Органолептическое восприятие продуктов формируется в системе вкусовой, обонятельной, осязательной, зрительной модальностей, признаков модальностей, интенсивности признаков модальностей, которые создаются и изменяются посредством комбинации и варьирования качественных и количественных параметров «вкусовых», «пахучих», «текстурных», «цветовых» ингредиентов в рецептуре продукта.
Отдельные стороны органолептического восприятия рассматривались в ряде отечественных публикаций [1]. Косвенно вопросы органолептического восприятия затрагивались на симпозиуме в Дижоне (Франция) [2–5] при обсуждениях пищевых предпочтений, проблем сенсорного образования и сенсорного обучения детей.
Целью настоящей работы является исследование некоторых закономерностей корреляции органолептического восприятия модельного продукта с его ингредиентным составом.
При исследованиях используется терминология, нормативно закрепленная в органолептическом анализе [6], и оригинальная терминология [7]; методы органолептического анализа и методика, разработанная в контексте специфики исследований.
В качестве модельного использовали продукт следующего состава: молоко коровье с содержанием жира 3,2 % мас; масло растительное (подсолнечное); сахар-песок; соль поваренная; кислота лимонная; гидроколлоид (ксантановая камедь).
Методика исследований основана на реализации трех принципов: пошаговости; рекурсивности; двойной оценки.
Пошаговость предполагает последовательную выработку и оценку нетерминированных по объему выборок образцов.
Рекурсивность заключается в формировании рецептур образцов последующей партии с учетом (на основании) результатов оценки образцов предыдущей партии.
Двойная оценка образцов проводится в категориях нечеткой логики, с одной стороны; по количественным критериям – с другой.
Оценка органолептического восприятия образцов в категориях нечеткой логики проводится по принятой гедонической шкале в оценочных категориях: приятный; скорее приятный; скорее неприятный; неприятный.
Метод количественной оценки заключается в следующем.
По результатам оценки образцов при их органолептических испытаниях рассчитываются доли оценок соответствующих категорий:
позитивных, скорее негативных, негативных оценок:
d1 – доля позитивных оценок (восприятие образца «приятное»);
d1 – доля скорее позитивных оценок (восприятие «скорее приятное»);
d1 – доля скорее негативных оценок (восприятие «скорее неприятное»);
d1 – доля негативных оценок (восприятие «неприятное»).
В общем виде
di = ni/Ni, (1)
где ni – число оценок i-й категории (i = 1, 2, 3, 4),
N – общее число оценок.
Принимаются общие коэффициенты «веса» оценочных категорий:
позитивная (П), К1 = 1;
скорее позитивная (СП), К2 = 0,5;
скорее негативная (СН), К3 = –0,5;
негативная (Н), К4 = –1;
Рассчитываются балльные коэффициенты образцов:
(2)
di – доля оценок соответствующей категории,
Кб – балльный коэффициент веса соответствующей категории,
Кi – коэффициент веса соответствующей категории.
Максимально возможное значение Кб(min) = –1 – в случае, когда все оценки негативны.
Балльный коэффициент ставится в соответствии с оценочным коэффициентом:
Кб = –1 > К0 = 0; Кб = 1 > К0 = 1.
Таким образом, если балльный коэффициент изменяется в интервале [–1, 1], то оценочный – в диапазоне [0, 1].
Метрический эквивалент интервала изменения балльного коэффициента на числовой оси
(Кб)м = 2 (от –1 до 1).
Метрический эквивалент оценочного коэффициента
(К0)м = [(Kδ)м/2] + К(δ). (3)
Тогда оценочный коэффициент образца
К0 = (К0)M/(Кδ)M (4)
или
К0 = 0,5 + [Кδ/(Kδ)м] (5)
или
К0 = 0,5(1 + kδ). (6)
На основании результатов расчетов образцы ранжируются в соответствии с возрастанием оценочного коэффициента, что определяет тренд «от худшего – к лучшему».
При проведении экспериментальных исследований варьировались количественные соотношения ингредиентов, формирующий сладкий, соленый и кислый вкус продукта (сахар-песок, соль поваренная, лимонная кислота). Запах, цвет и внешний вид образцов модельного продукта в процессе исследований оставались неизменными.
Результаты исследования органолептического восприятия модельного продута при изменении интенсивности признаков вкуса сладкого и соленого
В образцах при дискретном содержании растительного масла 30 % мас. и 50 %мас. Изменялось содержание поваренной соли от 0,5 % мас. до 1,6 % мас. Одновременно варьировалось содержание сахара. Таким образом, изменялись соотношения «сахар/соль» и «молоко/масло».
Органолептическое восприятие образцов оценивалось по гедонической шкале последующим определением расчетным путем оценочных коэффициентов.
Всего испытаниям подверглись 95 образцов.
В табл. 1 приведены усредненные значения рассчитанных оценочных коэффициентов образцов с содержанием растительного масла 30 % мас.
Таблица 1
Усредненные значения оценочных коэффициентов образцов с массовой долей растительного жира 0,3 (данные по 59 образцам)
|
Массовый процент соли |
0,5 |
0,5 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,3 |
1,3 |
1,3 |
1,3 |
1,3 |
1,6 |
1,6 |
1,6 |
1,6 |
|
Массовый процент сахара |
0,8 |
1,2 |
1,6 |
2,4 |
3,2 |
1,6 |
2,4 |
3,2 |
4,0 |
4,8 |
3,2 |
4,0 |
5,2 |
6,4 |
|
Массовое соотношение «сахар/соль» |
1,6 |
2,4 |
1,6 |
2,4 |
3,2 |
1,23 |
1,85 |
2,46 |
3,1 |
4,0 |
2,0 |
2,5 |
3,25 |
4,0 |
|
Массовое соотношение «молоко/масло» |
2,26 |
2,32 |
2,22 |
2,19 |
2,16 |
2,21 |
2,18 |
2,15 |
2,13 |
2,09 |
2,14 |
2,12 |
2,08 |
2,04 |
|
Оценочный коэффициент |
0,13 |
0,17 |
0,8 |
0,59 |
0,7 |
0,13 |
0,17 |
0,8 |
0,76 |
0,52 |
0,17 |
0,67 |
0,73 |
0,69 |
Согласно полученным данным в диапазоне изменения массовых долей соли от 0,01 до 0,016 изменяются массовые доли сахара, характерные для позитивного органолептического восприятия. Дискретным значением содержания соли 1,0; 1,3; 1,6 % мас. соответствуют массовые проценты содержания сахара, при которых оценочные коэффициенты органолептического восприятия имеют наибольшие значения (табл. 2).
Таблица 2
Предпочтительные соотношения массовых процентов сахара и соли при содержании растительного масла 30 % мас.
|
Массовый процент соли |
1,0 |
1,3 |
1,6 |
|
Массовый процент сахара |
1,6 |
3,2 |
5,2 |
|
Массовое соотношение «сахар/соль» |
1,6 |
2,46 |
3,25 |
|
Массовое соотношение «молоко/масло» |
2,22 |
2,15 |
2,08 |
|
Оценочный коэффициент |
0,8 |
0,8 |
0,73 |
Графическая экстраполяция данных табл. 2 позволяет получить значение массового процента сахара равное 8,0, соответствующее массовому проценту соли 1,9.
Для проверки правомерности экстраполяции проведена оценка органолептического восприятия образца с содержанием соли 1,9 % мас., и сахара 8,0 % мас. и образца с содержанием соли 1,6 мас., сахара 5,2 % мас. Рецептуры и оценочные коэффициенты образцов приведены в табл. 3.
Таблица 3
Данные по проверке правомерности экстраполяции
|
Ингредиент |
Массовый процент в образцах |
|
|
Молоко коровье Масло растительное Сахар-песок Соль поваренная Ксантановая камедь |
62,3 30 5,2 1,6 0,9 |
59,6 30 8,0 1,9 0,9 |
|
Оценочный коэффициент |
0,54 |
0,59 |
Близкие по значению оценочные коэффициенты свидетельствуют о близкой по органолептическому восприятию оценке образцов, что может являться основанием считать экстраполяцию правомерной.
Обработка экспериментальных данных позволила получить эмпирическую зависимость, связывающую массовые проценты сахара и соли при обеспечении позитивного органолептического восприятия продукта:
(7)
При изменении М0 от 1,0 % до 1,9 %
M0 = exp(0,395InM – 0,186), (8)
где М – массовый процент сахара;
М0 – массовый процент соли.
В табл. 4 приведены данные по сопоставлению результатов расчета по формуле (7) с результатами испытаний.
Таблица 4
Сопоставление расчетных результатов с результатами испытаний
|
Массовый процент соли |
1,0 |
1,3 |
1,6 |
1,9 |
|
Массовый процент сахара (испытания) |
1,6 |
3,2 |
5,2 |
8,0 |
|
Массовый процент сахара (расчет) |
1,6 |
3,1 |
5,3 |
8,1 |
Влияние изменения массовой доли растительного масла на органолептическое восприятие продукта определялось посредством сравнительной оценки образцов с массовыми долями растительного масла 0,3 и 0,5 при одинаковом содержании в образцах сахара и соли.
Относительное постоянство консистенции продукта достигалось изменением массового процента ксантановой камеди:
- в образцах с содержанием растительного масла 30 % мас. – 0,9 % мас. камеди;
- в образцах с содержанием растительного масла 50 % мас. – 0,7 % мас. камеди.
В табл. 5 приведены усредненные значения оценочных коэффициентов образцов с содержанием растительного масла 30 % мас. и 50 % мас.
Таблица 5
Усредненные значения оценочных коэффициентов образцов с массовой долей растительного жира 0,3 и 0,5 (данные по 43 образцам)
|
Массовый процент растительного масла |
30 |
50 |
30 |
50 |
30 |
50 |
30 |
50 |
|
Массовый процент соли |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,3 |
1,3 |
1,6 |
1,6 |
|
Массовый процент сахара |
1,6 |
1,6 |
2,4 |
2,4 |
3,2 |
3,2 |
5,2 |
5,2 |
|
Массовое соотношение «сахар\соль» |
1,6 |
1,6 |
2,4 |
2,4 |
2,46 |
2,46 |
3,25 |
3,25 |
|
Массовое соотношение «молоко\масло» |
2,22 |
0,93 |
2,19 |
0,92 |
2,15 |
0,9 |
2,08 |
0,85 |
|
Оценочный коэффициент |
0,77 |
0,71 |
0,68 |
0,75 |
0,69 |
0,56 |
0,73 |
0,38 |
Как следует из данных табл. 5, образцы с содержанием растительного масла 30 % мас. в целом воспринимаются лучше образцов с содержанием растительного масла 50 % мас.
Таблица 6
Рецептуры образцов для проверки возможности улучшения органолептического восприятия при повышенном содержании растительного масла
|
Ингредиент |
Массовые проценты в образцах |
|||
|
Молоко коровье Масло растительное Сахар-песок Соль поваренная Ксантановая камедь |
64,6 30 3,2 1,3 0,9 |
44,8 50 3,2 1,3 0,7 |
46,0 50 2,3 1,0 0,7 |
45,1 50 3,2 1,0 0,7 |
Оценка вкуса образцов с большим содержанием масла смещается в сторону проявления признака соленого; текстура в большей степени оценивается как «маслянистая» или «тяжелая». Такой характер оценок объясняется уменьшением массового соотношения «молоко\масло» с увеличением содержания масла. Таким образом, увеличение жировой фазы не компенсирует пропорционального снижения водной фазы в части сохранения проявления признака соленого вкуса при органолептическом восприятии продукта. Вместе с тем наблюдается аномалия в восприятии образцов с содержанием соли 1,0 % мас. и сахара 2,4 % мас., что отражается в инверсии оценочных коэффициентов.
С целью улучшения органолептического восприятия при повышенном содержании растительного масла проведена оценка образцов с уменьшенным содержанием соли и сахара, пропорциональным уменьшению массовой доли водной фазы при увеличении содержания растительного масла. Рецептуры образцов приведены в табл. 6.
Первые два образца используются в качестве контрольных; в третьем образце снижено содержание сахара и соли пропорционально уменьшению водной фазы во втором образце по отношению к первому (44,8/64,6); в четвертом образце пропорционально снижено содержание только соли.
В табл. 7 представлены результаты оценки образцов.
Таблица 7
Оценочные коэффициенты образцов при проверке возможности улучшения органолептического восприятия
|
Оценочные коэффициенты образцов по рецептурам табл. 6 |
|||
|
0,83 |
0,59 |
0,67 |
0,75 |
Из табл. 7 следует, что уменьшение содержания сахара и соли пропорционально снижению содержания водной фазы улучшает органолептическое восприятие (увеличивает оценочный коэффициент) третьего и четвертого образцов по отношению ко второму. При этом большое влияние на органолептическое восприятие оказывает пропорциональное снижение только соли (по отношению к одновременному снижению содержания сахара и соли).
Образец с пониженным содержанием растительного масла (первый) имеет лучшее восприятие, что подтверждалось предыдущими опытами.
Результаты исследования органолептического восприятия модельного продукта при изменении интенсивности признаков сладкого и кислого.
В образцах при дискретном содержании растительного жира 30 % мас. и 50 % мас. изменялось содержание сахара от 1,6 % до 6,4 % мас. Одновременно варьировалось содержание лимонной кислоты. Таким образом, изменялись соотношения «сахар\кислота» и «молоко\масло».
Оценка органолептического восприятия проводилась аналогично испытаниям образцов при варьировании содержания сахара и соли. Всего испытано 24 образца.
В табл. 8 приведены результаты испытаний образцов с массовой долей растительного жира 0,3; в табл. 9 – с массовой долей растительного жира 0,5.
Таблица 8
Усредненные значения оценочных коэффициентов образцов с массовой долей растительного жира 0,3
|
Массовый процент сахара |
1,6 |
2,4 |
2,4 |
3,2 |
3,2 |
4,8 |
6,4 |
|
Массовый процент лимонной кислоты |
0,2 |
0,3 |
0,5 |
0,3 |
0,5 |
0,45 |
0,6 |
|
Массовое соотношение «сахар\лимонная кислота» |
8 |
8 |
4,8 |
10,67 |
6,4 |
10,67 |
10,67 |
|
Массовое соотношение «молоко\масло» |
2,27 |
2,21 |
2,24 |
2,22 |
2,21 |
2,13 |
2,07 |
|
Оценочный коэффициент |
0,94 |
0,67 |
0,57 |
0,79 |
0,64 |
0,77 |
0,75 |
Согласно данным табл. 8, 9 наибольшие численные значения оценочных коэффициентов имеют образцы с массовыми процентами сахара 1,6 и лимонной кислоты 0,2 (0,94 – при массовой доле растительного жира 0,3; 0,88 – при массовой доле растительного жира 0,5).
Таблица 9
Усредненные значения оценочных коэффициентов образцов с массовой долей растительного жира 0,5
|
Массовый процент сахара |
1,6 |
2,4 |
2,4 |
3,2 |
3,2 |
4,8 |
6,4 |
|
Массовый процент лимонной кислоты |
0,2 |
0,3 |
0,5 |
0,3 |
0,5 |
0,45 |
0,6 |
|
Массовое соотношение «сахар\лимонная кислота» |
8 |
8 |
4,8 |
10,67 |
6,4 |
10,67 |
10,67 |
|
Массовое соотношение «молоко\масло» |
0,97 |
0,94 |
0,94 |
0,94 |
0,93 |
0,88 |
0,85 |
|
Оценочный коэффициент |
0,88 |
0,67 |
0,43 |
0,75 |
0,61 |
0,65 |
0,45 |
Таблица 10
Предпочтительные соотношения массовых процентов сахара и лимонной кислоты при содержании растительного жира 30 % мас.
|
Массовый процент сахара |
3,2 |
4,8 |
6,4 |
|
Массовый процент лимонной кислоты |
0,3 |
0,45 |
0,6 |
|
Оценочный коэффициент при массовой доле жира 0,3 |
0,79 |
0,77 |
0,75 |
|
Оценочный коэффициент при массовой доле жира 0,5 |
0,75 |
0,5 |
0,45 |
Для образцов с массовой долей растительного жира 0,3 имеются предположительные соотношения массовых процентов сахара и лимонной кислоты, характерные для позитивного органолептического восприятия, в то же время органолептическое восприятие образцов с массовой долей растительного жира 0,5 при тех же соотношениях сахара и лимонной кислоты ухудшается (табл. 10).
Снижение оценочных коэффициентов при увеличении массовой доли жира связано с пропорциональным снижением массовой доли водной фазы, что приводит к выраженному проявлению кислого вкуса.
Для проверки этого предположения в образцах с массовой долей растительного жира 0,5 при содержании сахара 4,8 и 6,4 % проведено снижение содержания лимонной кислоты до 0,4 и 0,55 % соответственно.
При испытании образцов получены значения оценочных коэффициентов 0,6 и 0,7, что выше значений, приведенных в табл. 10 – 0,5 и 0,45.
Из данных табл. 10 можно заключить, что намечена тенденция снижения оценочных коэффициентов при уменьшении массового соотношения «молоко\масло» (табл. 11).
Таблица 11
Сопоставление оценочных коэффициентов с массовыми соотношениями «молоко\масло»
|
Массовый процент сахара |
3,2 |
4,8 |
6,4 |
|
Массовый процент лимонной кислоты |
0,3 |
0,45 |
0,6 |
|
Оценочный коэффициент при массовой доле растительного жира 0,3 |
0,79 |
0,77 |
0,75 |
|
Массовое соотношение «молоко\масло» |
2,22 |
2,13 |
2,07 |
|
Оценочный коэффициент при массовой доле растительного жира 0,5 |
0,75 |
0,5 |
0,45 |
|
Массовое соотношение «молоко\масло |
0,94 |
0,88 |
0,85 |
Данный тренд объясняется тем, что снижение массовой доли водной фазы не компенсируется пропорциональным увеличением массовой доли жировой фазы с точки зрения сохранения органолептического восприятия, что выражается в смещении оценок вкуса образцов в сторону кислого (кисловатого) вкуса.
В диапазоне изменения массовых процентов лимонной кислоты от 0,3 до 0,6 связь между массовыми процентами сахара и лимонной кислоты, характерная для позитивного восприятия образцов продукта с массовой долей растительного жира 0,3 отражается формулами
М = 10,67 М1 (9)
при изменении М1 от 0,3 % до 0,6 %
или
М1 = 0,0937М (10)
при изменении М от 3,2 % до 6,4 %,
где М – массовый процент сахара;
М1 – массовый процент лимонной кислоты.
Формулы (9), (10) получены при массовой доле растительного масла 0,3
При массовой доле растительного масла 0,5 справедливы формулы
М = 12,97 М1 1,154 , (11)
М1 = exp (0,867 InM – 2,22). (12)
Формулы справедливы в тех же диапазонах изменения М1 и М.
В табл. 12 приведены данные по сопоставлению результатов расчета по формуле (11) с результатами испытаний.
Таблица 12
Сопоставление расчетных результатов с результатами испытаний
|
Массовый процент лимонной кислоты |
0,3 |
0,4 |
0,55 |
|
Массовый процент сахара (испытания) |
3,2 |
4,8 |
6,4 |
|
Массовый процент сахара (расчет) |
3,2 |
4,5 |
8,5 |
По результатам исследования органолептического восприятия модельного продукта можно сделать следующие выводы:
1. Органолептическое восприятие модельного продукта наиболее эффективно регулируется сочетанием вкусов сладкого, соленого, кислого посредством использования в определенных пропорциях агентов вкуса.
2. При использовании в модельном продукте в качестве агентов вкуса сахара-песка, соли поваренной, лимонной кислоты, парные сочетания «сахар – соль», «сахар – кислота» изменяют органолептическое восприятие по схеме: «негативное – позитивное – негативное» при переходе через позитивный оптимум; в то время как парное сочетание «соль – кислота» дает устойчивое негативное органолептическое восприятие модельного продукта.
3. Характер органолептического восприятия определяется соотношением массовых долей агентов сладкого и соленого, сладкого и кислого при фиксированной массовой доле одного из них.
4. Увеличение массового содержания жировой фракции в продукте не компенсирует пропорционального снижения массового содержания водной фракции в части сохранения характера органолептического восприятия при совместном использовании сахара и соли, сахара и лимонной кислоты. Сохранение характера восприятия требует снижения массового содержания соли или лимонной кислоты пропорционально снижению массового содержания водной фракции. В меньшей степени характер органолептического восприятия сохраняется при одновременном пропорциональном снижении массовых долей сахара и соли, сахара и лимонной кислоты.
5. Из использованных агентов вкуса (сахар, соль, лимонная кислота) увеличение массового содержания сахара в наименьшей степени влияет на ухудшение органолептического восприятия продукта. В связи с этим сахар является более «опасным» вкусовым ингредиентом, так как увеличение его массовой доли в рецептуре продукта, что в настоящее время считается отрицательным фактом, «маскируется» позитивным органолептическим восприятием продукта.
6. В большинстве случаев образцы с массовой долей растительного масла 0,3 органолептически воспринимаются лучше образцов с массовой долей растительного масла 0,5 (при одинаковом содержании в образцах сахара, соли, лимонной кислоты), что связано с «утяжелением» восприятия текстуры продукта с увеличением содержания жировой фракции при одновременном снижении содержания водной фракции и возрастанием при этом интенсивности проявления соленого или кислого вкуса.
Следует заметить, что увеличение массовой доли лимонной кислоты смещает загущенную консистенцию модельного продукта в сторону консистенции, близкой к желированной и, в зависимости от массового соотношения «сахар/кислота», сказывается на органолептическом восприятии продукта неоднозначно.
Научно-исследовательская работа проводится за счет средств субсидии на выполнение государственного задания в рамках Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013–2020 гг. (Тема № 0529-2014-0204).