一款胚芽八寶粥的智能感官以及穩定性評價

王雪，段盛林，劉輝，王成祥，苑鵬，柳嘉，孫愛東

1(北京林業大學，生物科學與技術學院，北京，100083) 2(中國食品發酵工業研究院，北京，100015)3(同福碗粥股份有限公司，安徽 蕪湖，241000)

一款胚芽八寶粥的智能感官以及穩定性評價

王雪1,2，段盛林2，劉輝3，王成祥3，苑鵬2，柳嘉2，孫愛東1*

1(北京林業大學，生物科學與技術學院，北京，100083) 2(中國食品發酵工業研究院，北京，100015)3(同福碗粥股份有限公司，安徽 蕪湖，241000)

以發芽糙米、發芽綠豆、發芽鷹嘴豆等為原料研制了營養豐富的胚芽八寶粥，采用了智能感官電子評價設備(電子舌和電子鼻)以及穩定性分析儀對胚芽八寶粥以及市面上9款八寶粥進行了口感、氣味以及穩定性評價。結果表明：胚芽八寶粥的苦味、澀味值較小，咸味適中，口感較好，但是其味覺的豐富度最低；胚芽八寶粥的氣味能夠與其他9款八寶粥進行區分；10款八寶粥樣品進行了穩定性測定，胚芽八寶粥的曲線斜率值(slope)最小，穩定性最好。相比于市面上的9款八寶粥，胚芽八寶粥不僅具備較好的口感和獨特的氣味，而且在保質期內分層析水的可能性最低。

胚芽八寶粥；發芽；電子舌；電子鼻；穩定性分析

胚芽八寶粥是一款富含胚芽精華的全營養的原味粥，根據中國居民膳食指南(2016)中的“營養寶塔”均衡營養原則，篩選糯米、發芽糙米、發芽綠豆、發芽鷹嘴豆、胡蘿卜、玉米、燕麥纖維熬制而成。糙米、綠豆、鷹嘴豆的發芽即是其所含有的大量酶被激活和釋放、并從結合態轉化為游離態的酶解過程，從而釋放出更多營養成分[1]，消除或降低了抗營養因子[2]。并且，糙米發芽后其糠層纖維被軟化，口感和風味都得到提升[3]，發芽糙米中的γ-氨基丁酸(gamma-amino butyric acid,GABA)含量是糙米的3倍，GABA對人腦、血管、神經、臟器等有多種藥理作用[4-6]；谷胱苷肽的含量是糙米的3倍；肌醇六磷酸鹽的含量是精白米的4倍[7]。

八寶粥的口感、氣味以及儲存穩定性一直是粥類產品研發的要點，而口感、氣味大多依靠專業人員的感官評定，人為因素大、重復性差；粥的貯存穩定性則采用貯存期加速實驗測定，測定周期較長，難以滿足食品工業化大生產的需要。因此，隨著現代儀器技術的發展，智能感官分析技術日益成熟，將傳統感官分析的內涵擴大，把分析儀器和智能感官儀器作為工具，輔助感官評價，使得感官分析更具精確性[8]。與傳統的感官分析技術相比，智能感官分析技術具有檢測時間短、檢測結果科學客觀、重復性好、感官不疲勞等優勢[9]。近年來，國內外已經開始應用電子舌、電子鼻、穩定性分析儀對飲料[10-11]、酒[12]、牛奶[13-14]、谷物[15-16]等進行研究，展現了其在食品開發及評價方面的廣闊前景。

本文擬采用智能感官電子評價設備(電子舌、電子鼻)以及穩定性分析儀對研制的胚芽八寶粥進行口感、氣味以及穩定性進行快速的評價。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

糯米、糙米、綠豆、鷹嘴豆、胡蘿卜、玉米、燕麥纖維、變性淀粉、魔芋粉、木糖醇、三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉、NaClO、自制胚芽八寶粥(A)、從超市購買市場占有率排名前四的品牌八寶粥九款：品牌B、品牌C、品牌D(D-1、D-2、D-3、D-4為4種不同口味)、品牌E(E-1、E-2、E-3為3種不同口味)，具體信息見表1。

1.2 儀器與設備

電子舌：日本insent的TS-5000味覺分析系統，采用多通道型仿生脂質膜傳感器技術，模擬人類等生物活體的味覺感受機制，把各種各樣食物、藥品等樣品的味道轉化成數值的形式，主要評價樣品的酸(sourness)、甜(sweet)、苦(biotterness)、咸(saltiness)、鮮(umami)、澀(astringency)、及苦的回味(Aftertaste-B)、澀的回味(Aftertaste-A)和鮮的回味(richness)；電子鼻：法國Alpha M.O.S公司生產的FOX 4000系統，它是由18個金屬氧化物傳感器(MOS)按一定的陣列組合而成；配套設備：自動進樣器HS100 (Alpha M. O.S.公司生產)；LUMiSizer穩定性分析儀：德國LUMi公司；PL203電子精密天平：梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；YXQ-LS高壓滅菌鍋：上海博訊實業有限公司；DK-8D三溫三控水浴鍋：上海博迅實業有限公司。

表1 試驗八寶粥樣品

1.3 實驗方法

1.3.1 原料發芽

稱取糙米、綠豆、鷹嘴豆各30 g于1 000 mL燒杯中，先用自來水沖洗3遍，洗去表面的糠粉和灰塵，瀝干后用0.2 mol/L的NaClO溶液消毒浸泡25 min，再用純凈水沖洗3遍。將消毒后的糙米、綠豆、鷹嘴豆用水浸泡，在30 ℃恒溫水浴鍋中分別浸泡24、7、24 h，后用濕紗布覆蓋樣品，在35 ℃恒溫水浴鍋中分別發芽12、6、12 h后取出，瀝干水分，終止發芽。

1.3.2 胚芽八寶粥的制作工藝

1.3.3 樣品前處理

取50 g粥樣品，加入50 g純凈水，勻漿后放入離心機3 000 r/min離心10 min，取上清液，再加水稀釋2倍，倒入電子舌樣品杯，每種樣品倒2杯，待測；取10 g粥樣品，加入10 g純凈水，勻漿，取1 mL加入電子鼻的頂空瓶中，每種樣品做3個平行，待測；取1 mL粥的湯液，加入到穩定性分析儀配套的試管中，每個樣品做3個平行，封口待測。

1.3.4 電子鼻測定條件

電子鼻的測定條件參考許燦[17]等的電子鼻檢測方法并稍作修改。主機：數據采集時間120 s，數據采集周期1.0 s，數據采集延遲900 s，流量150 mL/min，進樣量3 000 μL，注射速度500 μL/s；自動進樣儀：加熱器孵化期120 s，加熱器孵化溫度40 ℃，加熱振蕩器攪拌速度500 r/min，開始攪拌5 s，停止攪拌2 s，進樣針清洗時間120 s，注射器溫度50 ℃，填充速度500 μL/s。

1.3.5 穩定性分析儀測定條件

本試驗采用LUMiSizer穩定性分析儀對粥的穩定性進行測定。該儀器基于光學離心的分析方法，利用乳液中粒子遷移與透光率變化的關系，確定粒子行為隨時間的變化。樣品管離心過程中，平行的近紅外或藍色光照射在上面，通過記錄不同位置的透光率的變化，確定乳液中粒子的遷移過程。試驗中參數設置：溫度25 ℃，離心速度4 000 r/min，樣品的透光率特征線每10 s記錄1次，共計500 次。

1.3.6 數據分析

電子鼻采用Alpha Soft 9.1軟件控制儀器并處理數據；電子舌采用自帶的DBMS數據庫系統，對測試的原始數據進行味覺特征分析；穩定性分析儀的數據采用Excel 2010作圖。

2 結果與討論

2.1 胚芽八寶粥的電子舌評價

2.1.1 主成分分析(principal component analysis，PCA)[8]

圖1為二維主成分得分圖，橫坐標代表主成分PCI，縱坐標代表主成分PC2，圖1中的一個點代表一個檢測樣品，主成分的貢獻率代表主成分所包含的原始信息量。圖1中PCI和PC2貢獻率分別為73.76%和17.72%，總貢獻率為91.48%，此數據說明主成分已能較好地反映原來多指標的信息。

圖1 不同樣品的電子舌主成分分析圖Fig.1 Principalcomponent analysis of electronic tongue in different samples

2.1.2 不同八寶粥樣品的的具體味覺特征

圖2為10種樣品的苦味、澀味的二維味覺圖。從圖2可以看出，電子舌能夠有效區分不同八寶粥樣品的苦味、澀味的味感差異，橫坐標代表澀味，縱坐標代表苦味，數值越大代表相應的味覺值越強。一個圈代表同類樣品，圈之間的距離代表樣品之間的整體差異性。胚芽八寶粥A和樣品D-2、E-1的苦味、澀味較接近，被區分為一類；樣品C、D-1、D-3、E-3被區分為一類；樣品B的八寶粥的苦味、澀味值最強，樣品E-2次之，樣品D-4的苦味、澀味值最小，胚芽八寶粥A的苦味、澀味值也較小，口感較好。

圖2 苦味、澀味的二維味覺圖Fig.2 The two-dimensional map of bitterness and astringency

圖3為10種樣品的咸味、豐富度的二維味覺圖。從圖3可以看出，電子舌能夠有效區分不同八寶粥樣品的咸味、豐富度的味感差異，橫坐標代表豐富度，縱坐標代表咸味，數值越大代表相應的味覺值越強。一個圈代表同類樣品，圈之間的距離代表樣品之間的整體差異性。樣品C、D-2、D-3、D-4的咸味、豐富度較接近，被區分為一類；樣品D-1、E-1、E-2、E-3的咸味、豐富度較接近，被區分為一類；胚芽八寶粥A和樣品B都是單獨成一類。除了樣品D-1比較特殊外，可以看出基本上每種八寶粥的咸味、豐富度各有區分，從而可以說明這10種八寶粥在味覺的豐富度上可以很好的進行區分。胚芽八寶粥A的味覺豐富度最低，咸味處于中間區域，可能與胚芽八寶粥中未添加蔗糖以及香精有關。

2.2 胚芽八寶粥的電子鼻評價

2.2.1 主成分分析(PCA)和判別因子分析(discriminant factor analysis ，DFA)

在主成分分析中，貢獻率越大，說明主成分可以較好地反映原來多指標的信息[19]。一般情況下，總貢獻率超過70%～85%的方法即可使用[20]。圖4為不同樣品八寶粥的氣味主成分分析圖，第一主成分和第二主成分的總貢獻率達到了99.86%，足以收集樣品的特征性信息。

圖4 不同樣品的電子鼻主成分分析圖Fig.4 Principal component analysis of electronic nose in different samples

判別因子分析(DFA)是一種通過重新組合傳感器數據來優化區分性的分類技術，它的目的是使各個組間的重心距離最大同時保證組內差異最小，在充分保存現有信息的前提下，使同類數據間的差異性盡量縮小，不同類數據間的差異盡量擴大[21]。從圖5可以看出，一個圈代表同類樣品，圈之間的距離代表樣品之間的氣味整體差異性。胚芽八寶粥A的氣味與樣品C、D-1、D-2、D-4被分為一類，氣味較為接近，但是又有所區分。可見利用電子鼻的氣味分析系統可以從氣味上對不同八寶粥進行區分。

圖5 不同樣品的電子鼻判別因子分析圖Fig.5 Discriminant factor analysis of electronic nose in different samples

2.3 胚芽八寶粥的穩定性評價

LUMiSizer穩定性分析儀基于 Stocks 理論及朗伯-比爾定律對樣品的穩定性進行分析，通過記錄離心過程中樣品的透光率變化速率，對不同的八寶粥樣品的穩定性進行評價(圖6)。

透光率的變化直接反映了乳液中粒子的遷移過程，離心過程中，若樣品管某位置上的透光率增大，說明乳液粒子發生上浮，反之，若透光率降低，則粒子發生沉降。用整體透光對時間作圖即可得到曲線斜率值(slope)，它代表了一段時間內乳液透光率變化的快慢，slope值越大，穩定性越差，反之則越好[22]。圖6為10種樣品的slope平均值的柱狀圖，樣品A的slope值為0.0006，是所有樣品中slope值最小的樣品，穩定性最好。因此，胚芽八寶粥相比于市面上的9款八寶粥樣品在儲存期內可以有效減少析水現象。

圖6 不同樣品的曲線斜率值Fig.6 Curve slope of different samples

3 結論

本課題以發芽糙米、發芽綠豆、發芽鷹嘴豆等為主要原料，開發了營養豐富的胚芽八寶粥。利用先進的智能感官評價設備對胚芽八寶粥與市面上的9款八寶粥進行了口感、氣味的對比。電子舌的檢測結果發現，胚芽八寶粥的苦味、澀味值較小，咸味適中，入口的口感較好，但是其味覺的豐富度最低，可能與胚芽八寶粥中未添加蔗糖以及香精有關，下一步可以通過添加具有更強后味的原料來改善其豐富度。通過電子鼻對胚芽八寶粥和市面上的9款八寶粥樣品的氣味檢測發現，胚芽八寶粥的氣味能夠與其他九款八寶粥進行區分，并且與品牌C及品牌D的氣味比較接近，胚芽八寶粥的氣味能夠為消費者所接受。

八寶粥的穩定性也是考察八寶粥品質的重要因素，一款品質高的八寶粥產品必須保證在保質期內能夠不析水，不變色。采用穩定性分析儀對胚芽八寶粥與其他9款八寶粥的穩定性進行了對比。結果發現，胚芽八寶粥的曲線斜率值(slope)最小，穩定性最好，相比于其他9款八寶粥樣品，胚芽八寶粥在保質期內析水可能性更低。

因此，本課題將智能感官以及快速穩定性分析應用到八寶粥的評價中，相比于傳統的感官品評以及儲存期加速實驗，將智能感官以及快速穩定性分析應用到八寶粥的評價中，能夠快速對新產品的研發作出科學的判斷，并且可以應用到其他品類產品的研發以及評價中，應用前景廣闊。

[1] 鄭麗娜,趙瑩.綠豆發芽過程中營養成分的變化[J].中國農學通報,2008，24(2):125-128.

[2] 肖俊松,吳華,張亞歌.鷹嘴豆萌發過程中營養成分和抗營養因子的變化規律[J].食品科學,2011，32(23):134-138.

[3] SSIKUSA T,HORINO T,MORI Y. Distribution of free amino acids in the rice kernel and kernel fractions and the effects of water soaking on the distribution[J].Agricultural Food Chemistry,1994,42(5)：425-433.

[4] SAKAMOTO S,HAYASHI T,HAYASHI K,et al.Pre-germinated brown rice could enhance maternal mentai health and immuntity during lactation[J].European Journal Of Nutrition,2007,46(7):391-396.

[5] AMANO M, KUBO T. Involvement of both GABA and GABA receptors in tonic inhibitory control of blood pressure at RVL of the rat[J]. Naunyn-Schmiedeberg's Archives of Pharmacology,1993,348(2):146-153.

[6] BOUEHE N,LACOMBE B,FROMM H.GABA signaling:a conserved and ubiquitous meehanism[J].Trends Cell Biology,2004,13(12):607-610.

[7] 周細軍,劉獻忠,王燕,等.發芽糙米—值得開發的功能性食品[J].中國食物與營養,2007(2):26-28.

[8] 任迪峰.現代食品加工技術[M].北京:中國農業科學技術出版社,2015:165-189.

[9] 苑鵬,朱思樾,王雪,等.智能感官技術在工程米研究中的應用[J].食品與發酵工業,2015，41(8):251-254.

[10] HOU Zhan-qun,GAO Yan-xiang,YUAN Fang,et al. Investigation into the physicochemical stability and rheological properties of β-caroteneemulsion stabilized by soybean soluble polysaccharides and chitosan[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,2010,58(15): 8 604-8 611.

[11] NOBUYUKI H,RONGGANG C,HIDEKAZU I,et al.Evaluation of the Astringency of Black Tea by a Taste Sensor System:Scope and Limitation[J].Bioscience, Biotechnology and Biochemistry,2007,71(2):587-589.

[12] AKIKO F,ATSUKO I,MICHIKO E,et al.Effects of Sulfur Dioxide on Formation of Fishy Off-Odor and Undesirable Taste in Wine Consumed with Seafood[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry ,2010,58(58):4 414-4 420.

[13] WINQUIST F,BJORKLUND R,KRANTZ-RüLCKER C,et al.An electronic tongue in the dairy industry[J].Sensors and Actuators B: Chemical,2005,111(2): 299-304.

[14] 賈宗艷,任發政,鄭麗敏.電子鼻技術及在乳制品中的應用研究進展[J].Monpgraphs專題論述,2006,34(4):126-129.

[15] 潘天紅,陳山,趙德安.電子鼻技術在谷物霉變識別中的應用[J].儀表技術與傳感器,2005,3: 51-52.

[16] 崔麗靜,周顯青,林家永等.電子鼻快速判別玉米霉變技術研究[J].中國糧油學報,2011,26(10) : 103-107.

[17] 許燦,李二虎,王魯峰,等.電子鼻檢測復合果汁飲料中的脂環酸芽孢桿菌[J].中國食品學報,2015,15(2):193-199.

[18] 舒靜,陳軒,潘從道,等.不同品牌食醋味感特征的電子舌分析[J].中國調味品,2013,38(8):95-98.

[19] 張曉敏,朱麗敏,張捷,等.采用電子鼻評價肉制品中的香精質量[J].農業工程學報,2008,24(9):175-178.

[20] 田懷香,孫宗宇.電子鼻在金華火腿香精識別中的應用[J].中國調味品,2008,33(11):61-64.

[21] 陳曉明,馬明輝,李景明,等.電子鼻在天然蘋果香精檢測中的應用[J].食品科學,2007,28(3):261-265.

[22] 韓麗麗,侯占群,文劍,等.紫蘇籽油乳狀液的制備及其穩定性評價[J].食品與發酵工業,2016,42(4):144-149.

Intelligent sensory and stability evaluation of a mixed germ congee

WANG Xue1,2, DUAN Sheng-lin2, LIU Hui3, WANG Cheng-xiang3,YUAN Peng2, LIU Jia2, SUN Ai-dong1*

1(Beijing Forsetry University, College of Biological Sciences and Biotechnology,Beijing 100083,China)2(China National Research Institute of Food and Fermentation Industries,Beijing 100015,China)3(Tong Fu porridge Limited by Share Ltd,Wuhu 241200,China)

A kind of nutritional mixed germ congee was made with germinated brown rice, germinated mungbean, and germinated chickpea. The taste, aroma and stability of germ mixed congee and nine congees on the market were evaluated with intelligent sensory electronic evaluation equipment (electronic tongue and electronic nose) and stability analyzer. The results showed that the bitterness and astringency of mixed germ congee was less, and the saltiness was moderate. Therefore，the taste of mixed germ congee was better. But its richness was the lowest. The smell of mixed germ congee could be distinguished from other nine congees. The slope of mixed germ congee was minimal and its stability was the best. Compared with nine congees on the market, the mixed germ congee not only had a good taste and unique smell, but also the possibility of its stratification during the storage was the lowest.

germ mixed congee; germination; electronic tongue; electronic nose; stability analysis

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201702037

博士研究生，工程師(孫愛東教授為通訊作者,E-mail：adsun@bjfu.edu.cn)。

農業科技成果轉化資金(2014GB2A000268)

2016-07-28，改回日期：2016-08-03