新型烹饪型高粱品种熟制全谷的感官轮廓与消费者接受度研究

《Foods》：Sensory Profiles and Consumer Acceptance of New Culinary Sorghum Varieties in Cooked Form

　　

尽管高粱（sorghum）作为营养且可持续谷物日益受到关注，但其籽粒在美国直接供人食用仍有限，部分原因在于与更常见谷类作物相比，其感官特征较不理想。2017年在内华达州启动了一项新的育种计划，重点改善高粱的烹饪品质。本研究旨在利用6项喜好评分（hedonic ratings）和19项感官属性强度（sensory attribute intensities），考察消费者（n=220）对9个熟制高粱籽粒样品（7个新育种品系和2个杂交对照）的反应。结果表明，多数样品在“总体喜好度”（overall liking）以及总体香气、滋味、质构、余味和口感喜好度上获得正向喜好评分（>5.0，9点喜好量表（9-point hedonic scale））。占主导的感官属性（强度>4.0，0–10线性标度（0–10 line scale））包括4种香气（淀粉味、泥土味、坚果味、清新味）、1种滋味（平淡味）和3种质构（残留颗粒、硬度、粗糙度）。Pearson相关分析（Pearson’s correlation analysis）显示，消费者总体喜好度与总体香气、滋味、质构、余味和口感喜好度，以及清新香气和甜味感知强度呈正相关。相反，总体喜好度与泥土味、青草味和霉味香气强度、苦味和涩味滋味，以及硬度、残留颗粒和粗糙度质构呈负相关。在9个样品中，LUB24102、LUB24112和LUB24107最受偏好，而UC24007的总体喜好度评分最低。本研究首次纳入消费者意见以评价这些新开发的熟制高粱品种。研究结果为正在进行的烹饪高粱育种提供基础，以开发感官特征更符合消费者对熟制高粱籽粒偏好和期望的新品种和杂交种。

研究背景与目的：高粱（Sorghum bicolor L. Moench）为全球第五大谷类作物，耐旱、耐瘠、需肥少，在干旱和粮食安全压力地区具有重要意义。籽粒高粱用于乙醇、饲料和食品，可整粒煮食或制粉、制粥、面包等；但其在美国直接供人食用仍有限，部分因感官特征不如常见谷物。既有研究多集中于粉基、烘焙、挤压、膨化和发酵制品，对熟制整粒高粱的感官特征、风味化合物及消费者接受度信息有限。高粱蛋白缺乏形成面筋的麦醇溶蛋白（gliadin）和麦谷蛋白（glutenin），天然无麸质；其碳水化合物以淀粉为主。育种传统重视农艺性状，近期扩展至营养品质、加工性能和消费者偏好的感官特征，但育种性状—感官特征—消费者接受度之间仍存在研究缺口，尤其直接煮食全谷。University of Nevada, Reno于2017年建立烹饪型高粱（culinary sorghum）育种计划，选表型差异以形成籽粒组成和理化性质变异；烹煮又通过淀粉糊化、蛋白变性、美拉德反应及挥发性/非挥发性风味物释放、损失或形成影响感官。因此，研究人员开展消费者测试，评价9个熟制样品（7个育种品系和2个杂交对照）的喜好与感官属性强度，并结合相关分析、偏最小二乘回归（partial least squares regression, PLS）和主成分分析（principal component analysis, PCA）识别接受度驱动因素。结论显示多数样品可接受，LUB24102、LUB24112和LUB24107最受偏好，UC24007最低；质地和口感是重要负面驱动，香气和滋味亦影响接受度。该研究为选育更符合熟制全谷消费偏好的烹饪型高粱提供基础，并提示部分育种品系具有优于现有商业对照的感官接受潜力。

关键技术方法（不超过250字）：9个熟制样品含7个育种品系（LUB24112、LUB24102、LUB24017来自2024年德州Lubbock私人农场；UC24004、UC24007、UC24109、UC24001来自2024年UC Davis Hutchison研究农场）及2个杂交对照（UC24059即‘G6’商业青铜籽粒对照；UC24011即‘A.N641 × R.N642’公开青铜籽粒蜡质低直链淀粉杂交种），由University of Nevada, Reno高粱育种计划提供。消费者队列经TWU邮件列表招募，两批各110人、共220人。以预试验确定的1:4粒水比电饭锅煮制，15–20 g样品随机编码呈递；9点喜好量表评6项喜好，0–10线性标度评8项香气、6项滋味/口腔和5项质构强度。统计用t检验、方差分析（ANOVA）与Tukey HSD、Pearson相关、偏最小二乘（PLS）回归和主成分分析（PCA）。

研究结果：
3.1 熟制高粱籽粒的喜好评分（Hedonic Rating of Cooked Sorghum Grain）：通过9点喜好量表评价6项喜好属性，9个样品所有喜好评分范围为4.5–6.13，总体呈正向接受；总体喜好为4.63–5.95，LUB24102（5.95）、LUB24107（5.89）和LUB24112（5.88）最高，UC24007（4.63）最低。总体香气和滋味喜好高于质构、余味和口感。样品间6项喜好属性均差异显著。结合样品信息，消费者偏好正常至硬粒、白至黄粒色和较高淀粉含量者；蜡质等位基因有无影响不大；UC24007含单宁且颖壳附着、软籽均不受喜；UC24109虽含sugary等位基因，但未改善风味，可能与其籽粒较软和淀粉较低有关。
3.2 熟制高粱籽粒的感官属性强度（Sensory Attribute Intensity of Cooked Sorghum Grain）
3.2.1 香气强度（Aroma Intensity）：以0–10线性标度评价8种香气，淀粉味（均值5.21）、泥土味（5.11）和坚果味（5.01）强度最高，清新味（4.09）、青草味（3.67）和霉味（3.30）中等，果味和花香低于2.5且不再讨论。淀粉味、果味和霉味在样品间差异显著；淀粉味以LUB24107最高、LUB24102和UC24007最低；泥土味以UC24007最高、LUB24102最低；坚果味以UC24109最高、LUB24112最低。清新味以LUB24112最高、UC24109最低；青草味以UC24001和UC24011最高、LUB24112最低；霉味以UC24001最高、LUB24102最低。结果表明香气以谷物样共性香为主，但基因型可影响部分香气强度，且籽粒颜色或理化 profile 与泥土味、坚果味无清晰关系。
3.2.2 滋味强度（Taste Intensity）：评价6项滋味/口腔感觉，平淡味最高（均值6.08），鲜味3.45，涩味2.92，苦味2.71，甜味2.78；酸味很低且不再讨论。甜、苦、涩和酸在样品间差异显著。平淡味以UC24004和UC24007最高、UC24011最低；鲜味以UC24001最高、UC24007最低；涩味以UC24109最高、LUB24102和UC24004最低；苦味以UC24109最高、LUB24102最低；甜味以UC24011最高、UC24007最低。结果表明熟制高粱滋味总体温和；UC24007的单宁与涩苦相关并降低接受度，低直链淀粉的UC24011和LUB24107甜味较高。
3.2.3 质构强度（Texture Intensity）：评价5项质构，残留颗粒最高（均值5.50），硬度4.40，粗糙度4.20，黏性3.78，唇部黏附性2.79；5项均差异显著。残留颗粒以UC24007和UC24011最高、LUB24107最低；硬度以UC24007最高、LUB24102最低；粗糙度以UC24007最高、LUB24102最低；黏性以UC24011最高、UC24007最低；唇部黏附性以UC24011最高，其余8个样品低于3.0。结果表明质构受基因型显著影响；UC24007因颖壳紧密附着、难清理而硬且粗，UC24011因蜡质等位基因和最低直链淀粉而更黏。
3.3 驱动熟制高粱籽粒总体喜好的感官属性（Sensory Attributes Driving Overall Liking）：Pearson相关分析显示，总体喜好与5项其他喜好呈强至极强正相关，包括总体香气（r=0.807）、总体滋味（r=0.969）、总体质构（r=0.922）、余味（r=0.748）和口感（r=0.964）；与清新香气（r=0.544）和甜味（r=0.554）正相关；与泥土味（r=?0.712）、青草味（r=?0.617）、霉味（r=?0.597）、苦味（r=?0.516）、涩味（r=?0.538）、硬度（r=?0.911）、残留颗粒（r=?0.931）和粗糙度（r=?0.962）负相关。PLS回归模型拟合较好（R²=0.913，Q²_cum=0.713，RMSE=0.119），VIP>0.8的15个属性中，除5项喜好外，粗糙度、残留颗粒、硬度、泥土味、青草味、霉味、甜味、清新味、涩味和苦味为重要驱动；标准化系数显示泥土味、青草味、霉味及苦、涩、硬、残留颗粒和粗糙度为负向驱动，清新香气和甜味为正向驱动。结果表明消费者接受度是多维的，质地和口感尤为关键，育种不能只关注风味。
3.4 高粱品种差异（Sorghum Grain Variety Difference）：PCA前两主成分解释72.21%总变异，PC1解释48.35%。LUB24102、LUB24112、UC24004和UC24059位于PC1正侧，具较高6项喜好评分，多为青铜、白或黄籽、无单宁、无附着颖壳、硬粒和正常籽粒化学 profile；UC24007和UC24109位于PC1负侧，具较高青草味、霉味、泥土味及酸、涩、苦、粗糙、硬和残留颗粒强度，接受度低。LUB24107和UC24001位于PC2正侧，坚果味、果味、花香、鲜味、甜味和淀粉味较高而平淡味最低，分别具黄粒和浅紫粒，可能提供可接受的新风味轮廓。UC24011沿PC3分离，因蜡质等位基因和最低直链淀粉而黏性和唇部黏附性高。结果表明样品感官多样性明显，可据此选择不良风味低、质地和口感适宜的品种。
3.5 人口学信息—高粱消费形式与驱动因素（Demographic Information—Sorghum Consumption Format and Driving Factors）：通过人口学问卷发现，第一批中32%偏好全谷形式、25%偏好粉基产品、15%偏好零食，45%不常消费高粱；第二批中33%偏好全谷、21%粉基、16%零食，49%不常消费。总体上全谷是最受偏好形式。购买因素中，第一批以口味/感官质量（64%）、营养价值（56%）和价格（48%）为主，市场可获得性23%、有机/非转基因21%；第二批同样以口味/感官质量（69%）、营养价值（63%）和价格（46%）为主，市场可获得性和有机/非转基因各22%。结果表明口味/感官、营养和价格是潜在购买的主要考虑因素。

讨论部分总结：讨论指出，此前无研究评价这9个样品的感官或消费者接受度，故直接文献比较有限；总体喜好整合了香气、滋味、质构、余味和口感等维度，熟制全谷的接受度主要取决于综合食用体验。熟制样品总体可接受，香气和滋味驱动接受度，质构和口感亦关键；较软籽粒（<70 SKCS index）作全谷消费表现较差，提示商业开发可按终用途分设硬粒直接食用与软粒制粉等育种池。研究支持部分LUB24品系具良好综合感官表现，两个青铜杂交对照的喜好度为中等至较低，提示育种品系具商业潜力。感官特征方面，熟制高粱香气以淀粉味、泥土味和坚果味为主，清新、青草和霉味次之；滋味总体温和平淡，鲜味低，涩苦为负面因素，甜味为正面因素；质构中残留颗粒、硬度和粗糙度为负面驱动，适度黏性可正面影响，基因型相关的淀粉—蛋白基质、籽粒硬度和糊化水合行为可解释差异。PLS与相关分析进一步表明，消费者偏好自然甜味和清新感、良好质构和口感，并仅有轻微不良香气和滋味；提高接受度不在于单纯增强风味强度，而在于平衡理想风味与降低不良风味及口腔质构感。PCA显示品种间感官多样，可按不良风味低、理想风味适宜和质构口感良好进行选择。问卷显示参与者规律消费高粱有限，全谷和粉基产品较受偏好；口味/感官质量、营养价值和价格是主要购买驱动，价格、可获得性和有机/非转基因标签亦有影响，提示需通过产品开发和消费者教育缩小可获得性与消费采用之间差距。

研究结论翻译：本研究为University of Nevada, Reno烹饪型高粱育种计划中7个新育种品系及2个杂交品种在熟制全谷消费形式下的消费者感知提供见解；与加工高粱制品相比，该终用途类别受到的关注相对有限。研究结果表明，育种品系具有影响其直接供人食用适宜性的独特感官特征；PCA显示，当品种拟用于直接供人食用时，育种过程需考虑多变量感官品质。食用特性较优的品系包括LUB24102、LUB24112和LUB24107。正在开展进一步工作，将多变量感官数据相关的代谢物谱定位到特定基因，以指导后续育种；鉴定与理想化合物及消费者感知感官属性相关的有利等位基因，应成为烹饪型高粱育种计划的首要任务。潜在局限包括仅采用单一烹饪条件（固定1:4粒水比），这可能并非所有基因型的最佳制备方法，并可能使硬粒基因型处于不利；此外，由于未受训消费者使用线性标度评价属性强度，这些反应应解释为消费者感知的感官强度，而非传统描述性分析测定。未来需使用训练型评价小组确认并更精确量化这些感官差异。