李智欣,崔志強,周 瑩,趙 毅

(中鹽工程技術(shù)研究院有限公司,天津 300450)

1 前言

食鹽作為百味之首,是每日不可或缺的調(diào)味品。我國是產(chǎn)鹽大國,鹽行業(yè)具有悠久的歷史。南至海南、北至內(nèi)蒙、東至渤海、西至新疆,都有豐富的鹽資源。不同產(chǎn)地、不同的產(chǎn)區(qū)、不同來源、不同工藝的鹽,具有不同的特點、特性和特殊口感,這一點在各地居民的飲食習(xí)慣中多有印證。食鹽的主要成分為氯化鈉,其中還含有一些鈣、鎂、硫酸根等成分。文章旨在研究食鹽中的鈣鎂鹽(硫酸鎂、硫酸鈣、氯化鎂和氯化鈣)含量對其口感的影響。為了規(guī)避人工感官品評的主觀影響,此研究口感評價采用電子舌方法進行,結(jié)合偏最小二乘回歸分析數(shù)據(jù)結(jié)果,建立食用鹽感官評價模型,為揭示食鹽的口感差異提供新的研究思路和方法。

2 材料與方法

2.1 原料與儀器

食用鹽(中鹽牌),中鹽金壇鹽化有限責(zé)任公司;純凈水,杭州娃哈哈集團有限公司;食品添加劑 硫酸鎂、硫酸鈣、氯化鎂、氯化鈣(華裕牌),江蘇華裕實業(yè)有限公司。SA-402B電子舌味覺分析系統(tǒng),日本Insent公司;電子分析天平,梅特勒—托利多儀器有限公司。

2.2 試驗方法

理化指標測定依據(jù)GB/T 13025.5-2012[1]、GB/T 13025.6-2012[2]、GB/T 13025.8-2012[3]和GB/T 5461-2016[4]的規(guī)定執(zhí)行,分別測定和計算樣品中的鈣鎂鹽含量。

電子舌分析。稱取一定量的配制好的樣品,添加純凈水?dāng)嚢枞芙?定容配制成0.5%質(zhì)量濃度的樣品溶液,供SA402B 電子舌進行測定。電子舌檢測條件如下:清洗5 min,測試樣品30 s,測量回味30 s。在剛開始測定時,傳感器感應(yīng)強度會上下波動,測定1～2次后,響應(yīng)強度會趨于穩(wěn)定,所以每個樣品測定5次平行,后續(xù)分析時選用后3次的響應(yīng)強度數(shù)據(jù)。

偏最小二乘(PLS)回歸。PLS回歸運用主成分分析的原理[5],先將多個X和多個Y,濃縮成新的成分,然后通過研究主成分之間的關(guān)系,從而研究X和Y之間的關(guān)系。使用PLS回歸對電子舌傳感器信號強度數(shù)據(jù)與理化指標測定結(jié)果進行擬合比較,建立電子舌傳感器信號強度數(shù)據(jù)變化的預(yù)測模型,采用交叉有效性分析確定主成分個數(shù);投影重要性指標VIP表示X對于Y的解釋重要性力度;模型R方評價模型的解釋力度;回歸系數(shù)檢驗評價模型的顯著性影響。

數(shù)據(jù)處理與分析。采用SPSSAU[5](Statistical Product and Service Software Automatically, 自動化統(tǒng)計產(chǎn)品和服務(wù)軟件)得到相關(guān)數(shù)據(jù),并對數(shù)據(jù)進行PLS分析和圖表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗分組

根據(jù)食鹽中鈣鎂鹽的含量范圍,設(shè)定鈣鎂鹽含量的五個水平,按照四因素五水平設(shè)計正交試驗,得到25組已知鈣鎂鹽含量的食鹽測試樣品。

2.2 數(shù)據(jù)結(jié)果

采用電子舌分別對25組食鹽測試樣品溶液的咸味、鮮味、鮮后味口感進行檢測,分別得到25組咸味、鮮味、鮮后味的口感值。

2.3 數(shù)據(jù)分析

為了研究鈣鎂鹽含量(X)對食鹽口感變化值(Y)的影響關(guān)系,將鈣鎂鹽含量與口感數(shù)據(jù)結(jié)果建立偏最小二乘分析(PLS)模型,結(jié)果如下。

主成分的確定。交叉有效性可用于分析最佳成分個數(shù),分析結(jié)果見表1。

表1 交叉有效性分析Tab.1 Cross validation analysis

由表1 可知,只有主成分數(shù)量為1個時,Qh2大于0.097 5,因此選取主成分數(shù)量為1個。進行下一步分析(PLS)。

PLS分析。投影重要性指標VIP用于表示X對于Y的解釋重要性力度,見圖1。

圖1 投影重要性指標VIP值Fig.1 VIP value of projection importance index

圖1顯示,自變量硫酸鎂對于所有因變量的解釋重要性力度最強,其次為氯化鈣、硫酸鈣和氯化鎂,對于所有因變量的解釋重要性相對較弱。

PLS回歸得到因變量Y與自變量X之間的回歸關(guān)系表達式(模型方程式),用于分析自變量對于因變量的影響關(guān)系情況,回歸系數(shù)標準化值的正、負對應(yīng)代表“增強”、“降低”,標準化值(絕對值)越大說明影響越大;R方值表示PLS回歸模型中所有X分別對于Y(變化原因)的解釋力度,R方值越大說明所有X對于Y的解釋力度越強。PLS建立的模型方程式及R2結(jié)果見表2。

表2 電子舌測定值與鈣鎂鹽含量的PLS回歸模型Tab.2 PLS regression model between electronic tongue measurements and calcium magnesium salt content

表2中,通過PLS方程表達式可以看出,氯化鎂和氯化鈣對食鹽的咸味和鮮味均有增強作用,同時對鮮后味有降低作用;硫酸鎂和硫酸鈣對食鹽的鮮后味有增強作用,同時對咸味和鮮味有降低作用。用R2顯示,四種鈣鎂鹽含量(所有X)分別對咸味變化值(Y1)、鮮后味變化值(Y3)的解釋力度較強,對鮮味變化值(Y2)的解釋力度較弱。

p值用于分析X對于Y的影響顯著性,如果p值小于0.05則說明X對于Y呈現(xiàn)出顯著性影響。分析結(jié)果見表3。

表3 回歸系數(shù)檢驗表格Tab.3 Test table of regression coefficient

由表3可知,硫酸鎂對咸味、鮮味和鮮后味均有顯著影響;其他三種鈣鎂鹽對三種味感的影響不顯著。

3 結(jié)論

PLS方程表達式見表2。食鹽中的鈣鎂鹽對食鹽口感均有一定影響,其中氯化鎂和氯化鈣對食鹽的咸味和鮮味均有增強作用;硫酸鎂和硫酸鈣對食鹽的鮮后味有增強作用;硫酸鎂對三種口感均具有顯著影響(p值<0.01)。使用PLS方程表達式對8份未參與建模的食鹽樣本的咸味、鮮味和鮮后味進行預(yù)測,將預(yù)測值與實測值(電子舌傳感器信號強度數(shù)據(jù))進行比較分析,相對誤差絕對值均小于5%,進一步說明所建立的模型具有較好的預(yù)測能力。由此可以推斷,不同種類食鹽具有的細微口感差異,主要源于其中鈣鎂鹽含量不同。

4 展望

通過研究食鹽中鈣鎂含量對其口感的影響,可以解析食鹽口感的成因,對我國豐富的食鹽資源的口感形成提供科學(xué)的解釋,通過已知的鈣鎂含量可預(yù)測其咸味、鮮味和鮮后味的變化,從而實現(xiàn)對不同食鹽味感的比較和排序,還可以為烹飪、食材加工中的食鹽應(yīng)用方案提供科學(xué)建議。