苦蕎是一種蓼科蕎麥屬一年生草本植物。苦蕎被國際糧農(nóng)組織公認(rèn)為藥食同源的特色雜糧作物，更是被《本草綱目》譽(yù)為“五谷之王”?？嗍w富含蛋白質(zhì)、脂肪、礦物微量元素、膳食纖維等營養(yǎng)成分，還含有豐富的生物黃酮類、糖醇類等活性功能成分。研究表明，苦蕎在降血壓、降血糖、改善腸道微生態(tài)、抗氧化、抗癌抑瘤、預(yù)防肥胖癥、護(hù)肝等方面具有一定功效?？嗍w是一種可為人類提供優(yōu)質(zhì)營養(yǎng)，具有較好食用價(jià)值及保健功能的特色雜糧，具有很多其他農(nóng)作物無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。
因苦蕎固有的韌性殼、脆性仁，苦蕎脫殼難度很大，整仁率很低。市面上售賣的苦蕎米分為兩種形態(tài)：一是經(jīng)過浸泡、蒸煮處理后脫殼得到的熟化苦蕎米，二是由育種技術(shù)選育出的易脫殼品種直接脫殼得到的生苦蕎米?？嗍w米最常見的食用方法是與大米一同進(jìn)行蒸煮、食用，但是苦蕎米與大米的比例并不清晰。因此，探討苦蕎米添加量，使蒸制的混合米飯品質(zhì)、風(fēng)味最佳，大眾更易接受，也是苦蕎米研究的關(guān)鍵問題。
一、材料與方法
01 實(shí)驗(yàn)原料
01 實(shí)驗(yàn)原料
大米：市售；苦蕎米：農(nóng)業(yè)農(nóng)村部雜糧加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。
大米與苦蕎米的比例及其編號如下表所示。
工藝：苦蕎米→清洗→浸泡→蒸煮→成品
02 儀器與設(shè)備
HL-D-4X型蒸箱：山東浩龍廚業(yè)有限公司；Alpha MOS ASTREE型電子舌、Heracles NEO型電子鼻、Alpha MOS IRIS VA400型電子眼：法國Alpha M.O.S公司。
03 電子眼測定
03 電子眼測定
將樣本置于白板同一位置進(jìn)行拍攝，每個(gè)樣品重復(fù)測定6次。對采集的圖像提取圖像中心圈的特征信息，記錄占比大于1%的色號作為分析數(shù)據(jù)。
04 電子舌測定
04 電子舌測定
米飯與水按照1:15的比例混勻，浸泡10 min，取80 mL待測液放于電子舌專用杯中檢測，每個(gè)樣品數(shù)據(jù)采集120 s，采集周期為1s。每個(gè)樣品重復(fù)測定6次。電子舌傳感器名稱及性能描述見下表。
05 電子鼻測定
準(zhǔn)確稱取5 g試樣，放入頂空瓶內(nèi)，40 ℃恒溫金屬浴加熱10 min。捕集阱初始溫度40 ℃，捕集阱最終溫度250℃，捕集阱分流速率10 mL/min，捕集持續(xù)時(shí)間50 s，進(jìn)樣口溫度200 ℃，進(jìn)樣口壓力10 kPa；進(jìn)樣量5000μL，注射速度125μL/s，數(shù)據(jù)采集周期(0.01 s)采集時(shí)間110s；每個(gè)樣品重復(fù)測定5次
二、結(jié)果與討論
01 電子眼對苦蕎米飯的顏色差異分析
01 電子眼對苦蕎米飯的顏色差異分析
通過電子眼檢測，占比在1%以上的特征色號有22個(gè)。其中，隨著苦蕎米添加量的增加，占比在增大的特征色號有13個(gè)，如：1619、1875、1876、1891、1892、1893、2147、2148、2163、2164、2165、2421、2437；隨著苦蕎米添加量的增加占比在減少的特征色號有9個(gè)，如：2709、2982、2983、2984、3000、3255、3256、3257、3273。為驗(yàn)證電子眼采集圖像的穩(wěn)定性，以確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性，計(jì)算樣本的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差 (Relative standard deviation, RSD)，結(jié)果如下表所示。樣本特征色號RSD值均小于5%，表明電子眼采集的苦蕎米飯色澤數(shù)據(jù)具有良好的重現(xiàn)性，可滿足后續(xù)分析。
對11種樣品進(jìn)行電子眼的主成分分析(Principal component analysis, PCA)，由圖1可知，PC1的貢獻(xiàn)率為84.5%，PC2的貢獻(xiàn)率為9.8%，2個(gè)主成分的總貢獻(xiàn)率為94.3%，可以用來解釋樣品絕大部分信息。各樣品之間離散分布，均無交叉重疊，表明電子眼能夠鑒定出各樣本的顏色差異。隨著苦蕎米添加量的增大，苦蕎米飯的顏色變得越來越暗沉，黃褐色加深，光澤越來越差。在主成分分析圖中隨著苦蕎米添加量的增加，樣本逐漸從X軸的左軸向右軸移動，表明隨著苦蕎米比例增加顏色呈現(xiàn)規(guī)律變化。由于主成分1的貢獻(xiàn)率較大，因此可以根據(jù)樣本在X軸上的距離判斷樣本之間的差異。3與4號樣品顏色相似，9～11號樣品顏色相似，其余樣品顏色差異較大。
綜上所述，電子眼能夠準(zhǔn)確地檢測出樣本之間的顏色特征。
02 電子舌對不同比例苦蕎米飯的滋味差異分析
對所有樣品電子舌傳感器的響應(yīng)值繪制雷達(dá)圖(圖2)，其中SCS苦味傳感器、CPS基本味傳感器的響應(yīng)值最高，其次是ANS甜味傳感器、CTS咸味傳感器、PKS基本味傳感器的響應(yīng)值較高。
通過味覺分析比較發(fā)現(xiàn)不同比例苦蕎米飯的滋味呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，隨著苦蕎米添加量的增大，各傳感器的響應(yīng)值也隨之增大。上述結(jié)果表明，不同比例的苦蕎米飯滋味會因苦蕎米添加量的不同而逐漸變化。
由圖3可知，第一和第二主成分貢獻(xiàn)率之和達(dá)到99.8%，即這2種主成分涵蓋了11組樣本絕大部分的原始數(shù)據(jù)信息，其中PC1的貢獻(xiàn)率為98.1%，PC2的貢獻(xiàn)率為1.7%，且樣本間的差異主要表現(xiàn)在第一主成分上。各樣本之間均無重合，表明電子舌技術(shù)能夠明顯地將不同比例苦蕎米飯區(qū)分。在PCA圖中隨著苦蕎米添加量的增加，樣本逐漸從X軸的左軸向右軸移動，各樣本在滋味上呈現(xiàn)一致規(guī)律，表明隨著苦蕎米比例增加滋味逐漸變化。由于PC1的貢獻(xiàn)率大，所以樣本在橫坐標(biāo)上的距離越大，表明了樣本之間的差異越大。
結(jié)合圖2可知，苦蕎米添加量越高，酸味、咸味、鮮味、甜味、苦味、基本味的響應(yīng)值越大，與PCA圖的變化趨勢相對應(yīng)，其中4號樣與3號樣品距離較遠(yuǎn)，4號樣品開始出現(xiàn)滋味加重的現(xiàn)象，與3號樣品差異明顯。綜上所述，電子舌測定得到的指標(biāo)具有鑒定苦蕎米飯滋味特征的能力。
03 電子鼻對不同比例苦蕎米飯的滋味差異分析
由于圖4中樣本間相互重疊，組內(nèi)樣品分布離散，分類效果并不理想，PCA不能區(qū)分樣本間的差異，故進(jìn)行線性判別分析(Linear discriminant analysis, LDA)。LDA結(jié)果如圖5所示。由圖5可知，LD1的貢獻(xiàn)率為52.2%，LD2的貢獻(xiàn)率為31.9%，其累計(jì)貢獻(xiàn)率為84.1%，能夠反映樣品中的大部分氣味信息。1、2、11號樣本與其余樣本距離較遠(yuǎn)，表明了1、2、11號樣本與其余樣本之間的差異較大。6～10號樣本距離較近，存在部分重疊現(xiàn)象，說明這幾組樣本氣味相似，并且隨著苦蕎米添加量的增大，樣本呈現(xiàn)出從左向右依次移動的趨勢。1、2號樣本米飯的香味較重、苦蕎的香味較淡，苦蕎香味從3號樣本開始逐漸明顯，11號樣本苦蕎味過重。綜上所述，電子鼻結(jié)合線性判別分析可較好地區(qū)分不同比例苦蕎米飯。
經(jīng)電子鼻鑒定，共鑒定出30種揮發(fā)性化合物，包括烷烴類、醇類、醛類、酯類及其他化合物。其中十一烷、十二烷、十三烷、十四烷、正十五烷、乙基苯、萘、壬醛、反式-2-壬烯醛、苯乙烯、2-十一酮、1-壬醇、1-辛烯-3-醇、十二醛的含量隨著苦蕎米添加量的增大而增大；己醛、1-丙醇、1-丁醇、2,3-戊二酮、2-庚酮、2-甲基丁醇、異丁醇、丁醛、2-甲基丁醛、異戊醇、戊醛、香草醛、鄰苯二甲酸二甲酯、棕櫚酸乙酯、棕櫚酸甲酯、乙酸丁酯的含量隨著苦蕎米添加量的增大而減小。此外，乙基苯、苯乙烯產(chǎn)生植物的味道，棕櫚酸甲酯產(chǎn)生鳩尾草的味道；壬醛、反式-2-壬烯醛、十二醛具有宜人的橘子香；1-壬醇、1-辛烯-3-醇、己醛、1-丙醇、1-丁醇、異戊醇、乙酸丁酯產(chǎn)生水果香味；2-十一酮、2,3-戊二酮、香草醛、棕櫚酸乙酯散發(fā)令人愉悅的奶油味；2-庚酮、2-甲基丁醛、戊醛具有堅(jiān)果香；萘、2-甲基丁醇、丁醛則會產(chǎn)生一些令人不愉快的氣味。
三、結(jié)論
本實(shí)驗(yàn)基于電子感官系統(tǒng)對不同比例苦蕎米飯進(jìn)行色澤、滋味、氣味和質(zhì)地的系統(tǒng)分析。結(jié)果表明，智能感官評價(jià)系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確識別出不同比例苦蕎米飯的差異，將感官結(jié)果客觀化、數(shù)據(jù)化。
在色澤方面，從11組樣本中共提取到22個(gè)特征色號。在PCA圖中，隨著苦蕎米添加量的增加，樣本逐漸從X軸的左軸向右軸移動。在滋味方面，苦蕎米飯對苦味、基本味響應(yīng)值最大，其次是甜味和咸味，且隨著苦蕎米添加量的增大，各味覺傳感器的響應(yīng)值也逐漸增大，在PCA圖中樣本從X軸的左軸向右軸移動。在氣味方面，鑒定出烷烴類、醇類、醛類、酯類等化合物，隨著苦蕎米添加量的增大，化合物含量隨之增大或減小，在LDA圖中，樣本呈現(xiàn)出從左向右移動的規(guī)律性。
在質(zhì)構(gòu)方面，質(zhì)構(gòu)特性與人工感官評價(jià)結(jié)果呈現(xiàn)相同趨勢，其中3號樣品的質(zhì)構(gòu)特性均為最大值。人工感官評價(jià)可為電子感官系統(tǒng)測定結(jié)果提供建議，明確電子感官系統(tǒng)測定下的哪個(gè)樣品更易被評價(jià)員所接受。人工感官評價(jià)結(jié)果與智能感官評價(jià)結(jié)果一致，且3號樣品的得分顯著高于其他樣品，表明3號樣品更易被評價(jià)員所接受。智能感官評價(jià)技術(shù)與人工感官評價(jià)有機(jī)結(jié)合，可以更有效地評價(jià)苦蕎米飯的感官品質(zhì)。
來源：感官科學(xué)與評定。封面圖及文章配圖來源：創(chuàng)客貼。
文章來源：胡紫倩,王嘉,譚欣,等.基于智能感官評價(jià)技術(shù)的苦蕎米飯差異分析[J].食品科技,2024,49(07):163-170.
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