槟榔硬度及其质构相关性研究

□ 匡凤军 湖南口味王集团有限责任公司 湖南中益食品化工检测院 刘 群 湖南口味王集团有限责任公司曹倩蕾 湖南口味王集团有限责任公司 湖南中益食品化工检测院 冯彦勇 湖南中益食品化工检测院

1 引言

食用槟榔作为一种特色休闲食品，在中国已有超过400多年的历史，俗称中国式口香糖；从20世纪90年代中后期开始，槟榔食品工业化加工发展迅猛，可谓是当前国内食品加工行业中的一支奇兵分支。

食用槟榔的加工普遍采用干果进行再加工。新鲜槟榔果青果经（熏）烘干，再经过多道食品加工流程加工而成的供消费者食用的食品。槟榔果成品的硬度是槟榔食品加工中的重要质量指标之一，而传统的槟榔食品硬度评价仅仅依赖于人工的感官评价（专家实践咀嚼评价），通过品尝对槟榔进行评判分析，除外观特征外，评价项目以口感为实质性评价内容。口感评价易受评价员的嗜好、品味等不稳定因素的影响，从而较难做出准确评价，导致主观评价的人为误差较大，实验结果的可靠性、可比性差。随着近年来槟榔食品行业规模的高速发展，传统的感官评价已无法满足需求，利用质构仪（物性仪）针对槟榔食品的特性（硬度）进行测定，可提供客观公正的理性数据，并结合传统的感官评价，可以更快、更有效和稳定的、客观公正的评价槟榔果的成品硬度及其口感。

质构仪是目前客观评价产品质构特性的仪器之一。应用质构仪质地多面分析法（TPA）模拟人牙齿咀嚼食物，对样品进行2次挤压，通过探头与样品间的相互作用力可以得到相关质构参数[1]。目前，此方法已广泛应用于水果、饼干[2-5]等的质构测定领域，但以咀嚼为主要目的的槟榔产品并无相关研究。本文通过质构仪对槟榔果的质构特性（硬度）进行测定，建立科学量化的评价槟榔干果质构特性的方法，通过硬度、水分及口感分析，并利用数理模型进行拟合分析，判断各项指标间的相关性，不仅可为槟榔干果质构特性研究提供理论依据，为果实软化研究开辟新途径，也更在于提高槟榔加工产品性能，且在其工业化生产品控中具有重要的指导意义。

2 材料与方法

2.1 材料与仪器

材料：实验采用的统一青果为干果，经不同加工工艺得到的多种食用槟榔成品品种，如口味王青果、和成天下（青果烟制）等，均由口味王公司提供。

仪器：质构仪（触摸屏质构仪TOUCHTA，上海保圣实业发展有限公司），梅特勒十万分之一电子分析天平XS105。

2.2 实验方法

2.2.1 样品选择及性状测定

每个品种选取不少于60粒槟榔加工成品果（挑选果形大小相对均衡）。

2.2.2 物性分析

采用单次测试法对某个品种进行质构指标系列测定。加工后的槟榔果对半切开，一片做质构检测用，相对应的另一片做相应的水分测定。

质构参数的设定：操作模式为单次压力测定；探头为柱状探头TA/36R，设定测定用力量感应元为20 kg，高度为样品高度+15 mm，形变百分量为18%，检测速度为测试速度2.0 mm/s，接触点类型为压力，接触点数值20 gf。测定参数指标为正力（硬度）（gf），以及实测样品高度（mm），正峰斜率（gf/s）等。

2.2.3 水分测定

参照GB 5009.3-2016，加工后的槟榔果对半切开，一片果做水分测定，分析每个物性的质构检测值与水分检测值的对应关系。

2.2.4 口感感官评价

由经专业培训后的专人对加工槟榔果切片进行人工感官评价，根据统一口感咀嚼硬度评价标准打分（5分制，1为最差/硬，5分为最好/软硬适宜最佳）。

2.2.5 相关性分析

对硬度值、水分及口感三要素进行相关性分析。

2.2.6 数据分析

对所有实验品种进行采样检测；数据采用SPSS（version 22，IBM Software，Inc.）进行统计分析。

3 结果与分析

为保证各要素间关系的准确性，这里将加工后的每个槟榔果切成3份；其中一份做质构检测，一份则做相应的水分测定；另一份经人工专家采用统一口感咀嚼评价标准下打分。这样确保每个槟榔果样品的硬度、水分和口感一一对应，有利于提高统计分析结果的准确性。

对2个不同品种（口味王青果，和成天下/青果烟制），每个品种各取近800个样品进行测定，再做数据相关性统计分析，确定硬度、水分与口感之间的关系。

3.1 硬度与口感关系

表1数据显示，硬度与口感呈负关系，即硬度越小口感越好；统计分析相关性系数值在0.48～0.66范围，表明硬度与口感呈中强关系，但不呈简单线性关系。

3.2 水分与口感关系

表2数据显示，水分与口感呈正关系，也即水分越大口感越好，这与日常惯例和经验一致；统计分析相关性系数值在0.5～0.7 范围，表明水分与口感同样出呈增强关系，但呈发散性的关系。

3.3 硬度与口感关系

表3数据显示，硬度与水分呈负的弱关系，且关系无序；而槟榔的生产实践也说明，槟榔加工的最后成品，水分控制大小已对槟榔果的硬度影响不大了。

3.4 三要素间的模型拟合

三要素间的模型拟合图见图1。

通过共12种不同函数模型对硬度、水分、口感两两因素间的关系进行分析，可以看出三要素间呈非线性关系，其中对数或开根号的函数形式的拟合度较好。

3.5 三要素间的非线性回归分析

通过对大量统计数据进行回归分析，利用SPSS软件系统进行数学处理，确定因变量（口感）与协变量（硬度及水分）的相关关系，建立了一个相关性较好的回归方程，如表4所示。

表1 硬度与口感的参数关系

表2 水分与口感的参数关系

表3 硬度与水分的参数关系

图1 三要素间的模型拟合图

依此，构建了对应口感值的序数回归分档概率表，（模型推导表）如表5所示。

经过实测口感（感官评价）与模型推导预测值的大量比对，预测准确率可在90%以上。

由此模型推导表，可加以外推，用于预测口感变化；同样在测定出质构硬度和水分等的理化指标值下就可预测出对应的另一个相对应的理论口感值。

表4 因变量（口感）与协变量（硬度及水分）的相关关系

表5 口感值的序数回归分档概率表

4 讨论

对于上述三要素（硬度，口感及水分）间的非线性回归分析，即可构建对应口感预测的回归分档概率模型，通过这模型就生成模型推导表，再利用此模型推导表，在只经质构仪的快熟精准检测槟榔果质构的硬度值，就可便捷准确预测出对应的槟榔果口感值，检测推导值也可用于人工感官评价的第三方公正验证。

在不同槟榔干果，或相同干果经过不同加工处理工艺后的食用槟榔果，以及不同质构仪监测参数等条件下，采集各种条件下的硬度、口感及水分数据作上述同类分析，均可构建出类似的对应口感值的序数回归分档概率表（模型推导表），且得出的预测结论相类似，主要的区别在预测值对应的概率大小之分。

由此，通过实验反复验证确认，利用质构仪建立科学量化的评价槟榔干果质构特性的方法，通过对其硬度、水分及口感的分析，构建起相应的数理模型，就可判断其硬度和水分指标对应的口感指标。这不仅可为槟榔干果质构特性研究提供理论依据，为果实软化研究开辟新途径，也对提高槟榔加工工业化、槟榔成品品控等具有重要的生产实践指导意义。