仪器测量法用于碎裂性食品感官评价参照物的筛选

段慧玲 顾熟琴 赵 镭 张 剑 卢大新 杨 冬

(北京农学院食品科学与工程学院1，北京 102206)

(中国标准化研究院食品与农业标准化研究所2，北京 100088)

感官评价是运用视觉、嗅觉、触觉、味觉和听觉对产品引起的反应进行唤起、测量、分析和解释的一种科学方法［1］。食品感官评价是利用人体五官，运用心里、物理、生理、化学及统计学方法对食品的外观、风味和质地做出评判。

食品质地是由机械的、触觉的或在适当的条件下用视觉及听觉的感受器感知到的产品所有机械的、几何的和表面的特性［2］。其中，半固体和固体食品的机械特性分为5个基本参数(硬度、黏聚性、黏性、弹性、黏附性)和3个第二参数(碎裂性、咀嚼性、胶黏性)［3］。

针对食品质地特性的定量分析，1963年Szczesniak.A.S.分别构建了硬度、黏性、黏附性、碎裂性、咀嚼性和胶黏性这6个参数的标准参照物体系［4］。随后，许多国家根据本国的国情对Szczesniak提出的参照物体系进行了不同程度的修订，如1975年建立了哥伦比亚质地参照物体系［5］、1984建立了墨西哥质地参照物体系［6］、1994年建立了阿根廷质地参照物体系［7］等。在此基础上，Meullenet J等［8］对 Szczesniak建立的参照物体系进行感官评价与仪器测量间相关性研究;Analia B等［9］对墨西哥质地参照物体系进行相关性研究等。

在我国，感官分析技术始于20世纪90年代，起步相对较晚［10］。现行食品工业标准汇编《感官分析方法卷》中质地参照物体系是对ISO国际标准的转化［2］，内容因地域，环境，文化背景等方面的差异，不适合我国的国情。近年来，国内对感官质地的研究多以将某种或某类特定样品作为研究对象，如大白兔奶糖［11］、猪肉［12］、即食玉米［13］、广式月饼［14］等分别进行了感官估计值与仪器测定结果的相关性研究，而将仪器测量应用到建立参照物体系的研究罕见报道。

因此，本研究结合中国国情，以建立碎裂性参照物体系为目的，选用国内具有消费规模的相关知名品牌食品为样品，运用质构仪进行仪器测量，根据聚类分析的结果及变异系数确定碎裂性参照物。旨在探索仪器测量与感官分析相结合建立食品质地特性参照物体系的方法，研究结果为质地感官指标的定量研究提供理论依据和实际参考，为我国食品质地研究进一步发展奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

白玉卤水北豆腐(385 g/盒)、桂花金糕(山楂糕)、曼可顿经典白面包(400 g/袋)、波力海苔(原味)、窝窝头(新鲜)、上好佳鲜虾片(80 g/袋)、红螺薯仔、红螺小紫薯、上好佳玉米卷(40 g/袋)、稻香村麻酱威化、好丽友薯愿香烤味(104 g/盒)、康师傅甜酥夹心饼干(96 g/袋)、上好佳鲜虾条(90 g/袋)、容姐精制绿豆糕、卡夫太平全麦系列饼干芝麻味(234 g/盒)、卡夫太平三层高钙梳打饼干(100 g/袋)、福娃糙米卷(180 g/袋)、旺旺仙贝(105 g/袋)、洽洽喀吱脆薯片(60 g/袋)、徐福记酥心糖特制:均为超市市售。

1.2 试验方法

1.2.1 碎裂性参照物的选择

在选择参照物样品时，按以下原则进行:

普遍性:参照物最好是成品，无需加工或仅简单加工即可。应首先考虑选择市场上为人熟悉的品牌产品。

代表性:参照物应具有典型的期望参比的感官属性，不被其具有的其他感官属性掩盖，如碎裂性参照物以干物为主，含水量、脂类含量适当，具有酥脆性。

稳定性:参照物应质量稳定，不同批次重现性好、随温度、时间的变化小。

统一性:参照物应在外形、尺寸、温度和形态等方面标准化。

可替代性:若在特殊情况下，确定的某种品牌的参照物难以获得时，还能够找到其他的相似物以替代，如其他品牌的类似产品。

溯源性:最好能研究建立参比的感官属性与某种可测量的物理量之间的相关性，从而可通过仪器测量的参数值预测感官属性的强度值，以帮助筛选确定期望强度的参比样，并在一定程度上实现感官分析半定量的量值溯源，用仪器辅助校准和检定人的感觉量。

这些原则是依据国标GB/T 16860—1997中参照样品的选择进行的改进。

1.2.2 碎裂性参照物的选择和制备

根据上述碎裂性参照物的选择原则在超市进行选购，置于室温存储。

样品的具体制备方法［4］:对于形状规则的样品，制成2 cm3的正方体，如白玉卤水北豆腐、桂花金糕(山楂糕)、容姐精制绿豆糕等;对于形状不规则的样品，使用最小单位进行测量，如上好佳鲜虾条以每片进行测量、徐福记酥心糖以一块测量等。每次测试后，清洁探头和载物台，确保每次测量条件的一致性。

1.2.3 仪器测量参数的设定

1.2.4 感官评价方法

感官评价过程均在独立评价间进行，各操作步骤严格按照标准方法进行。感官评价小组由10位专职，经验丰富，训练有素的评价员组成。采用量值估计法进行评分，量值估计法即对样品的特性强度或评价员喜好程度定值的过程，所定数值间的比例与评价员对特性感觉间的比例一致［15］，其评分符合比例原则。

1.3 数据处理与统计分析

数据处理采用EXCEL进行描述性统计分析，计算平均值、标准偏差、变异系数。采用SPSS17.0软件进行方差分析和聚类分析。

2 结果与讨论

2.1 碎裂性参照物体系仪器测量结果

碎裂性是指与黏聚性(与物质断裂前的变形程度有关的机械质地特性)和粉碎产品本身所需力量有关的机械质地特性［2］。本试验采用质构仪的压缩模式进行碎裂性参数的测量，在其特征曲线上，碎裂性表现为压缩样品时出现的最大峰值，为碎裂极限值。图1为卡夫太平三层高钙梳打饼干的碎裂性质地曲线图，图1中压缩时出现的最大峰值为1.694 0 kg，即卡夫太平三层高钙梳打饼干的碎裂值为1.694 0 kg。

图1 卡夫太平三层高钙梳打饼干测试曲线

对每种样品测试采取随机抽样，进行6次平行测量。表1为20种参照物样品的碎裂性测量结果，数据以平均值的大小进行升序排列。

表1 仪器测量结果

对以上20种样品运用SPSS17.0软件进行方差分析，结果见表2。

表2 方差分析结果

从表2中可知样品之间的差异显著，表明所选的样品之间存在明显的差异性，可作为碎裂性程度不同的参照候选物。因此，为进一步将这些样品进行分类并选出能够代表碎裂性特性的参照物，对这20种样品进行了聚类分析。

2.2 聚类分析

聚类分析是研究样品分类问题的一种多元统计方法，是指相似元素的集合［16］。最常用的聚类方法为系统聚类。碎裂性参照物体系是生活中所接触到的从非常易碎到非常难碎具有典型代表性的样品，所选样品之间虽然差异性极显著，却不具有很好的代表性，为了能与Szczesniak等［4］建立的食品质地参照物体系相对应，也便于国内研究结果与国外相比较，在选用代表性的食品时尽量与国外保持一致，例如食品碎裂性的参照物体系，运用7点标度法，选出7种代表性的样品。

本研究运用SPSS统计分析软件，对20种样品，以6次测量值为指标，用欧式距离(Squared Euclidean Distance)组间连接(Between groups linkage)法进行聚类分析，将碎裂性参照物体系分为7类，如图2所示。

图2 聚类图

结合聚类分析树形图，可将这20种样品分为以下7个类别:第1类:白玉卤水北豆腐、桂花金糕(山楂糕)、曼可顿经典白面包、波力海苔(原味)、窝窝头(新鲜);第2类:上好佳玉米卷、上好佳鲜虾片、红螺薯仔、红螺小紫薯;第3类:稻香村麻酱威化、好丽友薯愿香烤味、康师傅甜酥夹心饼干、上好佳鲜虾条;第4类:容姐精制绿豆糕、卡夫太平全麦系列饼干芝麻味、卡夫太平三层高钙梳打饼干、福娃糙米卷;第5类:旺旺仙贝;第6类:洽洽喀吱脆薯片;第7类:徐福记酥心糖特制。

根据以上分类的结果，选择各类样品变异系数最小的样品作为最终仪器参照物筛选的结果，见表3。

表3 仪器参照物筛选结果

2.3 仪器测量方法验证

Stevens理论认为感觉响应强度是物理刺激强度的幂函数［1］，存在如下关系:

S=kIn

式中:S为感觉响应强度;k为常数;I为物理刺激强度;n为功效函数的指数。

将上式转换为自然对数关系式:

lnS=lnk+nlnI

理论上，感觉响应强度的对数与物理刺激强度的对数值呈线性关系。因此，进一步通过仪器测量与感官估计的试验结果验证其相关性。

采用量值估计法对仪器测量筛选出的7种样品进行分析型感官评价，其结果以平均估计值的自然对数值表示，见表4。

表4 感官估计值与仪器测量值

根据表4，以这7种样品的仪器测量值的自然对数为自变量，以感官估计值的自然对数值为因变量进行相关分析(图3)。

图3 碎裂性仪器测量与感官评价的线性回归曲线

由图3可知，碎裂性参照物仪器测量值与感官估计值之间的相关系数R2=0.921 4，说明两变量具有很高的相关性，线性回归方程:y=0.608 1x+1.491 3。采用线性模型对两变量进行回归分析。结果见表5、表6。

表5 仪器测量与感官评价回归模型的方差分析

由方差分析表可知，F=58.609，显著性 P=0.001，说明感官估计值对仪器测量值的线性回归极显著。由参数估计表的t检验可知回归系数与常数项的检验结果均为极显著。

表6 仪器测量与感官评价线性回归方程的参数估计

上述回归方程可较为准确地表征仪器测量与感官评价间的关系，亦可作为感官评价基于仪器测量的预测模型。该模型验证了Stevens的理论，即参照物各个碎裂性感觉响应强度与物理刺激强度间呈幂指数关系，幂指数n为0.608 1。表明仪器分析量化感觉的可行性。

3 结论

采用质构仪的压缩模型对20种样品的碎裂性进行仪器测量，通过聚类分析的方法对样品进行分类，根据变异系数筛选出7种样品进行感官量值估计，并将其感官估计值与仪器测量结果进行幂指数分析，其结果很好的验证了Stevens理论。表明仪器测量不仅可作为感官评价参照物体系建立的辅助评价体系，而且能够更加准确、方便、快捷的建立可信的参照物体系。研究结果可为感官评价参照物的选择、确定及其他质地特性的仪器测量提供相关的理论依据。

［1］Harry T，Lawless Hildegarde Heymann，著.食品感官评价原理与技术［M］.王栋，李琦，华兆哲，等译.北京:中国轻工业出版社，2001:23

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