4种胡椒产品水煮后对滋味影响的电子舌分析

谷风林 贾雯 吴桂苹 朱红英

摘 要 采用电子舌技术和多变量统计学方法相结合的手段，评价了4种胡椒样品（白胡椒粉、鲜果直接冷冻干燥制备的绿胡椒、热烫后日晒3 d制备的黑胡椒、鲜果直接日晒干燥5 d制备的黑胡椒）水煮后对基本滋味的影响。4种胡椒样品进行直接水煮、盐水煮、水煮后添加谷氨酸钠等处理，通过电子舌测试发现，鲜味和咸味是胡椒的主要味觉指标，4种样品在鲜味和咸味方面存在很大的差异，且2种味道趋势一致，其中2号胡椒咸鲜味均最大，其次是3、4号样品，1号样品的咸鲜味最小。盐水煮样品间的差异则主要表现在鲜味上，煮后加谷氨酸钠样品间差异则主要表现在咸味上。

关键词 胡椒；滋味；电子舌；鲜味和咸味

中图分类号 TS207.3 文献标识码 A

Effect of Four Kinds of Pepper Products Bolied on Taste Using

Sensory Analysis with Electronic Tongue

GU Fenglin1，2，3， JIA Wen1，4， WU Guiping1，2，3， ZHU Hongying1，2，3*

1 Spice and Beverage Research Institute， Chinese Academy of Tropical Agricultural Science， Wanning， Hainan 571533， China

2 National Center of Important Tropical Crops Engineering and Technology Research， Wanning， Hainan 571533， China

3 Hainan Provincial Engineering Research Center of Tropical Spice and Beverage Crops， Wanning， Hainan， 571533， China

4 Science and Technology， Yangtze Normal University， Fuling， Chongqing 408000， China

Abstract Using the method of electronic tongue technology and multivariate statistical methods， four kinds of pepper samples （pure white pepper of No. 1， freeze-dried green pepper of No. 2， sun dried after blanching for 3 days of No.3 ，direct sun drying for 5 days of No.4） and its impact on the taste were evaluated. Four kinds of pepper main taste was umami and salty， the four samples were significant different in the umami and savory， and the same trend， No. 2 pepper salty flavor was the largest， followed by No. 3 and No. 4 samples， while No. 1 had the lowest salty flavor. Differences between the samples of brine boil are mainly reflected in the umami， while the differences between the samples boiled and adding sodium glutamate are mainly reflected in the salty taste.

Key words pepper； taste； electronic tongue； umami and saltiness

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2018.06.022

胡椒（Piper nigrum L.）是胡椒科胡椒属多年生常绿藤本植物，是世界上重要的香辛料作物。胡椒的初加工产品主要包括黑胡椒、白胡椒、青胡椒3种，世界胡椒产品主要为黑胡椒和白胡椒，约占总产量的 95%以上，其中黑胡椒产品约占世界胡椒总产量的 80%～85%[1]。虽然海南已有六十多年的胡椒种植、加工历史，但是98 %以上的胡椒沿用传统方法加工成白胡椒，1 %左右的胡椒用来加工成黑胡椒。黑胡椒主要由于外观和品质等因素制约出口[2]。但黑胡椒与白胡椒相比，香气更为浓郁、与肉类制品的香气协调性更好，营养成分也更丰富，抗氧化活性更明显优于白胡椒[3]。在生产中，黑胡椒可以全果利用，避免白胡椒加工所造成的胡椒资源浪费和水资源污染，因此黑胡椒相对白胡椒更具有优势。

胡椒质量主要是从其外观、辛辣水平、香味和风味等方面评价[4]。作为重要的调味品，气味与滋味在胡椒感官品质分析中占有重要地位，直接影响了黑胡椒品质。国内外对胡椒粉品质的鉴定多采用感官审评法，但单一的感官审评法受主观因素影响大。利用电子鼻、电子舌，结合感官评定可以更系统、准确的评价风味，也是现代食品发展的趋势。电子舌技术是模仿人体味觉机理研制出来的智能识别电子系统，是近年来发展起来的新颖食品组分识别和检测技术，由于可以对整体信息进行综合分析，因此也称作“指纹”数据[5-8]，在食品领域应用于风味品质评价[9-11]以及识别掺假[12]。电子舌在饮料、食醋、酿酒工业中应用较多[13-15]，但在胡椒滋味分析中未见报道。本研究采用电子舌感官评价区分4种不同加工方式胡椒产品，分析4种加工方式胡椒产品的品质差异，从而评價不同加工方式的优劣，可为胡椒加工工艺优化提供指导。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 主要材料 胡椒粉由中国热带农业科学院香料饮料研究所提供，样品制备方法见表1。

1.1.2 试剂 Reference溶液（人工唾液）：KCL+酒石酸；负极清洗液：水+乙醇+HCl；正极清洗液：KCl+水+乙醇+KOH；盐：NaCl 分析纯；谷氨酸钠：纯度99.7%。

1.1.3 仪器与设备 TS-5000Z型味觉分析系统， 日本INSENT公司；AREX加热磁力搅拌器，意大利VELP公司；2X15-3恒温磁力搅拌器，上海司乐公司。传感器介绍见表2，其中鲜味传感器（AAE）、咸味传感器（CT0）、酸味传感器（CA0）为混合膜传感器，而苦味传感器（C00）、涩味传感器（AE1）、甜味传感器（GL1）为正带电膜传感器。味觉指标的中英文参照见表3。

1.2 样品处理方法

处理1：直接水煮，在200 mL蒸馏水中添加0.4 g（2‰）胡椒样品，加热型磁力搅拌器100 ℃搅拌10 min，随后转移到普通磁力搅拌器上常温搅拌20 min，然后自然冷却至室温后取上清液测试。以水为空白样，其全部味觉指标数值均为0。

处理2：盐水煮，盐水浓度0.8%，胡椒浓度2‰，加热型磁力搅拌器100 ℃搅拌10 min，随后转移到普通磁力搅拌器上常温搅拌20 min，然后自然冷却至室温后取上清液测试。以0.8%盐水为空白样，其全部味觉指标数值均为0，其他样品的味觉指标均与盐水作比较。

处理3：胡椒按照处理1的方法煮水后加0.38%谷氨酸钠。以0.38%谷氨酸钠溶液为空白样，其他样品的味觉指标均与其作比较。

1.3 数据分析

数据采用Excel、Origin 和SAS 以及仪器自带软件处理，平均数之间的比较采用方差分析，差异显著性水平p<0.05。

2 结果与分析

2.1 胡椒粉对滋味的影响

2.1.1 胡椒水煮味觉指标 胡椒煮水味觉分析数据分析见表4，除了鲜味和咸味之外，其他味觉指标均小于纯水的味觉指标0，说明4种样品经水煮处理后，主要味觉指标为鲜味和咸味。此处的咸味不是食盐产生的咸味，低浓度下反映了它对水煮胡椒中无机盐等成分的应答。由图1可知，2号样品的鲜味和咸味均最大，3号和4号样品的鲜味与2号相差小于1个刻度，4号与2号的咸味相接近，差异小于0.5个刻度，与3号差异较大（大于1个刻度），1号的鲜味和咸味均最低，相差超过2个刻度，说明人可以感知到不同样品经水煮后鲜味和咸味的变化。

2.1.2 胡椒盐水煮味觉指标 由表5结合图2分析，鲜味除了1号样品的低于盐水，其他均高于盐水，说明1号样品的鲜味没有盐水的高，但其差异不明显，正常人不易感知其滋味的变化。2号的鲜味和咸味值最高，相差0.5个刻度以上，3号、4号样品的鲜味和咸味响应值接近，无明显差异。4种样品的咸味与盐水非常接近，此时咸味传感器主要是对样品中NaCl的响应，所以咸味值基本一致，鲜味方面的差异较明显。4种胡椒样品的苦味、涩味、苦味回味、涩味回味、丰富性（鲜味的回味）与盐水相接近于0，差异在0.01～0.5个刻度之间，说明样品的这几种味觉指标与盐水相似。

根据表4～6已知的味觉指标数值，3种处理方法中不同的样品引起电子舌传感器电势输出发生变化，将其转化为味觉信息，在Excel中绘制成雷达图。不同处理方法的4种样品的响应雷达图可以直观的反应样品各电极的响应值大小，说明各样品具有不同的滋味，便于直观清晰地分析各样品之间的味觉差异，把握样品的整体味觉情况。

结合表4～6和图1～3分析可知，3种不同处理方法下胡椒的味觉指标最突出的是鲜味和咸味。其它味觉指标也有变化，但其差异较小。根据韦伯-费希纳定律可知，味道的强度变化达到20%以上，人开始感知到味道的变化。此外，还发现3、4号样品在3种不同处理方法下的滋味基本一致，可能是由于其尽管加工方式有所不同，但都属于黑胡椒，化学成分之间的差异不大，所以3、4号样品在3个雷达图中的滋味分值的轮廓相似。

2.2 味觉指标分析

2.2.1 水煮胡椒的味觉指标比较 为了进一步验证上述图表分析的结果，将不同处理方法的4种胡椒样品中的主要味觉指标进行对比分析。从图4中可见，与水相比，胡椒主要的味觉指标为鲜味和咸味，且两者趋势相同，即咸味值较大的样品，鲜味值也较大。其中2号样品的鲜味最大，3号和4号鲜味和咸味接近（差异小于1个刻度）。从前面表4～6的数据看，胡椒没有苦味和涩味，但从数据上比较可见1号样品的苦味和涩味数值要远大于其他3种样品，而2、3、4号样品的苦、涩味相接近。

2.2.2 盐水煮胡椒的味觉指标比较 结合表5数据可见，盐水煮处理后，4种胡椒样品之间味道上的差异主要体现在鲜味和咸味上，盐水对其他指标的影响很小。将鲜味和咸味制成折线图见图5。此时咸味传感器的响应值主要是对样品中NaCl的响应，胡椒本身含有一些无机盐、矿物质等成分，但由于含量远小于NaCl而被忽略，所以4种样品在咸味上的差异较小，咸味值相差小于0.5个刻度，其中2号的咸味值最大。但是盐水煮的胡椒在味道上还是存在差异的，差异主要表现在鲜味上，1号样品的鲜味值最小，2号鲜味值最大，3、4号鲜味接近。鲜味值之间的差异大于0.5个刻度，差异非常明显，因此人们也可以明显感知到盐水煮的不同胡椒在鲜味上是存在明显不同的。

2.2.3 纯水煮胡椒后加谷氨酸钠的味觉指标比较 结合图6和表6数据可见，4种胡椒样品的鲜味与0.38%谷氨酸钠溶液很接近，数值上差异小于0.5个刻度，可见此时鲜味传感器主要是对谷氨酸钠的响应。此时样品之间的差异则主要表现在咸味上，1号咸味最小，2号咸味最大，3、4号咸味接近。数值之间的差异大于0.5个刻度，差异明显。此时的咸味則是咸味传感器对样品中无机盐、矿物质等成分的应答。

如图7所示，水煮后加谷氨酸钠均会降低胡椒的苦味和涩味，从结果上看4种样品涩味均有所降低，但降幅较小，降低0.1～0.2个刻度，差异不明显。苦味值的降幅较大，其中3号和4号得苦味值降低最多。胡椒的咸味响应值主要是样品中无机盐、矿物质等成分，说明加入的谷氨酸钠主要降低了胡椒的苦味和涩味，对其咸味的影响不大，这与上述分析结果一致。

2.3 数据重现性分析

3种处理方式的每个样品都做了4次循环，去掉1次循环取后3次循环响应值检验数据的重复性。从图中可以看出，传感器响应非常稳定，各个数值都有较好的重现性，可以认为数据可靠有效。

3 讨论

对于胡椒产品的评价已有一些研究报道，但主要基于客观的HPLC和GC-MS分析[4]。采用感官分析胡椒品质的研究报道较少，对于滋味的评价主要通过人工感官，缺乏客观性[16-19]。黄菲菲等[20]采用人工感官评定结合电子鼻对4 种不同加工方式黑胡椒产品气味进行分析，电子鼻能很好的区分4 种不同黑胡椒产品，三点检验法只能区分直接日晒产品与其他3 种产品， 热烫处理后日晒产品的气味更受喜爱； 采用法国Alpha M.O.S 公司的电子舌未检测出不同黑胡椒产品滋味存在显著差异。本研究采用的电子舌检测原理不同，电子舌采用了同人舌头味觉细胞工作原理相类似的人工脂膜传感器技术，能够客观数字化的评价食品的苦味、涩味、酸味、咸味、鲜味、甜味等基本味觉感官指标，还可以分析苦的回味、涩的回味和鲜的回味（丰富度），因此本研究是在前面研究的基础上进行了滋味的直接分析，数据更加直接和客观。

本研究中胡椒样品水煮加入谷氨酸钠后的涩味和苦味均低于纯谷氨酸钠溶液的味觉响应值，其原因可能是鲜味物质谷氨酸钠 （MSG） 可以增强食物的咸度[21]，但胡椒主要起到了降低苦味和涩味的作用。水煮胡椒的味觉指标值表明，不论是直接日晒还是热烫后日晒之后得到的黑胡椒，其鲜味和咸味均有所降低，推测可能是日晒导致了某些成分的流失，纯白胡椒咸味和鲜味均最小，样品之间在鲜味和咸味值上的差异显著，其原因可能是由于白胡椒的加工方式较黑胡椒更为复杂，导致在其加工过程中某些成分流失的更多。加入盐或者谷氨酸钠水煮后可以适度增加鲜味和咸味，胡椒产品去腥提鲜广为人知，但都基于人们感官的主管判断，本研究从客观数据方面也说明了这一点，可能的原因是胡椒存在的酚类物质、氨基酸及生物碱等物质，Dawid等[22]和Mamatha等[23]已报道胡椒对滋味的增强是由于胡椒中的微量成分可以降低味觉阈值。

4种胡椒产品在不同处理方法下其鲜味和咸味为主要变化味觉指标，在相同处理下不同胡椒样品间存在显著差异，表明正常人可以明显感知到滋味的变化。4种胡椒样品中，鲜果直接冷冻干燥的绿胡椒在3种处理方法下的鲜味和咸味均最大，可能是直接冷冻干燥对胡椒本身的有效成分损失较小。胡椒热烫后日晒3 d制备的黑胡椒和鲜果直接日晒干燥5 d制备的黑胡椒在鲜味和咸味上差异不显著，可能同为黑胡椒，其化学成分之间的差异不大。而纯白胡椒粉的鲜味和咸味与其他3种样品相比均较低，可能是由于白胡椒加工时在水中浸泡、脱皮等处理过程，造成白胡椒的鲜味和咸味损失较多。由此可见，鲜果直接冷冻干燥的绿胡椒对胡椒风味损失较少，可以更好的保留其鲜味和咸味，然而4种胡椒在滋味上是存在差异的，其变化也可被正常人感知到。

参考文献

[1]黄循精， 黄 艳. 世界胡椒产销情况分析[J]. 中国热带农业， 2010（4）： 47-48.

[2] 吴桂苹， 房一明， 谷风林， 等. 热烫处理对黑胡椒色泽和胡椒碱含量的影响[J]. 热带农业科学， 2015， 35（4）： 71-76.

[3] 杨建峰， 邬华松， 孙 燕， 等. 我國胡椒产业现状及发展对策[J]. 热带农业科学， 2010， 30（3）： 52-55.

[4] 刘进平. 影响胡椒产品质量的若干因素[J]. 热带农业科技， 2003， 26（3）： 25-27.

[5] 杨小兰， 杨俊锋， 张美霞. 电子舌在食品加工在线检测中的应用研究[J]. 饮料工业， 2007，10（9）：6-9.

[6] 刘 红， 王庆煌， 邬华松. 电子鼻技术对胡椒粉感官品质的快速分析[J]. 热带作物学报， 2012， 33（4）： 747-750.

[7] 张璨琳， 黄明泉， 孙宝国， 等. 电子舌技术在食醋口感评价中的应用[J]. 食品与发酵工业， 2013， 39（11）： 220-226.

[8] 王永维， 王 俊， 朱睛虹. 基于电子舌的白酒检测与区分研究[J]. 包装与食品机械， 2009， 27（5）： 57-61.

[9] ?liwińska M， Wi?niewska P， Dymerski T， et al. 8 – advances in electronic noses and tongues for food authenticity testing[J]. Advances in Food Authenticity Testing 2016， Woodhead Publishing： 201-225.

[10] Amari A， Bari N E， Bouchikhi B. Electronic nose for anchovy freshness monitoring based on sensor array and pattern recognition methods： principal components analysis， linear discriminant analysis and support vector machine[J]. International Scientific Journal of Computing， 2007， 6（3）： 61-67.

[11] 高利萍， 王 俊， 崔绍庆. 不同成熟度草莓鲜榨果汁的电子鼻和电子舌检测[J]. 浙江大学学报农业与生命科学版， 2012，38（6）：715-724.

[12] Peris M， Escuder-Gilabert L. Electronic noses and tongues to assess food authenticity and adulteration[J]. Trends in Food Science & Technology， 2016， 58： 40-54.

[13] Hong X， Wang J. Discrimination of Xihulongjing tea grade using an electronic tongue[J]. African Journal of Biotechnology， 2009， 8（24）： 6 985-6 992.

[14] 张璨琳， 黄明泉， 孙宝国， 等. 电子舌技术在食醋口感评价中的应用[J]. 食品与发酵工业， 2013， 39（11）： 220-226.

[15] 王永维， 王 俊， 朱睛虹. 基于电子舌的白酒检测与区分研究[J]. 包装与食品机械， 2009， 27（5）： 57-61.

[16] Xiao H， Wang J. Discrimination of Xihulongjing tea grade using an electronic tongue[J]. African Journal of Biotechnology， 2009， 8（24）： 6 985-6 992.

[17] Bleibaum R N， Stone H， Tan T， et al. Comparison of sensory and consumer results with electronic nose and tongue sensors for apple juices[J]. Food Quality and Preference， 2002，13（6）：409-422.

[18] Ravindran P N， Kallupurackal J A. Black pepper[M]. Amsterdam： Harwood xix， 2000.

[19] Liu H， Zeng F， Wang Q， et al. The effect of cryogenic grinding and Hammer milling on the flavour quality of ground pepper （Piper nigrum L.）[J]. Food chemistry， 2013， 141（4）： 3 402-3 408.

[20] 黃菲菲， 谷风林， 吴桂苹， 等. 不同加工方式黑胡椒产品风味品质分析[J]. 热带作物学报， 2017， 38（7）： 1 359-1 364.

[21] Fuke S， Ueda Y. Interactions between umami and other flavor characteristics[J]. Trends in Food Science & Technology， 1996， 7（12）： 407-411.

[22] Dawid C， Henze A， Frank O， et al. Structural and sensory characterization of key pungent and tingling compounds from black pepper （Piper nigrum L.）[J]. Journal of Agricultural & Food Chemistry， 2012 ， 60 （11）： 2 884-2 895.

[23] Mamatha B， Prakash M， Nagarajan S， et al. Evaluation of the flavor quality of pepper （Piper nigrum L.） cultivars by GC–MS， electronic nose and sensory analysis techniques[J]. Journal of Sensory Studies， 2008， 23（4）： 498-513.