基于电子鼻及QDA法分析不同食用油对焙烤燕麦片感官品质的影响

金 婷 王 玮 谭胜兵 毕海丹 李卓瓦

(枣庄学院食品科学与制药工程学院，枣庄 277160)

燕麦营养丰富，含有碳水化合物、蛋白质、维生素等多种营养成分，可作为主食，其所含的β-葡聚糖还具有降血糖、降血脂、高饱腹的效果[1，2]。燕麦片是以燕麦为主要原料的加工制品，几乎保留了燕麦的全部营养，以燕麦片为主的燕麦加工产品已成为西方发达国家消费者日常餐饮的重要组成部分[3]。在我国，燕麦加工产品的消费量也在不断增长，并且消费者对此类产品的感官品质及食用方式也不断提出更高要求。焙烤燕麦片是在燕麦片中混合加入油脂、糖浆、食盐等配料后经烘烤而制成，常混合水果干或坚果干共同食用，其以良好的口感及便捷的食用方式备受欢迎，因此，研发和生产焙烤燕麦片也成为了燕麦片产业的热门发展方向。

燕麦片经烘焙后，口感酥脆、香气四溢，在烘烤过程中，原料及其他各成分在高温中会发生美拉德反应、焦糖化反应、油脂氧化降解等一系列复杂的反应，最终形成焙烤燕麦片良好的感官品质[4]。油脂在此过程中起着重要的作用，其中含有的多种脂肪酸，尤其是不饱和脂肪酸在高温中通过美拉德反应及热降解等反应后，不仅赋予食品良好的色泽，同时也生成了包括非挥发性的滋味物质和挥发性的香气成分如糠醛、吡嗪、小分子的醛、酮、酸等，这些成分共同赋予了食品良好的风味[5]。另外，不同油脂本身所具有的特征风味物质也影响着产品的感官品质，如橄榄油具有的独特的青草芳香[6]，花生油具有坚果香、烧烤味和甜香味[7]，大豆油具有强烈的烤香和坚果味香气等[8]。近年来对油脂在加工中产生的风味已有相关研究，赵梦瑶[9]采用气-质联用及感官评价研究了5种常用植物油煎炸的油条风味；黄纪念等[10]采用固相微萃取结合GC-MS联用技术对芝麻香油及其冷冻干燥法和喷雾干燥法制备的粉末油脂中风味物质进行了分析,发现加热对芝麻香油风味产生了较大的影响。

食品风味研究常采用以GC-MS联用技术、气相-嗅闻技术为代表的仪器分析方法，电子鼻、电子舌为代表的智能感官分析方法及人工感官评价[11，12]。电子鼻能够对样品整体香气特征进行区分和评价，有别于以成分测定分析为主的化学分析仪器方法，且弥补了人工感官评价重复性差、稳定性差的缺点，近年来在食品品质鉴定、无损检测等方面得到广泛应用[13]。定量描述分析(QDA)是20世纪70年代发展起来的定量感官分析技术，是评价员对构成样品感官特征的各个指标强度进行完整、准确评价的检验方法。该方法目前在国内外的应用十分广泛，涉及领域包括酒类、谷物、饮料、乳制品等[14，15]。

本研究分别选用8种常用油脂(花生油、豆油、玉米油、橄榄油、色拉油、葵花籽油、芝麻油、黄油)加工焙烤燕麦片，采用电子鼻及QDA对产品感官品质进行测定和评价，为焙烤燕麦片选择合适用油，提高产品质量及新产品开发提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

燕麦片、花生油、豆油、玉米油、黄油、橄榄油、色拉油、葵花籽油、芝麻油、转化糖浆、糖粉、盐、水；PEN3电子鼻。

1.2 方法

1.2.1 样品制备

将转化糖浆(10%)、糖粉(10%)、盐(0.3%)、水(9%)搅拌均匀至溶解→加入食用油(5%)(分别为花生油、豆油、玉米油、黄油、橄榄油、色拉油、葵花籽油和芝麻油)用玻璃棒搅拌均匀→燕麦片(50 g)混匀→用平铺板铺平放入烘箱(150 ℃)烘10 min→取出，用平铺板翻开再铺平放入烘箱(150 ℃)烘8 min→取出冷却→密封保存备用。另做不加食用油的空白样品，工艺条件相同。

1.2.2 感官评价

参照姚月华等[16]方法，采用QDA法对样品进行人工感官评价。通过问卷调查招募及筛选150人作为感官评价候选成员，参照GB/T 16291.1—2012[17]，对招募的人员进行感官辨别力、灵敏度及描述力等方面的检验，最终挑选出15人组成感官评价小组并进行培训。将制备好的样品装入透明玻璃杯中，采用三位随机数字进行编号，在室温下进行品评和打分。参照GB/T 16861—1997[18]，在品评小组组长的组织下，品评小组人员进行讨论并确定样品描述词及其定义，建立尺度表及其参照，使用9点标度来表示样品强度，1表示强度最弱，9则表示极强。评价结束后，小组组长统计得分。

1.2.3 电子鼻检测

取焙烤样品5 g于密封顶空瓶中，封住瓶口，饱和待测。测定条件：检测时间100 s，清洗时间60 s，信号采集时间100 s，平行测定3次，电子鼻传感器相关性能见表1。

表1 电子鼻传感器性能特点

1.2.4 数据处理

利用软件WinMuster对电子鼻数据进行分析，利用SPSS软件对焙烤燕麦片的感官特征进行方差分析，采用Matlab软件对焙烤燕麦片的感官特征进行主成分分析(PCA)和聚类分析。

2 结果与分析

2.1 感官评价结果

2.1.1 焙烤燕麦片感官描述词汇表的建立

感官评价小组对样品的感官描述词进行讨论，最终建立17个描述词用以描述焙烤燕麦片的外观、香气、滋味和质地的感官特征指标(表2)。

表2 焙烤燕麦片感官描述词汇表

2.1.2 定量描述分析结果

由品评员依据建立的词汇表对样品各感官特征指标进行打分，结果见图1。由于在焙烤过程中没有使用油脂，空白组的后苦感最为明显，颜色最深，亮度最低，另外在油香味、油腻、整体风味等感官特征上均与其他组有较明显差别。可见在焙烤过程中，食用油对食品感官品质，特别是香气、滋味、表面光泽及颜色等有重要的作用及贡献。

图1 感官评分雷达图

为了着重探讨不同油脂对产品感官品质的影响，对采用食用油焙烤样品的结果进行单因素方差分析和多重比较分析[19]，结果见表3，焙烤燕麦片在甜(香气)、整体滋味和硬度在0.05水平上具有显著性差异；颜色、亮度、整体香气、油香味、麦片味、烘焙、油腻、油味、甜(滋味)、谷物味和后苦感在0.01水平上具有显著性差异。其中豆油焙烤燕麦片颜色最深，黄油焙烤燕麦片的颜色更接近金黄色，橄榄油焙烤燕麦片更明亮；黄油、花生油、玉米油焙烤燕麦片整体香气浓郁，区别于其他样品，其中黄油焙烤燕麦片香气最浓；花生油焙烤燕麦片的甜(香气)味最大，明显区别于其他样品；黄油焙烤燕麦片在油香味上明显，其次为玉米油焙烤燕麦片；色拉油、橄榄油、葵花籽油和黄油焙烤燕麦片具有较为明显的麦片味，其中色拉油样品最明显；花生油、黄油、色拉油、玉米油和葵花籽油焙烤燕麦片具有的油腻感较轻；各样品在整体滋味上差异不大，橄榄油焙烤燕麦片的整体滋味得分最高，芝麻油样品得分最低且与其他样品有明显差异；花生油、豆油、黄油、橄榄油焙烤燕麦片的油味区别于其他样品，得分均较高；色拉油焙烤燕麦片甜度得分最高，但与花生油、玉米油和黄油组差别不大；色拉油样品的谷物味区别于其他各样品最为明显；燕麦片的后苦味是一个重要的感官特征，花生油焙烤燕麦片的后苦感最小，而豆油最大，两者之间有明显差异；在质地上，色拉油样品硬度最小且明显区别于其他样品，其他性质均无明显差别。

表3 焙烤燕麦片样品定量描述分析统计结果

2.1.3 焙烤燕麦片感官特性的主成分分析

用Matlab软件对8种食用油焙烤燕麦片样品的感官特性进行主成分分析(表4)。前5个主成分可以解释整体变异的91.327%，基本能解释感官特性的所有信息，因此，将整体信息降维到5个主成分。

表4 相关矩阵的特征值

为了能更直观地看出样品之间相对位置及与其感官特性之间的关系，将前3个主成分绘制PCA三维载荷图，见图2。前3个主成分共可解释整体75.093%的信息。从第1、2主成分上看，橄榄油和葵花籽油焙烤燕麦片位于同一象限，油腻味、油味对其贡献较大，虽然芝麻油也位于此象限，但在第1主成分上距离较远，因此风味的相关度不大，另外，后苦味虽然同在此象限，但在第3主成分上与各样品的距离均较远，对样品贡献不大；花生油、玉米油、黄油焙烤的燕麦片位于同一象限，整体香气、甜度、烘焙味、油香味、整体滋味、弹性对其贡献较大；色拉油焙烤的燕麦片单独位于一个象限，其麦片味、甜(香气)、谷物味表现相对突出，由于它与其余样品距离均较远，因此风味表现较为独特；豆油焙烤燕麦片单独位于一个象限，其感官特性在颜色、粗糙度、脆性、硬度方面表现相对明显。此外，第4主成分与整体滋味(载荷值为0.635)、油味(载荷值为0.577)、麦片味(载荷值为0.426)的正相关关系较大，而与甜(香气)(载荷值为-0.487)呈现较大的负相关关系；第5主成分与整体滋味(载荷值为0.579)、亮度(载荷值为0.485)等感官指标的正相关关系较大，与油味(载荷值为-0.459)呈现较大负相关关系。由于第1主成分贡献率最高，故主要参照第1主成分的分析结果。

图2 感官指标载荷图

2.1.4 焙烤燕麦片感官特征的聚类分析

对焙烤燕麦片的感官特征指标强度进行聚类分析的结果见图3。8种样品大致可分为5类(在欧氏距离大致为5.2时)，色拉油焙烤燕麦片为一类，其具有较为突出的麦片味、甜(香气)和谷物味；第二类为芝麻油样品，其各感官特征相对均不突出；第三类为豆油样品，其在颜色、粗糙度、脆性、硬度等几方面表现突出；第四类为黄油样品，其感官主要特征为整体香气、甜度、烘焙味、油香味和整体滋味，余下4种样品共同为一类，其中葵花籽油与橄榄油风味更为接近，玉米油与花生油感官性质最为相似。

图3 聚类分析图

2.2 电子鼻分析结果

电子鼻中的传感器能针对食品挥发性成分产生不同信号响应并进行区分，利用电子鼻对8种食用油焙烤燕麦片的挥发性成分进行测定后，将采集得到的数据进行主成分分析，分析结果如图4所示。第1和第2主成分的累积贡献率达到99.50%，说明电子鼻的10个传感器对其挥发性成分有较高的识别度和灵敏度。总体看，各样品的挥发性成分有各自的分布位置，基本没有重合，说明电子鼻对于8种样品气味的区分度总体较好，所有样品的风味相对独立，原因可能是因为不同油料作物本身的挥发成分不同，在加热过程中形成的挥发性成分亦有所不同。豆油与色拉油样品在第1主成分上的投影有所重叠，但能在第2主成分上能完全区分开；花生油与黄油焙烤样品之间的整体差距不明显，比较靠近，说明气味略有相似。

图4 电子鼻主成分分析图

3 结论

本研究利用QDA及电子鼻对焙烤燕麦片进行感官品质分析。通过QDA结果可知，空白组在后苦感、颜色、亮度、油香味、油腻、整体滋味和油味等感官特征上与加入食用油的焙烤样品有明显区别；在加油焙烤样品中，焙烤燕麦片的2个外观特征(颜色、亮度)、5个香气特征(整体香气、油香味、麦片味、烘焙、油腻味)、4个滋味特征[油味、甜(滋味)、谷物味和后苦感]在0.01水平上具有显著性差异；焙烤燕麦片的甜(香气)的香气特征，整体滋味的滋味特征，硬度的质地特征在0.05水平上具有差异。通过主成分分析可知橄榄油和葵花籽油焙烤燕麦的油腻味、油味表现突出，花生油、玉米油、黄油焙烤燕麦片的整体香气、甜度、烘焙味、油香味、整体滋味和弹性表现突出；色拉油焙烤燕麦片的麦片味、甜(香气)、谷物味表现突出；豆油焙烤的燕麦片在颜色、粗糙度、脆性和硬度方面表现相对明显；结合聚类分析可知色拉油焙烤燕麦片与其余样品的共性最少，其次是芝麻油、豆油及黄油焙烤燕麦片。从电子鼻结果可以知，8种样品的挥发性物质存在明显的差异，其中豆油和色拉油样品在第1主成分上区分不明显，花生油与黄油焙烤燕麦片之间的差异较小。

电子鼻能相对客观地研究挥发性风味物质，对人工感官评价是有力的补充，两者结合能够更加全面地研究焙烤燕麦片的感官品质，对于具体风味物质的分析则可在后期通过气相色谱-质谱联用仪、液相色谱-质谱联用仪等仪器方法进行深入研究。