的整體差異性。樣品C、D-2、D-3、D-4的咸味、豐富度較接近，被區(qū)分為一類；樣品D-1、E-1、E-2、E-3的咸味、豐富度較接近，被區(qū)分為一類；胚芽八寶粥A和樣品B都是單獨(dú)成一類。除了樣品D-1比較特殊外，可以看出基本上每種八寶粥的咸味、豐富度各有區(qū)分，從而可以說明這10種八寶粥在味覺的豐富度上可以很好的進(jìn)行區(qū)分。胚芽八寶粥A的味覺豐富度最低，咸味處于中間區(qū)域，可能與胚芽八寶粥中未添加蔗糖以及香精有關(guān)。

2.2 胚芽八寶粥的電子鼻評(píng)價(jià)

2.2.1 主成分分析(PCA)和判別因子分析(discriminant factor analysis ，DFA)

在主成分分析中，貢獻(xiàn)率越大，說明主成分可以較好地反映原來多指標(biāo)的信息[19]。一般情況下，總貢獻(xiàn)率超過70%～85%的方法即可使用[20]。圖4為不同樣品八寶粥的氣味主成分分析圖，第一主成分和第二主成分的總貢獻(xiàn)率達(dá)到了99.86%，足以收集樣品的特征性信息。

圖4 不同樣品的電子鼻主成分分析圖Fig.4 Principal component analysis of electronic nose in different samples

判別因子分析(DFA)是一種通過重新組合傳感器數(shù)據(jù)來優(yōu)化區(qū)分性的分類技術(shù)，它的目的是使各個(gè)組間的重心距離最大同時(shí)保證組內(nèi)差異最小，在充分保存現(xiàn)有信息的前提下，使同類數(shù)據(jù)間的差異性盡量縮小，不同類數(shù)據(jù)間的差異盡量擴(kuò)大[21]。從圖5可以看出，一個(gè)圈代表同類樣品，圈之間的距離代表樣品之間的氣味整體差異性。胚芽八寶粥A的氣味與樣品C、D-1、D-2、D-4被分為一類，氣味較為接近，但是又有所區(qū)分。可見利用電子鼻的氣味分析系統(tǒng)可以從氣味上對(duì)不同八寶粥進(jìn)行區(qū)分。

圖5 不同樣品的電子鼻判別因子分析圖Fig.5 Discriminant factor analysis of electronic nose in different samples

2.3 胚芽八寶粥的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

LUMiSizer穩(wěn)定性分析儀基于 Stocks 理論及朗伯-比爾定律對(duì)樣品的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，通過記錄離心過程中樣品的透光率變化速率，對(duì)不同的八寶粥樣品的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)(圖6)。

透光率的變化直接反映了乳液中粒子的遷移過程，離心過程中，若樣品管某位置上的透光率增大，說明乳液粒子發(fā)生上浮，反之，若透光率降低，則粒子發(fā)生沉降。用整體透光對(duì)時(shí)間作圖即可得到曲線斜率值(slope)，它代表了一段時(shí)間內(nèi)乳液透光率變化的快慢，slope值越大，穩(wěn)定性越差，反之則越好[22]。圖6為10種樣品的slope平均值的柱狀圖，樣品A的slope值為0.0006，是所有樣品中slope值最小的樣品，穩(wěn)定性最好。因此，胚芽八寶粥相比于市面上的9款八寶粥樣品在儲(chǔ)存期內(nèi)可以有效減少析水現(xiàn)象。

圖6 不同樣品的曲線斜率值Fig.6 Curve slope of different samples

3 結(jié)論

本課題以發(fā)芽糙米、發(fā)芽綠豆、發(fā)芽鷹嘴豆等為主要原料，開發(fā)了營(yíng)養(yǎng)豐富的胚芽八寶粥。利用先進(jìn)的智能感官評(píng)價(jià)設(shè)備對(duì)胚芽八寶粥與市面上的9款八寶粥進(jìn)行了口感、氣味的對(duì)比。電子舌的檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，胚芽八寶粥的苦味、澀味值較小，咸味適中，入口的口感較好，但是其味覺的豐富度最低，可能與胚芽八寶粥中未添加蔗糖以及香精有關(guān)，下一步可以通過添加具有更強(qiáng)后味的原料來改善其豐富度。通過電子鼻對(duì)胚芽八寶粥和市面上的9款八寶粥樣品的氣味檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，胚芽八寶粥的氣味能夠與其他九款八寶粥進(jìn)行區(qū)分，并且與品牌C及品牌D的氣味比較接近，胚芽八寶粥的氣味能夠?yàn)橄M(fèi)者所接受。

八寶粥的穩(wěn)定性也是考察八寶粥品質(zhì)的重要因素，一款品質(zhì)高的八寶粥產(chǎn)品必須保證在保質(zhì)期內(nèi)能夠不析水，不變色。采用穩(wěn)定性分析儀對(duì)胚芽八寶粥與其他9款八寶粥的穩(wěn)定性進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，胚芽八寶粥的曲線斜率值(slope)最小，穩(wěn)定性最好，相比于其他9款八寶粥樣品，胚芽八寶粥在保質(zhì)期內(nèi)析水可能性更低。

因此，本課題將智能感官以及快速穩(wěn)定性分析應(yīng)用到八寶粥的評(píng)價(jià)中，相比于傳統(tǒng)的感官品評(píng)以及儲(chǔ)存期加速實(shí)驗(yàn)，將智能感官以及快速穩(wěn)定性分析應(yīng)用到八寶粥的評(píng)價(jià)中，能夠快速對(duì)新產(chǎn)品的研發(fā)作出科學(xué)的判斷，并且可以應(yīng)用到其他品類產(chǎn)品的研發(fā)以及評(píng)價(jià)中，應(yīng)用前景廣闊。

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Intelligent sensory and stability evaluation of a mixed germ congee

WANG Xue1,2, DUAN Sheng-lin2, LIU Hui3, WANG Cheng-xiang3,YUAN Peng2, LIU Jia2, SUN Ai-dong1*

1(Beijing Forsetry University, College of Biological Sciences and Biotechnology,Beijing 100083,China)2(China National Research Institute of Food and Fermentation Industries,Beijing 100015,China)3(Tong Fu porridge Limited by Share Ltd,Wuhu 241200,China)

A kind of nutritional mixed germ congee was made with germinated brown rice, germinated mungbean, and germinated chickpea. The taste, aroma and stability of germ mixed congee and nine congees on the market were evaluated with intelligent sensory electronic evaluation equipment (electronic tongue and electronic nose) and stability analyzer. The results showed that the bitterness and astringency of mixed germ congee was less, and the saltiness was moderate. Therefore，the taste of mixed germ congee was better. But its richness was the lowest. The smell of mixed germ congee could be distinguished from other nine congees. The slope of mixed germ congee was minimal and its stability was the best. Compared with nine congees on the market, the mixed germ congee not only had a good taste and unique smell, but also the possibility of its stratification during the storage was the lowest.

germ mixed congee; germination; electronic tongue; electronic nose; stability analysis

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201702037

博士研究生，工程師(孫愛東教授為通訊作者,E-mail：adsun@bjfu.edu.cn)。

農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金(2014GB2A000268)

2016-07-28，改回日期：2016-08-03