Раздел 5. Взаимосвязь результатов дегустационного и инструментального анализа

Методы оценки качества продуктов традиционно подразделяются на субъективные и объективные. К первой группе относят социологические, экспертные и сенсорные. Вторая группа включает экспериментальные (измерительные) и расчетные методы. Такая классификация общепризнанна, но в значительной степени устарела. Современный уровень дегустационного анализа способен обеспечить объективность и надежность результатов.

Контроль качества продуктов питания, как правило, основан на сочетании органолептических и инструментальных (или других несенсорных) методов. Например, микробиологические показатели наряду с органолептическими применяют для оценки свежести пищи и безопасности. В продуктах переработки мяса и рыбы нормируется вкусовой компонент - массовая доля поваренной соли. Для многих напитков установлены нормы кислотности и сахаров, обеспечивающих вкусовые свойства. Значительно сложнее обстоит вопрос с нормами аромата, если рецептурой не предусматривается применение ароматизаторов. В оценке качества продуктов приоритетными методами являются органолептические. По сложившимся понятиям, инструментальное исследование обеспечивает достоверность и объективность результатов. Корреляцию между органолептическими и инструментальными показателями изучают для того, чтобы обосновать применение того или иного несенсорного метода для характеристики цвета, вкуса, запаха или консистенции продукта.

Методы сенсорного анализа классифицируют на группы: дискриминантные, дескриптивные и предпочтительно-приемлемые. Дискриминантные (различительные) методы применяют для нахождения различий и определения направления изменений. К этой группе относятся: методы парного и треугольного сравнений, дуо-трио, ранговый метод, с помощью которых изучают влияние сырья, рецептуры, технологических параметров, условий хранения на органолептические показатели качества продуктов.

Дескриптивные (описательные) методы позволяют описать качество продукта (профильный метод) и определить величины различий между образцами продуктов, применяя простые и сложные шкалы.

Предпочтительно-приемлемые методы используют для выяснения отношений потребителей к качеству продуктов.

Балловые шкалы являются наиболее удобным методом количественной оценки качественных признаков продуктов, воспринимаемых сенсорно. В практике используют некоторые балловые шкалы для количественного выражения характеристики органолептических свойств продуктов. Например, 100-балловые шкалы применяют для сенсорной оценки твердых сычужных сыров, 30-балловые шкалы - для аттестации кондитерских и хлебобулочных изделий улучшенного качества; 10-балловые шкалы - для оценки качества вин. В нормативной и технической документации для большинства продуктов питания приводится лишь словесное описание органолептических признаков.

Современный уровень исследований качества продовольственных товаров немыслим без дегустационного анализа, проводимого с использованием научно обоснованных балловых шкал. Изучение корреляции между органолептическими и инструментальными показателями основано на расчетных приемах, требующих количественного выражения рассматриваемых признаков. В целях оптимизации балловой системы необходимо стремиться к унификации шкал, применяемых в сенсорном анализе пищевых продуктов. Предпочтительны пятибалловые шкалы с использованием коэффициентов весомости единичных показателей.

Количественное выражение органолептических признаков в баллах по-зволяет использовать расчетные и графические приемы для определения корреляции между показателями, определяемыми сенсорными и инструментальными методами.

Наибольшее внимание исследователи уделяли изучению взаимосвязи между субъективными ощущениями и механическими параметрами консистенции, измеряемыми с помощью приборов. Были затрачены огромные усилия на создание специальной аппаратуры. В результате стало очевидно, что машина не в состоянии оценить консистенцию так, как это воспринимает человек, но, несомненно, существует достаточно четкая связь между инструментальными измерениями и ощущениями дегустатора. Эту корреляцию можно использовать для прогнозирования потребительской предпочтительности на основе механических параметров консистенции, что способствовало развитию нового направления - психофизики, или психореологии, рассматривающей математическую зависимость между физическими свойствами, измеряемыми с помощью инструментов, и ощущениями человека. В таблице (по К. Помпеи) приведена характеристика параметров консистенции, определяемых физическими и сенсорными методами.

Проблема корреляции между объективными и субъективными измерениями - тема многих исследований. Бонд и Шерман установили, что методы приближения сенсорных оценок к результатам измерений, полученных на приборе, изменяются в зависимости от консистенции продукта. Например, при оценке деформации, вызванной давлением, определяют два основных показателя: величину прилагаемой силы и скорость ее приложения с целью нахождения связи между органолептической и объективной оценками. В большинстве случаев скорость приложения силы в органолептическом ана-лизе выше, чем при измерении с помощью инструментов.

На рис. 23 приводятся примеры графической взаимосвязи между дегустационными оценками параметров консистенции по шкалам А. С. Щесняк и др. и показателями, измеренными физическими методами.

Характеристика параметров консистенции

Параметры	Характеристика параметров консистенции с точки зрения
физики	органолептики
Первостепенные:
твердость	Сила, необходимая для достижения определенной деформации	Сила, необходимая для откусывания зубами (для твердых продуктов) или для отделения путем прижатия языком к небу (для полутвердых)
сцепление частиц	Степень деформации, при которой не происходит разлома	Степень деформации зубами, не приводящая к разлому
вязкость (жидкости)	Скорость течения на единицу силы	Сила, необходимая для всасывания на язык жидкости с ложки
эластичность	Скорость, с которой продукт принимает первоначальную форму, когда устранен источник деформации	Степень, в которой продукт принимает первоначальную форму после сжатия зубами
клейкость	Усилие, необходимое для противодействия силам сцепления между поверхностью продукта и материалом, с которым он может соприкасаться	Усилие, необходимое для отделения продукта, прилипшего к тканям рта (чаще всего к нёбу и зубам) при пережевывании
Второстепенные:
хрупкость	Сила, при которой материал крошится; продукт с высокой степенью твердости и низкой степенью сцепления между частицами	Сила, при которой продукт крошится, трескается, расслаивается
пережевываемость	Энергия, требуемая для пережевывания цельного продукта до степени, позволяющей его проглотить; продукт, обладающий твердостью, сцеплением частиц и эластичностью	Время, затраченное на пережевывание образца, с постоянной скоростью пережевывания до тех пор, пока продукт не станет годным для глотания
вязкость (полутвердого продукта)	Энергия, требуемая для размалывания полутвердого продукта до состояния, пригодного для проглатывания; продукт с низкой степенью твердости и вы-сокой степенью сцепления частиц	Плотность, сохраняющаяся при пережевывании; время, требуемое для размалывания полутвердого продукта до состояния, пригодного для глотания

И. Капсалис (США) изучал зависимость между гигроскопическим равновесием, текстурой сублимированных мясных продуктов, термодинамикой и механикой. Оценивались три органолептических показателя (жесткость параллельно волокнам, жесткость поперек волокон и выделение теплоты при регидратации во рту) и три механических параметра (жесткость, когезионная способность и хрупкость) при различной относительной влажности на изотерме сорбции влаги при 20 ^оС. В результате было установлено, что из всех переменных величин основное влияние на органолептические и механические показатели оказывает относительная влажность. Отмечена четкая корреляция между теплотой, образующейся во рту при пережевывании, и общей чистой теплотой адсорбции. Сенсорные и термодинамические величины были максимальными при нулевом значении относительной влажности и минимальными при наибольшем уровне относительной влажности изучаемых объектов.

А. Пирсон (Франция) предложил метод контроля структуры пищевых продуктов путем регистрации жевательных движений. Проводилась электромиографическая запись жевания и глотания, названная эдограммой. Дегустатор откусывал последовательно равные по объему куски продукта, жевал и глотал. Перед опытом он должен был испытывать чувство голода. В опыте оценивались 15 видов различных по текстуре пищевых продуктов. Основным показателем, характеризующим связь между сенсорными и механическими признаками консистенции продуктов, служило число жевательных движений перед глотанием. Для жидких и полужидких продуктов этот показатель составил нулевое значение, для жестких продуктов - максимально 90 движений. Также определяли характер развиваемой силы и затрачиваемой работы при каждом жевательном движении от начала до конца пережевывания откушенной порции. Наряду с основным показателем (числом жевательных движений) эти параметры служат дополнительными характеристиками реологической структуры, которую измеряли тремя механическими величинами: жесткостью, сухостью и делимостью продуктов.

Б. Драке (Швеция) исследовал корреляцию между звуками, раздающимися при раздавливании продуктов между зубами, и структурно-механическими свойствами продуктов, оцениваемыми сенсорным методом: твердость и мягкость, сухость и сочность, хрупкость. С помощью магнитофона записывали достоверные и очищенные звуки. Установлено, что консистенция продуктов оказывает влияние на распределение амплитуды образующихся звуков по частотам в диапазоне слышимости.

Для объективной характеристики окраски продуктов применяют спектрофотометрические и колориметрические методы исследования.

Вкусовые и ароматобразующие соединения анализируют методами, основанными на химических реакциях, в которых участвуют основные вещества или классы соединений, ответственные за определенное ощущение вкуса (соленого, сладкого, кислого, горького) или запаха.

Например, специфический аромат копченых продуктов преимущественно объясняется композицией фенольных веществ. Нашими исследованиями установлено, что при массовой доле суммы фенолов в диапазоне от 5 до 35 мг в 100 г рыбы холодного копчения коэффициенты корреляции между фенольным числом и дегустационными оценками в баллах составили для запаха 0,682 и для вкуса 0,768, что соответствует более 95 % вероятности существования взаимосвязи.

Характерный запах рыбы увязывают с присутствием азотистых летучих оснований и, в частности, триметиламина.

На рис. 24 показана взаимо-связь вкусоароматических показателей и массовой доли азота летучих оснований (АЛО) и азота триметиламина (АТМА) в соленой рыбе (по данным Л.Ю. Саватеевой).

Установление взаимосвязи между сенсорными и инструментальными исследованиями запаха представляет сложную, но увлекательную научную и практическую проблему. Новым направлением являются биосенсоры, основанные на использовании ферментов для обнаружения ничтожных количеств пахучих веществ, и нашедших на Западе практическое применение для отбраковки некачественной продукции.

Сенсорные методы установления интенсивности запаха ароматобразующих веществ основаны на непосредственных измерениях, либо требуют применения специальных приборов.

Сенсорный способ оценки интенсивности запаха пахучих веществ достаточно быстрый и точный, поэтому в промышленной практике он находит широкое применение при оценке запахов эссенций, концентратов, экстрактов и приправ. Такую оценку проводят методом разбавления растворов, обладающих запахом. Приготовляют водный, масляный, глицериновый растворы исследуемого ароматобразующего вещества определенных концентраций, а затем подвергают органолептической оценке запах этих растворов.

Начинают с анализа растворов наименьшей концентрации, постепенно ее увеличивая, пока не найдут концентрацию, соответствующую порогу впечатлительности. Растворы всегда наливают в одинаковую посуду, оставляя хотя бы половину объема сосуда свободной, и плотно закрывают отверстие притертой стеклянной пробкой. Предполагается, что концентрация паров ароматических веществ в воздухе над раствором прямо пропорциональна концентрации данного вещества в растворе. Высота свободного пространства над поверхностью раствора должна быть постоянной, так как она в значительной степени влияет на результаты оценки. В данной главе приводятся примеры испытания качественных показателей коптильных препаратов и ароматизаторов, нашедшие применение в практике.

Другие методы оценки основаны на разбавлении запаха известными количествами свежего воздуха. Для этих методов необходимы специальные приборы. Прототипом такого прибора является одориметр Савельева, показанный на рис. 25, состоящий из двух стеклянных сосудов, соединенных стеклянной трубкой. В один из сосудов вводят исследуемый, обладающий запахом раствор. Во втором сосуде помещается изогнутая трубка, заканчивающаяся конусообразным раструбом с отверстием, предназначенным для носа. При проведении оценки воздух втягивается после разбавления во втором сосуде. К этому прибору присоединяют приспособление для подогрева воздуха или поглощения влаги. Собственно процесс измерения ограничивается фиксированием порога восприятия, выраженного в виде минимума концентрации ароматобразующего вещества, вызывающего в данных условиях уловимое ощущение запаха. Аппарат Савельева стал основой для многих усовершенствований.

Измерение интенсивности и стойкости запаха, как свойств соединения, называется одориметрией.

Другой принцип положен в основу работы ольфактометров. Под этим названием известны различные приборы, предназначенные для определения интенсивности обоняния одного лица в отношении различных пахучих веществ или для сравнивания впечатлительности обоняния различных лиц. Прототипом этих приборов является ольфактометр Цваардемакера, получивший наиболее широкое применение.

Прибор не позволяет устанавливать абсолютные величины, а показывает результаты измерений в условных единицах, называемых ольфакциями. Принцип работы прибора основан на вдыхании через нос воздуха, предварительно пропущенного через трубку с ароматическим веществом, из которой выделяется определенное количество его паров. Измерение характеристик обонятельной чувствительности человека называется ольфактометрией.

Ольфактометр Цваардемакера (рис. 26) состоит из двух трубок (определенной длины и диаметра), телескопически скользящих одна в другой. Внутренняя трубка диаметром 0,8 см предназначена для вдыхания, имеет конец, соответствующий величине входного отверстия носа. Пахучее вещество наносят на внутреннюю поверхность внешней трубки.

Выдвижение внутренней трубки, предназначенной для вдыхания, из внешней трубки вызывает соприкосновение вдыхаемого воздуха с парами ароматобразующего вещества, причем выдвижение трубки на 1 см принимается за величину, равную одной ольфакции, являющейся единицей измерения импульса запаха. Чем ниже впечатлительность обоняния обследуемого лица, тем больше должна быть поверхность соприкосновения вдыхаемого воздуха с трубкой, выделяющей пары этого вещества, т.е. тем больше надо выдвинуть трубку, то соответствует увеличенному числу ольфакций. Результаты определения порогов впечатлительности, полученные при применении непосредственного метода с использованием 50 мл раствора, а также ольфактро-метрического метода, хорошо коррелируют, причем последний метод более быстрый и эффективный. С помощью перечисленных методов были установ-лены средние значения порогов распознавания для многих синтетических и натуральных веществ.

Полученные значения порогов распознавания показывают на исключительную чувствительность органа обоняния человека. Однако известно, что в сравнении с обонянием некоторых животных он является далеко несовершенным органом.

Изучение сложных смесей ароматических веществ проводят с помощью газовой и газожидкостной хроматографии, позволяющей разделить смеси на фракции и индивидуальные соединения, идентифицировать их и определить соотносительные количественные составы. Наиболее эффективным современным методом инструментального исследования запаха является газожидкостная хроматография в сочетании с масс-спектрометрической идентификацией веществ. Для этого анализируют состав паров над продуктом либо выделяют летучие вещества из продукта и концентрируют. При этом важно знать, идентичны ли составы летучих веществ в парах над продуктом и в самом продукте, точнее - в выделенных изолятах. Запах, который человек воспринимает до употребления продукта, может усиливаться или качественно изменяться в процессе употребления от сложных ощущений, возникающих в ротовой полости. Связь между информацией, получаемой хроматографическими методами о составе ароматобразующих соединений, и обонятельным восприятием человека не однозначная. Большое влияние при этом оказывают пороговые концентрации запахов различных соединений и индивидуальные сенсорные способности дегустаторов.

Для извлечения и концентрирования летучих веществ применяют в основном методы дистилляции предпочтительно с дефлегмацией, газоотведения, адсорбции и экстракции. Наиболее распространены дистилляция и экстракция. Применяют приемы вымораживания с продувкой и вакуумированием. Для отделения одного класса веществ из смеси пользуются методами хи-мического связывания.

Например, фенолы являются основным классом веществ, ответственным за формирование вкусоароматических свойств копченостей. Фенолы проявляют свойства слабых кислот. Для отделения летучей композиции от субстрата и веществ - оснований сначала применяют дистилляцию в присутствии кислоты. Затем в присутствии слабых оснований проводят вторую дистилляцию для отделения от кислот. Дистиллят подкисляют и экстрагируют фенолы этиловым эфиром, добиваясь полноты экстракции. При этом используют свойство фенолов плохо растворяться в воде. Эфирную вытяжку промывают слабым раствором соляной кислоты и концентрируют, отделяя отгонкой основную часть растворителя. Уменьшив объем экстракта в пять-шесть раз, фенолы химически связывают едким натром. Щелочные растворы фенолятов натрия отделяют от эфирного слоя и нейтрализуют кислотой, разрушая при этом феноляты. Фенолы вновь экстрагируют этиловым эфиром. Эфирную вытяжку обезвоживают, концентрируют, затем полностью удаляют растворитель и фенольную композицию вновь растворяют в метиловом спирте, если подготовленный образец предназначен для хроматографического разделения смеси на газовом или газожидкостном хроматографе. Наши исследования показывают, что даже тщательно выделенная описанным классическим методом фенольная фракция содержит до 16 % веществ нефенольной природы.

При исследовании химии запаха важно установить вклад индивидуальных веществ. Принимают во внимание массовую долю соединения в продукте, пороговую концентрацию этого соединения, возможность химического взаимодействия с другими нутриентами продукта и дополнительные эффекты при концентрации ниже пороговой.

Пороговые концентрации разных веществ колеблются в широких пределах. Например, запах этилового эфира ощущается при концентрации в воздухе 1 мг/м³, масляной кислоты - 1•10^-3 мг/м³, ванилина - 2•10-7мг/м³. В зависимости от пороговой концентрации и массовой доли вещества человек может по-разному воспринимать запах одного и того же соединения. Например, при большой концентрации индол имеет отвратительный запах, а при незначительной - приятный цветочный.

Химические соединения, обладающие запахами, можно ощутить сенсорно гораздо быстрее при более низких концентрациях по сравнению со вкусовыми веществами. В качестве ароматизаторов они редко используются в массовой доле выше 1 тыс. частей на 1 млн, чаще - 1-10 частей на 1 млн, иногда - 1 часть на 1 блн. Так, 1 кг пищи с ароматобразующими веществами в количестве одной части на 1 млн содержит только 1 мг этих веществ.

Человеческое обоняние способно воспринимать запахи некоторых пахучих веществ при очень низких концентрациях. Например, 2-метокси-3-изобутилпиразин, основной компонент запаха зеленого стручкового перца, может быть замечен, т. е. имеет пороговую концентрацию, при содержании 2 части на 1012 частей воды.

Очевидно, что если два вещества присутствуют в продукте в одинаковых массовых долях, то значительно более весомый вклад в создание запаха вносит то вещество, которое имеет существенно более низкую пороговую концентрацию.

Важным критерием служит также показатель удельной стойкости запаха, который рассчитывают как время в часах, умноженное на 100, в течение которого 1 грамм раствора с массовой долей вещества в 1% сохраняет свой запах в стандартных условиях.

Для оценки вклада веществ в формирование запаха в качестве единицы измерения применяют так называемое ароматическое число, или коэффициент ароматичности, рассчитываемый по формуле

К_а = М/С,

где
К_а - коэффициент ароматичности;
М - массовая доля вещества в продукте или растворе;
С - пороговая концентрация этого вещества.

Для примера можно рассмотреть вклад фенолов с разными типами запахов в копченом аромате консервов "Шпроты в масле". По типам запахов основные фенолы делятся на три группы:

• крезолы, фенол, ксиленолы - неприятный химический крезолово-карболовый запах;
• гваякол и метилгваякол - специфический запах, в котором участвуют фенольные и пряные оттенки;
• эвгенол и изоэвгенолы - пряно-цветочный запах с ароматом гвоздики.

По степени приятности восприятия запаха первую группу веществ можно характеризовать отрицательно, вторую - нейтрально, третью -положительно.

Пороговые концентрации восприятия запаха химических соединений (млн-1): крезолы - от 0,001 до 0,014, фенол - 5,5; ксиленолы - от 3 до 27, гваякол - 0,03, метилгваякол - 0,09, эвгенол - 2,4, изоэвгенол - 0,45 (по данным Т.М. Сафроновой).

С учетом массовой доли веществ по результатам группового и хроматографического анализа расчет коэффициентов ароматичности показывает, что долевое участие веществ первой группы в запахе консервов в несколько раз выше по сравнению со второй и в сотни раз выше, чем третьей группы. При оптимальном качестве продукта орган обоняния в композиционном аро-мате копчения не улавливает индивидуальных фенолов и групп веществ с определенным типом запаха. Однако изменение баланса летучих фенолов в дыме или коптильном препарате в зависимости от сырья или условий получения коптильного агента оказывает влияние на характеристику аромата копчености. Резкий дымный запах шпрот служит основанием для перевода консервов в более низкий сорт. Продукты, приготовленные с применением коптильных препаратов, обычно отличаются специфическими оттенками запаха от копченостей, изготовленных дымовым способом.

Определение корреляции между сенсорными (субъективными) и инструментальными (объективными) методами и показателями качества является единственным способом обоснования объективных методов анализа. Приборные методы часто бывают более легкими и быстрыми по выполнению и менее трудоемкими по сравнению с научно обоснованными органолептическими приемами. Взаимосвязь между сенсорными и инструментальными показателями позволяет решить вопрос о приемлемости того или иного несенсорного метода для оценки органолептических свойств продуктов. Однако дегустационный анализ является наиболее точным и надежным при решении вопросов сенсорного качества и потребительской предпочтительности продуктов питания.

К оглавлению

<< Предыдущий раздел