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

摘 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[1-2]。

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[3-5]。电子舌还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[6-8]。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[3]。

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[8]。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[9-10]。

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

1.1 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，3 h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 5920 R高速大容量冷凍离心机。

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用天平准确称取样品10.00 g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离心完成后，将样品液过45 ?m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Vr*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（Correlation Analysis，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。

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。

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标在主成分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。

3 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。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

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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-YF-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（PXM2021_157102_000005）。

作者简介：汪长钢（1986—），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。