生抽酱油中滋味品质检测方案(感官智能分析)

食品与发酵工业 FOOD AND FERMENTATION INDUSTRIES 分析与检测 DOI：10.13995/j. cnki. 11 -1802/ts. 201706042 基于电子舌技术对市售生抽酱油滋味品质的评价 王丹丹'，凌霞2，王念，张润杰，杜天雨，郭壮* 1(湖北文理学院化学工程与食品科学学院，鄂西北传统发酵食品研究所，湖北襄阳，441053)2(襄阳市食品药品检验所，湖北襄阳，441021) 摘 要 采用电子舌技术与多变量统计学方法相结合的手段，对市售生抽酱油的滋味品质进行了评价分析。研究表明，市售生抽酱油在酸味和咸味的差异较大，而在后味A(涩的回味)和后味B(苦的回味)上的差异较小。通过聚类分析发现，市售生抽酱油样本根据其滋味品质特征可划分为2个聚类，由冗余分析发现不同聚类间的差异是由于酸味和鲜味等2个指标导致的。经高效液相色谱法分析发现，隶属于2个聚类的生抽酱油样品其草酸含量存在显著差异(P<0.05)。由此可以推断，生抽酱油中草酸的含量可能对其滋味品质产生一定的负面影响。 关键词 生抽酱油；电子舌；高效液相色谱法；品质评价 酿造酱油是以大豆和/或脱脂大豆、小麦和/或麸皮为原料，经微生物发酵制成的具有特殊色、香、味的液体调味品”。酿造酱油按其用途可以分为生抽酱油、老抽酱油和特色专用酱油，其中生抽酱油适用于烹煮、炒菜和佐餐，具有提鲜和调味作用日。因此，生抽酱油的滋味品质是极为重要的，直接决定了消费者对产品的可接受度。不同厂家生产的生抽酱油由于受原料、自然条件和制作工艺等因素的影响，其品质差异较大2.4，然而令人遗憾的是，目前针对市售生抽酱油滋味品质评价的报道尚少。 GB/T 18186—2000《酿造酱油》要求酿造酱油滋味品质应味鲜美、醇厚、鲜、咸、甜适口， GB/T 2717—2003《酿造酱油卫生标准》和GB/T 5009.39一2003《酿造酱油卫生标准的分析方法》亦要求正常酿造的酱油不得有酸、苦和涩等异味。然而，上述国家质量安全标准中制定的方法均为感官鉴评法，且描述过于笼统粗糙，值得一提的是，感官鉴评方法亦具有受主观因素影响大和对感官鉴评人员专业素质要求高的缺陷。通过采用人工脂膜传感器技术，电子舌实现了食品或药品的酸、苦、涩、咸、和甜味等6个基本味和涩、苦和鲜等3个基本味回味的定量分析，目前已在食醋⑥、面酱[7]、豆瓣和花椒等调味品的滋 ( 第一 作 者：本科生 ( 郭壮 副 教授为通讯作者，E-mail： g uozhuang1984 @ 1 63.com ) 。 ) ( 基金项目：湖北文理学院大学生创新创业训练计划项目；湖北文理学院食品新型工业化学科群建设项目(20 16) ；湖北文理学院科研启动经费资助项 目 ) ( 收稿日期 ：2016- 1 0- 0 5，改 回 日 期：2 016- 1 2- 1 4 ) 味品质评价中有了广泛的应用，而在酿造酱油领域的应用尚少。 本研究采集了隶属于17个品牌25个品名的生抽酱油产品，采用电子舌对其滋味品质进行了评价，同时使用高效液相色谱法(high performance liquidchromatography，HPLC)对其中有机酸的种类和含量进行了测定。 材料与方法 1.1 材料与试剂 生抽酱油，市售；内部溶液、参比溶液、阴离子溶液和阳离子溶液，均由日本Insent 公司提供；KH，POH，PO、草酸、琥珀酸、酒石酸、柠檬酸、苹果酸、乳酸、乙酸，均购于国药集团化学试剂有限公司。 1.2 仪器与设备 SA402B 电子舌，配备 CAO、C00、AE1、CTO、AAE和 GL1测试传感器各1个及参比电极2个，日本In-sent 公司；LC-20ADXR高效液相色谱仪，配置有 SIL-20A XR 自动进样器、LC-20AD XR四元低压梯度泵、CTO-10AS vp 柱温箱和SPD-M20A 紫外吸收检测器，日本岛津公司；Inertsil Cg液相色谱柱(4.6 mm×250mm，5 pm)，日本岛津公司；KH-100DY 超声波清洗机，昆山禾创超声仪器有限公司。 1.3 实验方法 1.3.1 生抽酱油样本采集 采集了浙江省、天津市、四川省、上海市、山东省、湖北省、河南省、广东省和北京市等9个地区产的隶 属于17个品牌33个品名的生抽酱油样本。浙江省产的2个样本隶属于老恒和和湖羊品牌，编号分别为ZJ1和ZJ2；天津市产利民牌酱油编号为 TJ1；四川省产千禾牌酱油编号为 SC1；上海市产的4个样本分别隶属于味事达、金兰和淘大等3个品牌，编号为SH1~SH4；山东省产的3个样本分别隶属于六月鲜和味达美品牌，编号为 SD1 ~SD3；湖北省产的4个样本均隶属于土老憨品牌，编号为 HB1~HB4；河南省产加加鲜生抽酱油编号为 HN1；广东省产的样本共14个，其中7个样本隶属于海天品牌，4个隶属于李锦记品牌，2个隶属于东古品牌，1个样本隶属于厨邦品牌，编号分别为 GD1~GD14；北京市产的3个样本隶属于老才臣和北和品牌，编号分别为 BJ1~BJ3。1.3.2 生抽酱油酸、苦、涩、咸、鲜等基本味及涩、苦 和鲜味回味的测定 将10 mL生抽酱油样本用蒸馏水稀稀10倍后，分装于2个样本杯中备用。电子舌系统完成自检后，按照下述步骤聚酸、苦、涩、咸鲜等5个基本味及后味A、后味B和丰度等3个回味指标进行测定： (1) CA0、CTO和AAE等3个测试传感器在阴离子中浸泡90 s，同时 C00 和AE1 传感器在阳离子溶液中浸泡 90s，以去除传感器上的吸附物； (2)5个传感器在参比溶液1和2中分别洗涤120 s； (3)5个传感器在参比溶液3中浸泡30 s，测得参比溶液的电势值Vr； (4)5个传感器在某生抽酱油样本中浸泡 30 s，测得电势值Vs； (5)通过计算传感器 CA0、C00、AE1、CT0和AAE 所对应的 Vs-Vr值，即可对生抽酱油的酸、苦、涩、咸和鲜味等5个基本味进行评价； (6)将传感器 C00、AE1 和 AAE 于参比溶液4和5中分别洗涤3s后，于参比溶液6中浸泡30s，测得电势 Vr’，Vr’Vr即为生抽酱羊样本后味A(涩的回味)、后味B(苦的回味)和丰度(鲜的回味)的强度值。 其中，参比溶液1~6的组分相同。因 SA 402B电子舌系统每次仅能完成10个样本的测定，故纳入本研究的33个生抽酱油样本各滋味指标强度的测定共分3次完成。为减少系统误差，每次测定时均设置HB1号样本作为参比样本，数据处理时待测样本与HB1号样本的差值即为某一生抽酱油各滋味指标的相对强度值。每个样本重复测4个循环，选后3次数 据作为本研究的原始数据。 1.3.3 生抽酱油甜味的测定 在对生抽酱油进行甜味测定时使用 GL1 传感器，传感器在阴离子溶液中浸泡90 s后，其测定方法同酸、苦、涩、咸和鲜味等基本味的测定方法。每个样本重复测5个循环，选后3次数据作为本研究的原始数据。 1.3.4 生抽酱油有机酸含量的测定 分别称取草酸、琥珀酸、酒石酸、柠檬酸、苹果酸、乳酸和乙酸等7种标准品，溶解并定容至同一50 mL容量瓶中，并用超纯水逐级稀释制成质量浓度为0.001~3 g/L 的阶梯混合标准工作溶液，溶液过0.45um 的滤膜备用。分别以7种有机酸的浓度为自变量x，以峰面积为因变量y，采用外标法进行回归方程计算。使用流动相将生抽酱油稀释后过 0.45um 水相滤膜，备用。样本上机测定后，将其峰面积数值代入回归方程并乘以稀释倍数，即可求得其中各有机酸的质量浓度。 标准曲线制备和样本中有机酸测定的色谱条件：流动相为使用磷酸调节 pH 值至2.3的0.01 mol/LKH，PO ，色谱柱为 Inertsil Cg液相色谱柱(250mm×4.6 mm，5 pm)，检测器为紫外吸收检测器，检测波长为215 nm，柱温为30℃，流速为0.8 mL/min，进样量为10pL。 1.3.5 统计分析 使用主成分分析(principal component analysis，PCA)、聚类分析(cluster analysis，CA)、多元方差分析(multivariate analysis of variance，MANOVA)和典范对应分析(canonical correspondence analysis，CCA)对市售生抽酱油滋味品质整体结构的差异性进行分析；使用冗余分析(redundancy analysis，RDA)对与滋味品质整体结构差异显著相关的指标进行分析；使用曼-惠特尼检验(Mann-Whiney)对隶属于不同聚类的生抽酱油样本各滋味指标和各有机酸指标的差异性进行分析。 除 RDA 采用 canoco 4. 5 软件(MicrocomputerPower，NY，USA)外，其他分析均采用 Matlab 2010b软件(The Math Works， Natick，MA，USA)。使用 Origin8.5软件(OriginLab，MA，USA)作图。 2 结果与分析 2.1 市售生抽酱油各滋味指标差异性分析 本研究采用电子舌技术对33个生抽酱油样本的 滋味品质进行了评价，市售生抽酱油各滋味指标相对强度的箱形图如图1所示。 图1市售生抽酱油各滋味指标相对强度的箱形图(n=33) Fig.1 The box plot of relative intensity of eachtaste index in commercial light soy sauce samples (n=33) 由图1可知，纳入本研究的33个生抽酱油样本在酸味和咸味等2个指标上差异性较大，其极差值分别为12.05和5.26，其次为甜味、鲜味、苦味、丰度、涩味和后味A(涩的回味)，其极差值分别为4.79、4.10、3.86、3.21、3.07和2.30，而在后味B(苦的回味)上的差异较小，仅为0.95。 2.2 基于 PCA 的市生生抽酱油滋味品质评价 在对样本各滋味指标相对强度进行分析的基础上，进一步使用 PCA、CA、CCA 和 MANOVA 等多元统计学方法对市售生抽酱油滋味品质整体结构的差异性进行了分析。经PCA 发现，市售生抽酱油滋味品质的信息主要集中在前4个主成分，其累计方差贡献率为92.64%，市售生抽酱油滋味品质的主成分1与主成分2因子载荷图如图2所示。 图2市售生抽酱油滋味品质的主成分1与主成分2因子载荷图 Fig. 22G(raphical representation of the principal componentanalysis of the taste profile characterization in commercial light soy sauce samples showing PC1 vs. PC2： Factor loading 由图2可知，第一主成分的贡献率为42.23%，由后味A(涩的回味)和后味B(苦的回味)构成，第二主成分的贡献率为26.19%，由酸味、苦味和鲜味等3个指标构成。市售生抽酱油滋味品质的主成分 1 与主成分2因子得分图如图3所示。 图3 市售生抽酱油滋味品质的主成分1 与主成分2因子得分图 Fig.3 Graphical representation of the principalcomponent analysis of the taste profile characterizationin commercial light soy sauce samples： Factor scores 由图3可知，在以2个权重最高的主成分 PC1和PC2作图时，纳入本研究的33个样本在空间排布上呈现出连续性，没有明显的分离趋势。值得一提的是，纳入本研究的14个广东省产生抽酱油样本较之其他地区样本的空间排布整体偏右上方，主要集中在第二三象限。结合因子载荷图(图2)，可以定性的认为广东省产的生抽酱油其鲜味和苦味要明显高于其他地区，而后味A(涩的回味)、后味B(苦的回味)和酸味呈现出相反的趋势。本研究进一步使用 Mann-Whiney 检验分析了广东省和其他地区产生抽酱油样本各滋味指标的差异性，发现广东省产的生抽酱油其鲜味显著偏高(P<0.05)，酸味、后味A(涩的回味)和回味B(苦的回味)显著偏低(P<0.05)，而不同地区产生抽酱油样本间苦味差异不显著(P>0.05)。 众所周知，鲜味是生抽酱油的特征性指标，而酸味、后味A(涩的回味)和回味B(苦的回味)为其缺陷型指标，由此可见，广东省产的生抽酱油较之其他地区而言具有明显的滋味品质优势。陈志峰0得出的结论与本研究相同，其对30份市售特级生抽酱油的8个品质指标进行了检测分析，结果发现综合评价前5名的样本均产自广东省。 2.3 基于 UPGMA 和CCA 的市售生抽酱油滋味品质评价 由于 PCA是一种无监督的多元统计学方法，仅能定性的对样本进行空间排布，因而进一步对33个样本进行了聚类分析，其结果如图4所示。 由图4可知，当平均距离取6的时候，33个生抽酱油样本可以划分为2个聚类，其中聚类Ⅰ由20个样本组成，聚类Ⅱ由13个样本组成。值的一提的是，从广东省采集的14个生抽酱油样本中有11个隶 图4 基于 UPGMA 分析的市生生抽酱油滋味品质评价 Fig. 4The cluster analysis of the taste profile characterization in commercial light soy sauce samplesbased on UPGMA 属于聚类I，仅有3个隶属于聚类Ⅱ。本研究进一步使用有监督的 CCA这一多元统计学方法对隶属于聚类Ⅰ和聚类I的样本进行了空间排布，其结果如图5所示。 图5 基于 CCA的市售生抽酱油滋味品质评价 Fig. 55Canonical correspondence analysis of the taste profilecharacterization in commercial light soy sauce samples 由图5可知，隶属于聚类Ⅰ和I的样本在空间排布上呈现出明显的分离趋势，这也说明2个聚类间的样本在滋味品质上存在较大的差异。本研究进一步使用 MANOVA，对隶属于2个聚类的生抽酱油样本整体滋味品质的差异性进行了分析，结果发现其差异极显著(P<0.001)。 2.4 不同聚类间的市售生抽酱油滋味差异性分析 由 UPGMA 发现33个市售生抽酱油样本可以划分为2个聚类，通过 MANOVA 证隶隶属于2个聚类的样本整体滋味品质存在显著性差异，然而这种差异究竟是由哪些滋味指标导致的是本研究亟待解决的问题。因此，在RDA 中以聚类I/聚类Ⅱ分组作为起约束作用的解释变量，用于预测和解释全部9个滋味指标数据组成的响应变量，RDA 双序图如图6所示。 由图6可知，酸味和鲜味与 RDA 排序图约束轴上的样本赋值良好相关，即其代表了与隶属于聚类Ⅰ和聚类Ⅱ间样本整体滋味品质差异显著相关的关键滋味。值得一提的是，经蒙特卡罗置换检验(Monte- 图6 RDA 双序图 Fig.6 Biplot of the RDA Carlo permutation test)发现聚类I/聚类Ⅱ分组这一约束因素具有显著性(P=0.002)。由图6亦可矢，鲜味指标位于聚类Ⅰ一侧，而酸味指标位于聚类Ⅱ一侧，因而隶属于聚类Ⅰ的生抽酱油样本其鲜味相对强度要高于聚类Ⅱ，而酸味则呈现出相反的趋势。为了对上述结论进行验证，本研究进一步使用 Mann-Whiney 分析对不同聚类间生抽酱油各滋味指示的差异性进行了分析，结果如表1所示。 表1 隶属于类型Ⅰ和类型Ⅱ市售生抽酱油各滋味指标的差异性分析 Table 1 Significance analysis of each taste indexof commercial light soy sauce samples in type I and type II 滋味 聚类Ⅰ 聚类Ⅱ P值 指标 酸味 -1.55，(-5.80-0.00) 2.10，(0.72-6.25) 0.001 苦味 0.29，(-0.36-1.16) 0.18，(-0.55-3.31) 0.619 涩味 -0.05，(-1.01-1.39) 0.19，(-0.51-2.06) 0.033 咸味 0.01，(-1.79-0.58) 0.01，(-2.21-3.05) 0.956 鲜味 1.27，(0.00-2.46) -0.36，(-1.64-0.28) 0.001 甜味 -0.31，(-3.70-0.25) -0.78，(-4.45-0.34) 0， 197 后味A -0.29，(-0.48-0.00) 0.10，(-0.23-1.82) 0.001 后味B -0.05，(-0.35-0.57) 0.14，(-0.20-0.60) 0.018 丰度 0.76，(-0.73-2.23) -0.24，(-0.98-1.09) 0.001 注：*，中位数，(最小值~最大值)，表2同。 由表1可知，隶属于聚类Ⅰ的市售生抽酱油其鲜味和丰度(鲜的回味)的相对强度要高于聚类Ⅱ，且经Mann-Whiney 分析发现该差异非常显著(P<0.01)，而酸味、涩味、后味A(涩的回味)和后味B(苦的回味)呈现出相反的趋势，且差异显著(P<0.05)，这与 RDA结果一致。值得一提的是，隶属于聚类Ⅰ和聚类Ⅱ的市售生抽酱油间苦味、咸味和甜味差异均不显著(P>0.05)。众所周知，鲜味和丰度(鲜的回味)为生抽酱油的特征性指标，而酸味、涩味、后味A(涩的回味)和后味B(苦的回味)均为其缺陷型指标，由此可见，隶属于聚类Ⅰ的生抽酱油样 本其滋味品质可能优于聚类Ⅱ。 2.5不同聚类间市售生抽酱油各有机酸的差异性分析 由上述分析可知，酸味是导致市售生抽酱油整体 滋味品质差异显著相关的关键滋味，因此本研究进一步使用 HPLC 对样本中有机酸的种类和含量进行了测定，结果如表2所示。 表2隶属于聚类I和聚类Ⅱ市售生抽酱油有机酸含量的分析 Table 22The analysis oforganic acid of commercial light soy sauce samples in type I and type II 待测物 回归方程 相关系数(R2) 聚类I 聚类Ⅱ P值 草酸 y=4.65x-8.18 0.999 9 0.89，(0.25-1.92) 1.56，(0.28-2.55) 0.021 琥珀酸 y=0.33x-6.66 0.999 8 0，(0-0.34) 0，(0-0.67) 0.953 酒石酸 y=0.99x-3.95 0.999 9 0.95，(0.17-1.65) 1.14，(0.04-2.07) 0.496 柠檬酸 y=0.62x-3.78 0.9999 1.09，(0.65-2.02) 1.34， (0.58-1.96) 0.167 苹果酸 y=0.49x-0.72 0.999 9 0.38，(0.00-2.77) 1.23，(0.29-2. 14) 0.080 乳酸 y=0.29x-0.56 0.999 9 2.69，(1.25-4.84) 3.09，(1.67-4.09) 0.311 乙酸 y=0.32x-0.35 0.999 9 2.89，(1.81-6.71) 3.84，(1.92-5.76) 0.329 由表2可知，7种有机酸的质量浓度与其峰面积呈现良好的线性相关，回归方程的相关系数均大于0.999。市售生抽酱油中的有机酸主要为乙酸和乳酸，其平均含量分别为3.57 g/L 和2.93 g/L，虽然含有草酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸和琥珀酸，但其含量较少，平均含量分别为1.28、1.20、1.00、0.98和0.04g/L。由表2亦可知，隶属于聚类Ⅱ的生抽酱油样本其草酸含量要显著高于聚类Ⅰ(P<0.01)，而其他有机酸含量差异均不显著(P>0.05)。由上述分析可知，隶属于聚类Ⅰ的生抽酱油样本其滋味品质可能优于聚类Ⅱ，由此我们可以推断，生抽酱油中草酸的含量可能对其滋味品质产生一定的负面影响。作为一种矿物质元素吸收利用的拮抗物，草酸可以降低矿质元素的生物利用率，并在人体内与钙离子结合形成草酸钙进而导致肾结石。综上所述，优质的生抽酱油应具有较低的草酸含量。 3 结论 研究发现酸味不仅是市售生抽酱油样品间差异性最大的滋味指标，亦发现其和鲜味可能是导致纳入本研究的33个样本可以划分为2个聚类的关键性指标，经 HPLC 分析发现不同聚类间的生抽酱油样品其草酸含量存在显著差异。由此可见，生抽酱油中草酸的含量可能对其滋味品质产生一定的影响。 ( 参 考 文 献 ) ( 01 ] 国家质量技术监 督 局. 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The results showed that there were greater differences in sourness and salti-ness index among commercial light soy sauce， but aftertaste-A and aftertaste-B show the opposite trend. Cluster analy-sis showed all samples could be divided into two clusters based on taste profile， and sourness and umami were identi-fied by redundancy analysis (RDA) as key variables significantly associated with the taste profile difference. Thecomposition of organic acid in light soy sauce samples were determinate by high performance liquid chromatography(HPLC) method， and the results indicated that there were significant differences in the content of oxalic acid (P<0.05). Therefore， we concluded that the content of oxalic acid had certain negative influence to the taste of light soysauce. Key words light soy sauce； electronic tongue； high performance liquid chromatography； quality evaluation (上接第243页) Research on brand and adulteration identification of sesameoil by electronic nose analysis ZHANG Jing'， ZHANG Wei-yi'， XU Jing'， TENG Huan-yong'， SU Feng-xian'，WANG Liang'，CHEN Yi'， XIE Shi-bing*， XUE Chang-hu’ 1 (Wenzhou Academy of Agricultural Sciences， The Ministry of Agriculture of Agricultural Products Quality Safety RiskAssessment Laboratory， Wenzhou 325006， China) 2 (Ocean University of China， College of Food Science and Engineering， Qingdao 266003， China) ABSTRACT To investigate the feasibility of utilizing electronic nose in analysis of discrimination brand and adulter-ate of sesame oil. Methods： Pure sesame oil and different adulterated proportion of sesame oil were analyzed by elec-tronic nose. The data were analyzed by PCA and PLS etc. Results： The radar graph and loading analysis proved thatelectronic nose sensor had excellent response signals. The feature map established by PCA could identify samples ef-fectively. PLS model could predicate adulterated proportion of sesame oil. Conclusion： The electronic nose analysistechnology could be regarded as non-standard technology in identifying the discrimination brand and adulteration ofsesame oil. Key words electronic nose； sesame oil； brand discrimination； authentic identification Vol. No. (Total 第第期(总第) 基于电子舌技术对市售生抽酱油滋味品质的评价《食品科学》 王丹丹1凌霞2王念1张润杰1杜天雨1郭壮11. 湖北文理学院化学工程与食品科学学院鄂西北传统发酵食品研究所2. 襄阳市食品药品检验所摘  要：采用电子舌技术与多变量统计学方法相结合的手段，对市售生抽酱油的滋味品质进行了评价分析。研究表明，市售生抽酱油在酸味和咸味的差异较大，而在后味A(涩的回味)和后味B(苦的回味)上的差异较小。通过聚类分析发现，市售生抽酱油样本根据其滋味品质特征可划分为2个聚类，由冗余分析发现不同聚类间的差异是由于酸味和鲜味等2个指标导致的。经高效液相色谱法分析发现，隶属于2个聚类的生抽酱油样品其草酸含量存在显著差异(P<0.05)。由此可以推断，生抽酱油中草酸的含量可能对其滋味品质产生一定的负面影响。 关键词：生抽酱油； 电子舌； 高效液相色谱法； 品质评价；