基于主成分分析结合智能感官评价法优化蒜姜复合调味汁配方研究

黄娟 贡湘磊

DOI：10.3969/j.issn.1000-9973.2024.05.019

引文格式：黄娟，贡湘磊.基于主成分分析结合智能感官评价法优化蒜姜复合调味汁配方[J].中国调味品，2024，49（5）：120-123，155.

HUANG J， GONG X L.Optimization of formula of garlic and ginger compound sauce based on principal component analysis and intelligent sensory evaluation method[J].China Condiment，2024，49（5）：120-123，155.

摘要：为优化蒜姜复合调味汁配方，利用智能感官评价法，选择感官分析、色差分析、电子舌和电子鼻评判蒜姜复合调味汁的品质，基于主成分分析法筛选出决定蒜姜复合调味汁品质的前两个因素；再以这两个因素作为比较系数，在固定生抽酱油体积比5%、料酒体积比5%的条件下，调整蒜、姜比例，以蒜姜的质量比为1∶1、1∶2、2∶1制作蒜姜复合调味汁，优化蒜姜复合调味汁配方。研究结果表明，电子舌响应值和色差值的累计方差贡献率为99.65%，可用于对蒜姜复合调味汁品质的综合评价。在蒜姜的质量比为1∶2、生抽酱油体积比为5%和料酒体积比为5%的条件下，蒜姜复合调味汁的品质综合评分较高，此款复合调味汁适宜作为腌制复合调料汁使用，适用于肉类和水产品的烹调。

关键词：主成分分析；智能感官评价；蒜姜复合调味汁

中图分类号：TS201.1      文献标志码：A      文章編号：1000-9973（2024）05-0120-04

Optimization of Formula of Garlic and Ginger Compound Sauce Based on

Principal Component Analysis and Intelligent Sensory Evaluation Method

HUANG Juan， GONG Xiang-lei

（Culinary Science and Technology Department， Jiangsu College of Tourism， Yangzhou 225000， China）

Abstract： To optimize the formula of garlic and ginger compound sauce， intelligent sensory evaluation method is used， and sensory analysis， color difference analysis， electronic tongue and electronic nose are selected to evaluate the quality of garlic and ginger compound sauce. Based on principal component analysis method， the first two factors that determine the quality of garlic and ginger compound sauce are screened. With these two factors as the comparison coefficients， under the conditions of the volume ratio of light soy sauce of 5% and the volume ratio of cooking wine of 5%， the garlic-ginger ratio is adjusted to produce garlic and ginger compound sauce： the mass ratio of garlic to ginger is 1∶1， 1∶2， 2∶1， and the formula of garlic and ginger compound sauce is optimized. The research results indicate that the cumulative variance contribution rate of electronic tongue response value and color difference value is 99.65%， which can be used for comprehensive evaluation of the quality of garlic and ginger compound sauce. Under the conditions of the mass ratio of garlic to ginger of 1∶2， light soy sauce volume ratio of 5%， and cooking wine volume ratio of 5%， the comprehensive score of the quality of garlic and ginger compound sauce is high. This compound sauce is suitable for using as a pickling compound sauce and is suitable for cooking meat and aquatic products.

Key words： principal component analysis （PCA）; intelligent sensory evaluation; garlic and ginger compound sauce

收稿日期：2023-12-18

基金项目：扬州市社科研究重点课题（扬社联[2021]16号）

作者简介：黄娟（1988—），女，江苏徐州人，讲师，硕士，研究方向：食品工程。

中餐烹饪中，一般利用生姜、大蒜、葱等具有特殊辛香味道的食材对肉类、水产品进行调味。由于这些食材具有特殊的挥发性气味和可溶性元素，对肉类、水产品的腥味有较好的去除作用，因此广受喜爱[1]。在现代快节奏、高效率的生活需求下，将蒜、姜、生抽酱油、料酒等以一定比例调和制成复合调味汁，从而实现在肉类、水产品加工过程中添加一种复合调味汁即可完成去腥、调味等作用，使烹饪菜肴的口感和风味提升，同时丰富菜肴的营养价值。

感官分析是食品品质分析中最常用也是最基础的方法之一，是通过人的感觉器官对产品进行质量检测的方法，包括视觉、嗅觉、味觉、触觉和听觉，通过这些感官评分能够帮助人们感知并评价产品的质量[2]。电子舌是由交互敏感传感器阵列、信号采集装置、基于一定模式识别的数据处理方式共同构建的、能对滋味进行定性定量分析的仪器。通过电子舌可以模拟人类味觉系统，对信号采集装置采集到的数据进行分析处理，最终获得样品的滋味参数[3-4]。色差是食品重要的物理指标之一，将调味品加入烹饪菜肴中，由于调味汁本身的颜色可能会对最终烹饪的菜肴造成影响，因此调味汁的色差在烹饪中也有重要的决定作用。电子鼻主要是针对食品的挥发性气味进行分析，反映食品的总体挥发性风味信息[5-6]。

主成分分析（principal component analysis，PCA）是一种将多个变量转换为少数几个累计贡献率达到较高水平的主成分的分析方法，能够降低数据获取的难度，提升计算效率。本研究在前期预实验的基础上，固定生抽酱油添加量5%（体积比）、料酒添加量5%（体积比）和蒜姜比为1∶1（质量比），进行蒜姜复合调味汁感官剖面分析、色差、电子鼻和电子舌参数检测，通过主成分分析法确定累计贡献率较高的两个主成分，并利用这两个主成分对3种不同蒜姜质量比调配的复合调料汁风味进行筛选，最终获得调味品质最佳的调味汁配方。本研究对蒜姜复合调味汁的综合评价提供了理论依据，同时也为该复合调味汁的配方优化提供了技术支持。

1  材料与方法

1.1  实验材料

生姜、大蒜、生抽酱油、料酒：购自扬州市大润发超市（江阳路店）。

1.2  实验仪器

HS-204S分析天平、TR-01高速离心机、AS-01超微粉碎机  扬州市精策仪器仪表有限公司；BA-301S电子舌、TIN-3电子鼻、JGA-02色差分析仪  通用实验科技（中国）有限公司。

1.3  实验方法

1.3.1  蒜姜复合调味汁制备方法

将购置的大蒜、生姜清洗、去皮后，利用超微粉碎机进行粉碎，粉碎后所有物料全部转移至100 mL容量瓶中，准确加入5.0 mL料酒、5.0 mL生抽酱油，用双蒸水定容至100 mL。充分溶解后，过直径为9 cm的定量分析滤纸，取滤液制备成蒜姜复合调味汁备用。

1.3.2  感官剖面分析

感官评价参考冯飞[7]的方法并稍作修改，感官评价指标和评分标准见表1。邀请8名经过专业训练的感官评价人员对蒜姜复合调味汁的色泽、气味、滋味、质地指标进行综合评价，评分总分为100分，打分精确到小数点后一位。通过结果分析，获取感官评价结果。

1.3.3  蒜姜复合调味汁色差分析

利用色差分析仪对蒜姜复合调味汁的色差进行测定，取4次平行结果进行统计。

1.3.4  蒜姜復合调味汁电子鼻测定

蒜姜复合调味汁电子鼻测定方法参考刘强等[8]的方法并稍作修改。利用TIN-3电子鼻对检测样品进行嗅觉信号采集，取10 mL样品置于顶空进样瓶中，密封，每个样品采集3个平行，进行后续数据统计分析。检测条件：进样量300 μL；采样时间2 s/次；传感器归零时间10 s；样品分析时间90 s。

1.3.5  蒜姜复合调味汁电子舌测定

蒜姜复合调味汁电子舌测定方法参考李燮昕等[9]的方法并稍作修改。对制备的样品利用BA-301S电子舌进行味觉信号收集分析，取10 mL样品放入电子舌检测专用烧杯中，自动进样后按照以下检测条件进行检测：样品检测时间150 s，循环测试4次，去除首次测试数据，对其余3次数据进行平均统计计算。

1.3.6  蒜姜复合调味汁配方优化

通过感官评分、色差分析、电子鼻嗅觉分析和电子舌味觉分析数据综合评判，获得累计贡献率超过80%的两个因素。

固定生抽酱油添加量5%（体积比）、料酒添加量5%（体积比），调整蒜姜比例，以蒜姜质量比为1∶1、1∶2、2∶1调配后，分别以两个主成分因素进行评判，比较3种比例下蒜姜复合调味汁的品质，优化配方比例。

1.4  数据分析与处理

利用Excel 2010进行数据平均值处理及绘图。利用SPSS 12.0 进行单因素方差分析、相关性分析及主成分分析。

2  结果分析

2.1  蒜姜复合调味汁的感官剖面分析

由表2和图1可知，总体上该款复合调味汁在色泽（（23.3±0.1）分）、质地（（24.3±0.1）分）上让评分人员比较满意，但其气味和滋味评分低于20分，评分人员对其接受度有所保留。这主要是由于此款复合调味汁主要用于肉类、水产品烹调过程中的腌制或烹饪，达到去腥提鲜的作用，并不建议直接食用，因此直接品尝时感官效果可能不佳。

2.2  蒜姜复合调味汁色差分析

在中餐菜肴制作过程中，成品菜肴的色泽、色彩搭配极大影响着食用者的观感和体验。菜肴颜色沉闷或颜色与常规认知不符，即使菜肴本身滋味不错，食用者也可能不会食用这一菜肴。由色差分析可知，蒜姜复合调味汁的亮度值（L*）为1.69±1.58，红绿值（a*）为3.824±2.14，黄蓝值（b*）为2.535±1.245。从视觉感受来看，主要体现为液体呈红褐色，较清透。这主要是由于生抽酱油本身颜色较暗沉，从而导致蒜姜复合调味汁的亮度较低。

2.3  蒜姜复合调味汁电子鼻测定结果

蒜姜复合调味汁电子鼻检测结果见表3和图2。

本文选用的电子鼻W1C传感器对芳香成分灵敏，W5S对氮氧化合物灵敏，W2W对芳香成分和无机硫化物灵敏，W1W对硫化物灵敏，W3S对烷烃类物质很灵敏，W6S对氢气较灵敏[10]。可以看出，由于大蒜、生姜本身均有芳香气味，因此反映芳香气味的W1C响应值较高，达到6.315±0.241，同时烷烃类成分所散发的气味在此款复合调味汁中的响应值最高，为7.261±0.413。氢气在蒜姜复合调味汁中的响应值仅有0.326±0.006，表明几乎不存在氢气味。

2.4  蒜姜复合调味汁电子舌测定结果

由表4和图3可知，蒜姜复合调味汁最突出的风味是咸味，其响应值超过9，达到9.312±0.036，其次是鲜味，其响应值超过6。调味汁略有涩味，其响应值为0.663±0.001，涩味的产生可能是由于生姜和大蒜的辛辣和酸涩感。但其响应值很低，不会对主要风味产生决定性影响。

2.5  蒜姜复合调味汁品质因素主成分分析

以3种蒜姜复合调味汁的风味、滋味、感官评分和色差为提取特征，导入SPSS 12.0统计软件进行主成分分析，对这4个指标进行检验后，检验平均值为94.381，检验显著性指标P<0.01，表明该研究结果可用于主成分分析[11]。蒜姜复合调味汁的特征值、累计方差贡献率见表5。

由表5可知，滋味响应值和色差指标的特征值均大于1，其累计方差贡献率为99.65%，增加风味响应值和感官评分后，累计方差贡献率达到100%。因此，可以选取滋味响应值和色差对蒜姜复合调味汁的品质进行综合评价。

2.6  蒜姜复合调味汁配方优化

在蒜姜复合调味汁的4种主要成分中，生抽酱油主要起到调整菜肴色泽及提鲜、增添咸味的作用；料酒主要起到去腥作用；而在本款复合调味汁中主要风味和滋味的贡献者是大蒜和生姜。因此在配方优化中，固定了生抽和料酒在调味汁中的比例，仅探讨蒜姜比例，从而确定此款复合调味汁的最佳配方。

调整蒜姜质量比为1∶1、1∶2、2∶1，以同样的调配方式制备后，进行电子舌的滋味响应值检测和色差值测定，结果见表6、图4和图5。

由表6、图4和图5可知，3种蒜姜配比下的复合调味汁在电子舌响应值和色差值的比较上差异不大，仅在电子舌响应值的苦味、丰富性上存在一定区别；而在涩味、咸味、鲜味上，３种蒜姜配比的电子舌响应值无显著差异。在苦味方面，蒜姜比为1∶2时，其滋味中苦味显著高于其他两种配比（P=0.039），这可能是由于姜的含量多出1倍后，生姜中产生苦味滋味的元素影响增大，导致产生了苦味；而在丰富性方面，由于生姜中的滋味成分较丰富[12]，而3种配比中蒜姜比为1∶2时姜的含量更高，所以在此配比下复合调味汁的丰富性显著高于其他两种配比（P<0.05）。

而在色差值方面，3种蒜姜配比的复合调味汁也出现了类似电子舌响应值的现象。在亮度上3种配比的复合调味汁无显著差异，这可能是由于此款调味汁的主要色调由生抽酱油提供，而在生抽酱油加入量固定的条件下，亮度差异不明显；但在红绿值方面出现了显著差异，蒜姜比为1∶2时为4.215±1.424，而蒜姜比為2∶1时为4.863±1.092，均显著高于1∶1时，这可能是由于生姜汁和大蒜汁本身具有一定颜色；而在黄蓝值方面，蒜姜比为1∶2时b*显著高于其他两种配比，也体现出姜汁贡献了色彩。

通过对比3种不同蒜姜配比的复合调味汁的电子舌响应值和色差值，可以确定在蒜姜比为1∶2时，此款复合调味汁呈现出较好的色泽和风味，因此选择蒜姜质量比为1∶2、生抽酱油和料酒添加量为5%（体积比）制作复合调味汁，获得的蒜姜复合调味汁烹调效果最佳。

3  结论

本文以生姜、大蒜为主要原料，添加生抽酱油、料酒进行复合调味，获得一款复合调味汁，在中餐烹调中主要起到去腥、增香、丰富菜肴色泽的作用，主要用于肉类、水产品的加工烹饪。

在生抽酱油、料酒添加量为5%（体积比）、蒜姜比（质量比）为1∶1的条件下，对此款复合调味汁进行了色差、感官评价、电子舌响应值（滋味）和电子鼻响应值（风味）的智能感官综合评价，基于主成分分析，发现获得的参数指标电子舌响应值和色差值的累计方差贡献率为99.65%，可以作为本款复合调味汁品质的主成分进行比较分析。在固定生抽酱油和料酒添加量的前提下，调整蒜姜比（质量比）为1∶1、1∶2、2∶1，考察其电子舌响应值和色差值，综合比较发现在蒜姜比（质量比）为1∶2的条件下，其滋味因素和色泽指标较其他两种配比更好，可以作为生产此款调味汁的配比。

本文设计了一款能够用于增香、去腥的复合调味汁，免去烹调过程中的配料准备，可以提高烹饪效率，同时也为其他类型复合调味汁的研发提供了设计思路和配方优化方法。

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