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电子舌评价甜菊糖甜味特性
甜菊糖是一种天然的非营养型高倍甜味剂,甜度高、甜味纯正、热值低,食用安全且具有一定功能性,本文采用电子舌技术对5种高纯度RA甜菊糖进行检测,考察电子舌对不同种类甜菊糖识别和甜味特性评价的可行性,以期建立一种基于仪器分析的快速甜味评价方法,促进甜菊糖新产品的研发、改进及其在食品行业中的应用。
一、材料与方法
实验材料
蔗糖(分析纯),甜菊糖样品:RA99,RA97,RA95,RA/RD(90/7),RA/RB(90/10)。
实验仪器
上海瑞玢isenso电子舌,自动进样器。
实验方法
样品制备 配制质量浓度为0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.10、0.12g/mL的蔗糖溶液。配制5种甜菊糖溶液,每种样品均配制0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.2g/L10个梯度。样品配制均使用蒸馏水,称量时精确到±0.001g。
电子舌检测 电子舌检测样品前,对传感器依次进行了活化、校正和诊断,确保传感器状态良好。样品在室温( 20℃)下进行检测,每次信号采集时间为120s,样品间设置清洗序列(蒸馏水,清洗10s),每个样品重复测量5次。
感官评价 选择质量浓度为0.2、0.4、0.6、0.8、1.2g/L的5种甜菊糖样品和质量浓度为0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、0.12g/mL的蔗糖溶液进行感官评价。指定6个质量浓度梯度蔗糖甜度得分为2、4、6、8、10、12,以此为标准对5种甜菊糖5个质量浓度共25个样品进行甜度评分。
数据处理
采用主成分分析法对电子舌7支传感器数据进行分析,通过第1主成分(PC1)和第2主成分(PC2)得分图,观察样品的分布情况。
二、结果与讨论
甜菊糖感官评价结果
表1为甜菊糖样品相对蔗糖甜度的感官评价得分平均值,同列数据间没有显著性差异(P>0.05)。实验过程中发现,样品在1.2g/L质量浓度下,甜味强度过大,对味蕾产生刺激,且呈现明显苦味,感官评价员无法给出客观准确结果。纯RA样品溶液在0.2~0.8g/L时,本研究结果为0.03~0.09g/mL,同时该质量浓度范围也是甜菊糖实际应用中最常使用的,可用以部分替代蔗糖。
根据感官评价结果,计算了甜菊糖在不同质量浓度下相对蔗糖的甜度倍数,见图1。随着质量浓度的升高,样品甜度降低。本研究中RA99、RA/RD(90/7)在等同0.062g/mL、0.061g/mL蔗糖溶液时的甜度倍数分别为155倍和152倍。在0.6g/L以下,RA99甜度最高,而0.8g/L时其甜度最低,主要受苦味出现的影响。
电子舌传感器对甜味的响应值
图3为电子舌传感器对5个质量浓度甜菊糖RA99样品的原始数据雷达图。传感器能够识别样品质量浓度差异,除ZZ和CA外,其余5支传感器响应值差别明显,且随着样品质量浓度增加响应值增大,HA和JE区别能力最好。根据单个样品重复5次的测量结果,计算了7支传感器对全部样品响应值的相对标准偏差,最大值为1.968%,表明传感器性能良好,实验数据可靠。
电子舌识别不同类型甜菊糖
甜菊糖组分(RA、RB、RC、RD等)种类和配比不同,其甜味特性存在一定差异。图4为5种不同组成的甜菊糖电子舌主成分分析结果,前2个主成分的累计贡献率为81.25%,能够充分展现原始信息。判别指数为100,表明电子舌能够很好地区分不同种类的甜菊糖。RA95和RA97在图中位置接近,表明其“味道”相近。RA99与其他样品距离较远,差异最大。添加了10%RB和7%RD的RA/RB(90/10)和RA/RD(90/7)样品在PC1上差异明显,且与纯RA系列样品区分明显。以上结果表明,电子舌能够快速识别不同种类(组分差异)的甜菊糖样品。
电子舌对甜味强度的评价
图5为RA95、RA/RB(90/10)、RA/RD(90/7)主成分分析得分图和载荷图。以蔗糖溶液为甜味强度参比,图中沿箭头方向甜味随质量浓度升高而增强,PC1和PC2共同反映出了甜味强度信息。3种甜菊糖样品的质量浓度增大趋势与甜味增强趋势在PC1上呈现,同一质量浓度下的3种甜菊糖样品甜度从大到小可能为RA/RD(90/7)、RA95、RA/RB(90/10),该结果与表1中的感官评价结果一致,表明电子舌能够进行甜味强度评价。本研究采用的7支液体传感器的透过膜具有交互选择性,即每支传感器对酸、甜、苦、咸、鲜5种味道的物质均有敏感性,但敏感强度不一样。计算了7支传感器对PC1和PC2的载荷(图5b),在PC1上载荷较大的传感器为JB、HA、BB,在PC2上载荷较大的传感器为ZZ、CA、GA,传感器JE对PC1和PC2的贡献率均较小。
图6为甜菊糖RA95、RA97和RA99电子舌检测结果的主成分分析图,样品质量浓度为0.3、0.6、0.9g/L,图中沿箭头方向甜味增强。PC1轴上自负向正蔗糖和甜菊糖质量浓度递增,呈现甜味增强趋势。不同RA在同一质量浓度下,在PC2轴上自正向负呈现甜味增强趋势,即甜味强度从小到大依次为RA95、RA97、RA99,图中显示甜味强度结果与表1中的感官评价结果一致。
电子舌对质量浓度0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0g/L的RA95、RA97、RA99和质量浓度0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.10g/mL的蔗糖溶液进行检测,对数据结果进行了主成分分析。图7为甜菊糖RA95、RA97、RA99和蔗糖的主成分得分图,PC1轴自负向正样品浓度呈现递增趋势。RA95、RA97、RA99与蔗糖的组间距离分别为3.13、2.32、1.02,组间距离越小,组间差异越小,结果表明RA99与蔗糖的差异最小,其口感与蔗糖更接近。
三、结束语
采用电子舌技术对5种高含量RA甜菊糖样品进行了甜味特性评价研究,并与感官评价结果进行了对比。结果显示:电子舌能够很好地区分蔗糖和不同类型(组分差异)甜菊糖样品;电子舌结合主成分分析能够实现甜菊糖甜味强度比较,且结果与感官评价一致;电子舌结合组间距离分析,能够实现不同类型甜菊糖与蔗糖的相似度评价。