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产品感官 | 基于多种方法的菠萝果实质地及食味品质综合评价
        【研究意义】水果的口感决定性地影响了其在消费者心中的欢迎程度,而质地和食味品质是影响口感的关键。质地特性指食品从被接触、咀嚼、吞咽时通过机械、触觉、视觉等感受到的一种综合性质,主要用于描述园艺产品硬度、脆度、致密、细嫩程度等特点,是继风味品质后用于农产品特别是园艺作物品质评价的重要内容。食味品质是指水果在被消费者食用过程中所表现出来的理化特性和感官特性,主要包括甜度、酸度、易嚼性等。基于多种方法的菠萝果实质地及食味品质综合评价能够更全面地反映各菠萝品种的品质特性差异,为优良菠萝品种资源的筛选提供科学支撑。
        【本研究切入点】本研究在前人的基础上,进一步完善菠萝感官评价的指标,增加了质构特性、理化成分指标的分析;并运用相关性分析、主成分回归分析等统计方法,建立菠萝质地与食味品质评价体系,以弥补感官评价客观性不足、评价指标不系统的缺陷。
        【拟解决的关键问题】阐明目前主要菠萝品种的质地和食味品质差异,明确影响菠萝感官满意度的关键质构和理化指标,运用合理的统计方法构建菠萝质地与食味品质的预测模型,为菠萝品质评价提供参考。
        一、材料与方法
        1、材料
        受试菠萝品种包括‘巴厘’‘无刺卡因’‘台农4号’‘台农11号’‘台农16号’‘台农17号’及‘金菠萝’,均为目前市面主要流通的菠萝品种。各品种均来自海南天地人生态农业股份有限公司菠萝种质资源圃,于2022年4月果实成熟期采摘,果实采摘标准参考NY/T 450—2001125l中菠萝采收技术要求中成熟度2的标准:果实均自然成熟至果眼饱满、果底部开始出现桔黄色时统一采摘。果实样品选取大小一致、外形良好的中大果,采摘后及时运回实验室处理。用于人工感官评价、质构和理化分析的样品每个品种各7个,一共 147个果,重复3次。
        2、仪器与设备
        TA.XT plus 质构仪,英国Stable Micro Systems公司;UVmini-1285紫外可见光光度计,日本津岛公司;TD-45数字手持折光仪,中国金科利达公司;台式微量高速冷冻离心机,德国Eppendorf公司。
        3、人工感官评价
        3.1、评价员的组成根据参与人的时间、兴趣及感官灵敏度等最终挑选出26位优选评价员进行感官评价,评价员年龄在20-60 岁,每10岁作为一个梯度。各年龄段的评价人数分布如下:20-30 岁:8人、30-40岁:8人;40-50 岁:6人;50-60岁:4人。各年龄段男女比例均为1:1。
        3.2、描述词及定义惇在评价小组组长的组织下,评价小组人员参照GB/T 16861—1997进行讨论并确定评价描述词和定义(见下表)。
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        3.3、评分标准将果肉统一切成约边长为2 cm、体积为8 cm3的正方体块放至托盘中,对不同品种菠萝进行随机编码,并以随机顺序呈送给每位评价员。评价员利用上述感官描述词及定义对所有样品进行定量描述和评分,对于正向描述词(香气、细腻感、易嚼性、甜味),与参比越接近,得分越高;对于负向描述词(残渣量、纤维感),与参比越不接近,得分越高,具体评分标准见下表。评价结束后,由小组组长统计各指标得分及总分。感官评定总分是对菠萝感官品质的综合评价,其值等于果实香气、嫩度、脆度、易嚼性等11个感官评价指标得分的总和,包含了菠萝果肉香气、质地、残渣、易嚼性和甜度等方面的信息,能够客观反映菠萝的感官品质,作为衡量各品种菠萝感官品质好坏的标准,总分的分值在11-44。
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        4、数据标准化
        使用SPSSAU数据处理软件对影响感官品质感官总分的质构、理化等关键指标的数据进行区间化的标准化,数据区间化的方法参考XIONG等130l和刘竞研等,进而开展综合评价。数据标准化的公式如下所示:
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        式中:X为试验测得数据;Std(X)为标准化后的数据;Xmin及Xmax为样品相应测定指标的最小值及最大值;a=l,b=4。
        将数据标准化后进行打分,打分规则如下:与感官评价中感官总分显著性正相关的指标定义为正向描述词,打分方法与标准化的方法一致,与感官总分呈显著性负相关的指标定义为负向描述词,打分方法为Y=a+b-Std(Xi),即评分区间在[1,4]。对于正向描述词,标准化后的数据结果越大,评分越高;对于负向描述词,标准化后的数据结果越小,评分越高。
        5、分析方法
        利用SPSS软件分别对试验测得感官评定数据、质构参数及理化指标数据进行方差分析,计算不同品种菠萝各指标的平均值、标准差以及变异系数。通过SPSS 23统计软件分析感官评价和质构参数及理化指标之间的相关性,并采用主成分回归法进行回归分析,建立菠萝感官品质的预测方程。
        二、结果与解析
        1、果实感官评价
        菠萝品种间的感官评价各指标得分均存在显著性差异(见下表,P<0.05)。果肉的感官评价指标中,残渣量和香气在不同品种间的差异最大,其次是果肉甜度、易嚼性及果肉嫩度,果肉纤维感在品种间的差异较小。菠萝果中柱的品质变异大于果肉,其中果中柱的易嚼性为高度变异,变异系数达到37%,其次是脆度、残渣量及纤维感,变异系数分别为 35%、32%及32%,果中柱甜度的变异系数最小。
        感官评价总分从高到低依次为:‘台农17号’>‘台农16号’>‘台农4号’>‘金菠萝’>‘台农11号’>‘无刺卡因’>‘巴厘’。‘台农17号’的感官评价总分最高,为 32.24,‘台农17号’菠萝果肉的甜度最高且肉质细嫩,果中柱最脆嫩,果实整体易咀嚼、纤维感弱而化渣性好;其次为‘台农 16号’和‘台农4号’。‘台农16号’果肉质地最细嫩,果中柱脆嫩,果实整体易咀嚼,纤维感最弱、残渣量最少、化渣性最好,果肉甜度较高,感官评价总分仅次于‘台农17号’菠萝;‘台农4号’的果肉较甜,果中柱较脆嫩,果实整体较易咀嚼、纤维感较弱、化渣性较好,整体得分较高;其次是‘金菠萝’及‘台农11号’,其中‘金菠萝’的甜度较高,果实香气浓郁,但肉质细嫩度一般,且果实整体不易咀嚼,尤其是果中柱几乎不可食用,同时纤维感强、化渣性差;‘台农11号’的感官总分得分中等偏下,果肉细嫩,果中柱较脆嫩,但果实整体易嚼性较差,纤维感较强、化渣性偏低,且果肉偏酸、香气较弱;‘巴厘’和‘无刺卡因’的总分最低,果肉质地不细嫩,果实整体咀嚼性差、纤维感强、化渣性差,果中柱较硬且可食性差。
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        2、影响感官特征的质构及理化指标
        研究发现,菠萝果肉质地剖面分析指标与感官评价中质地相关的部分指标存在显著相关。质构指标中的硬度、咀嚼性、最大剪切力与感官评价指标的易嚼性呈显著负相关,与残渣量和纤维感呈显著正相关,相关系数R均在0.89以上(表7)。同时,这3个指标与感官总分之间也表现出很强的相关性,是影响菠萝感官特征的关键质构指标。回复性、胶着性、弹性和凝聚性与感官评价中的质地指标相关性不显著。
        菠萝果中柱质构指标和感官评价结果进行相关性分析,得到的结论与果肉一致。因此,本研究选择硬度、咀嚼性、最大剪切力3个质构指标用于菠萝果实质地和食味品质的综合评价。果肉的理化成分对于感官品质具有较大的影响。对菠萝果肉的8个理化组分与感官评价指标的相关性分析发现(表8),受测的8个理化指标中,影响感官评价及感官总分的指标包括可溶性固形物、糖酸比及可溶性果胶。其中,可溶性固形物与感官评价指标果肉嫩度、果肉甜度及果肉易嚼性呈显著性正相关,与果肉残渣量及纤维感呈显著负相关;糖酸比与果肉甜度显著相关;可溶性果胶与果肉嫩度、易嚼性呈显著性正相关,与果肉残渣量及纤维感呈显著负相关。纤维素含量与果肉纤维感显著正相关,但和感官总分相关性不明显。而可溶性固形物、糖酸比及可溶性果胶与感官总分则存在显著相关性,因此,筛选以上3个理化指标用于菠萝果实质地和食味品质的综合评价。
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        3、主成分回归分析
        进一步建立基于菠萝质构测试及理化分析的菠萝感官品质预测模型,将筛选出的6个显著影响感官评价的质构和理化指标作为自变量,感官评分作为因变量,在回归分析之前先检验各个参数变量的方差膨胀因子( variance inflation factor,VIF),判断各指标是否存在共线性问题。可得硬度、咀嚼性、最大剪切力,可溶性固形物、糖酸比及可溶性果胶的VIF分别为9.521、44.472、8.453、9.237、6.603和12.645。诊断结果表明这6个关键指标间存在一定的共线性问题,需要先进行主成分分析,才能进行回归分析。
        对筛选出的6个关键指标进行主成分分析,得到各主成分(F1-F6)的特征根、方差贡献率(见下表)。因前两个主成分的特征值较大,且累计贡献率达到93.87%,故提取2个主成分,即将F1、F2用作后期进行回归分析。将各主成分因子得分作为自变量,标准化后的感官总分作为因变量,进行回归分析建立多元线性回归方程。将各主成分因子得分作为自变量,标准化后的感官总分作为因变量,进行回归分析建立多元线性回归方程。感官总分的回归模型R=0.916,意味着筛选的6个关键质地、理化指标可以解释感官评价总分91.6%的变化原因,模型通过F检验(F=21.681,P=0.007<0.05)。另外,针对模型的多重共线性进行检验发现,模型中VIF值均小于5,意味着不存在共线性问题;并且D-W值在2附近,说明模型不存在自相关性,样本数据之间并没有关联关系,模型较好。
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        用原始变量替换模型中的主成分变量,从而得到质构特性和理化指标对菠萝感官评价的多元回归方程:y=-0.181X1-0.185X2-0.182X3+0.182X4+0.148X5+0.169X6.式中:X1为硬度;X2为咀嚼性;X3为最大剪切力;X4为可溶性固形物;X5为糖酸比;X6为可溶性果胶。
        为了检验模型的预测精度,用20个样品的试验数据对模型进行外部检验,感官评价预测模型预测的决定系数为0.916,标准偏差为0.11,说明预测模型验证的精度较高,通过理化成分指标和质构特性指标建立的感官综合评价预测模型对不同品种菠萝口感的判别具有较好的指示意义。
        三、结论
        15个质构、理化指标在菠萝品种间存在较大差异,其中,可溶性蛋白及维生素C在品种间差异最大,其次是糖酸比、咀嚼性、最大剪切力、可溶性果胶及硬度。利用相关性分析的方法筛选出影响感官评价的关键质构、理化指标6项,分别为硬度、咀嚼性、最大剪切力、可溶性固形物、糖酸比及可溶性果胶。对6个关键性质构和理化指标的综合评价结果与感官评价结果一致,进一步利用主成分回归分析方法对筛选的关键指标构建菠萝感官评价的预测模型,Y(感官评价总分的预测值)=-0.181硬度-0.185咀嚼性-0.182最大剪切力+0.182固形物+0.148糖酸比+0.169可溶性果胶,模型精度较高。因此,根据感官评价、质构属性和理化组分等多种方法的有效融合和关键指标的筛选及模型的建立,可以更加有效地评价菠萝的质地和食味品质,此方法也可为其他作物优良品种资源的筛选提供参考。
        参考文献:付山, 梁邺, 徐玖亮, 阮云泽, 罗剑, 李婷玉. 基于多种方法的菠萝果实质地及食味品质综合评价[J]. 中国农业科学, 2023, 56(15): 3006-3019.
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