张红艳,陈嘉景,刘翠华,黄友谊,蒋友武,徐 娟
(1.华中农业大学园艺林学学院园艺产品感官评价与品质检测中心,武汉 430070;2.西北农林科技大学园艺学院,陕西杨凌 712100)
园艺作物包括蔬菜、果树、花卉和茶叶等,在中国种植业总面积中排名第二,产值排名第一[1],中国的蔬菜和水果分别是继粮食作物后的第二和第三大农业种植产业。柑橘和苹果的面积和产量稳居世界首位[2,3],中国柑橘研究已步入世界第一方阵,有力支撑了中国柑橘产业的健康、快速和可持续发展,园艺产品感官评价学与园艺产业研究的深度融合将是未来的重点发展方向[2]。
感官评价学在化妆品、食品和葡萄酒行业的研究和应用相对成熟,但在园艺领域还没有形成系统的理论和技术体系。园艺产品感官评价学是一门典型的技术跨界的新学科,也是园艺学与食品感官评价学的交叉学科。中国感官评价的研究起步较晚,尤其是园艺产品感官评价,力量较弱,加上长期以来认识和投入不足,导致许多问题还缺乏系统性研究。随着中国经济快速发展和人们生活水平的提高,对园艺产品的消费也提出了更高的要求。园艺产品感官评价连接了园艺产业、科学研究和市场,将逐渐实现园艺产品科学和定向地满足消费者需求,支撑产业发展。但园艺产品感官评价研究和应用刚起步,与美国、新西兰等国家相比还有一定差距,与中国园艺产业发展规模不匹配[2]。
中国感官评价的研究起步较晚,先后经历了概念引进、消化吸收、实验室建设、自主制定相关标准的过程。在感官评价标准、感官评价研究、感官评价应用等方面不断突破,2019年发布首个中国主导研制的第一项感官分析国际标准,标志着中国感官分析标准化水平已得到国际认可[4]。中国园艺产业和感官评价学的研究发展为园艺产品感官评价学的创建提供了契机。随着中国经济发展和人民生活水平提高,对园艺产品的消费也提出了多样化、个性化的需求。
园艺产品感官评价通过试验获得的感官评价分析数据能更加科学表明什么园艺产品好吃以及为什么好吃。在乡村振兴的战略背景下,为促进农民增收,通过提质增效和产业链延伸战略,实现中国园艺产业的高水平可持续发展。因此,建设科学、合理、系统、规范的园艺产品感官评价技术体系,是满足消费者对园艺产品高品质和多样化的需求、适应园艺产业发展需要,也是园艺产品提档升级、园艺学科内涵提升的核心驱动力和创新推动器。园艺产品感官评价学的创建将整个园艺产业的育种、栽培及采后研究与消费者需求有机串联、前后贯通,形成良性的、有自我驱动力的闭环(图1)。
图1 园艺产品感官评价学使园艺产业各环节形成闭环
与深加工的食品和饮料等产品相比,用于评价的园艺产品有以下特点[5]。
1)园艺作物具有多样性。中国是苹果、柑橘、桃、猕猴桃、大白菜、茶叶等园艺作物的原产地,种质资源丰富。不仅园艺植物的品种、砧木和授粉亲本存在多样性,而且可食部位、果实(有/无子)、成熟期和新鲜度等都具有多样性,这些因素都将影响园艺产品感官评价的结果。
2)大部分园艺产品以活体状态提供给消费者。用于消费的果蔬来自园艺作物的花、果实、种子和叶片组织或器官,采摘后的组织、器官或整个植物是活体,采后活体将经历成熟、衰老和死亡的过程,不同阶段与待评测生鲜样品的时效性有关,与感官评价结果的真实性密切相关。
3)园艺产品感官品质受多因素影响。园艺产品产地的栽培环境、年份间的气候差异、栽培管理技术、采摘时期等因素影响其感官品质。在制备感官评价的样品前,应对园艺产品的成熟度、新鲜度的一致性等进行准确判别,如通过近红外无损检测技术筛选含水量或可溶性固形物相对一致的园艺产品,以保证样品间的可比性及评测结果的可重复性。
从事园艺产品感官评价者不仅要考虑园艺产品的多样性、时效性、季节性和组织特异性,还要更加细致地考虑园艺产品的生物安全性、待测样品的均一性、采后贮藏货架期及测评样品的最佳风味期等,对评价样品的取样和制备也提出了更高的要求。这也是园艺产品区别于食品感官评价的独特性所在。
在全国第三轮和第四轮学科评估中,华中农业大学园艺学排名第一,获评A+。华中农业大学园艺学作为“双一流”建设学科,不仅要引领学科的发展,还要发挥在学科建设、科学研究、人才培养及社会服务等方面的协同创新能力。国民经济和园艺产业的发展,对园艺学专业人才素质和能力的培养要求越来越高,而传统的园艺学科培养体系亟待完善。华中农业大学深刻认识到园艺感官评价学对园艺学科和产业发展的重要性,依托学校园艺学科的优势地位,从2016 年开始,谋划师资队伍及研究团队、园艺感官评价平台构建、教材体系建设等。
加强国内外学习交流,提升教师队伍的能力,组建园艺产品感官与消费者体验团队。学校派出青年教师、技术人员去世界上较为知名的研究机构,如新西兰皇家植物与食品研究院等科研院所学习,积极参加各种相关培训和会议,加强学科知识理论及试验技能的提升,跟踪国外园艺产品感官发展动态,积极开展国际合作交流,引进和消化国际先进技术,促进内聚性发展。与新西兰、美国、澳大利亚等国家风味检测、感官评价领域高水平研究团队合作研究,将国际园艺感官评价领域的科学研究成果与中国园艺产业结合,进行本土化和产业化落地。同时加强与国内外园艺感官评价学领域的合作与交流,国外已同新西兰皇家植物与食品研究所、美国佛罗里达大学柑橘研究与教育中心、澳大利亚昆士兰大学、国内与全国蔬菜质量标准中心(山东寿光)、广东新会陈皮产业研究院、湖北省洞庄茶业有限公司等相关研究机构或企业建立了实质性的合作。
中国只有少数高校和研究院(所)建立了食品感官分析实验室,部分单位的感官教学和食品评定都在改造过的教室进行[6,7]。绝大部分食品生产企业没有标准化的感官分析实验室,且缺乏经过专业培训的专业技术人员,受评价环境和技术人员的制约,食品企业极少采用感官分析方法进行新产品开发和质量控制,食品企业的推广和示范作用有限。中国食品感官评价标准化技术和应用指南亟待完善。
2016 年,华中农业大学开始筹建园艺产品感官评价平台,借鉴国外经验,并结合国情和学科特点,于2017 年底建成面积386 m2,功能设施齐备的标准化园艺感官评价平台。平台包括评价员等候/培训室、样品贮藏室、具有独立新风系统的样品制备区、17 个具有独立新风系统和局域网数据采集系统的感官评价小间、装有单向镜面墙和监控设备的讨论室和办公室等区域(图2)。平台建设后期,总结建设过程中积累的经验,申报并获批了一系列的自主知识产权,包括一种无干扰园艺产品感官评价室(实用新型专利,ZL 2019 2 2227700.5)、园艺产品感官评价招募程序和数据库系统V1.0(计算机软件著作权,登记号为2021SR0710256)等专利或著作权,对平台建设的相关知识产权进行固化。
图2 华中农业大学园艺产品感官评价平台
平台运行过程中,为了更有效地开展园艺感官评价学的研究,根据发展和研究需要,还购置了用于园艺产品气味检测的气相色谱-质谱/嗅闻联用仪、滋味成分检测的液相色谱仪、物性分析的质构仪和挥发性物质提取-微蒸馏联用仪(SAFE-Micro VC)等相关仪器设备,为园艺感官评价研究提供了硬件支撑。
纵观国内外,还未见有专门、系统地针对园艺产品感官评价的专业书籍出版发行。在中国工程院园艺学专家邓秀新院士的指导和支持下,由华中农业大学园艺林学学院园艺产品感官与消费者体验团队牵头,西北农林科技大学园艺学院采后团队的参与下,汲取并参考国外相关领域及国内相关高等院校、研究院(所)专家们研究著作的精华,结合相关的感官评价实践经验[8,9],将科研成果转化为园艺产品感官评价学的教材内容与创新试验项目,编写完成规划教材《园艺产品感官评价学概论》,拟由高等教育出版社出版发行。
从园艺产品的特色出发,结合食品感官评价的理论和技术方法,该教材主要包括以下几部分内容,绪论、园艺产品感官评价的样品采集与前处理、园艺产品感官评价的基础、园艺产品感官评价的实施条件、园艺产品感官评价人员的选拔与培训、园艺产品感官评价要点、园艺产品感官品质的仪器测定、园艺产品感官评价分析案例及8 个操作性很强的评价分析试验。
课程培养目标设定为理解园艺产品感官评价基本要素、原理与影响因素、掌握园艺感官评价常用的检验方法及数据统计分析方法、设计园艺感官评价方案并组织实施,培养具有园艺感官评价综合素质的复合型人才。
此外,基于试验设计和统计方法在感官评价学中的重要性,规划了园艺产品感官评价试验设计与统计分析教材,作为园艺产品感官评价学教材体系建设的一项重要内容。并拟结合现代生物信息学等理论,完善和提升食品感官评价学的知识体系。
自2017 年国内第一个专门从事园艺产品感官评价的平台建成以来,该平台发挥长期系统研究园艺产品品质和风味组学的优势,与园艺产业和基础研究深度融合,关注园艺产业链、学科和产业发展相关问题,搭建了种植端和市场需求端之间的“最后一米”的桥梁。如在园艺作物柑橘方面,在湖北省重点研发项目“湖北主栽柑橘优质果品感官品质评价体系建设与应用”的支持下,与晓曦红农业科技开发有限公司合作,开展柑橘果品新鲜度、成熟度和化渣性等感官品质评价,为种植者和销售方提供消费者端的感官评价数据,以支撑产业的良性发展。
以前,运营商和销售商假借“市场”名义,使得所有果蔬品种都朝着耐贮藏运输方向发展,导致风味较差,误导了种植者对品种的选择,也降低了消费者的食用体验。通过建立园艺感官评价研究体系,旨在科学、客观建立消费者与生产者之间的联系。如通过对不同地区的消费者口味和消费习惯的分析发现,东北人总体上喜欢大果型柑橘果实,上海人喜欢小果型柑橘果实。根据感官评价分析评价结果,将不同等级或具备不同品质属性的柑橘有的放矢地进行市场投放,实现了园艺产值的最大化,对引导中国园艺产业沿着绿色、健康、可持续方向发展具有重要意义[10]。
结合园艺学人才培养方案,开设园艺产品感官评价学课程,不仅凸显专业特色,也丰富了园艺学专业的课程体系,实现与国内外市场和消费者体验接轨,培养应用型或研究型人才,引领园艺学科发展的育人目标。课程基于本科生与研究生知识体系、培养条件、培养目标及科研参与度等差异,以生为本,采取因材施教,分层次教学[11]。如一年级本科生的实践课、大学三年级或四年级的园艺专业选修课、研究生的园艺产品感官试验设计和数据分析选修课程,分别讲授不同的理论知识点和试验设计,为学生提供锻炼机会,提升学生感官评价能力。
1)一年级本科生的实践课。由于一年级本科生不具备专业知识,还没有经历系统的高等教育学习,缺乏自主试验设计能力,因此,在教学中以培养兴趣和传承知识为主、不涉及过多专业知识。减少试验难度,增加趣味性小试验,提升课程的科普性和知识趣味性。理论部分增加视频和互动环节,避免理论过于枯燥,尤其注重理论和实践的结合,同时将国家经济发展、国际贸易形势的变化、园艺学科和产业发展等课程思政的案例融入课堂教学当中;引入园艺的创意课,融合课外实践环节,助力培育时代新人,启发园艺感官评价未来主体的发展。
2)大学三年级或四年级的园艺学专业性教学。园艺专业大三和大四年级的学生已经有园艺专业的知识背景,上过园艺植物栽培学、园艺植物育种学、园艺产品品质分析、园艺产品贮藏营销等课程,具有系统的专业知识体系。将专业教育与创新创业教育相结合,改变过去本科教学偏重基础,实践以验证性试验为主的理念,减少验证性试验,增加探索性试验设计,提高学生的自主性和求知欲,增强对感官检验应用的深刻意识、调动学生的学习积极性。结合人才培养目标,通过思考提出问题到解决问题的实践,培养学生思考和探究专业问题的兴趣、创新思维和创新能力,加强创业教育与创业实践,不断提升专业素质[12]。与双创“创新创业”、大学生科技创新基金(SRF)科研实践项目相结合,采用大班授课,小班研讨、小班试验的模式。课程试验组织过程中,学生完成样品筛选与制备、方案设计与呈送、检验结果统计与分析、最后得出试验结论,完成试验报告等环节。试验报告能够客观地反映学生的实践效果及报告撰写能力,督促学生及时总结,提高学习效果。
3)研究生的园艺感官评价课程。研究生教学讲授内容以试验设计、数据处理和分析为主线,课程内容引入新进展、新技术、研究热点和前沿,讲授内容无固定教材,由感官评价领域内的专家授课。增加探索性内容,拉近学生与现代科学发展的距离,培养研究生的创新和探索能力,与课题研究相结合,并学以致用,自主研究和开发适于园艺产品的感官评价及消费者研究技术和理论,提高研究生解决复杂问题的综合能力和创新思维能力。
园艺产品感官评价学重视实践教学,在本科人才培养方案中,课程32 学时,试验课16 学时,涉及8种类型试验,包括味觉灵敏度测试、嗅觉匹配度测试、鲜榨橙汁成对比较差别检验、网纹甜瓜三点检验、脐橙风味定量描述分析、不同产地沃柑的感官品质排序检验、红茶滋味特征感官剖面检验、樱桃番茄消费者偏爱和接受度检验。试验材料涉及多种园艺产品种类,包括鲜果、果蔬汁、茶叶等;学生可自主设计感官评定方案;试验报告与实践操作能力考核相结合、强化课程实践性和应用性;培养学生独立思考、提出问题和解决问题的能力。本科生还可以通过SRF 科研实践项目,深度参与完成园艺感官课题,通过专业综合训练与素质拓展并行,求真立行,全面提升学生综合素养。
在课程教学中,引入不同类型的园艺作物感官评价方法和案例,尤其是园艺产品感官与消费者体验团队与塔里木大学合作进行的环塔里木盆地库尔勒香梨感官品质比较及与全国蔬菜质量标准中心(山东寿光)和广东新会陈皮产业研究院等企事业单位合作的研究成果。学生基于园艺产品感官分析的基础相关理论、试验原理和试验结果统计分析,结合本科教学与园艺产业,提升实际应用的能力。同时,对园艺产品感官有兴趣的学生,可以参与项目研究,如SRF 创新项目等,在项目研究过程中,培养学生试验设计和数据处理及分析能力、研究探索能力和创新思维能力。
园艺产品感官评价学将园艺作物研究与感官评价深度融合,连接了园艺科学研究与产业、市场和消费者,将使中国园艺产品实现科学和定向地满足消费者需求,支撑园艺产业健康发展[2]。研究园艺产品的感官特性和消费者评价、多学科交叉进行消费者行为分析、味觉多元是未来感官评价的重要内容[13],经过长期、系统地研究,园艺产品感官评价学将形成最具特色的园艺学科,其理论和技术体系也将在园艺产业中展现其广泛的应用前景和应有的地位,并将助力国家“双一流”园艺学科的建设和发展,促进实现国际一流学科的目标。