【研究意義】水果的口感決定性地影響了其在消費者心中的歡迎程度,而質地和食味品質是影響口感的關鍵。質地特性指食品從被接觸、咀嚼、吞咽時通過機械、觸覺、視覺等感受到的一種綜合性質,主要用于描述園藝產品硬度、脆度、致密、細嫩程度等特點,是繼風味品質后用于農產品特別是園藝作物品質評價的重要內容。食味品質是指水果在被消費者食用過程中所表現出來的理化特性和感官特性,主要包括甜度、酸度、易嚼性等。基于多種方法的菠蘿果實質地及食味品質綜合評價能夠更全面地反映各菠蘿品種的品質特性差異,為優良菠蘿品種資源的篩選提供科學支撐。
【本研究切入點】本研究在前人的基礎上,進一步完善菠蘿感官評價的指標,增加了質構特性、理化成分指標的分析;并運用相關性分析、主成分回歸分析等統計方法,建立菠蘿質地與食味品質評價體系,以彌補感官評價客觀性不足、評價指標不系統的缺陷。
【擬解決的關鍵問題】闡明目前主要菠蘿品種的質地和食味品質差異,明確影響菠蘿感官滿意度的關鍵質構和理化指標,運用合理的統計方法構建菠蘿質地與食味品質的預測模型,為菠蘿品質評價提供參考。
1、材料
受試菠蘿品種包括‘巴厘’‘無刺卡因’‘臺農4號’‘臺農11號’‘臺農16號’‘臺農17號’及‘金菠蘿’,均為目前市面主要流通的菠蘿品種。各品種均來自海南天地人生態農業股份有限公司菠蘿種質資源圃,于2022年4月果實成熟期采摘,果實采摘標準參考NY/T 450—2001125l中菠蘿采收技術要求中成熟度2的標準:果實均自然成熟至果眼飽滿、果底部開始出現桔黃色時統一采摘。果實樣品選取大小一致、外形良好的中大果,采摘后及時運回實驗室處理。用于人工感官評價、質構和理化分析的樣品每個品種各7個,一共 147個果,重復3次。
2、儀器與設備
TA.XT plus 質構儀,英國Stable Micro Systems公司;UVmini-1285紫外可見光光度計,日本津島公司;TD-45數字手持折光儀,中國金科利達公司;臺式微量高速冷凍離心機,德國Eppendorf公司。
3、人工感官評價
3.1、評價員的組成根據參與人的時間、興趣及感官靈敏度等最終挑選出26位優選評價員進行感官評價,評價員年齡在20-60 歲,每10歲作為一個梯度。各年齡段的評價人數分布如下:20-30 歲:8人、30-40歲:8人;40-50 歲:6人;50-60歲:4人。各年齡段男女比例均為1:1。
3.2、描述詞及定義惇在評價小組組長的組織下,評價小組人員參照GB/T 16861—1997進行討論并確定評價描述詞和定義(見下表)。

3.3、評分標準將果肉統一切成約邊長為2 cm、體積為8 cm3的正方體塊放至托盤中,對不同品種菠蘿進行隨機編碼,并以隨機順序呈送給每位評價員。評價員利用上述感官描述詞及定義對所有樣品進行定量描述和評分,對于正向描述詞(香氣、細膩感、易嚼性、甜味),與參比越接近,得分越高;對于負向描述詞(殘渣量、纖維感),與參比越不接近,得分越高,具體評分標準見下表。評價結束后,由小組組長統計各指標得分及總分。感官評定總分是對菠蘿感官品質的綜合評價,其值等于果實香氣、嫩度、脆度、易嚼性等11個感官評價指標得分的總和,包含了菠蘿果肉香氣、質地、殘渣、易嚼性和甜度等方面的信息,能夠客觀反映菠蘿的感官品質,作為衡量各品種菠蘿感官品質好壞的標準,總分的分值在11-44。

4、數據標準化
使用SPSSAU數據處理軟件對影響感官品質感官總分的質構、理化等關鍵指標的數據進行區間化的標準化,數據區間化的方法參考XIONG等130l和劉競研等,進而開展綜合評價。數據標準化的公式如下所示:

式中:X為試驗測得數據;Std(X)為標準化后的數據;Xmin及Xmax為樣品相應測定指標的最小值及最大值;a=l,b=4。
將數據標準化后進行打分,打分規則如下:與感官評價中感官總分顯著性正相關的指標定義為正向描述詞,打分方法與標準化的方法一致,與感官總分呈顯著性負相關的指標定義為負向描述詞,打分方法為Y=a+b-Std(Xi),即評分區間在[1,4]。對于正向描述詞,標準化后的數據結果越大,評分越高;對于負向描述詞,標準化后的數據結果越小,評分越高。
5、分析方法
利用SPSS軟件分別對試驗測得感官評定數據、質構參數及理化指標數據進行方差分析,計算不同品種菠蘿各指標的平均值、標準差以及變異系數。通過SPSS 23統計軟件分析感官評價和質構參數及理化指標之間的相關性,并采用主成分回歸法進行回歸分析,建立菠蘿感官品質的預測方程。
1、果實感官評價
菠蘿品種間的感官評價各指標得分均存在顯著性差異(見下表,P<0.05)。果肉的感官評價指標中,殘渣量和香氣在不同品種間的差異最大,其次是果肉甜度、易嚼性及果肉嫩度,果肉纖維感在品種間的差異較小。菠蘿果中柱的品質變異大于果肉,其中果中柱的易嚼性為高度變異,變異系數達到37%,其次是脆度、殘渣量及纖維感,變異系數分別為 35%、32%及32%,果中柱甜度的變異系數最小。
感官評價總分從高到低依次為:‘臺農17號’>‘臺農16號’>‘臺農4號’>‘金菠蘿’>‘臺農11號’>‘無刺卡因’>‘巴厘’。‘臺農17號’的感官評價總分最高,為 32.24,‘臺農17號’菠蘿果肉的甜度最高且肉質細嫩,果中柱最脆嫩,果實整體易咀嚼、纖維感弱而化渣性好;其次為‘臺農 16號’和‘臺農4號’。‘臺農16號’果肉質地最細嫩,果中柱脆嫩,果實整體易咀嚼,纖維感最弱、殘渣量最少、化渣性最好,果肉甜度較高,感官評價總分僅次于‘臺農17號’菠蘿;‘臺農4號’的果肉較甜,果中柱較脆嫩,果實整體較易咀嚼、纖維感較弱、化渣性較好,整體得分較高;其次是‘金菠蘿’及‘臺農11號’,其中‘金菠蘿’的甜度較高,果實香氣濃郁,但肉質細嫩度一般,且果實整體不易咀嚼,尤其是果中柱幾乎不可食用,同時纖維感強、化渣性差;‘臺農11號’的感官總分得分中等偏下,果肉細嫩,果中柱較脆嫩,但果實整體易嚼性較差,纖維感較強、化渣性偏低,且果肉偏酸、香氣較弱;‘巴厘’和‘無刺卡因’的總分最低,果肉質地不細嫩,果實整體咀嚼性差、纖維感強、化渣性差,果中柱較硬且可食性差。

2、影響感官特征的質構及理化指標
研究發現,菠蘿果肉質地剖面分析指標與感官評價中質地相關的部分指標存在顯著相關。質構指標中的硬度、咀嚼性、最大剪切力與感官評價指標的易嚼性呈顯著負相關,與殘渣量和纖維感呈顯著正相關,相關系數R均在0.89以上(表7)。同時,這3個指標與感官總分之間也表現出很強的相關性,是影響菠蘿感官特征的關鍵質構指標。回復性、膠著性、彈性和凝聚性與感官評價中的質地指標相關性不顯著。
菠蘿果中柱質構指標和感官評價結果進行相關性分析,得到的結論與果肉一致。因此,本研究選擇硬度、咀嚼性、最大剪切力3個質構指標用于菠蘿果實質地和食味品質的綜合評價。果肉的理化成分對于感官品質具有較大的影響。對菠蘿果肉的8個理化組分與感官評價指標的相關性分析發現(表8),受測的8個理化指標中,影響感官評價及感官總分的指標包括可溶性固形物、糖酸比及可溶性果膠。其中,可溶性固形物與感官評價指標果肉嫩度、果肉甜度及果肉易嚼性呈顯著性正相關,與果肉殘渣量及纖維感呈顯著負相關;糖酸比與果肉甜度顯著相關;可溶性果膠與果肉嫩度、易嚼性呈顯著性正相關,與果肉殘渣量及纖維感呈顯著負相關。纖維素含量與果肉纖維感顯著正相關,但和感官總分相關性不明顯。而可溶性固形物、糖酸比及可溶性果膠與感官總分則存在顯著相關性,因此,篩選以上3個理化指標用于菠蘿果實質地和食味品質的綜合評價。

3、主成分回歸分析
進一步建立基于菠蘿質構測試及理化分析的菠蘿感官品質預測模型,將篩選出的6個顯著影響感官評價的質構和理化指標作為自變量,感官評分作為因變量,在回歸分析之前先檢驗各個參數變量的方差膨脹因子( variance inflation factor,VIF),判斷各指標是否存在共線性問題。可得硬度、咀嚼性、最大剪切力,可溶性固形物、糖酸比及可溶性果膠的VIF分別為9.521、44.472、8.453、9.237、6.603和12.645。診斷結果表明這6個關鍵指標間存在一定的共線性問題,需要先進行主成分分析,才能進行回歸分析。
對篩選出的6個關鍵指標進行主成分分析,得到各主成分(F1-F6)的特征根、方差貢獻率(見下表)。因前兩個主成分的特征值較大,且累計貢獻率達到93.87%,故提取2個主成分,即將F1、F2用作后期進行回歸分析。將各主成分因子得分作為自變量,標準化后的感官總分作為因變量,進行回歸分析建立多元線性回歸方程。將各主成分因子得分作為自變量,標準化后的感官總分作為因變量,進行回歸分析建立多元線性回歸方程。感官總分的回歸模型R=0.916,意味著篩選的6個關鍵質地、理化指標可以解釋感官評價總分91.6%的變化原因,模型通過F檢驗(F=21.681,P=0.007<0.05)。另外,針對模型的多重共線性進行檢驗發現,模型中VIF值均小于5,意味著不存在共線性問題;并且D-W值在2附近,說明模型不存在自相關性,樣本數據之間并沒有關聯關系,模型較好。

用原始變量替換模型中的主成分變量,從而得到質構特性和理化指標對菠蘿感官評價的多元回歸方程:y=-0.181X1-0.185X2-0.182X3+0.182X4+0.148X5+0.169X6.式中:X1為硬度;X2為咀嚼性;X3為最大剪切力;X4為可溶性固形物;X5為糖酸比;X6為可溶性果膠。
為了檢驗模型的預測精度,用20個樣品的試驗數據對模型進行外部檢驗,感官評價預測模型預測的決定系數為0.916,標準偏差為0.11,說明預測模型驗證的精度較高,通過理化成分指標和質構特性指標建立的感官綜合評價預測模型對不同品種菠蘿口感的判別具有較好的指示意義。
15個質構、理化指標在菠蘿品種間存在較大差異,其中,可溶性蛋白及維生素C在品種間差異最大,其次是糖酸比、咀嚼性、最大剪切力、可溶性果膠及硬度。利用相關性分析的方法篩選出影響感官評價的關鍵質構、理化指標6項,分別為硬度、咀嚼性、最大剪切力、可溶性固形物、糖酸比及可溶性果膠。對6個關鍵性質構和理化指標的綜合評價結果與感官評價結果一致,進一步利用主成分回歸分析方法對篩選的關鍵指標構建菠蘿感官評價的預測模型,Y(感官評價總分的預測值)=-0.181硬度-0.185咀嚼性-0.182最大剪切力+0.182固形物+0.148糖酸比+0.169可溶性果膠,模型精度較高。因此,根據感官評價、質構屬性和理化組分等多種方法的有效融合和關鍵指標的篩選及模型的建立,可以更加有效地評價菠蘿的質地和食味品質,此方法也可為其他作物優良品種資源的篩選提供參考。
參考文獻:付山, 梁鄴, 徐玖亮, 阮云澤, 羅劍, 李婷玉. 基于多種方法的菠蘿果實質地及食味品質綜合評價[J]. 中國農業科學, 2023, 56(15): 3006-3019.
參考文獻:付山, 梁鄴, 徐玖亮, 阮云澤, 羅劍, 李婷玉. 基于多種方法的菠蘿果實質地及食味品質綜合評價[J]. 中國農業科學, 2023, 56(15): 3006-3019.