宫保鸡丁中味觉品质分析检测方案(感官智能分析)

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分析检测 基于电子舌对27份宫保鸡丁样品进行味觉品质分析 汪长钢，贾红亮，潘 妍，于佳宏’ (1北京农业职业学院， 北京102442；2威海海洋职业学院，山东威海264300) 要：实验通过电子舌对27份宫保鸡丁样品进行味觉测定，对测定的数据采用相关性分析、主成分分析找出其中影响宫保鸡丁味觉质量的指标.实验发现苦味是27份样品差异最大的味觉参数，相关性分析发现苦味和苦味回味极其相关，甜味与苦味、苦味回味显著相关，涩味和涩味回味显著相关，鲜味和酸味显著不相关，结果表明，4个主要成分能够表达宫保鸡丁的味觉指标信息，主成分PC1、PC2的方差贡献率分别达到45.7%、18.6%。影响 PC1的味觉依次苦味、酸味、苦味回味、甜味、丰富性，这些味觉指标决定了宫保鸡丁的味觉品质. 关键词：电子舌；主成分分析；相关性分析；宫保鸡丁 电子舌由人工脂膜传感器阵列、模式识别系统、数字信号采集系统3大部分组成。电子舌通过3大系统模拟人舌作用，对检测样品进行识别、分析，利用多元统计方法对所得检测数据进行分析处理，最终对检测样品进行分析和评价。人工脂膜传感器可以检测待测样品溶液的酸、甜、苦、咸、鲜及后味，检测结果呈现数字信号，电子舌也是近些年快速发展得到应用的食品分析检测仪器习。 目前，电子舌分析技术已被广泛应用到食品技术领域。可以被用来辅助新食品的研发、食品质量的控制、食品的溯源。市场上已被应用且评价不错的设备有法国 Alpha MOS电子舌和日本 Insent 电子舌。其中日本 Insent 公司的电子舌被研究工作者应用到啤酒、日本米酒、液体乳等多种食品的品质分析电子舌舌可以被用做饮料的辨别、植物油的识别、茶叶品质评价、肉类和牛乳等品质区分以及食源性致病菌和农药的定性定量分析8。除此之外电子舌技术还能够快速区分鸡肉品质等级和品质，被看作是鸡肉品质评价的重要手段，证明电子舌在肉制品加工中的应用潜力。 中国烹饪源远流长，历史悠久，已形成独有的餐饮文化。随着餐饮业的发展，对菜肴工业化的需求越来越大。菜肴工业化中菜品的研发又是重中之重，研发中感官评价目前依靠人的舌头品尝，人舌感官评价受许多种因素影响，使感官评价的判断结果并不稳定，时有误差。随着电子舌分析技术的成熟，将其用到菜肴的研发和生产中，必定会对菜肴工业化生产有积极作用，为人们规范菜肴味觉标准提供科学依据。电子舌分析检测技术在很多领域被运用，但尚未在菜肴的味觉分析中运用。电子舌利用其味觉分析的优势，可以改变通过舌头对味觉辨别以及对味道喜好的评价方法。电子舌对菜肴不同味道的测试，进而获得数据，对数据进行主成分分析及相关性分析处理，从而评判菜肴等级。电子舌还可以被 大型酒店、餐饮连锁店对菜肴味道的监测和调节味型，可以替代传统的菜肴调味技术，从而实现菜肴成品味觉的标准化。将电子舌运用于中式菜肴加工，对菜肴标准化、工业化发展具有重要的现实意义10。 本文通过电子舌对27个宫保鸡丁样品进行味觉指标分析，找到味觉指标中各个指标间的相互关系，并确定不同菜肴差异显著的指标。然后通过主成分分析找到影响宫保鸡丁味觉的主要味觉参数，并验证电子舌对宫保鸡丁味觉测定的可行性。 1材料与方法材料与仪器 1.1.1 材料 宫保鸡丁，从本地区27个不同饭店取样，并记录为1~27号样品，样品不冷藏不冷冻，3h内制备成待测试样。 试剂： Reference 溶液(人工唾液/参比溶液)：氯化钾+酒石酸；负极清洗液：水+乙醇+盐酸；正极清洗液：氯化钾+水+乙醇+氢氧化钾，均来自日本INSENT公司。 1.1.2 仪器设备 日本INSENT 公司 TS-5000Z 电子舌、Eppendorf 5920R高速大容量冷冻离心机。 1.2试验方法 1.2.1 样品的制备方法 宫保鸡丁样品溶液的制备：①将成品菜放入打浆机中打碎；②用天平准确取样品10.00g放入烧杯中；③加入200 mL蒸馏水，盖上玻璃盖，放在电炉上煮沸，煮沸后，计时2 min 取下；④对样品液进行过滤，滤液收集到锥形瓶中；⑤用吸量管吸取 50 mL 滤液到离心管中，记录剩余滤液数：⑥对样品液离心管用蒸馏水进行配平：⑦将离心管放入离心机中进行离心，10 000 r/min， 持续 15 min； ⑧离心 ( 基金项目：北京农业职 业 学院 院 级课题“电子舌在菜肴工业 化 中 的 可行性研 究 ” ( XY- Y F-16-26 ) ；特色 高 水平院校建设项目-打造 技 术创 新平 台- 食品 营养与 安全应 用技 术 协同 创新 中心 ( PXM2 0 21 157102 000005)。 ) ( 作者简介： 汪长 长( 1 98 6 一)， 男 ， 汉族 ， 安徽宣城人，硕士 ， 副教授 。研 究方向： 食 品 加 工及食品检测相关。 ) 完成后，将样品液过45 um水系滤膜， 取滤液10 mL用蒸馏水稀释到200 mL，标记样品待检测。 1.2.2 试验设计 试验选取宫保鸡丁作为试验菜肴，因其在中餐中具有代表性，制作过程添加调料较多，味觉较为丰富。人们对不同餐馆相同菜肴的评判标准基本是好吃或不好吃，而量化判断无从下手，试验试图通过味觉指标来判断菜肴好坏。 电子舌测定原理：电子舌首先测定参比溶液的电势Vr作为基准电势；然后测定样品的电势Vs：用参比溶液清洗；再次测试参比溶液电势V*进行回味测定；用专用洗净溶液彻底清洗传感器。试验能测出9种味觉指标，分别是酸味(Sourness)、甜味(Sweetness)、苦味(Bitterness)、咸味(Saltiness)、鲜(Umami)、丰富性(Richness)、涩味(Astringency)、苦味回味(Aftertaste-B)和涩味回味(Aftertaste-A)。 1.2.3 数据统计与分析 采用 Excel2016 进行数据整理，比较不同味觉指标的相对强度。并通过 RStudio 软件进行相关性分析(CorrelationAnalysis， CA)和主成分分析(Principalcomponent Analysis，PCA)筛选核心宫保鸡丁核心味觉指标。 2 结果与分析 2.1 不同宫保鸡丁样品味觉指标相对强度 将制备的27份宫保鸡丁样品用电子舌进行分析，分别测出9种味觉指标。将得到的数据用 Excel2016绘制箱线图(见图1)，并剔除其中的异常值。由图1可知，27份样品测试后，差异性最大的为苦味，其次为甜味、酸味、苦味回味、咸味，涩味、涩味回味和鲜味差别不大。电子舌技术指标显示，测定的相对强度指标大于1时能够被感官评定识别出来，表明27份样品在被品尝时苦味、酸味、甜味的差别能够感知出来。由图1可知，苦味差别非常显著，不同的烹饪工艺中，苦味差异最明显。 图1 宫保鸡丁味觉指标箱线图 2.2 基于宫保鸡丁味觉指标的相关性分析 用 RStudio 软件对27份样品的味觉指标进行 Pearson 相 关性分析，并绘制热图。从图2可以看出各味觉指标的相关性，相关性的数字来表示，其中1表示显著相关，0表示完全不相关。结果表明苦味和苦味回味极其相关，甜味与苦味、苦味回味显著相关，涩味和涩味回味显著相关，鲜味和酸味显著不相关。在制作菜肴时显著相关的味觉指应相结合考虑. 图 2宫保鸡丁味觉指标相关性分析热图 2.3 宫保鸡丁味觉指标的主成分分析 通过RStudio 软件中 factoextra 安装包对实验中的数据进行主成分分析并绘图，主成分分析法是一种简化数据集的方法，其通过线性变化来减小相关多维变量的维数。通过构造适当的值函数，低维系统进一步转换为一维系统。此变换将数据转换为新的坐标系，以便任何数据投影的第一个大方差在第一个坐标上(称为第一个在主成分上)，第二个大方差在第二个坐标上(在第二个主成分上)。主成分分析通常用于减少数据集的维数，同时保持对数据集贡献最大差异的特征。 由图3可知，主成分分析的结果显示，4个主要成分基本能反应宫保鸡丁的味觉指标信息，其累积方差贡献率超过80%。结果中主成分PC1、PC2的方差贡献率分别达到45.7%、18.6%。 图4直观的展示了宫保鸡丁各味觉指指在主成分PC1和PC2中的分布情况。颜色的差异代表了各味觉指标对PC1的贡献率大小，越接近圆周线的贡献率越大。贡献率大小依次为苦味、酸味、苦味回味、甜味、丰富性等。其次载荷图中各指标的向量解释了相互之间的关系。苦味及苦味回味、涩味和涩味回味正相关。甜味和酸味、咸味负相关。 试着用载荷图去解释味觉的增强、相消作用。味觉相消作用，有经验的厨师在制作菜肴时，如果烹调过酸或过咸时，适当的加点糖，能对酸和咸进行减弱。由于甜和酸、咸呈负相关，有味觉增强的作用，在咸味菜肴中加少量的食醋，就可以使菜肴咸味增强。 从图5可以看出， 除了16号和17号样品、18号和21号 样品有部分重叠外，其他样品均能很好鉴定分离出。说明取样的宫保鸡丁味觉指标能通过电子舌很好的区分。通过主成分分析发现，样品被很好的分成了3类。这可能跟宫保鸡丁做法有关，这也说明采样的27份宫保鸡丁采取了3种烹饪方法。 图31宫保鸡丁味觉指标主成分分析碎石图 Variables -PCA 图4 宫保鸡丁味觉指标 PC1、PC2得分及载荷的双标图 Individuals -PCA 图5 宫保鸡丁味觉指主成分分析散点图 结论 中式菜肴在全国范围内种类繁多，“八大菜系”声名远洋。 近些年关于中式菜肴的创新、标准化生产发展迅速。中式菜肴的工业化、标准化生产被广泛研究。标准化不仅涉及到生产工艺，还有产品质量检验。但长期以来中式菜肴的味觉质量检验都通过品评员的口进行评判，人有主观、易疲劳等弱点。所以创新中式菜肴味觉质量的检验方法非常重要。 本研究通过电子舌测定房山地区27家饭店所做宫保鸡丁的9种味觉指标。测定的数据通过相关性分析和主成分分析，进行描述性的统计。从相关性分析发现苦味和苦味回味极其相关，甜味与苦味、苦味回味显著相关，涩味和涩味回味显著相关，鲜味和酸味显著不相关，这些特点在主成分分析的载荷图中也得到证实。其次通过主成分的载荷图发现传统的一些烹饪手法，如菜肴过咸或过酸，可以通过加糖解决，这是理论层面首次验证这些经验。最后后过主成分散点图，发现电子舌能很好地区分27份宫保鸡丁样品，所以用电子舌来评判宫保鸡丁的味觉质量是可行的。实验尚有待完善的地方，即实验没有进行感官实验，如果能将感官实验评判出大众好吃的与电子测定味觉进行比较，能得出更有价值的信息。菜肴的味觉质量不简单是数据，而是能让人感到舒服愉悦的一种状态。 ( 参考文献 ) ( [ ] 牛 海霞.电子舌在现代食品科学 技术 中的应用[ .食 品 科 技 ， 2 00 7(8)：2 6 - 3 0. ) ( [ 2]高 瑞萍， 刘辉.电子鼻和 电 子舌在食品分析中的应用[ . 肉 类 研 究， 20 1 0 ( 1 2)：61 - 6 7 . ) ( [ 3 ] 王霞，徐幸莲，王鹏 . 基于 电 子舌技 术 对鸡肉肉质区分 的研究[J.食 品 科学，20 1 2，3 3 ( 2 1 )：100-103. ) [4]陈全胜，江水泉，王新宇，基于电子舌技术和模式识别方法的茶叶质量等级评判[].食品与机械，2008(1)：124-126. ( [5]吴坚，刘进，傅敏，等， 一 种基 于 电子舌 技 术的绿茶分 类 方 法[] .传感 技术 学 报 ， 2006(4 )：9 63 -965. ) ( [6]ANDREY L ， A L ISA R ，YUR I V， e t a l . T as ti ng ofbeverages u s i ng an elec t ronic to n gueJ].S e n s ors a n d Ac t u a tors：B.C h emica l ，1997， 4 4 ( 1 ) ： 2 91- 2 9 6 . ) [7]BURATTI S，BENEDETTI S，SCAMPICCHIO M，etal.Characterization and classfication of Italian Barbera wines byusing an electronic nose and an amperometric electronic tongue[J].Analytical Chimica Acta，2004，525(1)：133-139. ( [ 8 ] BLE I BAUM R N，STON E H，T A N T， e t al. C om pa rison of s e n sory a nd consumer results wit h e lectronic n ose a nd tongue sensoryfo r a p p le j uices [ J] . Food Quali t y an d P e rference，20 0 2，1 3 (6 ) ：4 0 9 -4 22. ) ( [9 ] 胡 茂芩，吴华昌，王 卫 ，等，烹饪菜肴工业化 加 工现状及 其 安全 性 控制分析 . 中国调 味品， 2019， 4 4( 1 2) ：176 - 180. ) ( [1 0]赵钜阳，孔 保华 ， 刘 骞，等 . 中式传统菜肴方便食品 研 究进展[ ].食 品安全质量检 测 学报，2015，6(4 )： 1 342-1349. ) 品安全导刊 Jul CHINA FOOD SAFETY     电子舌利用其味觉分析的优势，可以改变通过舌头对味觉辨别以及对味道喜好的评价方法 。电子舌对菜肴不同味道的测试，进而获得数据，对数据进行主成分分析及相关性分析处理，从而评判菜肴等级。电子舌还可以被大型酒店 、餐饮连锁店对菜肴味道的监测和调节味型，可以替代传统的菜肴调味技术，从而实现菜肴成品味觉的标准化 。将电子舌运用于中式菜肴加工，对菜肴标准化 、工业化发展具有重要的现实意义。    本文通过电子舌对27个宫保鸡丁样品进行味觉指标分析，找到味觉 指标中各个指标间的相互关系，并确 定不同菜肴差异显著的指标。然后通过主成分分析找到影响宫保鸡丁味觉的主要味觉参数，并验证电子舌对宫保鸡丁味觉测定的可行性 。味觉检测设备：日本INSENT，公司TS-5000Z电子舌味觉检测结果：本研究通过电子舌 测定房山地区 27 家饭 店所做宫保鸡丁的 9种味觉指标。测定的数据通过相关性分析和主成分分析进行描述性的统计。从相关性分析发现苦味和苦 味回味极其相关，甜味与苦味、苦味回味显著相关，涩味和涩味回味显著相关鲜味和酸味显著不相关，这些特点在主成分分析的载荷图中也得到证实 。其次通过主成分的载荷图发现 传统的一些烹饪手法，如菜肴过咸或过酸，可以通过加糖解决,这是理论层面验证这些经验。最后通过主成分散点图，发现电子舌能很好地区分 27 份宫保鸡丁样品，所以用电子舌来评判宫保鸡丁的味觉质量是可行的。文献来源：北京农业职业学院