基于電子鼻及QDA法分析不同食用油對焙烤燕麥片感官品質的影響

金 婷 王 瑋 譚勝兵 畢海丹 李卓瓦

(棗莊學院食品科學與制藥工程學院，棗莊 277160)

燕麥營養豐富，含有碳水化合物、蛋白質、維生素等多種營養成分，可作為主食，其所含的β-葡聚糖還具有降血糖、降血脂、高飽腹的效果[1，2]。燕麥片是以燕麥為主要原料的加工制品，幾乎保留了燕麥的全部營養，以燕麥片為主的燕麥加工產品已成為西方發達國家消費者日常餐飲的重要組成部分[3]。在我國，燕麥加工產品的消費量也在不斷增長，并且消費者對此類產品的感官品質及食用方式也不斷提出更高要求。焙烤燕麥片是在燕麥片中混合加入油脂、糖漿、食鹽等配料后經烘烤而制成，常混合水果干或堅果干共同食用，其以良好的口感及便捷的食用方式備受歡迎，因此，研發和生產焙烤燕麥片也成為了燕麥片產業的熱門發展方向。

燕麥片經烘焙后，口感酥脆、香氣四溢，在烘烤過程中，原料及其他各成分在高溫中會發生美拉德反應、焦糖化反應、油脂氧化降解等一系列復雜的反應，最終形成焙烤燕麥片良好的感官品質[4]。油脂在此過程中起著重要的作用，其中含有的多種脂肪酸，尤其是不飽和脂肪酸在高溫中通過美拉德反應及熱降解等反應后，不僅賦予食品良好的色澤，同時也生成了包括非揮發性的滋味物質和揮發性的香氣成分如糠醛、吡嗪、小分子的醛、酮、酸等，這些成分共同賦予了食品良好的風味[5]。另外，不同油脂本身所具有的特征風味物質也影響著產品的感官品質，如橄欖油具有的獨特的青草芳香[6]，花生油具有堅果香、燒烤味和甜香味[7]，大豆油具有強烈的烤香和堅果味香氣等[8]。近年來對油脂在加工中產生的風味已有相關研究，趙夢瑤[9]采用氣-質聯用及感官評價研究了5種常用植物油煎炸的油條風味；黃紀念等[10]采用固相微萃取結合GC-MS聯用技術對芝麻香油及其冷凍干燥法和噴霧干燥法制備的粉末油脂中風味物質進行了分析,發現加熱對芝麻香油風味產生了較大的影響。

食品風味研究常采用以GC-MS聯用技術、氣相-嗅聞技術為代表的儀器分析方法，電子鼻、電子舌為代表的智能感官分析方法及人工感官評價[11，12]。電子鼻能夠對樣品整體香氣特征進行區分和評價，有別于以成分測定分析為主的化學分析儀器方法，且彌補了人工感官評價重復性差、穩定性差的缺點，近年來在食品品質鑒定、無損檢測等方面得到廣泛應用[13]。定量描述分析(QDA)是20世紀70年代發展起來的定量感官分析技術，是評價員對構成樣品感官特征的各個指標強度進行完整、準確評價的檢驗方法。該方法目前在國內外的應用十分廣泛，涉及領域包括酒類、谷物、飲料、乳制品等[14，15]。

本研究分別選用8種常用油脂(花生油、豆油、玉米油、橄欖油、色拉油、葵花籽油、芝麻油、黃油)加工焙烤燕麥片，采用電子鼻及QDA對產品感官品質進行測定和評價，為焙烤燕麥片選擇合適用油，提高產品質量及新產品開發提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

燕麥片、花生油、豆油、玉米油、黃油、橄欖油、色拉油、葵花籽油、芝麻油、轉化糖漿、糖粉、鹽、水；PEN3電子鼻。

1.2 方法

1.2.1 樣品制備

將轉化糖漿(10%)、糖粉(10%)、鹽(0.3%)、水(9%)攪拌均勻至溶解→加入食用油(5%)(分別為花生油、豆油、玉米油、黃油、橄欖油、色拉油、葵花籽油和芝麻油)用玻璃棒攪拌均勻→燕麥片(50 g)混勻→用平鋪板鋪平放入烘箱(150 ℃)烘10 min→取出，用平鋪板翻開再鋪平放入烘箱(150 ℃)烘8 min→取出冷卻→密封保存備用。另做不加食用油的空白樣品，工藝條件相同。

1.2.2 感官評價

參照姚月華等[16]方法，采用QDA法對樣品進行人工感官評價。通過問卷調查招募及篩選150人作為感官評價候選成員，參照GB/T 16291.1—2012[17]，對招募的人員進行感官辨別力、靈敏度及描述力等方面的檢驗，最終挑選出15人組成感官評價小組并進行培訓。將制備好的樣品裝入透明玻璃杯中，采用三位隨機數字進行編號，在室溫下進行品評和打分。參照GB/T 16861—1997[18]，在品評小組組長的組織下，品評小組人員進行討論并確定樣品描述詞及其定義，建立尺度表及其參照，使用9點標度來表示樣品強度，1表示強度最弱，9則表示極強。評價結束后，小組組長統計得分。

1.2.3 電子鼻檢測

取焙烤樣品5 g于密封頂空瓶中，封住瓶口，飽和待測。測定條件：檢測時間100 s，清洗時間60 s，信號采集時間100 s，平行測定3次，電子鼻傳感器相關性能見表1。

表1 電子鼻傳感器性能特點

1.2.4 數據處理

利用軟件WinMuster對電子鼻數據進行分析，利用SPSS軟件對焙烤燕麥片的感官特征進行方差分析，采用Matlab軟件對焙烤燕麥片的感官特征進行主成分分析(PCA)和聚類分析。

2 結果與分析

2.1 感官評價結果

2.1.1 焙烤燕麥片感官描述詞匯表的建立

感官評價小組對樣品的感官描述詞進行討論，最終建立17個描述詞用以描述焙烤燕麥片的外觀、香氣、滋味和質地的感官特征指標(表2)。

表2 焙烤燕麥片感官描述詞匯表

2.1.2 定量描述分析結果

由品評員依據建立的詞匯表對樣品各感官特征指標進行打分，結果見圖1。由于在焙烤過程中沒有使用油脂，空白組的后苦感最為明顯，顏色最深，亮度最低，另外在油香味、油膩、整體風味等感官特征上均與其他組有較明顯差別。可見在焙烤過程中，食用油對食品感官品質，特別是香氣、滋味、表面光澤及顏色等有重要的作用及貢獻。

圖1 感官評分雷達圖

為了著重探討不同油脂對產品感官品質的影響，對采用食用油焙烤樣品的結果進行單因素方差分析和多重比較分析[19]，結果見表3，焙烤燕麥片在甜(香氣)、整體滋味和硬度在0.05水平上具有顯著性差異；顏色、亮度、整體香氣、油香味、麥片味、烘焙、油膩、油味、甜(滋味)、谷物味和后苦感在0.01水平上具有顯著性差異。其中豆油焙烤燕麥片顏色最深，黃油焙烤燕麥片的顏色更接近金黃色，橄欖油焙烤燕麥片更明亮；黃油、花生油、玉米油焙烤燕麥片整體香氣濃郁，區別于其他樣品，其中黃油焙烤燕麥片香氣最濃；花生油焙烤燕麥片的甜(香氣)味最大，明顯區別于其他樣品；黃油焙烤燕麥片在油香味上明顯，其次為玉米油焙烤燕麥片；色拉油、橄欖油、葵花籽油和黃油焙烤燕麥片具有較為明顯的麥片味，其中色拉油樣品最明顯；花生油、黃油、色拉油、玉米油和葵花籽油焙烤燕麥片具有的油膩感較輕；各樣品在整體滋味上差異不大，橄欖油焙烤燕麥片的整體滋味得分最高，芝麻油樣品得分最低且與其他樣品有明顯差異；花生油、豆油、黃油、橄欖油焙烤燕麥片的油味區別于其他樣品，得分均較高；色拉油焙烤燕麥片甜度得分最高，但與花生油、玉米油和黃油組差別不大；色拉油樣品的谷物味區別于其他各樣品最為明顯；燕麥片的后苦味是一個重要的感官特征，花生油焙烤燕麥片的后苦感最小，而豆油最大，兩者之間有明顯差異；在質地上，色拉油樣品硬度最小且明顯區別于其他樣品，其他性質均無明顯差別。

表3 焙烤燕麥片樣品定量描述分析統計結果

2.1.3 焙烤燕麥片感官特性的主成分分析

用Matlab軟件對8種食用油焙烤燕麥片樣品的感官特性進行主成分分析(表4)。前5個主成分可以解釋整體變異的91.327%，基本能解釋感官特性的所有信息，因此，將整體信息降維到5個主成分。

表4 相關矩陣的特征值

為了能更直觀地看出樣品之間相對位置及與其感官特性之間的關系，將前3個主成分繪制PCA三維載荷圖，見圖2。前3個主成分共可解釋整體75.093%的信息。從第1、2主成分上看，橄欖油和葵花籽油焙烤燕麥片位于同一象限，油膩味、油味對其貢獻較大，雖然芝麻油也位于此象限，但在第1主成分上距離較遠，因此風味的相關度不大，另外，后苦味雖然同在此象限，但在第3主成分上與各樣品的距離均較遠，對樣品貢獻不大；花生油、玉米油、黃油焙烤的燕麥片位于同一象限，整體香氣、甜度、烘焙味、油香味、整體滋味、彈性對其貢獻較大；色拉油焙烤的燕麥片單獨位于一個象限，其麥片味、甜(香氣)、谷物味表現相對突出，由于它與其余樣品距離均較遠，因此風味表現較為獨特；豆油焙烤燕麥片單獨位于一個象限，其感官特性在顏色、粗糙度、脆性、硬度方面表現相對明顯。此外，第4主成分與整體滋味(載荷值為0.635)、油味(載荷值為0.577)、麥片味(載荷值為0.426)的正相關關系較大，而與甜(香氣)(載荷值為-0.487)呈現較大的負相關關系；第5主成分與整體滋味(載荷值為0.579)、亮度(載荷值為0.485)等感官指標的正相關關系較大，與油味(載荷值為-0.459)呈現較大負相關關系。由于第1主成分貢獻率最高，故主要參照第1主成分的分析結果。

圖2 感官指標載荷圖

2.1.4 焙烤燕麥片感官特征的聚類分析

對焙烤燕麥片的感官特征指標強度進行聚類分析的結果見圖3。8種樣品大致可分為5類(在歐氏距離大致為5.2時)，色拉油焙烤燕麥片為一類，其具有較為突出的麥片味、甜(香氣)和谷物味；第二類為芝麻油樣品，其各感官特征相對均不突出；第三類為豆油樣品，其在顏色、粗糙度、脆性、硬度等幾方面表現突出；第四類為黃油樣品，其感官主要特征為整體香氣、甜度、烘焙味、油香味和整體滋味，余下4種樣品共同為一類，其中葵花籽油與橄欖油風味更為接近，玉米油與花生油感官性質最為相似。

圖3 聚類分析圖

2.2 電子鼻分析結果

電子鼻中的傳感器能針對食品揮發性成分產生不同信號響應并進行區分，利用電子鼻對8種食用油焙烤燕麥片的揮發性成分進行測定后，將采集得到的數據進行主成分分析，分析結果如圖4所示。第1和第2主成分的累積貢獻率達到99.50%，說明電子鼻的10個傳感器對其揮發性成分有較高的識別度和靈敏度。總體看，各樣品的揮發性成分有各自的分布位置，基本沒有重合，說明電子鼻對于8種樣品氣味的區分度總體較好，所有樣品的風味相對獨立，原因可能是因為不同油料作物本身的揮發成分不同，在加熱過程中形成的揮發性成分亦有所不同。豆油與色拉油樣品在第1主成分上的投影有所重疊，但能在第2主成分上能完全區分開；花生油與黃油焙烤樣品之間的整體差距不明顯，比較靠近，說明氣味略有相似。

圖4 電子鼻主成分分析圖

3 結論

本研究利用QDA及電子鼻對焙烤燕麥片進行感官品質分析。通過QDA結果可知，空白組在后苦感、顏色、亮度、油香味、油膩、整體滋味和油味等感官特征上與加入食用油的焙烤樣品有明顯區別；在加油焙烤樣品中，焙烤燕麥片的2個外觀特征(顏色、亮度)、5個香氣特征(整體香氣、油香味、麥片味、烘焙、油膩味)、4個滋味特征[油味、甜(滋味)、谷物味和后苦感]在0.01水平上具有顯著性差異；焙烤燕麥片的甜(香氣)的香氣特征，整體滋味的滋味特征，硬度的質地特征在0.05水平上具有差異。通過主成分分析可知橄欖油和葵花籽油焙烤燕麥的油膩味、油味表現突出，花生油、玉米油、黃油焙烤燕麥片的整體香氣、甜度、烘焙味、油香味、整體滋味和彈性表現突出；色拉油焙烤燕麥片的麥片味、甜(香氣)、谷物味表現突出；豆油焙烤的燕麥片在顏色、粗糙度、脆性和硬度方面表現相對明顯；結合聚類分析可知色拉油焙烤燕麥片與其余樣品的共性最少，其次是芝麻油、豆油及黃油焙烤燕麥片。從電子鼻結果可以知，8種樣品的揮發性物質存在明顯的差異，其中豆油和色拉油樣品在第1主成分上區分不明顯，花生油與黃油焙烤燕麥片之間的差異較小。

電子鼻能相對客觀地研究揮發性風味物質，對人工感官評價是有力的補充，兩者結合能夠更加全面地研究焙烤燕麥片的感官品質，對于具體風味物質的分析則可在后期通過氣相色譜-質譜聯用儀、液相色譜-質譜聯用儀等儀器方法進行深入研究。