曾艷，張穎，郝學財，鄧莉，孫媛霞

(1.中國科學院天津工業(yè)生物技術研究所，天津 300308；2.天津春發(fā)生物科技集團有限公司，天津 300300)

電子舌對不同工藝制備的海帶調味品味感特征分析

曾艷1，張穎1，郝學財2，鄧莉2，孫媛霞1*

(1.中國科學院天津工業(yè)生物技術研究所，天津 300308；2.天津春發(fā)生物科技集團有限公司，天津 300300)

為研究不同工藝制備的海帶調味品的應用可能性，采用電子舌SA402型味覺分析系統(tǒng)對1%(W/V)的海帶樣品進行了味感差別分析。同時，為減少酚類物質對樣品鮮味測試的干擾，使用聚乙烯吡咯烷酮對40%乙醇提取海帶樣品中的酚類物質進行了屏蔽。結果顯示：電子舌能較準確地辨別不同工藝制備的海帶調味品，直觀反映各樣品的味感差異；5倍質量當量的聚乙烯吡咯烷酮能有效去除40%乙醇提取海帶樣品0.5%(W/V)中酚類物質對電子舌鮮味傳感器的影響。

電子舌；味覺分析；海帶；多酚；聚乙烯吡咯烷酮

雖然目前我國海帶產(chǎn)量約占全球的50%，居世界首位[1]，但是其加工利用卻仍處于初級階段，以傳統(tǒng)的鹽漬海帶、海帶結、海帶卷和海帶絲等為主，再加工品及成品都很少[2]。海帶富含多種營養(yǎng)物質，具有消腫利尿、降脂降壓等多重功效，除直接食用和藥用外，海帶還具有良好的調味作用。日、韓利用海帶濃縮汁制取調味品的歷史悠久，其國內早已有多種相關商品上市供應[3]。近年海帶新型食品制備與海帶調味品應用也受到我國行內人士的廣泛關注[4,5]，制作工藝差異會造成海帶食品風味不同，而風味口感對海帶調味品的質量監(jiān)控與市場推廣影響重大，因此有必要對開發(fā)的海帶調味品進行味感分析。

食品感官評價存在主觀性強、易受環(huán)境影響、精確度低等弊端[6]。電子舌作為一類模擬人體舌頭味覺機理的智能識別電子系統(tǒng)，由交互敏感傳感器陣列、信號采集電路、基于模式識別的數(shù)據(jù)處理方法組成，具有能整體選擇同類味覺物質，體現(xiàn)味覺物質間相互作用，靈敏度高，可靠性強，重復性好，可對樣品進行量化測試的特點，已廣泛應用在茶類[7]、酒類[8]、飲料[9]、肉制品[10]、乳制品[11]等食品品質的分析檢測上。

本實驗采用電子舌技術測試了自制海帶調味品的鮮、咸、苦、澀、酸味，以考察不同制備工藝與海帶調味品味覺特征的聯(lián)系，為企業(yè)后續(xù)海帶調味品的開發(fā)提供參考。此外，鑒于鮮味是水產(chǎn)調味品的重要指標，而海帶的酚類物質會干擾電子舌鮮味傳感器測試，以40%乙醇提取的海帶樣品為研究對象，考察了聚乙烯吡咯烷酮對酚類物質鮮味干擾的屏蔽效果。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

利用不同制備工藝獲得6個海帶調味樣品：40%乙醇提取海帶樣品(S1)，60%乙醇提取海帶樣品(S2)，利用褐藻膠裂解酶、纖維素酶分別酶解海帶樣品(S3和S4)，利用本實驗室篩選獲得的芽孢桿菌(CGMCC No.9391)、戊糖片球菌PC-5分別發(fā)酵海帶樣品(S5和S6)。所有樣品均為提取、酶解或發(fā)酵后離心所得上清液，經(jīng)冷凍真空干燥后冷藏用于實驗。

鮮味標準物質谷氨酸鈉(monosodium glutamate，MSG)，咸味標準物質氯化鈉(NaCl)，苦味標準物質鹽酸奎寧，澀味標準物質鞣酸，酸味標準物質酒石酸，F(xiàn)olin-Ciocalteu試劑，多酚標準樣品沒食子酸，聚乙烯吡咯烷酮(PVPP)，購自美國Sigma-Aldrich公司。

1.2 試驗儀器

味覺分析試驗在日本Insent公司SA402型味覺分析系統(tǒng)上進行。該系統(tǒng)以類脂膜作為味覺傳感器，當類脂薄膜的一側與味覺物質接觸時，膜電勢發(fā)生變化而產(chǎn)生響應值。儀器加載5種傳感器電極AAE，CT0，C00，AE1，CA0和2個參比電極，分別用于測試食物的鮮、咸、苦、澀、酸5種味道及其回味。

多酚含量測試在日本島津公司UV-1800型紫外分光光度計上進行。

1.3 試驗方法

1.3.1 味覺分析試驗

將100 mL沸水與1 g海帶樣品混合，常溫靜置10 min，過濾。移取冷卻的濾液35 mL進行電子舌檢測。檢測流程為系統(tǒng)設定程序，包括參比溶液電勢測定→樣品溶液電勢測定(味覺測試)→電極簡單清洗→參比溶液電勢再次測定(回味測試)→電極徹底清洗。每個樣品檢測4次, 運用系統(tǒng)自帶數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，對后3次的測試數(shù)據(jù)進行味覺特征分析[12]。

不同濃度的味覺標準物質，也按照相同的檢測流程與數(shù)據(jù)分析流程進行味覺測試分析。

1.3.2 海帶樣品中的多酚含量測定

多酚含量的測試采用Folin-Ciocalteu 比色法[13]進行。移取10 mg/mL海帶樣品水溶液0.5 mL于試管中，加入2.5 mL的0.2 mol/L福林酚試劑，振蕩靜置5 min后，加入2 mL的7.5% (W/V) Na2CO3溶液振蕩，室溫靜置60 min。測定765 nm處的吸光度。使用10，20，30，40，50 μg/mL的沒食子酸溶液為標準物質，根據(jù)同樣步驟測試的結果繪制標準曲線。

2 結果與討論

2.1 不同海帶調味品的味覺品質與其制備工藝的關系

雷達圖可以清晰、直觀地反映由電子舌測定的不同海帶調味品的味覺響應[14]。

圖1 不同海帶調味樣品的味覺雷達圖

由圖1可知，除戊糖片球菌發(fā)酵的海帶樣品S6外，其他5種海帶調味品測試的味覺響應具有相似的輪廓，鮮味、苦味與澀味的響應強度接近，而在酸味、咸味上的響應強度有所差異。

進一步使用三維散點圖分析水產(chǎn)調味品上比較關注的鮮味以及樣品在味覺響應強度上有所差異的咸味、酸味。

圖2 不同海帶調味樣品的味覺指標三維散點圖

由圖2可知，戊糖片球菌發(fā)酵的海帶樣品S6酸味強度高，鮮味強度低；乙醇水溶液提取的海帶樣品S1和S2咸味響應值高；而褐藻膠裂解酶酶解海帶樣品S3、纖維素酶酶解海帶樣品S4以及芽孢桿菌發(fā)酵海帶樣品S5三者味覺響應差別不大，這一結果與各樣品的制造工藝息息相關。戊糖片球菌發(fā)酵海帶過程中會產(chǎn)生如乙酸、乳酸等酸類物質，同時其還能將谷氨酸轉化為γ-氨基丁酸，降低海帶中鮮味物質谷氨酸鈉的含量[15]，因此戊糖片球菌發(fā)酵樣品相對酸味強，鮮味低。與酶解或發(fā)酵海帶樣品相比，乙醇水溶液提取的樣品蛋白與多糖含量少，主要成分為鹵化鹽，因此咸味重。實驗所用纖維素酶和褐藻膠裂解酶是復合酶體系，對海帶可能具有相似的水解作用，而自篩的芽孢桿菌被證實在產(chǎn)生褐藻膠裂解酶外，還分泌纖維素酶，因此這三者作用的海帶調味品的味覺品質類似。

2.2 主成分分析與聚類分析

主成分分析(principle component analysis，PCA)是對數(shù)據(jù)進行降維處理，將多個變量化為少數(shù)幾個互不相關綜合變量的統(tǒng)計分析方法，其能排除眾多共存信號中的重疊信息[16]。6種海帶調味品的味覺品質主成分分析得分圖見圖3。

圖3 不同海帶調味樣品味覺指標的主成分分析圖

主成分1(PC1)和主成分2(PC2)的方差貢獻率分別為59.86%和39.15%，累計貢獻率為99.01%，超過85%，說明PC1和PC2可以充分反映樣品原有的指標信息[17]。6種海帶調味品3次重復的味覺測試指標沒有完全重合區(qū)域，存在一定的差異，而相似工藝制備的海帶調味品味覺測試指標靠近，說明SA402型味覺分析系統(tǒng)的重復性好，可以較好地區(qū)分由不同工藝制備的海帶調味品。

聚類分析(cluster analysis，CA)將一批樣品或指標按照它們在性質上的親疏、相似程度進行分類，使類間相似性盡量小，類內相似性盡量大，通過分類分析不同樣品間的相似度。對6個海帶調味品進行聚類分析的結果見圖4。橫坐標的標度由距離比例進行重新標定，不影響分類結果[18]。

圖4 不同海帶調味樣品味覺指標的聚類分析圖

由圖4可知，纖維素酶水解、褐藻膠裂解酶水解以及芽孢桿菌發(fā)酵生產(chǎn)的海帶調味樣品在標度為1左右就聚為一類，說明這3種樣品的味感品質極其相似，這一結果與樣品制備工藝的先前分析吻合。用不同濃度乙醇提取的海帶樣品在標度為2左右聚為一類。而戊糖片球菌的發(fā)酵樣品與這5種樣品的味覺特征評價相差甚遠[19]。

2.3 PVPP對鮮味測試干擾的屏蔽作用

根據(jù)先前報道，茶葉中兒茶素類多酚物質會對SA402型味覺分析系統(tǒng)的鮮味測定造成干擾，而適量的PVPP能有效去除多酚，降低干擾[20]。在測定各海帶調味品多酚含量的基礎上，針對制備工藝相對簡單、鮮咸味評價指數(shù)高、酚類含量低的40%乙醇提取海帶樣品S1(多酚含量為0.126%)，進行了PVPP對鮮味測試干擾的屏蔽作用實驗。首先測試了40%乙醇提取海帶樣品在不同濃度下的鮮味電極電勢響應值，結果見圖5。

圖5 40%乙醇海帶提取物在不同濃度下的鮮味電極電勢響應

40%乙醇提取海帶樣品在鮮味電極上的電勢響應值隨濃度的變化呈指數(shù)擬合趨勢 (y =-34.33+34.15ex/0.133)，濃度越大，電勢響應值越小。在超過1%(W/V)濃度下電勢響應值趨于極值-34.33 mV，因此，選擇0.5%(W/V)為考察PVPP屏蔽作用的樣品濃度。

于常溫下向0.5%(W/V)的40%乙醇提取海帶樣品中加入不同質量當量的PVPP，每隔10 min攪拌5 min，持續(xù)總時長達1 h后過濾，所得過濾清液用于鮮味味覺測定，結果見圖6。

圖6 40%乙醇海帶提取物(0.5%，W/V)在不同當量PVPP存在下的鮮味電極電勢響應

隨著PVPP添加量的增加，鮮味電極的電勢響應值增加，兩者呈指數(shù)擬合趨勢(y=-19.85-12.27ex/1.26)，在添加5倍質量當量的PVPP時，鮮味電極的電勢響應值趨于穩(wěn)定。根據(jù)MSG在不同濃度下的鮮味電勢響應標準曲線可知，在不添加PVPP時，40%乙醇提取海帶樣品在0.5%(W/V)濃度下的鮮味與1 mmol/L的MSG持平，而在加入足量PVPP屏蔽干擾物質后，其鮮味僅與0.55 mmol/L的MSG持平。這說明雖然多酚在40%乙醇提取海帶樣品中的含量不高，卻能對鮮味味覺響應造成大的干擾。

3 結論

首次采用電子舌智能系統(tǒng)對海帶調味品進行了味覺檢測分析，發(fā)現(xiàn)乳酸菌發(fā)酵制備的海帶樣品酸味強度高，鮮味強度低；乙醇水溶液提取的海帶樣品咸味重；而通過褐藻膠裂解酶酶解、纖維素酶酶解以及芽孢桿菌發(fā)酵制備的3種海帶樣品，由于復合酶系的酶解作用相似，味覺響應差別不大。主成分分析與聚類分析結果說明電子舌設備能較好地辨別根據(jù)不同工藝原理制備的海帶調味品味覺差異，有望在海帶調味品風味分析上進行推廣。此外，使用PVPP對40%乙醇海帶提取物中的多酚進行了絡合屏蔽，發(fā)現(xiàn)其能有效去除多酚對電子舌SA402型味覺分析系統(tǒng)鮮味測試的干擾。這一結果說明使用電子舌進行味覺分析時，應對電子舌的工作原理與待分析物質的組成多加了解把握，以期獲得更為準確的儀器味覺分析信息。

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Analysis of Taste Characteristics ofLaminariajaponicaCondiment Prepared by Different Process with Electronic Tongue

ZENG Yan1, ZHANG Ying1, HAO Xue-cai2, DENG Li2, SUN Yuan-xia1*

(1.Tianjin Institute of Industrial Biotechnology, Chinese Academy of Sciences, Tianjin 300308, China; 2.Tianjin Chunfa Bio-Technology Group Co., Ltd., Tianjin 300300, China)

To explore the application possibility ofLaminariajaponicacondiment prepared by different process, SA402 taste analysis system is used to detect the taste difference ofLaminariajaponicacondiment with the concentration of 1% (W/V). At the same time, to reduce the interference of phenols to umami test, phenols inLaminariajaponicacondiment being extracted with 40% ethanol is removed by polyvinylpyrrolidone. The result shows that electronic tongue could distinguishLaminariajaponicacondiment prepared by different methods. At the concentration of 0.5% (W/V), 5 equivalent polyvinylpyrrolidone could solve the interference well to the umami measurement of the sample extracted with 40% ethanol.

electronic tongue; taste analysis;Laminariajaponica; polyphenols; polyvinylpyrrolidone

2016-07-12 *通訊作者

國家高技術研究發(fā)展計劃(863計劃)項目(2013AA102105)；國家農業(yè)科技成果轉化項目(2014GB2A100504)

曾艷(1982-)，女，助理研究員，博士，研究方向：天然活性物質；

孫媛霞(1963-)，女，研究員，博士，研究方向：功能糖與天然活性物質。

TS201.1

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.01.018

1000-9973(2017)01-0080-05