基于電子舌技術3個地區產腌制大頭菜滋味品質評價

郭 壯，蔡宏宇，湯尚文，吳進菊，何夢丹，梁 英（湖北文理學院，化學工程與食品科學學院，鄂西北傳統發酵食品研究所，湖北襄陽441053）

基于電子舌技術3個地區產腌制大頭菜滋味品質評價

郭 壯，蔡宏宇，湯尚文，吳進菊，何夢丹，梁 英*
（湖北文理學院，化學工程與食品科學學院，鄂西北傳統發酵食品研究所，湖北襄陽441053）

采用電子舌技術，對四川成都、湖北襄陽和山東菏澤產腌制大頭菜樣品的滋味品質進行了評價。通過Kruskal-Wallis分析發現，山東菏澤地區出產的成武醬大頭的酸味顯著高于其他兩個地區腌制大頭菜（p＜0.05），而咸味、苦味、鮮味和后味-B（苦味回味）呈現出相反的趨勢（p＜0.05）。通過主坐標分析、多元方差分析和聚類分析發現不同地區產腌制大頭菜整體滋味品質存在顯著差異（p＜0.05）。通過冗余分析發現該差異是由于咸味、后味-B（苦味回味）和酸味等3個指標導致的。由此可見，電子舌在腌制大頭菜的滋味品質評價中具有較大應用潛力，同時本研究可為后續大頭菜生產工藝條件的優化提供數據支持。

腌制大頭菜，電子舌，地區，滋味

大頭菜（Brassica juncea）原產我國，又名芥菜，是我國蔬菜加工的重要品種［1］。因具有強烈的芥辣味，所以大頭菜不宜生吃，多通過腌漬發酵后食用［2］。近年來，國內很多學者在大頭菜脫鹽［3］、不同腌制工藝對大頭菜揮發性風味物質影響［2，4-5］和腐敗微生物分離鑒定［1，6-7］等方面開展了大量卓有成效的研究，然而令人遺憾的是，目前在大頭菜滋味品質評價方面的研究尚少。

除了采用感官鑒評的方法外，研究人員還可以采用電子舌系統對食品的滋味品質進行評價。通過采用人工脂膜傳感器技術，電子舌可以對食品的苦、澀、酸、咸和鮮等五種基本味以及苦、澀和鮮味等三種基本味的回味進行測定，克服了感官鑒評對鑒評人員專業素質要求高、鑒評結果受主觀因素影響較大及表達內容相對籠統等缺點，具有感受閾值和感知味強度與人保持一致且結果相對準確性的特點［8］，目前在酒類［9-11］、肉類［12-13］和飲料［14-16］等食品的滋味品質評價中已有了廣泛的應用，然而其在腌制大頭菜

滋味品質評價中的應用尚未見報道。本研究分別從四川省成都市、湖北省襄陽市和山東省菏澤市三個地區采集了市售腌制大頭菜樣品，其中湖北省襄陽市采集的襄陽大頭菜和山東省菏澤市采集的成武醬大頭均為中國地理標志產品，通過采用電子舌技術對腌制大頭菜樣品各滋味指標的強度進行測定，對不同地區產腌制大頭菜整體滋味品質的差異性進行了分析。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

襄陽大頭菜 分別從襄陽孔明菜食品有限公司和湖北妞妞食品有限公司2家企業和東津新區5個農戶家庭各采集1個腌制大頭菜樣品，合計7個，編號為XY1～XY7，其基本制作工藝流程為：大頭菜挑選→清洗→腌漬→翻菜（上述兩步重復3次）→晾曬→鹵制→晾曬（上述兩步重復5次）→成品；成都大頭菜 分別從成都市郫縣4個和都江堰地區3個農戶家庭各采集1個腌制大頭菜樣品，合計7個，編號為CD1～CD7，其基本制作工藝流程為：大頭菜挑選→清洗→切分→自然風脫水→腌漬→翻菜→裝壇發酵→成品；成武醬大頭 分別購買山東魯成醬菜食品有限公司和山東鴻方緣食品有限公司出品的成武醬大頭產品各1個，同時從成武縣2個農戶家庭各采集1個樣品，合計4個，編號為HZ1～HZ4，其基本制作工藝流程為：初腌（1年左右）→翻缸（重復4～5次）→削皮→清水浸泡→下“四醬”→下“三醬”→下“二醬”→下原醬→儲藏→成品；內部溶液、參比溶液、陰離子溶液和陽離子溶液 均由日本Insent公司提供；氯化鉀 國藥集團化學試劑有限公司。

SA 402B味覺分析系統 日本Insent公司，該系統配備AAE、CT0、CA0、AE1和C00等5個測試傳感器，分別對待測樣品的鮮味、咸味、酸味、澀味和苦味進行測定，除此以外，還配備2個參比傳感器；DS-1型高速組織搗碎機 上海標本模型廠；LXJ-IIB型低速大容量多管離心機 上海安亭科學儀器廠；SHZ-D型水循環多用真空泵 鞏義市予華儀器有限責任公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 腌制大頭菜樣品的預處理 稱取50 g腌制大頭菜樣品，用高速組織搗碎機搗碎后，按照1∶5（w/v）的比例添加蒸餾水，浸泡30 min。浸泡液于常溫下3000×g離心10 min后，使用快速濾紙對上清液進行過濾，濾液備用。

1.2.2 使用電子舌對大頭菜樣品進行測定 在傳感器活化和電子舌系統進行自檢后，參照文獻［8］中的方法對待測樣品各基本味和回味指標的相對強度進行測定。即：傳感器首先在參比溶液中浸泡30 s得到參比溶液電勢Vr，繼而在腌制大頭菜濾液中浸泡30 s得到樣品溶液電勢Vs，不同傳感器Vs-Vr的電勢差值即為待測樣品鮮味、酸味、咸味、苦味和澀味等五個基本味的相對強度值；最后經洗滌的傳感器于參比溶液中浸泡30 s，得到檢測電勢Vr’，通過Vr’-Vr的電勢差可對腌制大頭菜濾液苦的回味、鮮的回味或澀的回味進行檢測。

每個樣品重復測4次，僅選取后3次測量的數據作為本研究分析的原始數據［8］。為減少系統誤差，若樣品需分多個批次測試完成，則在每次測試時均添加一個相同的樣品作為參照樣品，并將該參照樣品的各滋味強度均定義為0，則待測樣品的滋味值減去參照樣品的原滋味值即得其相對強度值。

1.2.3 統計分析 使用Kruskal-Wallis檢驗對不同地區產大頭菜各滋味指標的差異性進行顯著性分析，使用Pearson相關性分析對不同滋味指標間的相關性進行分析，使用主坐標分析（principal coordinate analysis，PCA）、聚類分析（cluster analysis，CA）和多元方差分析（multivariate analysis of variance，MANOVA）對不同地區產腌制大頭菜整體滋味品質的差異性進行分析，使用冗余分析（redundancy analysis，RDA）對與不同地區產腌制大頭菜整體滋味品質差異顯著相關的指標進行分析。

除RDA采用Canoco 4.5軟件（Microcomputer Power，NY，USA）外，其他分析均采用Matlab 2010b軟件（The MathWorks，MA，USA）。使用Origin 8.5軟件（OriginLab，MA，USA）作圖。

2 結果與討論

2.1 不同地區產腌制大頭菜各滋味指標相對強度分析

圖1 腌制大頭菜樣品各滋味指標相對強度的箱形圖（n=18）Fig.1 The box plot of relative intensity of each taste index in salty mustard root samples（n=18）

通過將一組數據從小到大排序，箱形圖主要包含數據的最小值、下四分位數、中位數、平均值、上四分位數和最大值等六個數據節點，作為一種顯示數據分散情況資料的統計圖，其廣泛的應用在產品品質管理和評價研究中［17］。由圖1可知，18個腌制大頭菜樣品間酸味的差異性最大，究其原因可能在于山東菏澤地區產成武醬大頭樣品添加了檸檬酸。由圖1亦可知，腌制大頭菜樣品間咸味的差異性也較大，這可能與大頭菜腌制過程中食鹽添加量的多少有關。大頭菜腌制過程中食鹽用量一般在10%～13%，過低則不能起到抑菌防腐的作用，過高則會抑制有益微生物的活動［18］，同時食鹽的添加量也會對大頭菜產品的滋味、香味和質構品質產生影響［5］。本研究發現，咸味與苦味呈極顯著正相關（r=0.734，p＜0.001），與后味A（澀的回味）和后味B（苦的回味）亦均呈顯著正相關（p＜0.01），相關系數分別為0.692和0.705。由此可見，隨著食鹽添加量的增加，不僅增加了腌制大頭菜樣品的咸味，同時其澀味和苦味這兩種基本味的回味也隨之增加。

由表1可知，經Kruskal-Wallis檢驗發現，山東菏

澤地區出產的成武醬大頭的酸味要顯著高于其他兩個地區的腌制大頭菜（p＜0.05），而咸味、苦味、鮮味和后味-B（苦味回味）呈現出相反的趨勢（p＜0.05）。由表1可知，襄陽大頭菜咸味和后味-A（澀的回味）均顯著高于其他地區產腌制大頭菜（p＜0.05）。不同地區產腌制大頭菜的澀味和豐度差異不顯著（p＞0.05）。不同地區產腌制大頭菜色的制作工藝是不同的，襄陽大頭菜采用獨特的“三腌、五鹵、六曬”工藝，當大頭菜表面有鹽漬析出時，晾曬工藝環節才予以結束，由此可見，獨特的制作工藝可能是導致襄陽大頭菜咸味較高的主要原因。

表1 不同地區產腌制大頭菜各滋味指標的差異性分析Table1 The significance analysis of each index of salty mustard root collected from different regions

2.2 不同地區產腌制大頭菜整體滋味品質差異性分析

食品的滋味是各種滋味物質相互作用的結果，不同滋味物質之間可能會存在中和或加成作用［19］，因而僅僅對食品的某一個滋味指標進行評價是不足以反映食品滋味品質整體結構的。在對不同地區產腌制大頭菜各滋味指標相對強度分析的基礎上，本研究進一步采用多元統計學方法對不同地區產腌制大頭菜整體滋味品質差異性進行了定性和定量分析，同時使用RDA對與腌制大頭菜整體滋味品質差異顯著相關的指標進行了鑒定。

圖2 基于非加權組平均法的不同地區產腌制大頭菜整體滋味品質的聚類分析Fig.2 The cluster analysis of the taste profile characterization of saltymustardrootcollectedfromdifferentregionsbasedonUPGMA

作為一種常用的聚類方法，非加權組平均法（unweighted pair-group method with arithmetic means， UPGMA）可以用來解決分類問題，目前在產品品質評價和物種親緣關系研究方面有著廣泛的應用［20-21］。本研究采用基于UPGMA的聚類分析對不同地區產腌制大頭菜整體滋味品質進行了分析，由圖2可知，雖然四川成都地區產的腌制大頭菜和襄陽大頭菜樣品存在一定的交疊現象，但同一地區產腌制大頭菜樣品亦呈現出一定的聚類趨勢，同時山東菏澤產的成武醬大頭樣品可以單獨形成一個聚類。

圖3 不同地區產腌制大頭菜整體滋味品質的主坐標分析圖Fig.3 The principal coordinate analysis of the taste profile characterization of salty mustard root collected from different regions

與主成分分析方法相類似，通過采用降維的思路，主坐標分析從樣本間的聚類矩陣出發，通過坐標軸旋轉，可以在新的坐標系中對樣本進行標定，具有可以選取較少排序坐標軸完成樣品空間排布及樣品信息損失最小的優點［22］。由圖3可知，在以2個權重最高的主成分作圖時，山東菏澤產的成武醬大頭樣品與其他樣品呈現出明顯的分離趨勢，其中第1和第2主成分的貢獻率分別為92.64%和5.08%。由圖3亦可知，四川成都地區產的腌制大頭菜和襄陽大頭菜有一些樣品存在交疊現象但是多數呈現出較為明顯的區分，這與聚類分析結果一致。由此可見，根據聚類分析和主坐標分析結果，可以定性的認為不同地區產腌制大頭菜整體滋味品質可能存在一定的差異。

本研究進一步使用MANOVA對不同地區產腌制大頭菜整體滋味品質的差異性進行了定量分析，結果發現菏澤醬大頭與四川地區產腌制大頭菜的整體滋味品質差異極顯著（p＜0.01），同時襄陽大頭菜與上述兩組差異亦極顯著（p＜0.01）。這一結果說明，根據腌制大頭菜產地劃分的分組確實是造成圖3中各樣本空間排布呈現明顯區分的原因。

2.3 與不同地區產腌制大頭菜品質差異顯著相關的滋味指標的鑒定

通過上述分析，本研究發現不同地區產的腌制大頭菜其滋味品質整體結構存在顯著的差異，然而其整體差異究竟是由哪些指標導致的是一個值得研究的問題。作為一種有監督的多元統計學方法，冗余分析可以盡最大可能解釋響應變量的變異度［23］。為了進一步研究環境因素（四川成都/湖北襄陽/山東菏澤）對腌制大頭菜滋味品質的影響，以5個基本滋味和3個回味滋味指標在各個樣本中的相對強度作為

變量，以17個樣本×8個變量相對強度的矩陣為研究對象，用RDA分析對不同地區產腌制大頭菜整體滋味品質差異顯著相關指標進行了鑒定。由圖4可知，咸味、后味B（苦的回味）和酸味等3個指標與RDA排序圖約束軸上的樣本賦值良好相關，即上述指標代表了不同地區產腌制大頭菜整體滋味品質差異顯著相關的關鍵滋味。由圖4可知，咸味和后味B（苦的回味）指標位于襄陽大頭菜一側，而酸味指標位于成武醬大頭一側，這說明襄陽大頭菜的咸味和后味B（苦的回味）較高，而成武醬大頭的酸味較高，這與Kruskal-Wallis檢驗結果一致。

圖4 RDA雙序圖Fig.4 Biplot of the RDA

3 結論

本研究采用電子舌技術和多變量統計學方法相結合的手段，對不同地區產腌制大頭菜的滋味品質進行了評價分析，結果發現不同地區產的腌制大頭菜滋味品質差異顯著，而這種差異是由于咸味、后味B（苦的回味）和酸味等3個指標導致，其中成武醬大頭酸味強度最大而后味B（苦的回味）強度最小，襄陽大頭菜的咸味強度最大。

［1］胡懷容，張慶，鮮欣言，等.低鹽腌制大頭菜腐敗菌的分離與初步鑒定［J］.食品工業科技，2014，35（20）：248-251.

［2］洪冰，曾許珍，蔣和體.接種發酵和自然發酵大頭菜揮發性成分比較［J］.食品工業科技，2015，36（14）：75-80.

［3］李賢，范露，熊善柏，等.腌制大頭菜脫鹽工藝優化與保脆研究［J］.中國調味品，2013，37（12）：71-74.

［4］曾凡坤，王金美.蒸餾萃取-氣相色譜-質譜聯用對不同腌制工藝大頭菜揮發性風味物質的分析［J］.食品科學，2011，32 （8）：197-201.

［5］郭秀蘭，唐仁勇，劉達玉，等.鹽分腌制對大頭菜滋味，質構和揮發性成分的影響［J］.食品與發酵工業，2015，41（1）：51-54.

［6］吳希茜.自然發酵腌制大頭菜發酵過程中細菌的分離鑒定［J］.山東食品發酵，2011（4）：11-14.

［7］楊雪，陶興無，高冰，等.發酵大頭菜中乳酸菌的分離鑒定及生產初試［J］.中國釀造，2008，27（9）：31-33.

［8］Kobayashi Y，Habara M，Ikezazki H，et al.Advanced taste sensors based on artificial lipids with global selectivity to basic taste qualities and high correlation to sensory scores［J］.Sensors，2010，10（4）：3411-3443.

［9］戴鑫，于海燕，肖作兵.電子鼻和電子舌在飲料酒分析中的應用近況［J］.食品與發酵工業，2012，38（8）：114-118.

［10］牛云蔚，張曉鳴，肖作兵，等.櫻桃酒感官評價與電子舌感官分析的相關性研究［J］.食品工業科技，2012，33（16）：105-107.

［11］辛松林，朱楠，王熙，等.基于電子舌和感官評價的中國白酒與雞尾酒基酒的比較研究［J］.釀酒科技，2012，7：6.

［12］田曉靜，劉麗霞，王俊.電子舌技術在肉與肉制品檢測中的應用［J］.食品工業科技，2013，34（7）：397-400.

［13］韓劍眾，黃麗娟，顧振宇，等.基于電子舌的肉品品質及新鮮度評價研究［J］.中國食品學報，2008，8（3）：125-132.

［14］姜莎，陳芹芹，胡雪芳，等.電子舌在紅茶飲料區分辨識中的應用［J］.農業工程學報，2009，25（11）：345-349.

［15］關為，田呈瑞，陳衛軍，等.電子舌在綠茶飲料區分辨識中的應用［J］.食品工業科技，2012，33（13）：56-59.

［16］郭宇明.用于飲料辨識的電子舌技術研究［D］.吉林：東北電力大學，2011.

［17］方積乾.生物醫學研究的統計方法［M］.北京：高等教育出版社，2007.

［18］董凱鋒.大頭菜后熟發酵微生物的分離及其生產工藝優化研究［D］.自貢：四川理工學院，2012.

［19］Tiu Wright L，Nancarrow C，Kwok P M H.Food taste preferences and cultural influences on consumption［J］.British Food Journal，2001，103（5）：348-357.

［20］王玉榮，張俊英，胡欣潔，等.湖北孝感和四川成都地區來源的酒曲對米酒滋味品質影響的評價［J］.食品科學，2015（16）：42.

［21］王宏梅，于潔，包秋華，等.利用16SrDNA序列及tuf-RFLP鑒定蒙古國發酵乳中的乳酸菌［J］.中國乳品工業，2011，39（7）：4-7.

［22］Elmaci N，Berry R S.Principal coordinate analysis on a protein model［J］.The Journal of Chemical Physics，1999，110 （21）：10606-10622.

［23］Israels AB.Redundancy analysis for qualitative variables［J］.Psychometrika，1984，49（3）：331-346.

Taste profile characterization of salty mustard root collected from different regions by electronic tongue analysis

GUO Zhuang，CAI Hong-yu，TANG Shang-wen，WU Jin-ju，HE Meng-dan，LIANG Ying*
（Northwest Hubei Research Institute of Traditional Fermented Food，College of Chemical Engineering and Food Science，Hubei University of Arts and Science，Xiangyang 441053，China）

The taste profile characterizations of salty mustard root collected from different regions were studied by electronic tongue.Although the results of Kruskal-Wallis indicated that sourness of samples collected from Shandong Heze was significantly higher than two other regions（p＜0.05），the indexes of saltiness，bitterness，umami and aftertaste-B showed the opposite trend.Through principal coordinate analysis（PCA），multivariate analysis of variance（MANOVA），and cluster analysis（CA）showed that there were significant difference in taste profile characterization of different kinds of salty mustard root（p＜0.05）.Meanwhile，saltiness，aftertaste-B and sourness were identified by redundancy analysis（RDA）as key variables significantly associated with the taste profile difference.Thus，the electronic tongue showed a great potential in the evaluation of quality for salty mustard root and this research could provide data supports for technology conditions optimization of the salty mustard root.

salty mustard root；electronic tongue；region；taste

TS201.2

A

1002-0306（2016）08-0065-04

10.13386/j.issn1002-0306.2016.08.004

2015-10-08

郭壯（1984-），男，博士，研究方向：食品生物技術，E-mail：guozhuang1984@163.com。

*通訊作者：梁英（1967-），女，博士，教授，研究方向：綠色化學與生物質工程技術，E-mail：414570151@qq.com。

湖北文理學院科研啟動經費資助項目（2013011）；湖北文理學院食品新型工業化學科群項目（2016）。