基于仪器测定的油炸马铃薯条感官特征分析

王聪，彭毅秦，乔明锋*，刘阳，范文教，陈云川

(1.四川旅游学院，成都 610100；2.成都大学 食品与生物工程学院，成都 610106)

马铃薯(potato，俗称土豆)营养全面，是我国第四大粮食作物，现今我国马铃薯及其制品的国际地位也在不断增强[1]。油炸是现今马铃薯烹饪中流行极为广泛的一种烹饪方式[2]，因此，油炸马铃薯条的感官品质也渐渐引起消费者们的关注。但大多数马铃薯经高温油炸后，感官品质会因风味(薯香味)、果肉色差、干物质和淀粉含量、还原糖含量等品种属性的影响而有所不同[3]。因此，单靠感官评价已无法满足其复杂的感官分析。目前，除模糊数学综合评价法弥补传统的人为感官缺陷外[4]，智能感官仪器结合多元数据分析也在食品感官分析中广泛应用。Ouyang Qin等[5]利用红外光谱技术对红茶颜色的感官品质进行智能评价；Xia Dong等[6]通过智能传感技术对干腌火腿的产地和等级进行评价；贾茹[7]利用电子鼻结合化学计量法研究羊奶中蛋白质掺假及多组分混合掺假的识别。而仪器测定结合多元数据分析能避免感官评价的模糊性，使感官分析结果更加全面和精准[8]。智能感官与多种评价方法的优化组合将是食品感官综合评价发展的一个重要趋势[9]。

本文以12种油炸马铃薯条为研究对象，利用智能感官设备(色差、质构、电子鼻、电子舌)和感官评价相结合，以模糊数学评价法、主成分分析研究不同品种间油炸马铃薯条的感官特征，以期筛选出适宜加工油炸薯条的马铃薯品种，同时为进一步探索油炸马铃薯条的感官综合评价方法打下基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

马铃薯品种：克新1号、兴佳2号、马尔科、希森6号、雪川7号、雪川8号、青薯9号、巫溪洋芋、云薯603、黑美人、荷兰14、荷兰15，记作1～12号，具体品种属性见表1。食用油：上海嘉里食品工业有限公司。

表1 12个马铃薯品种Table 1 Twelve kinds of potatoes

1.2 主要仪器与设备

FOX 4000电子鼻、ASTREE电子舌 法国Alpha M.O.S.公司；TMS-PRO食品物性分析仪 美国FTC公司；DC-P3新型全自动测色色差计 北京兴光测色仪器有限公司；HY-871电热炸炉 福建莆田市海阔天空贸易有限公司。

1.3 样品处理[19]

将每种马铃薯洗净，去皮，切条(5 cm×1 cm×1 cm)，各称取150 g，用清水漂洗，再将1 L食用油加入电炸锅内，预热15 min至185 ℃，将马铃薯表面的水擦干后，放入185 ℃的油中煎炸5 min后捞起，自然冷却至常温待测。

1.4 试验方法

1.4.1 油炸马铃薯条感官评价

试验采用模糊数学综合评价法对12组样品进行感官评定。邀请10名感官评价员5男5女，经过培训对油炸马铃薯条各项指标进行评分，感官评价指标：色泽(25分)、滋味(25分)、气味(25分)、口感(25分)，总分100分。评分细则见表2。

表2 感官评价细则

1.4.2 建立数学模型

在本试验中，12个样品为评价对象集Y，表示为Y1～Y12。因素集U={U1，U2，U3，U4}={色泽，滋味，气味，口感}。评语集V={V1，V2，V3，V4}={优90，良70，中50，差20}。评价权重集W= {W1，W2，W3，W4}。根据小组成员意见，确定色泽、滋味、气味、口感4个因素的权重系数分别为0.3，0.3，0.2，0.2，总和为1，即W={0.3，0.3，0.2，0.2}。模糊关系综合评判集 Y=W×Ri，式中：Y为综合评判集，W为权重集，R为模糊矩阵。

1.4.3 色差

采用全自动色差仪测定L*、a*、b*，重复测定3次，取平均值。a*+代表色属偏红，a*-代表色属偏绿色；b*+代表色属偏黄色， b*-代表色属偏蓝色；L*值在0～100范围内值越大代表越亮。

1.4.4 质构[20]

选用R25圆柱挤压探头，测试程序TPA，测试速度60 mm/min，形变量50%，最小感应力0.375 N，停顿2 s，重复测定6次取平均值。

1.4.5 电子鼻

样品捣碎成泥，称取2.00 g置于10 mL顶空瓶中，加盖密封待检。检测参数：载气(合成干燥空气)流速150 mL/min，顶空加热时间600 s，温度70 ℃，进样体积1 mL/s，数据采集时间120 s，延滞时间180 s。

1.4.6 电子舌

参照文献[21]的方法，样品按照料液比1∶10测定前用相应溶液对传感器进行活化、校准及诊断。电子舌试验设置参数：采样时间120 s，清洗时间60 s，搅拌速度3 r/s。

1.5 数据处理与分析

数据统计及图表制作采用Excel软件，差异显著性分析、PCA分析由SPSS 23.0完成，图像由OriginPro 2018和SPSS 23.0完成。

2 结果与分析

2.1 油炸马铃薯条模糊数学感官评价结果

根据试验设计，油炸马铃薯条的感官评价结果见表3。

表3 油炸马铃薯条的感官评价结果

由表3可知，10名感官评价人员的评分结果存在差异，以此可建立模糊矩阵。感官评定人员认为1号样品色泽优：0人，良：0人，中：8人，差：2人，则U1={0，0，0.8，0.2}；对滋味感官评分中，选择优：0人，良：4人，中：5人，差：1人，则U2={0，0.4，0.5，0.1}；同理U3={0，0，0.7，0.3}，U4={0，0.3，0.7，0}。4个因素组成一个矩阵R1为：

同理：

依照模糊数学变换原理，用矩阵乘法计算12组油炸马铃薯条的模糊综合评价集Y=W×Ri，并将综合评判结果分别乘以其对应的分值(优90，良70，中50，差20)，再进行加和，最终得到每个样品的最后总分，最终结果见表4。其中得分最高的是Y7(72.4)和Y2(72.4)，其次是Y8(71.2)。

表4 模糊数学综合得分和评价等级Table 4 The comprehensive scores and evaluation grades of fuzzy mathematics

2.2 油炸马铃薯条色泽特性分析

油炸马铃薯的色泽是其最重要的品质指标之一，影响着消费者对其的接受程度[22-23]，这与消费者的感官认知直接相关。12组样品的色差结果见表5。

表5 油炸马铃薯条的色差结果分析Table 5 Analysis of color difference of fried potato chips

由表5可知，7号的a*值最高(6.88)，显著高于其他品种，整体色泽偏红；1号的a*值最低(-1.87)，色泽偏绿；4号的b*值(31.59)显著高于其他品种，色泽偏黄；9号的b*(6.19)最低。偏红色、偏黄的油炸薯条更符合人们的饮食习惯，绿色和蓝色则代表油炸薯条色泽品质欠佳。由色差结果可以看出， 4号、7号品种的油炸薯条的呈色比其他品种好。

2.3 油炸马铃薯条质构特性分析

质地是除了颜色外影响薯条品质的重要因素之一，薯条具有不均匀的质地，内部和外部的质地应结合在一起考虑[24]。

表6 油炸马铃薯条的质构结果分析Table 6 Analysis of texture results of fried potato chips

由表6可知，8号的硬度69.07 N、胶黏性4.29 N显著高于其他品种，4号的硬度6.90 N、胶黏性0.68 N最低；9号的内聚性0.12 Ratio显著高于其他品种；7号的黏附性最高，3号的黏附性最低；3号的咀嚼性最高，6号的咀嚼性(0.73 mJ)最低。优质的油炸薯条的产品质地着重于外部的脆性(硬度)与内部的柔软度(胶黏性、内聚性)，综合质构结果分析，这12组样品中8号的油炸薯条质构品质最好，4号、6号的油炸薯条质构品质最差。

2.4 不同品种的油炸马铃薯条智能感官特征分析

2.4.1 油炸马铃薯条电子舌测定结果

除色泽和质地外，油炸马铃薯条的品质评价还包括风味指标[25]，因此采用智能感官技术对12组油炸马铃薯进行滋味和香气的感官特征分析。将12组样品的电子舌数据做雷达图，对比结果见图1。

图1 油炸马铃薯条的电子舌响应值比较图

由图1可知，电子舌检测结果在ZZ、BA、BB、GA、HA、JB这6根探头的响应平均值分别为1913.08，1705.60，1932.52，1241.33，1007.3，877.58，其中位数分别为1781.83，1777.47，1962.71，1131.31，960.525，748.25，这6根探头的响应值和中位数较高。不同品种的马铃薯滋味大致相似，为进一步探究12组样品的感官特征，选择这6根探头数据结合其他指标数据进行下一步化学计量统计法分析。

2.4.2 油炸马铃薯条电子鼻测定结果

由图2可知，电子鼻的传感器在P30/1(对烃类敏感)上响应值最高，其次是PA/2(对醇类敏感)、P30/2(对醇类敏感)、P10/1(对碳氧化合物敏感)、T30/1(对有机化合物敏感)、P40/2(对强氧化气体灵敏)、P40/1(对强氧化气体灵敏)、P10/2(对烷类敏感)、T70/2(对芳香族化合物敏感)，然后是T40/1(对强氧化气体灵敏)、TA/2(对有机化合物敏感)、T40/2(对强氧化气体灵敏)，所以烃类、醇类、碳氧化合物、强氧化气体、烷类、芳香族化合物和有机化合物在油炸马铃薯条中含量丰富且挥发性大，是其香气的主要来源。此外，对氨类、氢类等易造成马铃薯不良风味成分敏感的LY2/LG、LY2/G等其余传感器响应值变化较小，说明在此过程中并没有产生不良风味[26]。同时说明了不同品种马铃薯的香气成分存在微小差异。由于这12根探头所测结果变化幅度不大，所以继续进行下一步分析。

图2 电子鼻探头响应值变化分析

2.5 油炸马铃薯条智能感官主成分分析(PCA)

以电子鼻、电子舌、质构与色差所有筛选出的数据为数据集，综合PCA分析，对12个样品进行区分。

表7 油炸马铃薯条的质构结果分析

由表7可知，主成分累计方差贡献率达到80.691%，3个主成分已包含了样品的绝大部分信息。

用27个指标的主成分载荷除以主成分相对应的特征值开平方根，得到3个主成分中每个指标所对应的系数即特征向量，X1～X27代表标准化后27个指标的数据，以特征向量为权重构建3个主成分得分的函数表达式F1、F2、F3(F1为第一主成分得分；F2为第二主成分得分；F3为第三主成分得分)。

F1=0.278X1+0.278X2+0.277X3+0.276X4+0.275X5+0.275X6+0.274X7+0.273X8+0.272X9+0.266X10+0.233X11+0.206X12+0.202X13+0.147X14+0.013X15+0.106X16+0.037X17-0.117X18+0.153X19+0.062X20-0.136X21+0.074X22+0.036X23+0.014X24+0.028X25-0.006X26-0.089X27。

(1)

F2=0.022X1+0.017X2+0X3+0.021X4+0.036X5+0.017X6+0.041X7-0.066X8-0.076X9-0.105X10-0.192X11+0.007X12-0.223X13+0.052X14+0.391X15+0.356X16+0.307X17+0.296X18+0.295X19-0.280X20+0.264X21+0.068X22+0.196X23-0.121X24+0.270X25-0.238X26-0.029X27。

(2)

F3=0.014X1+0.020X2+0.027X3+0.013X4-0.022X5+0.006X6-0.029X7+0.022X8+0.038X9+0.032X10+0.082X11+0.015X12+0.105X13-0.2X14+0.093X15-0.159X16-0.25X17+0.003X18-0.206X19-0.171X20-0.241X21+0.408X22+0.405X23+0.375X24+0.347X25-0.33X26+0.098X27。

(3)

表8 油炸马铃薯条的智能感官各指标在主成分中的特征向量及载荷值

续 表

以3个主成分中每个主成分的贡献率占所有提取主成分的贡献率之和的比值为权重，构建综合评价模型F：

F=0.47450F1+0.17375F2+0.15866F3。

(4)

综合评价结果见表9。

表9 品质综合评价结果Table 9 Comprehensive evaluation results of quality

由表9可知，7号品种的油炸马铃薯条的品质综合得分最高，为2.48，其次是2号(2.07)、8号(1.95)与1号(1.92)。

3 结论

为研究不同品种马铃薯条油炸后的感官特性，搜集克新1号、兴佳2号等12种马铃薯为研究对象，采用人工感官和仿生感官(色差、质构、电子鼻与电子舌)相结合，以主成分综合得分和模糊感官为评价标准。分析得出7号(青薯9号)感官品质最佳，4号(希森6号)、7号(青薯9号)色泽最好，质构特征7号(青薯9号)口感最佳；电子鼻和电子舌分析表明12种油炸马铃薯条香气和滋味无明显差别。综上所述，青薯9号马铃薯最适合油炸马铃薯条加工。