田霄艷，鄭斐庭，馮 濤，喻 晨，宋詩(shī)清,*，孫 敏，姚凌云

（1.上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)香料香精技術(shù)與工程學(xué)院，上海 201418；2.安琪酵母股份有限公司，湖北 宜昌 443003）

大豆蛋白水解物是大豆蛋白經(jīng)過酶解、微生物發(fā)酵后通過分離提取得到的低分子肽類[1]，其氨基酸組成與大豆蛋白完全相同，而且比起大豆蛋白有更加豐富的營(yíng)養(yǎng)特性和生理功能[2-3]。然而大豆蛋白水解物具有人們所不喜歡的苦味，影響感官品質(zhì)，從而限制了其應(yīng)用。

目前關(guān)于蛋白水解物的苦味評(píng)價(jià)方法有感官評(píng)價(jià)、電子舌評(píng)價(jià)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)等。Lang等[4]在研究咖啡中苦味物質(zhì)卡奧韋醇時(shí)，通過感官評(píng)價(jià)方法中的半舌實(shí)驗(yàn)和強(qiáng)制選擇實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)每種稀釋液的苦味，最終得到了卡奧韋醇的閾值。劉瑞新等[5]在研究多類苦味抑制劑對(duì)鹽酸小檗堿的苦味抑制作用時(shí)，基于口嘗法和電子舌法建立了ΔI-ρ威布爾規(guī)律模型，發(fā)現(xiàn)電子舌與感官的評(píng)價(jià)結(jié)果基本一致。Wu Xiao等[6]在研究苦味物質(zhì)和苦味受體的掩蔽中，通過感官評(píng)定考察了高效甜味劑的苦味抑制效果。通過電子舌苦味和甜味傳感器響應(yīng)值進(jìn)行模型回歸分析，提出了苦味預(yù)測(cè)公式。Zhen Qin等[7]研究發(fā)現(xiàn)大鼠的生物電子舌與體質(zhì)指數(shù)相結(jié)合的方法能夠以高靈敏度檢測(cè)苦味化合物，這為高靈敏度的苦味檢測(cè)提供了一種有前途的方法。核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）波譜常被用來分析物質(zhì)中的化學(xué)組分，而NMR代謝組學(xué)分析被認(rèn)為是感官評(píng)估蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物的新工具。它可以獲得樣品化學(xué)成分與感覺屬性強(qiáng)度之間的相關(guān)性，而不僅僅是某種特性的信號(hào)[8]。目前NMR已被用于番茄罐頭、魚蛋白水解液和雞蛋白水解液等的感官評(píng)價(jià)研究中[8-9]。

通過文獻(xiàn)報(bào)道及預(yù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)因存在實(shí)驗(yàn)難度大、成本較高、個(gè)體差異大、成功率也低等缺點(diǎn)而較少被應(yīng)用，感官評(píng)價(jià)與電子舌分析依然是最常用的方法。本研究通過感官評(píng)價(jià)及電子舌分析苦味強(qiáng)度，同時(shí)對(duì)大豆蛋白水解物進(jìn)行了游離氨基酸組成和含量以及肽分子質(zhì)量分布進(jìn)行了分析，為快速準(zhǔn)確預(yù)測(cè)水解物的苦味提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大豆肽F1（實(shí)驗(yàn)室自制樣品A）、大豆肽F2（行業(yè)標(biāo)桿A）、大豆肽F3（實(shí)驗(yàn)室自制樣品B）和大豆肽F4（行業(yè)標(biāo)桿B）、大豆低聚肽粉、玉米低聚肽粉 安琪酵母股份有限公司；氨基酸標(biāo)準(zhǔn)品 日本W(wǎng)ako公司；三氯乙酸、酒石酸、氯化鉀、硫酸奎寧 上海阿拉丁生化科技股份有限公司；其他試劑 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑公司。

1.2 儀器與設(shè)備

JA2003精密電子天平 上海良平儀器儀表有限公司；TZ-5000Z電子舌系統(tǒng) 日本Insent公司；GL-21M高速冷凍離心機(jī) 上海盧湘儀離心機(jī)儀器有限公司；ICS2500型離子色譜儀、Carbo Pac MA-1陰離子交換柱、CarboPac PA-20陰離子交換分析柱 美國(guó)Dionex公司；600高效液相色譜儀 美國(guó)Waters公司；Ultimate AQ-C18色譜柱 上海月旭材料科技有限公司；Green ODS-AQ C18色譜柱 上海易創(chuàng)儀器分析有限公司；電熱鼓風(fēng)干燥箱 上一恒科學(xué)儀器有限公司；Milli-Q超純水設(shè)備美國(guó)Ultra公司。

1.3 方法

1.3.1 感官評(píng)價(jià)

稱取一定量樣品，分別按照不同質(zhì)量濃度（1、3、5 g/100 mL）制備樣品溶液。

為了對(duì)樣品的苦味進(jìn)行科學(xué)的感官評(píng)價(jià)，參考ISO 8589—2007[10]，感官評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)在標(biāo)準(zhǔn)感官實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行（上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)感官實(shí)驗(yàn)室）。選取10 名人員組成感官小組（5 名男性和5 名女性，年齡20～30 歲），感官小組共接受6 h的培訓(xùn)（2 周內(nèi)分別進(jìn)行3 次2 h的培訓(xùn)）。培訓(xùn)環(huán)節(jié)如下：1）根據(jù)苦味對(duì)應(yīng)的參照物（硫酸奎寧水溶液[11]）來訓(xùn)練感官小組，使小組成員熟悉苦味屬性且達(dá)成共識(shí)；2）感官小組對(duì)不同質(zhì)量濃度參照物感官評(píng)定，使其對(duì)強(qiáng)度達(dá)成共識(shí)，以0、2.9×10-3、5.8×10-3、1.2×10-2、2.4×10-2mmol/L硫酸奎寧溶液作為參比溶液，通過5點(diǎn)強(qiáng)度等級(jí)從1到5評(píng)估苦味強(qiáng)度；“1”表示無，“5”表示最強(qiáng)。

培訓(xùn)結(jié)束后，感官小組在感官實(shí)驗(yàn)室對(duì)樣品的苦味進(jìn)行感官評(píng)定，確定苦味強(qiáng)度。感官評(píng)價(jià)員評(píng)價(jià)前用蒸餾水漱口，將2～3 mL樣品液含在口中10 s，使樣品溶液能夠充分分散于整個(gè)口腔，主要讓舌根部感受味道，吐掉后用蒸餾水漱口。每?jī)蓚€(gè)樣品之間有5～10 min休息間隔，每個(gè)小組成員進(jìn)行3 次平行分析，為減少實(shí)驗(yàn)誤差，小組成員在3 d內(nèi)同一時(shí)間段進(jìn)行3 次感官評(píng)定。采用10 個(gè)成員的平均分?jǐn)?shù)作為該味感強(qiáng)度值，確定不同樣品的苦味強(qiáng)度。

1.3.2 電子舌分析

采用TZ-5000Z電子舌系統(tǒng)，該裝置配有6 個(gè)傳感器：AAE（鮮味）、CAO（酸味）、CTO（咸味）、COO（苦味）、AE1（澀味）和GL1（甜味）。為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確，整個(gè)測(cè)試過程在25 ℃左右環(huán)境溫度下進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)開始前，先對(duì)電子舌進(jìn)行以下環(huán)節(jié)調(diào)試：活化、初始化和校準(zhǔn)等，樣品（1、3、5 g/100 mL）用30 mmol/L KCl和0.3 mmol/L酒石酸的基準(zhǔn)液配制。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，將不含樣品的基準(zhǔn)液倒入小燒杯中放置在電子舌樣品1號(hào)位，然后將樣品倒入小燒杯中，裝有樣品（包含樣品1號(hào)位基準(zhǔn)液）與清洗液的燒杯交替擺放在電子舌自動(dòng)進(jìn)樣槽中。所有樣品進(jìn)行3 次電子舌測(cè)試，每個(gè)樣品數(shù)據(jù)重復(fù)采集4 次，采集時(shí)間為120 s，通過參差法取3 次誤差最小值為每個(gè)樣本的測(cè)量數(shù)據(jù)[12]，最后將傳感器響應(yīng)值作為樣本數(shù)據(jù)分別進(jìn)行主成分分析（principal component analysis，PCA）。

1.3.3 游離氨基酸含量及肽分子質(zhì)量分布的測(cè)定

游離氨基酸含量及肽分子質(zhì)量分布的測(cè)定參考劉伯業(yè)[13]的方法，樣品重復(fù)測(cè)定3 次，每次平行測(cè)定3 次。

1.3.4 呈味物質(zhì)的呈味貢獻(xiàn)分析

采用滋味強(qiáng)度值（taste active value，TAV）進(jìn)行呈味物質(zhì)呈味貢獻(xiàn)的評(píng)價(jià)[14]，根據(jù)TAV可以判斷該呈味物質(zhì)對(duì)呈味貢獻(xiàn)大小[15]。當(dāng)TAV大于1時(shí)代表該物質(zhì)有呈味貢獻(xiàn)，貢獻(xiàn)程度與TAV呈正比；當(dāng)TAV小于1時(shí)，則認(rèn)為該物質(zhì)呈味貢獻(xiàn)較小。按下式計(jì)算TAV。

式中：w1為該物質(zhì)在樣品中含量/（mg/g）；w2為該物質(zhì)的呈味閾值/（mg/g）。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用SPSS軟件進(jìn)行單因素方差分析，采用最小顯著差法（least significant rang，LSR）進(jìn)行顯著性分析，采用偏最小二乘回歸分析（partial least squares regression，PLSR）進(jìn)行建模預(yù)測(cè)分析，P＜0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 大豆水解物感官評(píng)價(jià)結(jié)果

味道是食物帶給人們的基本感受，是食物對(duì)味覺器官化學(xué)感應(yīng)系統(tǒng)刺激后所產(chǎn)生的一種感覺。目前世界各國(guó)對(duì)于味覺的分類并不一致，但都包含了甜、苦、酸、咸這4 種味感。感官評(píng)價(jià)是在食品風(fēng)味研究中常用的方法之一，如Yin Haicheng等[16]通過感官評(píng)價(jià)來分析枯草芽孢桿菌固態(tài)發(fā)酵過程中兩種胞外酶及豆粕苦味的變化。Kirsten等[17]通過感官評(píng)價(jià)進(jìn)行味道稀釋分析，在燕麥粉中發(fā)現(xiàn)了兩種新型呋喃固醇皂苷以及獨(dú)特的燕麥成分。

本研究將4 個(gè)樣品分別配制成不同質(zhì)量濃度（1、3、5 g/100 mL）的樣品溶液，10 個(gè)感官人員對(duì)其進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，結(jié)果如圖1所示。相同質(zhì)量濃度（1、3、5 g/100 mL）下，表示4 個(gè)樣品苦味強(qiáng)度間顯著性的P值分別為0.576、0.354、0.589（P＞0.05），因此相同質(zhì)量濃度下的不同樣品的苦味強(qiáng)度無顯著差異。造成此結(jié)果的原因一方面可能是樣品濃度過高，除苦味外，其他感官屬性強(qiáng)度也較高，影響感官評(píng)價(jià)人員對(duì)苦味的評(píng)價(jià)；另一方面也有可能樣品間苦味強(qiáng)度的確無顯著性差異。

圖1 不同樣品感官苦味強(qiáng)度Fig.1 Sensory evaluation of bitterness intensity of different samples

2.2 大豆水解物的電子舌分析結(jié)果

電子舌由3 部分組成，分別為味覺傳感器陣列、信號(hào)采集系統(tǒng)和模式識(shí)別系統(tǒng)。味覺傳感器陣列是其中最重要的結(jié)構(gòu)單元，相當(dāng)于生物系統(tǒng)中的舌頭，能采集識(shí)別不同化學(xué)物質(zhì)的信號(hào)信息[18]。Xu Qingbiao等[19]在研究雞蛋白水解液時(shí)，利用電子舌技術(shù)篩選出苦味最低的母雞蛋白水解物組分。Newman等[20]發(fā)現(xiàn)電子舌具有作為篩選功能性食品的苦味掩蔽成分工具的潛力，可用于確定合適的甜味劑來掩蓋苦味。由于4 個(gè)樣品在1、3、5 g/100 mL下感官評(píng)價(jià)結(jié)果無顯著差異，因此選取5 g/100 mL質(zhì)量濃度下的4 個(gè)樣品進(jìn)行電子舌分析。

PCA是一種投影方法，與原始變量相比，PCA使用較少數(shù)量的主成分來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的降維，可用于模式識(shí)別、分類、建模和其他數(shù)據(jù)評(píng)估方面[21]。王聰[22]在研究不同區(qū)域檸檬桉葉風(fēng)味成分時(shí)采用PCA，判別結(jié)果可以準(zhǔn)確顯示檸檬桉葉的區(qū)域性特征，可用于檸檬桉葉的產(chǎn)地判別。Milosavljevi等[23]在研究不同品種草莓時(shí)采用PCA評(píng)價(jià)草莓中各指標(biāo)對(duì)總抗氧化活性的重要性。

將4 個(gè)樣品電子舌結(jié)果進(jìn)行PCA，結(jié)果如圖2所示。在PCA圖中兩個(gè)主成分的累積貢獻(xiàn)率為98.8%，說明前兩個(gè)主成分幾乎包含樣品全部信息，可以反映樣品整體信息。4 個(gè)樣品間未重疊，說明在味覺屬性上樣品間存在一定的差異，也說明電子舌可以較好地將不同樣品進(jìn)行區(qū)分。

圖2 4 個(gè)樣品電子舌分析PCA圖Fig.2 Principal component analysis (PCA) plot of electronic tongue data of four samples

電子舌苦味響應(yīng)值結(jié)果如圖3所示。樣品間苦味響應(yīng)值差異顯著（P＜0.05），其中F1樣品苦味響應(yīng)值最高，達(dá)到9.24；F2樣品苦味響應(yīng)值最低，為6.73。因此，相較于感官評(píng)價(jià)，電子舌可以更好地從苦味方面區(qū)分4 個(gè)樣品。

圖3 5 g/100 mL不同樣品電子舌苦味響應(yīng)值Fig.3 Bitterness response values of electronic tongue for different samples at a concentration of 5 g/100 mL

2.3 大豆水解物的游離氨基酸含量和肽分子質(zhì)量分布

2.3.1 不同樣品中游離氨基酸含量及其TAV

游離氨基酸是非揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)中重要的組成部分，具有呈味閾值低、呈味能力強(qiáng)的特點(diǎn)[24]。Yang等[25]研究發(fā)現(xiàn)，氨基酸呈味特性可以分為以下其4 種：鮮味、甜味、苦味和無味。4 個(gè)樣品中游離氨基酸含量如表1所示，將表1中的氨基酸按呈味特性進(jìn)行如下分類，鮮味氨基酸：天門冬氨酸、谷氨酸；甜味氨基酸：蘇氨酸、絲氨酸、甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸；苦味氨基酸：纈氨酸、甲硫氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、組氨酸、精氨酸；無味氨基酸：半胱氨酸、酪氨酸、賴氨酸。

表1 4 個(gè)樣品中游離氨基酸含量Table 1 Contents of free amino acids in four samples

由表2可知，4 個(gè)樣品中呈現(xiàn)苦味的游離氨基酸含量遠(yuǎn)高于其他呈味游離氨基酸。樣品F1中苦味氨基酸含量達(dá)4 154.33 mg/100 g，分別約是其鮮味氨基酸和甜味氨基酸的8、4 倍，也是4 個(gè)樣品中含量最高的。樣品F3中苦味氨基酸含量次之，F(xiàn)2中含量最少。

表2 4 個(gè)樣品中游離氨基酸分類及含量Table 2 Free amino acid composition of four samples

采用TAV評(píng)價(jià)呈味物質(zhì)呈味貢獻(xiàn)[26]。從表3中可以看出，樣品中呈鮮味、甜味和苦味的游離氨基酸對(duì)味感都有一定的貢獻(xiàn)，但呈苦味的游離氨基酸TAV明顯大于其他味感游離氨基酸，如F1樣品中苦味游離氨基酸TAV總和為59.39，而鮮味游離氨基酸和甜味游離氨基酸分別為13.51和10.79，因此4 個(gè)樣品具有明顯苦味。F1樣品中纈氨酸和精氨酸TAV分別為10.85和16.28，是主要呈味貢獻(xiàn)游離氨基酸，其TAV遠(yuǎn)高于其他樣品。這與電子舌檢測(cè)結(jié)果相符合，F(xiàn)1樣品的苦味最強(qiáng)。

表3 4 個(gè)樣品中游離氨基酸TAVTable 3 Taste active values of free amino acids in four samples

2.3.2 肽分子質(zhì)量分布

對(duì)于多肽，其分子質(zhì)量大于6 000 Da時(shí)基本無苦味，分子質(zhì)量較小時(shí)，苦味強(qiáng)度與其鏈長(zhǎng)有一定的關(guān)聯(lián)[13]。苦味肽一般具有“結(jié)合單元”和“刺激單元”兩個(gè)功能單元，在苦味受體中苦味肽的直徑約為1.5 ?，兩個(gè)功能單元之間距離為4.1 ?，對(duì)于大分子蛋白質(zhì)和多肽，疏水性氨基酸被包裹在內(nèi)部，無法與苦味受體相結(jié)合，因此無法產(chǎn)生苦味[28-30]。對(duì)4 個(gè)樣品進(jìn)行肽分子質(zhì)量分布測(cè)定，結(jié)果如表4所示。4 個(gè)樣品中F1樣品小于1 000 Da的多肽相對(duì)含量最高，為94.17%，這與電子舌苦味響應(yīng)值相互驗(yàn)證。

表4 4 個(gè)樣品肽分子質(zhì)量分布Table 4 Molecular mass distribution of four peptides

2.3.3 游離氨基酸含量、電子舌響應(yīng)值以及感官評(píng)價(jià)苦味強(qiáng)度相關(guān)性分析結(jié)果

PLSR是一種常用的多元統(tǒng)計(jì)分析工具，用于快速同時(shí)定量預(yù)測(cè)復(fù)雜混合物成分的濃度。PLSR是一種基于因子的多元回歸將數(shù)據(jù)分解為不同主成分，并建立預(yù)測(cè)校準(zhǔn)模型的方法[31]。Bantadjan等[32]在研究鮮木薯根淀粉含量時(shí)運(yùn)用PLSR建模，發(fā)現(xiàn)便攜式光譜儀預(yù)測(cè)新鮮木薯根的淀粉含量可行。Steinsholm等[8]在研究鮭魚和雞肉中蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物時(shí)運(yùn)用PLSR建模，發(fā)現(xiàn)NMR具有對(duì)鮭魚和雞肉中蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物感官特性進(jìn)行預(yù)測(cè)的潛力。

本實(shí)驗(yàn)采用PLSR對(duì)4 個(gè)樣品中游離氨基酸含量與電子舌響應(yīng)值以及感官評(píng)價(jià)苦味強(qiáng)度進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如圖4所示。建立的PLSR模型共包括2 個(gè)主成分，解釋的方差為94%，說明模型可靠性較高。除了F3和F4樣品，其他數(shù)據(jù)都在兩個(gè)橢圓之間，表明PLSR模型可以很好地解釋它們。亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸和蛋氨酸為苦味呈味氨基酸，與電子舌苦味響應(yīng)值都在模型左側(cè)，其含量與電子舌苦味響應(yīng)值呈現(xiàn)正相關(guān)。4 個(gè)樣品中只有F1樣品與游離氨基酸中蛋氨酸、纈氨酸和亮氨酸都在模型左下角且距離很近，說明這些指標(biāo)呈顯著正相關(guān)。感官苦味強(qiáng)度（模型左側(cè)）、游離氨基酸含量（模型右側(cè)）和電子舌苦味響應(yīng)值（模型右側(cè)）都在兩個(gè)橢圓之間，說明感官苦味強(qiáng)度與二者呈明顯負(fù)相關(guān)，這進(jìn)一步驗(yàn)證了上面的猜測(cè)，由于樣品其他風(fēng)味強(qiáng)烈和感官評(píng)價(jià)本身會(huì)受到的客觀因素影響干擾了苦味評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。

圖4 4 個(gè)樣品中游離氨基酸含量、電子舌響應(yīng)值以及感官評(píng)價(jià)苦味強(qiáng)度的相關(guān)性分析結(jié)果Fig.4 Correlation analysis of free amino acids contents in four samples with electronic tongue response and sensory evaluation

2.4 苦味值評(píng)價(jià)方法建立

首先選取4 個(gè)樣品中最苦的F1樣品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)苦味強(qiáng)度和電子舌苦味響應(yīng)值相關(guān)性研究，探究二者的相關(guān)性；在此基礎(chǔ)上分別選取不同處理方式及不同質(zhì)量濃度的大豆蛋白水解物及玉米蛋白水解物進(jìn)行預(yù)測(cè)模型的建立及評(píng)價(jià)。

2.4.1 感官評(píng)價(jià)結(jié)果

將F1樣品按0.05、0.10、0.15、0.20、0.25 g/100 mL的質(zhì)量濃度進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，結(jié)果如圖5所示，苦味強(qiáng)度與質(zhì)量濃度間相關(guān)系數(shù)為0.984 2，呈現(xiàn)出良好的正相關(guān)性。其中0.25 g/100 mL F1樣品苦味強(qiáng)度最高（3.5）；0.05 g/100 mL F1苦味強(qiáng)度最低（1.8）。這一結(jié)果說明5 g/100 mL質(zhì)量濃度下4 個(gè)樣品間感官評(píng)價(jià)結(jié)果無顯著差異的主要原因是樣品質(zhì)量濃度過高。

圖5 不同質(zhì)量濃度F1樣品感官評(píng)價(jià)苦味強(qiáng)度Fig.5 Sensory evaluation of sample F1 at different concentrations

2.4.2 電子舌分析結(jié)果

將5 個(gè)樣品電子舌酸味、苦味、澀味、苦味回味、澀味回味、鮮味、咸味、豐富度響應(yīng)值結(jié)果（苦味回味、澀味回味、豐富度為電子舌系統(tǒng)軟件綜合響應(yīng)值得出）進(jìn)行PCA。如圖6所示，在PCA圖中兩個(gè)主成分的累積貢獻(xiàn)率為97.0%（＞70%），說明前兩個(gè)主成分幾乎包含樣品全部信息，可以反映樣品整體信息。5 個(gè)質(zhì)量濃度的樣品沿PC1和PC2分散分布，說明5 個(gè)樣品在呈味上有明顯差異。

圖6 不同質(zhì)量濃度F1樣品電子舌分析PCA圖Fig.6 Principal component analysis (PCA) plot of electronic tongue data of sample F1 at different concentrations

不同質(zhì)量濃度F1樣品電子舌檢測(cè)苦味響應(yīng)值結(jié)果如圖7所示，樣品間苦味響應(yīng)值呈線性關(guān)系，其中0.25 g/100 mL質(zhì)量濃度下樣品苦味響應(yīng)值最高，達(dá)到3.51；0.05 g/100 mL樣品苦味響應(yīng)值最低，為1.58?？辔俄憫?yīng)值變化趨勢(shì)和感官評(píng)價(jià)結(jié)果一致。

圖7 不同質(zhì)量濃度F1樣品電子舌苦味響應(yīng)值Fig.7 Bitterness response values of electronic tongue for sample F1 at different concentrations

2.4.3 感官評(píng)價(jià)與電子舌評(píng)價(jià)模型建立及驗(yàn)證

通過以上感官評(píng)價(jià)苦味強(qiáng)度和電子舌苦味響應(yīng)值趨勢(shì)圖發(fā)現(xiàn)，感官評(píng)價(jià)苦味強(qiáng)度和電子舌苦味響應(yīng)值均與樣品質(zhì)量濃度呈正相關(guān)，因此，為了實(shí)現(xiàn)電子舌對(duì)感官?gòu)?qiáng)度值的快速預(yù)測(cè)，建立電子舌響應(yīng)值對(duì)感官評(píng)價(jià)苦味強(qiáng)度的預(yù)測(cè)模型，并對(duì)預(yù)測(cè)模型的可信度及準(zhǔn)確性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.4.3.1 預(yù)測(cè)模型（定量校正模型）的建立

分別測(cè)定不同質(zhì)量濃度（0.05、0.10、0.15、0.20、0.25 g/100 mL）的F1樣品、大豆低聚肽粉的感官評(píng)價(jià)苦味強(qiáng)度和電子舌響應(yīng)值（苦味、鮮味、豐富度、咸味響應(yīng)值），建立感官評(píng)價(jià)苦味強(qiáng)度的預(yù)測(cè)模型，在建模過程中，模型所包含的主成分?jǐn)?shù)采用交叉驗(yàn)證的方法確定。校正均方根誤差（root mean square error of calibration，RMSEC）和決定系數(shù)R2用于檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膬?nèi)部穩(wěn)健性和擬合效果。模型的預(yù)測(cè)能力通過驗(yàn)證數(shù)據(jù)集檢驗(yàn)，預(yù)測(cè)均方根誤差（root mean square error of prediction，RMSEP）為其評(píng)價(jià)參數(shù)，以防模型過擬合。

采用PLSR方法建立預(yù)測(cè)模型時(shí)，主成分?jǐn)?shù)與模型的實(shí)際預(yù)測(cè)能力直接相關(guān)，因此需要先確定主成分再進(jìn)行后續(xù)模型建立。主成分?jǐn)?shù)過少時(shí)，不能充分反映樣品被測(cè)指標(biāo)信息，模型擬合不充分，從而降低模型預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度；主成分?jǐn)?shù)過多時(shí)，一些包含了噪音的信息會(huì)摻入其中進(jìn)行計(jì)算，導(dǎo)致過擬合，從而導(dǎo)致模型的預(yù)能力降低，得出錯(cuò)誤的預(yù)測(cè)結(jié)論。本實(shí)驗(yàn)采用舍一交叉驗(yàn)證法，通過RMSEC和RMSEP兩個(gè)參數(shù)確定主成分?jǐn)?shù)，當(dāng)RMSEC與RMSEP均較小時(shí)即為合適主成分?jǐn)?shù)。通過PLSR建模發(fā)現(xiàn)，模型中RMSEC和RMSEP參數(shù)都隨主成分?jǐn)?shù)增加而降低，因此PLSR預(yù)測(cè)模型最適主成分?jǐn)?shù)為3。

采用最優(yōu)的條件，建立感官評(píng)價(jià)苦味強(qiáng)度預(yù)測(cè)的最優(yōu)模型，通過校正集樣品對(duì)最優(yōu)模型進(jìn)行內(nèi)部交叉驗(yàn)證，結(jié)果如圖8所示，其回歸方程為Y＝0.484X1+0.537X2+0.509X3+0.522X4（式中：Y為感官苦味強(qiáng)度預(yù)測(cè)值；X1、X2、X3、X4分別為電子舌傳感器苦味、鮮味、豐富度、咸味響應(yīng)值）。

圖8 基于電子舌響應(yīng)值預(yù)測(cè)感官評(píng)價(jià)苦味強(qiáng)度模型Fig.8 Predictive correction model for sensory bitterness intensity based on electronic tongue response

結(jié)果表明，所建立的基于電子舌響應(yīng)值預(yù)測(cè)感官評(píng)價(jià)苦味強(qiáng)度模型的決定系數(shù)（R2）分別為0.93（校正數(shù)據(jù)集）和0.97（驗(yàn)證數(shù)據(jù)集），RMSEC分別為0.18（校正數(shù)據(jù)集）和0.10（驗(yàn)證數(shù)據(jù)集），說明模型的擬合效果較好，能夠通過電子舌預(yù)測(cè)感官評(píng)價(jià)苦味強(qiáng)度。

2.4.3.2 模型的預(yù)測(cè)效果分析

分別測(cè)定不同質(zhì)量濃度（0.07、0.12、0.17、0.22 g/100 mL）大豆低聚肽粉和不同質(zhì)量濃度（0.05、0.10 g/100 mL）玉米低聚肽粉的感官評(píng)價(jià)苦味強(qiáng)度和電子舌響應(yīng)值，利用建立的最優(yōu)定量預(yù)測(cè)模型，基于電子舌響應(yīng)值對(duì)6 個(gè)樣品的感官苦味強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)值與感官評(píng)價(jià)苦味強(qiáng)度的相關(guān)性如圖9所示?；陔娮由囗憫?yīng)值得到的感官評(píng)價(jià)苦味強(qiáng)度預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值吻合良好，6 個(gè)樣品的感官評(píng)價(jià)苦味強(qiáng)度預(yù)測(cè)值與感官評(píng)價(jià)苦味強(qiáng)度實(shí)測(cè)值的相關(guān)性為0.93，RMSEP為1.00，說明所建立的預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)能力較好。

圖9 感官評(píng)價(jià)苦味強(qiáng)度預(yù)測(cè)值校正模型的預(yù)測(cè)結(jié)果Fig.9 Prediction of prediction set samples by sensory bitterness intensity correction model based on electronic tongue response

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)研究了質(zhì)量濃度5 g/100 mL條件下4 個(gè)樣品的游離氨基酸含量和肽分子質(zhì)量分布以從側(cè)面印證4 個(gè)樣品間苦味值不同的原因。游離氨基酸結(jié)果顯示F1樣品的苦味游離氨基酸含量明顯高于其他樣品。肽分子質(zhì)量分布結(jié)果顯示F1樣品小于1000 Da的多肽分子質(zhì)量高于其他樣品。將游離氨基酸與電子舌評(píng)價(jià)和感官評(píng)價(jià)之間進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)F1樣品與游離氨基酸中蛋氨酸、纈氨酸和亮氨酸相關(guān)性較高，相較于其他樣品感官苦味評(píng)價(jià)相關(guān)性也較高，因此選用F1樣品進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。

以電子舌和感官分析技術(shù)為基礎(chǔ)，利用PLSR建立了電子舌響應(yīng)值與感官評(píng)價(jià)苦味強(qiáng)度分析模型，得感官評(píng)價(jià)苦味強(qiáng)度預(yù)測(cè)回歸方程：Y＝0.484X1+0.537X2+0.509X3+0.522X4。對(duì)感官評(píng)價(jià)苦味強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測(cè)，很好地克服了傳統(tǒng)感官評(píng)價(jià)方法的缺點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明本實(shí)驗(yàn)所建立的校正模型具有很高的預(yù)測(cè)能力，預(yù)測(cè)結(jié)果完全可以接受，可以替代常規(guī)感官評(píng)價(jià)分析方法。因此電子舌分析技術(shù)可以用于植物蛋白水解物的苦味強(qiáng)度的評(píng)價(jià)。