苦荞是一种蓼科荞麦属一年生草本植物。苦荞被国际粮农组织公认为药食同源的特色杂粮作物，更是被《本草纲目》誉为“五谷之王”。苦荞富含蛋白质、脂肪、矿物微量元素、膳食纤维等营养成分，还含有丰富的生物黄酮类、糖醇类等活性功能成分。研究表明，苦荞在降血压、降血糖、改善肠道微生态、抗氧化、抗癌抑瘤、预防肥胖症、护肝等方面具有一定功效。苦荞是一种可为人类提供优质营养，具有较好食用价值及保健功能的特色杂粮，具有很多其他农作物无法比拟的优点。

因苦荞固有的韧性壳、脆性仁，苦荞脱壳难度很大，整仁率很低。市面上售卖的苦荞米分为两种形态：一是经过浸泡、蒸煮处理后脱壳得到的熟化苦荞米，二是由育种技术选育出的易脱壳品种直接脱壳得到的生苦荞米。苦荞米最常见的食用方法是与大米一同进行蒸煮、食用，但是苦荞米与大米的比例并不清晰。因此，探讨苦荞米添加量，使蒸制的混合米饭品质、风味最佳，大众更易接受，也是苦荞米研究的关键问题。
 

一、材料与方法

01 实验原料

大米：市售；苦荞米：农业农村部杂粮加工重点实验室。

大米与苦荞米的比例及其编号如下表所示。

工艺：苦荞米→清洗→浸泡→蒸煮→成品

02 仪器与设备

HL-D-4X型蒸箱：山东浩龙厨业有限公司；Alpha MOS ASTREE型电子舌、Heracles NEO型电子鼻、Alpha MOS IRIS VA400型电子眼：法国Alpha M.O.S公司。

03 电子眼测定

将样本置于白板同一位置进行拍摄，每个样品重复测定6次。对采集的图像提取图像中心圈的特征信息，记录占比大于1%的色号作为分析数据。

04  电子舌测定

米饭与水按照1:15的比例混匀，浸泡10 min，取80 mL待测液放于电子舌专用杯中检测，每个样品数据采集120 s，采集周期为1s。每个样品重复测定6次。电子舌传感器名称及性能描述见下表。

05  电子鼻测定

准确称取5 g试样，放入顶空瓶内，40 ℃恒温金属浴加热10 min。捕集阱初始温度40 ℃，捕集阱最终温度250℃，捕集阱分流速率10 mL/min，捕集持续时间50 s，进样口温度200 ℃，进样口压力10 kPa；进样量5000μL，注射速度125μL/s，数据采集周期(0.01 s)采集时间110s；每个样品重复测定5次
 

二、结果与讨论

01 电子眼对苦荞米饭的颜色差异分析

通过电子眼检测，占比在1%以上的特征色号有22个。其中，随着苦荞米添加量的增加，占比在增大的特征色号有13个，如：1619、1875、1876、1891、1892、1893、2147、2148、2163、2164、2165、2421、2437；随着苦荞米添加量的增加占比在减少的特征色号有9个，如：2709、2982、2983、2984、3000、3255、3256、3257、3273。为验证电子眼采集图像的稳定性，以确保实验数据的可靠性，计算样本的相对标准偏差 (Relative standard deviation, RSD)，结果如下表所示。样本特征色号RSD值均小于5%，表明电子眼采集的苦荞米饭色泽数据具有良好的重现性，可满足后续分析。

对11种样品进行电子眼的主成分分析(Principal component analysis, PCA)，由图1可知，PC1的贡献率为84.5%，PC2的贡献率为9.8%，2个主成分的总贡献率为94.3%，可以用来解释样品绝大部分信息。各样品之间离散分布，均无交叉重叠，表明电子眼能够鉴定出各样本的颜色差异。随着苦荞米添加量的增大，苦荞米饭的颜色变得越来越暗沉，黄褐色加深，光泽越来越差。在主成分分析图中随着苦荞米添加量的增加，样本逐渐从X轴的左轴向右轴移动，表明随着苦荞米比例增加颜色呈现规律变化。由于主成分1的贡献率较大，因此可以根据样本在X轴上的距离判断样本之间的差异。3与4号样品颜色相似，9～11号样品颜色相似，其余样品颜色差异较大。

综上所述，电子眼能够准确地检测出样本之间的颜色特征。

02  电子舌对不同比例苦荞米饭的滋味差异分析

对所有样品电子舌传感器的响应值绘制雷达图(图2)，其中SCS苦味传感器、CPS基本味传感器的响应值最高，其次是ANS甜味传感器、CTS咸味传感器、PKS基本味传感器的响应值较高。

通过味觉分析比较发现不同比例苦荞米饭的滋味呈现一定的规律性，随着苦荞米添加量的增大，各传感器的响应值也随之增大。上述结果表明，不同比例的苦荞米饭滋味会因苦荞米添加量的不同而逐渐变化。

由图3可知，第一和第二主成分贡献率之和达到99.8%，即这2种主成分涵盖了11组样本绝大部分的原始数据信息，其中PC1的贡献率为98.1%，PC2的贡献率为1.7%，且样本间的差异主要表现在第一主成分上。各样本之间均无重合，表明电子舌技术能够明显地将不同比例苦荞米饭区分。在PCA图中随着苦荞米添加量的增加，样本逐渐从X轴的左轴向右轴移动，各样本在滋味上呈现一致规律，表明随着苦荞米比例增加滋味逐渐变化。由于PC1的贡献率大，所以样本在横坐标上的距离越大，表明了样本之间的差异越大。

结合图2可知，苦荞米添加量越高，酸味、咸味、鲜味、甜味、苦味、基本味的响应值越大，与PCA图的变化趋势相对应，其中4号样与3号样品距离较远，4号样品开始出现滋味加重的现象，与3号样品差异明显。综上所述，电子舌测定得到的指标具有鉴定苦荞米饭滋味特征的能力。

03  电子鼻对不同比例苦荞米饭的滋味差异分析

由于图4中样本间相互重叠，组内样品分布离散，分类效果并不理想，PCA不能区分样本间的差异，故进行线性判别分析(Linear discriminant analysis, LDA)。LDA结果如图5所示。由图5可知，LD1的贡献率为52.2%，LD2的贡献率为31.9%，其累计贡献率为84.1%，能够反映样品中的大部分气味信息。1、2、11号样本与其余样本距离较远，表明了1、2、11号样本与其余样本之间的差异较大。6～10号样本距离较近，存在部分重叠现象，说明这几组样本气味相似，并且随着苦荞米添加量的增大，样本呈现出从左向右依次移动的趋势。1、2号样本米饭的香味较重、苦荞的香味较淡，苦荞香味从3号样本开始逐渐明显，11号样本苦荞味过重。综上所述，电子鼻结合线性判别分析可较好地区分不同比例苦荞米饭。

经电子鼻鉴定，共鉴定出30种挥发性化合物，包括烷烃类、醇类、醛类、酯类及其他化合物。其中十一烷、十二烷、十三烷、十四烷、正十五烷、乙基苯、萘、壬醛、反式-2-壬烯醛、苯乙烯、2-十一酮、1-壬醇、1-辛烯-3-醇、十二醛的含量随着苦荞米添加量的增大而增大；己醛、1-丙醇、1-丁醇、2,3-戊二酮、2-庚酮、2-甲基丁醇、异丁醇、丁醛、2-甲基丁醛、异戊醇、戊醛、香草醛、邻苯二甲酸二甲酯、棕榈酸乙酯、棕榈酸甲酯、乙酸丁酯的含量随着苦荞米添加量的增大而减小。此外，乙基苯、苯乙烯产生植物的味道，棕榈酸甲酯产生鸠尾草的味道；壬醛、反式-2-壬烯醛、十二醛具有宜人的橘子香；1-壬醇、1-辛烯-3-醇、己醛、1-丙醇、1-丁醇、异戊醇、乙酸丁酯产生水果香味；2-十一酮、2,3-戊二酮、香草醛、棕榈酸乙酯散发令人愉悦的奶油味；2-庚酮、2-甲基丁醛、戊醛具有坚果香；萘、2-甲基丁醇、丁醛则会产生一些令人不愉快的气味。

三、结论

本实验基于电子感官系统对不同比例苦荞米饭进行色泽、滋味、气味和质地的系统分析。结果表明，智能感官评价系统能够准确识别出不同比例苦荞米饭的差异，将感官结果客观化、数据化。

在色泽方面，从11组样本中共提取到22个特征色号。在PCA图中，随着苦荞米添加量的增加，样本逐渐从X轴的左轴向右轴移动。在滋味方面，苦荞米饭对苦味、基本味响应值最大，其次是甜味和咸味，且随着苦荞米添加量的增大，各味觉传感器的响应值也逐渐增大，在PCA图中样本从X轴的左轴向右轴移动。在气味方面，鉴定出烷烃类、醇类、醛类、酯类等化合物，随着苦荞米添加量的增大，化合物含量随之增大或减小，在LDA图中，样本呈现出从左向右移动的规律性。

在质构方面，质构特性与人工感官评价结果呈现相同趋势，其中3号样品的质构特性均为最大值。人工感官评价可为电子感官系统测定结果提供建议，明确电子感官系统测定下的哪个样品更易被评价员所接受。人工感官评价结果与智能感官评价结果一致，且3号样品的得分显著高于其他样品，表明3号样品更易被评价员所接受。智能感官评价技术与人工感官评价有机结合，可以更有效地评价苦荞米饭的感官品质。

 

来源：感官科学与评定。封面图及文章配图来源：创客贴。

文章来源：胡紫倩,王嘉,谭欣,等.基于智能感官评价技术的苦荞米饭差异分析[J].食品科技,2024,49(07):163-170.

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