JP2017026558A - Cocoa mass quality prediction method - Google Patents

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Yusuke Irisawa
勇介 入澤
佐藤 亮太郎
Ryotaro Sato
亮太郎 佐藤
英一郎 福▲崎▼
Eiichiro Fukuzaki
英一郎 福▲崎▼
健史 馬場
Takeshi Baba
健史 馬場
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for easily predicting quality of cocoa mass which has been difficult conventionally.SOLUTION: A cocoa mass quality prediction method comprises: a pretreatment step for performing pretreatment to pieces of cocoa mass for acquiring analysis samples; an appliance analysis step for subjecting the analysis samples to appliance analysis for acquiring pieces of appliance analysis data; and a multivariable analysis step for, performing multivariable analysis using pieces of appliance analysis data about pieces of cocoa mass and pieces of quality data indicating respective quality of pieces of cocoa mass, for creating a cocoa mass quality prediction model which indicates a relationship between the pieces of appliance analysis data and the qualities predicted by the appliance analysis data, thereby easily predicting the qualities of pieces of cacao mass.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、カカオマスの品質予測方法に関する。より詳細にはカカオマスの代謝物または分解物の機器分析による品質予測方法に関する。   The present invention relates to a cacao mass quality prediction method. More particularly, the present invention relates to a method for predicting quality by instrumental analysis of a metabolite or degradation product of cacao mass.

カカオ豆は、その独特な風味を生かしてチョコレートやココア等の原料として使用されている。カカオ豆の風味は、産地での発酵や乾燥及びその後の原料加工工程における焙煎等によって形成される。これらの工程で形成される風味等の品質は、カカオ豆の品種、産地、生産者等によって異なることが知られている。   Cocoa beans are used as a raw material for chocolate, cocoa and the like by taking advantage of their unique flavor. The flavor of cocoa beans is formed by fermentation and drying in the production area and subsequent roasting in the raw material processing step. It is known that the quality of flavor and the like formed in these processes varies depending on the cocoa bean variety, production area, producer, and the like.

現在、カカオマスの品質は、熟練者によるカカオマスの香り、色、および味に基づく官能検査により決定されている。これらの技能を獲得するには経験年数がかかる。また、場合により客観性や再現性が不透明であるという欠点がある。そのため、製造工程管理や製品品質管理のためには、簡便な機械化された品質予測方法が必要である。このような状況下、これまでカカオマスの製造工程中における特定の成分の変化については数多く研究されてきており、発酵、乾燥、ローストによるタンパク質や遊離アミノ酸の変化に着目した研究(非特許文献1)やポリフェノールや糖類に着目した研究(非特許文献2)などを例示することができる。しかし、これらの技術は特定の成分に着目したものであり、データが限定されることから、カカオマス全体の品質を表したものとは言い難かった。   Currently, the quality of cacao mass is determined by sensory tests based on the aroma, color, and taste of cacao mass by experts. It takes years of experience to acquire these skills. In addition, there is a disadvantage that the objectivity and reproducibility are opaque in some cases. Therefore, a simple mechanized quality prediction method is necessary for manufacturing process management and product quality management. Under such circumstances, many studies have been conducted on changes in specific components during the production process of cacao mass, and research focusing on changes in proteins and free amino acids due to fermentation, drying, and roasting (Non-patent Document 1). And research focusing on polyphenols and saccharides (Non-Patent Document 2). However, these techniques focus on specific components and are limited in data, so it was difficult to say that they represent the quality of the entire cacao mass.

近年、機器分析法と強力なコンピュータ駆動パターン認識技術とを組み合わせて、品質制御または特徴づけを行う方法が提案されている。
例えば、特許文献1には、緑茶の機器分析により得られる分析結果を、数値データに変換して多変量解析し、得られた解析結果から緑茶の品質(ランキング)を予測する方法が開示されている。
In recent years, methods for quality control or characterization have been proposed by combining instrumental analysis methods and powerful computer-driven pattern recognition techniques.
For example, Patent Document 1 discloses a method of converting an analysis result obtained by instrumental analysis of green tea into numerical data, performing multivariate analysis, and predicting the quality (ranking) of green tea from the obtained analysis result. Yes.

特開2009−14700号公報JP 2009-14700 A

Journal of the Science of Food and Agriculture、第81巻、281−288ページ 2000年Journal of the Science of Food and Agriculture, 81, 281-288 2000 日本食品科学工学会誌、第48巻848−851ページ 2001年Journal of Japan Society for Food Science and Technology, Vol. 48, 848-851 2001

カカオマスの味は有機酸、脂肪酸、アミノ酸、糖、ポリフェノールなどに主に起因する。また、揮発性化合物は、主としてカカオマスの香りの差に寄与する。
原料カカオ豆の産地、発酵方法、乾燥方法、ロースト方法などにより、中間経路代謝物の見かけの定常状態の量および/または最終代謝物の末端蓄積が変動し、カカオマスの風味に影響を与える。
The taste of cocoa mass is mainly attributed to organic acids, fatty acids, amino acids, sugars, polyphenols and the like. Moreover, a volatile compound mainly contributes to the difference in the scent of cocoa mass.
Depending on the origin of the raw cocoa beans, fermentation method, drying method, roasting method, etc., the apparent steady state amount of the intermediate pathway metabolites and / or terminal accumulation of the final metabolites may vary, affecting the flavor of the cocoa mass.

本発明は、従来困難であったカカオマスの品質を簡便に予測する方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a method for easily predicting the quality of cacao mass, which has been difficult in the past.

本発明は、カカオマスの品質を予測する方法であって、カカオマスを前処理して分析サンプルを得る前処理工程;該分析サンプルを機器分析に供して、機器分析データを得る機器分析工程;複数の前記カカオマスについての機器分析データと、該カカオマスのそれぞれの品質を表す品質データとを用いて多変量解析することにより、該機器分析データと、該機器分析データから予測される品質との関係を表す、カカオマスの品質予測モデルを作成する多変量解析工程;を有する、カカオマスの品質予測方法を提供する。   The present invention is a method for predicting the quality of cocoa mass, a pretreatment step for pre-processing cocoa mass to obtain an analysis sample; an instrument analysis step for subjecting the analysis sample to instrument analysis to obtain instrument analysis data; The relationship between the device analysis data and the quality predicted from the device analysis data is represented by multivariate analysis using the device analysis data about the cocoa mass and the quality data representing the quality of each cocoa mass. And a multivariate analysis step of creating a cacao mass quality prediction model.

前記多変量解析が、PLS回帰分析であることが好ましい。
前記機器分析が、ガスクロマトグラフィーと質量分析との組み合わせであることが好ましい。
前記機器分析データとして、保持時間および質量分析シグナル強度を多変量解析に用いることが好ましい。
The multivariate analysis is preferably a PLS regression analysis.
The instrumental analysis is preferably a combination of gas chromatography and mass spectrometry.
As the instrumental analysis data, it is preferable to use retention time and mass spectrometry signal intensity for multivariate analysis.

前記前処理が、前記カカオマスから親水性化合物を抽出して抽出物を得る工程を含むことが好ましい。
前記機器分析が、ガスクロマトグラフィーと質量分析との組み合わせであり、かつ前記前処理がさらに前記抽出物をシリル化する工程を含むことが好ましい。
It is preferable that the pretreatment includes a step of extracting a hydrophilic compound from the cocoa mass to obtain an extract.
Preferably, the instrumental analysis is a combination of gas chromatography and mass spectrometry, and the pretreatment further includes a step of silylating the extract.

前記機器分析が、ガスクロマトグラフィーと質量分析との組み合わせであり、かつ前記機器分析の分析結果の中で、コハク酸、ウリジン、アラニン、アデニン、グリシン、ロイシン、セリン、フマル酸、スレオニン、ピログルタミン酸、フェニルアラニン、チロシン、シキミ酸、トリプトファン、バリン、イソロイシン、キシリトール、アスパラギン、アコニット、グリセリン酸、アラビトール、スクロース、乳酸、アスパラギン酸、アラビノース、グアノシン、プロリン、ホモシステイン酸、2−デヒドロ−D−グルコン酸、グルタミン酸、グルコン酸、グリセロール、トレハロース、ピルビン酸、オキサロ酢酸、トレオン酸、およびサルコシンのデータを、多変量解析に用いることが好ましい。   The instrumental analysis is a combination of gas chromatography and mass spectrometry, and among the analytical results of the instrumental analysis, succinic acid, uridine, alanine, adenine, glycine, leucine, serine, fumaric acid, threonine, pyroglutamic acid , Phenylalanine, tyrosine, shikimic acid, tryptophan, valine, isoleucine, xylitol, asparagine, aconite, glyceric acid, arabitol, sucrose, lactic acid, aspartic acid, arabinose, guanosine, proline, homocysteic acid, 2-dehydro-D-gluconic acid , Glutamic acid, gluconic acid, glycerol, trehalose, pyruvic acid, oxaloacetic acid, threonic acid, and sarcosine data are preferably used for multivariate analysis.

本発明によれば、従来困難であったカカオマスの品質を、より精度良くかつ簡便な方法で予測することが可能である。   According to the present invention, it is possible to predict the quality of cacao mass, which has been difficult in the past, with a more accurate and simple method.

トレーニングセットのPLSモデルによる官能評価の予測値と官能評価による実測値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the predicted value of sensory evaluation by the PLS model of a training set, and the measured value by sensory evaluation. テストセット(三角形のプロット)およびトレーニングセット(四角形のプロット)の両方の15種の全ての分析サンプルについて、PLSモデルによる官能評価の予測値と官能評価による実測値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the predicted value of sensory evaluation by a PLS model, and the measured value by sensory evaluation about all the 15 types of analysis samples of a test set (triangle plot) and a training set (square plot). トレーニングセットのPLSモデルによる官能評価の予測値と官能評価による実測値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the predicted value of sensory evaluation by the PLS model of a training set, and the measured value by sensory evaluation. テストセットおよびトレーニングセットの両方の15種の全ての分析サンプルについて、PLSモデルによる官能評価の予測値と官能評価による実測値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the predicted value of sensory evaluation by a PLS model, and the measured value by sensory evaluation about all 15 types of analysis samples of a test set and a training set.

本発明における品質予測対象はカカオマスである。本発明におけるカカオマスは発酵、乾燥、焙煎を経て製造されるカカオマスである。   The quality prediction target in the present invention is cacao mass. The cocoa mass in the present invention is a cocoa mass produced through fermentation, drying and roasting.

本発明において、カカオマスは、以下で述べる機器分析工程に応じて適切に前処理され、前処理により得られた分析サンプルが種々の機器分析に供される。   In the present invention, the cocoa mass is appropriately pretreated according to the instrumental analysis step described below, and the analysis sample obtained by the pretreatment is subjected to various instrumental analyzes.

<機器分析工程>
本発明において、機器分析工程とは、分析機器を用いて分析・測定を行う工程をいう。分析の手法としては、ガスクロマトグラフィー(GC)、液体クロマトグラフィー(LC) (例えば、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)、超高速液体クロマトグラフィー(U PLC))、質量分析(MS)、赤外分光分析(IR)(例えば、フーリエ変換赤外分光分析(FT−IR))、近赤外分光分析(NIR)(例えば、フーリエ変換近赤外分光分析(FT−NIR))、核磁気共鳴分析(NMR)(例えば、フーリエ変換核磁気共鳴分析(FT−NMR))などが挙げられる。
ガスクロマトグラフィー(GC)の検出器は特に限定されず公知のものを適宜使用できる。例えば、水素炎イオン化検出器(FID)を好適に用いることができる。
また、これらの機器分析の手法は組み合わせてもよく、例えば、GC/MS、LC/MS(特に、HPLC/MS、UPLC/MS)などの組み合わせが挙げられる。
機器分析工程に用いられる装置は、特に限定されず、カカオマス中に含まれる代謝物(例えば、アミノ酸、有機酸、糖など)を測定することが可能であればよく、通常用いられている装置が用いられ得る。また、測定条件は、これらの物質の測定に適切なように適宜設定され得る。
特にGC/MS(ガスクロマトグラフィーと質量分析との組み合わせ)が好ましい。
例えばカカオマスを抽出して得られる、親水性低分子代謝物を含む抽出物について、あるいはカカオマスの熱分解物について、GC/MSにより定量分析を行う。
<Instrument analysis process>
In the present invention, the instrument analysis step refers to a step of performing analysis / measurement using an analysis instrument. Analysis methods include gas chromatography (GC), liquid chromatography (LC) (for example, high performance liquid chromatography (HPLC), ultra high performance liquid chromatography (UPLC)), mass spectrometry (MS), infrared spectroscopy. Analysis (IR) (for example, Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR)), near infrared spectroscopy (NIR) (for example, Fourier transform near infrared spectroscopy (FT-NIR)), nuclear magnetic resonance analysis ( NMR) (for example, Fourier transform nuclear magnetic resonance analysis (FT-NMR)) and the like.
The detector for gas chromatography (GC) is not particularly limited, and a known one can be used as appropriate. For example, a flame ionization detector (FID) can be suitably used.
These instrumental analysis methods may be combined, and examples thereof include GC / MS, LC / MS (particularly HPLC / MS, UPLC / MS) and the like.
The apparatus used for the instrumental analysis process is not particularly limited as long as it is capable of measuring metabolites (for example, amino acids, organic acids, sugars, etc.) contained in cocoa mass. Can be used. Moreover, the measurement conditions can be appropriately set as appropriate for the measurement of these substances.
In particular, GC / MS (a combination of gas chromatography and mass spectrometry) is preferable.
For example, quantitative analysis is performed by GC / MS on an extract containing a hydrophilic low-molecular-weight metabolite obtained by extracting cocoa mass or on a thermal decomposition product of cocoa mass.

< 前処理工程>
カカオマスの前処理は、カカオマス中の分析対象物質を機器分析に供するに適した形態にするために、用いる機器分析に応じて行われる。前処理としては、乾燥、切断、粉砕、抽出などの処理が挙げられる。例えば、粉砕については、ブレンダー、ボールミルなどの適切な器具を用いて行われ得る。また、抽出については、水、有機溶媒、またはこれらの溶媒の混合液を用いて行われ得る。抽出に使用され得る有機溶媒としては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、アセトン、クロロホルムなどが挙げられる。これらの単位操作を単独でまたは組み合わせて適切な前処理条件を設定する。
本発明では、前処理が、カカオマスから親水性化合物を抽出して抽出物を得る工程を含むことが好ましい。
<Pretreatment process>
The pretreatment of cocoa mass is performed according to the instrumental analysis used in order to make the substance to be analyzed in the cocoa mass suitable for instrumental analysis. Examples of the pretreatment include treatments such as drying, cutting, pulverization, and extraction. For example, the pulverization can be performed using an appropriate instrument such as a blender or a ball mill. The extraction can be performed using water, an organic solvent, or a mixture of these solvents. Examples of the organic solvent that can be used for extraction include methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, acetone, chloroform, and the like. These unit operations are singly or combined to set appropriate preprocessing conditions.
In the present invention, it is preferable that the pretreatment includes a step of extracting a hydrophilic compound from cacao mass to obtain an extract.

また、機器分析としてGCを行う場合、好ましくは、前処理は、カカオマスからの抽出物をシリル化する工程を含む。シリル化は、当業者が通常用いるGC用のシリル化試薬( 誘導体化剤)を用いて行われ得る。   Moreover, when performing GC as an instrumental analysis, Preferably, pre-processing includes the process of silylating the extract from cocoa mass. The silylation can be carried out using a silylating reagent (derivatizing agent) for GC which is usually used by those skilled in the art.

<多変量解析工程・品質予測工程>
前処理が施されたカカオマスサンプル(分析サンプル)は、機器分析に供され、分析結果が得られる。得られた分析結果は、カカオマスサンプルのフィンガープリント(化学的フィンガープリント)であり得る。
本発明では、この分析結果を数値データに変換して多変量解析を行う。分析により得られる結果(変数)としては、保持時間、波長(または波数)、ならびにシグナル強度(またはイオン強度)、吸光度などのスペクトルデータが挙げられる。機器分析がGC/MSである場合、保持時間および質量分析シグナル強度を変数として用いることが好ましい。
品質予測モデルを作成するための多変量解析では、さらに変数としてカカオマスの官能評価スコアが好ましい。
<Multivariate analysis process / quality prediction process>
The pre-treated cocoa mass sample (analysis sample) is subjected to instrumental analysis to obtain an analysis result. The obtained analytical result may be a fingerprint (chemical fingerprint) of the cocoa mass sample.
In the present invention, the analysis result is converted into numerical data to perform multivariate analysis. Examples of results (variables) obtained by analysis include retention time, wavelength (or wave number), and signal data (or ionic strength), spectral data such as absorbance. When instrumental analysis is GC / MS, it is preferable to use retention time and mass spectrometry signal intensity as variables.
In the multivariate analysis for creating the quality prediction model, the sensory evaluation score of cacao mass is further preferable as a variable.

多変量解析としては、機器分析データの解析に、特にケモメトリックスにおいて通常用
いられる解析ツールが採用される。
例えば、PCA(主成分分析: principal component analysis)、HCA(階層クラスター分析: hierarchical cluster analysis)、PLS回帰分析(潜在的構造に対する射影: Projection to Latent Structure)、判別分析(discriminate analysis)などの種々の多変量ツールが挙げられる。
さらに、部分最小二乗によるPLS回帰分析(Partial least square projection to Latent Structure)を用いて、関連の変量の2群間の関係; 例えば、カカオマスの代謝物とその風味品質との間の関係、が確認される。必要に応じて、スペクトルフィルタリング法、例えば、妨害成分を取り除くための直交シグナル補正(orthogonal signal correction:OSC)と組み合わせて多変量解析が行われてもよい。
これらの解析ツールは、ソフトウエアとして多数市販されており、任意のものが入手可能である。このような市販のツールは、一般的に、難しい数学・統計学の知識がなくても、多変量解析を行うことができるように操作マニュアルが備えられている。
As the multivariate analysis, an analysis tool usually used in chemometrics is employed for analysis of instrumental analysis data.
For example, PCA (principal component analysis), HCA (hierarchical cluster analysis), PLS regression analysis (Projection to Latent Structure), discriminate analysis, etc. Multivariate tools.
In addition, PLS regression analysis with partial least squares (Partial least square projection to Latent Structure) is used to confirm the relationship between two groups of related variables; for example, the relationship between a cocoa mass metabolite and its flavor quality. Is done. If necessary, multivariate analysis may be performed in combination with spectral filtering methods, eg, orthogonal signal correction (OSC) to remove interfering components.
Many of these analysis tools are commercially available as software, and arbitrary ones are available. Such a commercially available tool is generally provided with an operation manual so that multivariate analysis can be performed without knowledge of difficult mathematics and statistics.

本発明において好適に採用されるPLS回帰分析は、変数(例えば、波数、波長)間に相関を有するスペクトルデータからの検量線作成に有効な手法である。通常、変数間に相関があると、用いる変数の組み合わせによっては回帰精度が著しく低下するが、これを避けるためにPLSでは変数を互いに無相関な変数(潜在変数)に変換し、この潜在変数を用いて回帰を行う。すなわち、PLSとはデータの変数を直交変換し、その新たな変数を用いて(重)回帰分析を行う解析手法である。   The PLS regression analysis suitably employed in the present invention is an effective technique for creating a calibration curve from spectrum data having a correlation between variables (for example, wave number and wavelength). Normally, if there is a correlation between variables, the regression accuracy will be significantly reduced depending on the combination of variables used. To avoid this, PLS converts the variables into variables that are uncorrelated with each other (latent variables). To do regression. That is, PLS is an analysis method in which data variables are orthogonally transformed and (multiple) regression analysis is performed using the new variables.

本発明では、品質既知の複数のカカオマスを前処理してそれぞれ個別の分析サンプルを得、該個別の分析サンプルを機器分析に供して個別の機器分析データを得、さらに該個別の機器分析データと、複数のカカオマスのそれぞれの風味品質(既知)を用いて多変量解析することにより、該機器分析データと、該機器分析データから予測される品質との関係を表す、カカオマスの品質予測モデルを作成する。
そして、品質未知のカカオマスについて、同様にして、前処理して分析サンプルを得、該分析サンプルを機器分析に供して機器分析データ得、該機器分析データを、上記で作成したカカオマスの品質予測モデルと照合することにより、該品質未知のカカオマスの品質を予測することができる。
In the present invention, a plurality of cacao masses of known quality are pre-processed to obtain individual analysis samples, the individual analysis samples are subjected to instrument analysis to obtain individual instrument analysis data, and the individual instrument analysis data and Create a cocoa mass quality prediction model that represents the relationship between the device analysis data and the quality predicted from the device analysis data by performing multivariate analysis using the flavor quality (known) of each cocoa mass To do.
And, for the cacao mass whose quality is unknown, pre-processed to obtain an analytical sample, the analytical sample is subjected to instrumental analysis to obtain instrumental analysis data, and the instrumental analysis data is used to produce the cacao mass quality prediction model created above. The quality of the cacao mass whose quality is unknown can be predicted.

本発明における多変量解析工程および品質予測工程は、演算処理装置を用いて行われる。
好適な演算処理装置は、機器分析装置から出力される機器分析データを記憶する第1の記憶部と、入力された品質データ(好ましくは官能評価スコア)を記憶する第2の記憶部と、該第1の記憶部に保存された機器分析データと、前記第2の記憶部に保存された品質データを、予め設定されたプログラムに基づいて多変量解析して品質予測モデルを作成する予測モデル作成部と、該品質予測モデルを記憶する第3の記憶部と、測定対照についての機器分析データを記憶する第4の記憶部と、該第4の記憶部に保存された機器分析データと、前記第3の記憶部に保存された品質予測モデルとを、予め設定されたプログラムに基づいて照合し、機器分析データから予測される品質(好ましくは官能評価スコアの値)を算出する予測値演算部とを備える。
The multivariate analysis step and the quality prediction step in the present invention are performed using an arithmetic processing unit.
A suitable arithmetic processing unit includes a first storage unit that stores instrument analysis data output from the instrument analyzer, a second storage unit that stores input quality data (preferably a sensory evaluation score), Prediction model creation for creating a quality prediction model by performing multivariate analysis on device analysis data stored in the first storage unit and quality data stored in the second storage unit based on a preset program A third storage unit that stores the quality prediction model, a fourth storage unit that stores device analysis data for the measurement control, the device analysis data stored in the fourth storage unit, A predicted value calculation unit that compares the quality prediction model stored in the third storage unit based on a preset program and calculates the quality (preferably the value of the sensory evaluation score) predicted from the device analysis data And be prepared That.

例えば機器分析がGC/MS分析である場合、官能評価スコア既知の複数のカカオマスサンプルについて、それぞれのGC/MS分析で得られた機器分析データを演算処理装置に入力すると、それらが第1の記憶部に保存される。また、これとは別に、該複数のカカオマスサンプルの各官能評価スコアを演算処理装置に入力すると、それらが第2の記憶部に保存される。
そして演算処理装置の予測モデル作成部において、前記複数のカカオマスサンプルの機器分析データ(例えば保持時間および質量分析シグナル強度)および前記複数のカカオマスサンプルの官能評価スコアを変数として、PLS法による多変量解析が行なわれ、官能評価スコア予測モデル(品質予測モデル)が作成され、第3の記憶部に保存される。なお、機器分析データは多変量解析に用いられる前に、必要に応じて公知の手法で前処理される。
品質予測を行う場合、官能評価スコア未知のカカオマスサンプルについて、同様のGC/MS分析で得られた機器分析データを演算処理装置に入力すると、これが第4の記憶部に保存される。
そして演算処理装置の予測値演算部において、該入力された機器分析データが、前記官能評価スコア予測モデル(品質予測モデル)と比較・照合され、該入力された機器分析データ(官能評価スコア未知のカカオマスサンプルの機器分析データ)に対応する、官能評価スコア(予測値)が算出される。なお、機器分析データは品質予測モデルとの比較・照合に用いられる前に、必要に応じて公知の手法で前処理される。
For example, when the instrumental analysis is a GC / MS analysis, when a plurality of cacao mass samples with known sensory evaluation scores are input to the arithmetic processing unit, the instrumental analysis data obtained by the respective GC / MS analysis is input to the first processing unit. Stored in the department. Separately, when the sensory evaluation scores of the plurality of cocoa mass samples are input to the arithmetic processing device, they are stored in the second storage unit.
Then, in the prediction model creation unit of the arithmetic processing unit, multivariate analysis by the PLS method using instrument analysis data (for example, retention time and mass analysis signal intensity) of the plurality of cocoa mass samples and sensory evaluation scores of the plurality of cocoa mass samples as variables. And a sensory evaluation score prediction model (quality prediction model) is created and stored in the third storage unit. The instrumental analysis data is preprocessed by a known method as necessary before being used for multivariate analysis.
When quality prediction is performed, for the cacao mass sample whose sensory evaluation score is unknown, when device analysis data obtained by the same GC / MS analysis is input to the arithmetic processing device, this is stored in the fourth storage unit.
Then, in the predicted value calculation unit of the arithmetic processing unit, the input device analysis data is compared and collated with the sensory evaluation score prediction model (quality prediction model), and the input device analysis data (sensory evaluation score unknown) A sensory evaluation score (predicted value) corresponding to the cacao mass sample instrument analysis data) is calculated. Note that the instrumental analysis data is preprocessed by a known method as necessary before being used for comparison / collation with the quality prediction model.

また、例えばカカオマスから抽出された、代謝物を含む抽出物(分析サンプル)をGC/MSで分析した場合、得られる分析結果は、種々の代謝物の保持時間、マススペクトル、イオン強度などがある。
この場合に、該分析で検出される成分のうち、特に、コハク酸、ウリジン、アラニン、アデニン、グリシン、ロイシン、セリン、フマル酸、スレオニン、ピログルタミン酸、フェニルアラニン、チロシン、シキミ酸、トリプトファン、バリン、イソロイシン、キシリトール、アスパラギン、アコニット、グリセリン酸、アラビトール、スクロース、乳酸、アスパラギン酸、アラビノース、グアノシン、プロリン、ホモシステイン酸、2−デヒドロ−D−グルコン酸、グルタミン酸、グルコン酸、グリセロール、トレハロース、ピルビン酸、オキサロ酢酸、トレオン酸およびサルコシンの分析結果は、カカオマスの品質予測に重要な役割を果たす。
本発明により、酸味の強いカカオマスサンプル中には、代謝物として、コハク酸、ウリジン、アラニン、アデニン、グリシン、ロイシン、セリン、スレオニン、ピログルタミン酸、フェニルアラニン、チロシン、シキミ酸、トリプトファン、バリン、アスパラギン、乳酸、アスパラギン酸、グアノシン、およびホモシステイン酸の量が比較的多く、酸味の弱いカカオマスサンプル中には、フマル酸、イソロイシン、キシリトール、アコニット、グリセリン酸、アラビトール、スクロース、アラビノース、プロリン、2−デヒドロ−D−グルコン酸、グルタミン酸、グルコン酸、グリセロール、ピルビン酸、オキサロ酢酸、トレオン酸が主代謝物として存在する傾向があることが、明らかになっている。
また、渋味の強いカカオマスサンプル中には、代謝物として、コハク酸、グリシン、アラニン、スレオニン、ロイシン、セリン、フェニルアラニン、アデニン、チロシン、乳酸、アスパラギン、トリプトファン、イソロイシン、バリン、グルタミン酸、アスパラギン酸、ホモシステイン酸、ピログルタミン酸、ウリジン、アラビノース、サルコシン、グアノシン、および2−デヒドロ−D−グルコン酸の量が比較的多く、渋味の弱いカカオマスサンプル中には、キシリトール、フマル酸、グリセリン酸、アラビトール、スクロース、グルコン酸、グリセロール、プロリンが主代謝物として存在する傾向があることが、明らかになっている。
For example, when an extract (analysis sample) containing a metabolite extracted from cacao mass is analyzed by GC / MS, the analysis results obtained include various metabolite retention times, mass spectra, ionic strength, and the like. .
In this case, among the components detected in the analysis, in particular, succinic acid, uridine, alanine, adenine, glycine, leucine, serine, fumaric acid, threonine, pyroglutamic acid, phenylalanine, tyrosine, shikimic acid, tryptophan, valine, Isoleucine, xylitol, asparagine, aconite, glyceric acid, arabitol, sucrose, lactic acid, aspartic acid, arabinose, guanosine, proline, homocysteic acid, 2-dehydro-D-gluconic acid, glutamic acid, gluconic acid, glycerol, trehalose, pyruvic acid Analysis results of oxaloacetate, threonic acid and sarcosine play an important role in predicting the quality of cocoa mass.
According to the present invention, in the cocoa mass sample with strong acidity, succinic acid, uridine, alanine, adenine, glycine, leucine, serine, threonine, pyroglutamic acid, phenylalanine, tyrosine, shikimic acid, tryptophan, valine, asparagine, In cocoa mass samples with relatively high amounts of lactic acid, aspartic acid, guanosine, and homocysteic acid, fumaric acid, isoleucine, xylitol, aconite, glyceric acid, arabitol, sucrose, arabinose, proline, 2-dehydro It has been shown that -D-gluconic acid, glutamic acid, gluconic acid, glycerol, pyruvic acid, oxaloacetic acid, threonic acid tend to exist as main metabolites.
In addition, in the cacao mass sample with strong astringency, succinic acid, glycine, alanine, threonine, leucine, serine, phenylalanine, adenine, tyrosine, lactic acid, asparagine, tryptophan, isoleucine, valine, glutamic acid, aspartic acid, Homocysteic acid, pyroglutamic acid, uridine, arabinose, sarcosine, guanosine, and 2-dehydro-D-gluconic acid have relatively high amounts of cocoa mass samples with weak astringency, such as xylitol, fumaric acid, glyceric acid, arabitol It has been found that sucrose, gluconic acid, glycerol and proline tend to exist as main metabolites.

本発明において、多変量解析は、得られた全データではなく、風味品質予測に重要な一定の範囲のデータを選択して行ってもよい。
例えば、分析結果の中で、コハク酸、ウリジン、アラニン、アデニン、グリシン、ロイシン、セリン、フマル酸、スレオニン、ピログルタミン酸、フェニルアラニン、チロシン、シキミ酸、トリプトファン、バリン、イソロイシン、キシリトール、アスパラギン、アコニット、グリセリン酸、アラビトール、スクロース、乳酸、アスパラギン酸、アラビノース、グアノシン、プロリン、ホモシステイン酸、2−デヒドロ−D−グルコン酸、グルタミン酸、グルコン酸、グリセロール、トレハロース、ピルビン酸、オキサロ酢酸、トレオン酸から選ばれる1種以上のデータ、好ましくは全部のデータを選択して、前記多変量解析を行えば、得られた解析結果から、官能評価用語「酸味」で表現される品質を、良好に予測することができる。
例えばGC/MSにおいて、各化合物は保持時間によって特定できる。
In the present invention, the multivariate analysis may be performed by selecting a certain range of data important for flavor quality prediction instead of all the obtained data.
For example, among the analysis results, succinic acid, uridine, alanine, adenine, glycine, leucine, serine, fumaric acid, threonine, pyroglutamic acid, phenylalanine, tyrosine, shikimic acid, tryptophan, valine, isoleucine, xylitol, asparagine, aconite, Selected from glyceric acid, arabitol, sucrose, lactic acid, aspartic acid, arabinose, guanosine, proline, homocysteic acid, 2-dehydro-D-gluconic acid, glutamic acid, gluconic acid, glycerol, trehalose, pyruvic acid, oxaloacetic acid, threonic acid If one or more kinds of data, preferably all data is selected and the multivariate analysis is performed, the quality expressed by the sensory evaluation term “acidity” can be predicted well from the obtained analysis results. Can do.
For example, in GC / MS, each compound can be specified by the retention time.

また、分析結果の中で、コハク酸、グリシン、アラニン、スレオニン、ロイシン、セリン、フェニルアラニン、アデニン、チロシン、乳酸、アスパラギン、トリプトファン、イソロイシン、バリン、グルタミン酸、アスパラギン酸、ホモシステイン酸、ピログルタミン酸、ウリジン、アラビノース、サルコシン、グアノシン、2−デヒドロ−D−グルコン酸、キシリトール、フマル酸、グリセリン酸、アラビトール、スクロース、グルコン酸、グリセロール、プロリンから選ばれる1種以上のデータ、好ましくは全部のデータを選択して、前記多変量解析を行えば、得られた解析結果から、官能評価用語「渋味」で表現される品質を、良好に予測することができる。   In the analysis results, succinic acid, glycine, alanine, threonine, leucine, serine, phenylalanine, adenine, tyrosine, lactic acid, asparagine, tryptophan, isoleucine, valine, glutamic acid, aspartic acid, homocysteic acid, pyroglutamic acid, uridine Select one or more data selected from arabinose, sarcosine, guanosine, 2-dehydro-D-gluconic acid, xylitol, fumaric acid, glyceric acid, arabitol, sucrose, gluconic acid, glycerol, proline, preferably all data If the multivariate analysis is performed, the quality expressed by the sensory evaluation term “astringency” can be predicted well from the obtained analysis result.

さらに、上記の方法によって得られる予測モデルは、データの蓄積により、精度が上昇
し得る。したがって、例えば、カカオマス中の代謝物の相対量の傾向がより明確になれば、品質未知のカカオマスの、代謝物の相対量の分析結果からフィンガープリントを得、このフィンガープリントに基づいて品質を予測することも可能となる。
Furthermore, the accuracy of the prediction model obtained by the above method can be increased by accumulating data. Therefore, for example, if the tendency of the relative amount of metabolite in cocoa mass becomes clearer, the fingerprint is obtained from the analysis result of the relative amount of metabolite of cocoa mass of unknown quality, and the quality is predicted based on this fingerprint It is also possible to do.

以下に実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail using examples, but the present invention is not limited to these examples.

<カカオマスサンプル>
カカオマスの産地として代表的なガーナ、アイボリーコースト、インドネシア、ベトナム、エクアドル、ドミニカ、およびベネズエラから15種を選びサンプル(サンプルNo.1〜15。全15サンプル)として用いた。
これらのカカオマスについて、下記の方法で官能評価を行い、風味品質既知のカカオマスとして用いた。
<Cacao mass sample>
Fifteen species from Ghana, Ivory Coast, Indonesia, Vietnam, Ecuador, Dominica, and Venezuela were selected as representative cacao mass producing regions and used as samples (15 samples in total).
About these cacao masses, sensory evaluation was performed by the following method and used as cacao masses with known flavor quality.

<官能評価方法>
風味品質に関する官能評価は、定量的記述分析法による官能試験のスコア(官能評価スコア)によって決定した。
官能評価の方法は、両端から1mmの位置に指示用語(左側が弱い、右側が強い)が記載された15cmの線尺度を用いて行った。官能評価スコアの値が大きいほど、所定の風味または味が強いことを示す。
評価は、20歳から50歳(女性5名、男性5名)の10名からなる訓練されたパネルを用いて行った。パネルは、基本5味(塩味、甘味、酸味、苦味、旨味)を検出でき、3点比較法を用いたカカオマス間の違いを認識することができる能力に基づいて選抜した。
<Sensory evaluation method>
The sensory evaluation regarding the flavor quality was determined by a sensory test score (sensory evaluation score) by a quantitative descriptive analysis method.
The sensory evaluation method was performed using a 15 cm line scale in which the instruction term (weak on the left side and strong on the right side) was written at 1 mm from both ends. It shows that predetermined | prescribed flavor or taste is so strong that the value of a sensory evaluation score is large.
The evaluation was performed using a trained panel consisting of 10 people aged 20 to 50 years (5 women and 5 men). Panels were selected based on their ability to detect five basic tastes (salt, sweet, sour, bitter and umami) and to recognize differences between cacao masses using a three-point comparison method.

定量的記述分析法の方法論を用い、カカオマスサンプルの評価用語はパネル自身により開発した。定量的記述分析は、下記のように定義された「酸味」、および「渋味」の2つの官能属性について実施した。評価用紙の作成とパネリストの訓練は、各30分間の3回の作業セッションで確立した。
酸味: 基本味の1つ。代表的には乳酸やクエン酸の味。
渋味: 収斂味。代表的にはタンニンの味。
Using the methodology of quantitative descriptive analysis, the evaluation terms for cocoa mass samples were developed by the panel itself. Quantitative descriptive analysis was performed on two sensory attributes of “acidity” and “astringency” defined as follows. Evaluation paper preparation and panelist training were established in three working sessions of 30 minutes each.
Acidity: One of the basic tastes. Typically taste of lactic acid or citric acid.
Astringency: Astringent taste. Typically taste of tannins.

定量的記述分析は、15種類のカカオマスサンプルのそれぞれについて、カカオマス70重量%、砂糖20重量%、食用油脂10重量%で混合し、温度約55℃で供与した。順序効果を回避するよう計画に従ってサンプルとパネリストを配置した。すべてのサンプルについて3回の評価を実施した。サンプルをパネルに配布する際には3桁のランダムな数を付した。すべての評価は、空調が完備し、外部からの臭気、騒音、邪魔などが入らない部屋において行った。
官能評価スコアの値は、10名のパネリストの3回の評価の平均値とした。
For quantitative descriptive analysis, each of the 15 cocoa mass samples was mixed at 70% by weight cocoa mass, 20% by weight sugar, 10% by weight edible fat and oil, and provided at a temperature of about 55 ° C. Samples and panelists were placed according to the plan to avoid order effects. Three evaluations were performed on all samples. When distributing the samples to the panels, a three-digit random number was assigned. All evaluations were performed in a room that was fully air-conditioned and free from external odors, noise, and obstructions.
The value of the sensory evaluation score was the average of three evaluations of 10 panelists.

<例1:GC/MS用の分析サンプルの調製(前処理工程)>
カカオマスサンプルを乳鉢ですりつぶした後、15mgを2mL容エッペンドルフチューブにとり、3mmジルコニアビーズを入れて液体窒素で凍結させた。続けてボールミル(20Hz、1分、室温)で粉砕した。当該粉砕カカオマスに混合液(MeOH:H2O: CHCl3=2.5:1:1(v/v/v))1000μLを添加してボルテクスミキサーにて混合した。この混合液には、内部標準として8.04mg/mLのadipic acid 1.85μLを加えた。次に遠心分離(3分、4℃ 、16000×g)を行い、上清800μLを1.5mL容エッペンドルフチューブに移した。
そこに、ミリQ水400μLを加え、ボルテクス、遠心分離(3分、4℃、16000×g)を行い、上清500μLを別の1.5mL容エッペンドルフチューブに移した。それを約2時間遠心濃縮した後、一晩凍結乾燥した。
<Example 1: Preparation of analytical sample for GC / MS (pretreatment step)>
After the cocoa mass sample was ground in a mortar, 15 mg was placed in a 2 mL Eppendorf tube, and 3 mm zirconia beads were added and frozen in liquid nitrogen. Subsequently, it was pulverized with a ball mill (20 Hz, 1 minute, room temperature). 1000 μL of a mixed solution (MeOH: H 2 O: CHCl 3 = 2.5: 1: 1 (v / v / v)) was added to the pulverized cacao mass and mixed with a vortex mixer. To this mixture, 1.85 μL of apicic acid (8.04 mg / mL) was added as an internal standard. Next, centrifugation (3 minutes, 4 ° C., 16000 × g) was performed, and 800 μL of the supernatant was transferred to a 1.5 mL Eppendorf tube.
Thereto, 400 μL of milli-Q water was added, vortexed and centrifuged (3 minutes, 4 ° C., 16000 × g), and 500 μL of the supernatant was transferred to another 1.5 mL Eppendorf tube. It was concentrated by centrifugation for about 2 hours and then lyophilized overnight.

次いで、この抽出物に50μLの塩酸メトキシアミン(Sigma社製)のピリジン溶液(20mg/mL)を、第1の誘導体化剤として添加した。混合物を30℃ にて90分間インキュベートした。
さらに、第2の誘導体化剤である50μLのN−メチル−N−(トリメチルシリル)トリフルオロアセタミド(MSTFA:GLscience社製)を添加して、37℃にて30分間インキュベートすることにより抽出物を誘導体化して、分析サンプルを得た。
Next, 50 μL of a pyridine solution (20 mg / mL) of methoxyamine hydrochloride (manufactured by Sigma) was added to the extract as a first derivatizing agent. The mixture was incubated at 30 ° C. for 90 minutes.
Further, 50 μL of N-methyl-N- (trimethylsilyl) trifluoroacetamide (MSTFA: manufactured by GLscience) as a second derivatizing agent was added, and the extract was incubated at 37 ° C. for 30 minutes. Derivatization gave an analytical sample.

<例2:GC/MSによる分析(機器分析工程)>
上記例1で得られた分析サンプルの1μLを、スプリットモードでGC/MSに注入した(25:1、v/v)。本例で使用したGC/MS装置(GC/Q−MS分析装置)は、GCMS−QP2010ultra(島津製作所製)、及びオートサンプラーとして、AOC−20i(島津製作所製)を連結した0.25μm CP−SIL8CB低ブリード(Varian社製)でコーティングされた30m×0.25mm i.d.のフューズドシリカキャピラリーカラムを装着した689CN(Agilent社製)である。注入温度は230℃であった。
カラムを通るヘリウムガスの流速は、1.12mL/分であった。カラム温度は、2分間80℃で等温に保ち、次いで15℃/分で330℃まで上昇させ、そして6分間等温に保った。搬送ラインおよびイオンソース温度は、それぞれ250℃および200℃であった。
イオンを、70eV電子衝撃(EI)によって生成し、そして1秒当たり20スペクトルを、m/z85〜650の質量範囲にわたって記録した。加速電圧は250秒の溶媒遅延後に作動した。
<Example 2: Analysis by GC / MS (instrument analysis process)>
1 μL of the analytical sample obtained in Example 1 above was injected into the GC / MS in split mode (25: 1, v / v). The GC / MS apparatus (GC / Q-MS analyzer) used in this example is GCMS-QP2010ultra (manufactured by Shimadzu Corporation), and 0.25 μm CP- connected with AOC-20i (manufactured by Shimadzu Corporation) as an autosampler. 30 m × 0.25 mm coated with SIL8CB low bleed (Varian) i. d. 689CN (manufactured by Agilent) equipped with a fused silica capillary column. The injection temperature was 230 ° C.
The flow rate of helium gas through the column was 1.12 mL / min. The column temperature was kept isothermal at 80 ° C. for 2 minutes, then increased to 330 ° C. at 15 ° C./minute and kept isothermal for 6 minutes. The transfer line and ion source temperatures were 250 ° C. and 200 ° C., respectively.
Ions were generated by 70 eV electron impact (EI) and 20 spectra per second were recorded over the mass range of m / z 85-650. The acceleration voltage was activated after a solvent delay of 250 seconds.

<例3:GC/MSで得られたデータの解析>
[データ前処理]
本例では、下記の方法で機器分析データの前処理を行った後に、多変量解析を行った。すなわち、上記例2においてGC/MSにより得られたデータの前処理については、得られた生のクロマトグラフデータを、ANDIファイル(分析データ交換プロトコル、*.cdf)に変換した。ANDIフォーマットを用いると、異なるマススペクトルデータシステム間のデータの変換および転送を行うことができた。変換したファイル(ANDI)を、データ前処理手順に供し、データ点を詳細に再処理した。さらに、データ変換も、最良のクロマトグラフデータを得るために行った。
次いで、トータルイオンクロマトグラフデータを抽出し、そしてフラグメントデータなしのANDIフォーマットとして保存した。これらのファイルを、ソフトウエアMetAlign(Wageningen University製)に移行し、アライメントした。
<Example 3: Analysis of data obtained by GC / MS>
[Data pre-processing]
In this example, multivariate analysis was performed after pre-processing instrument analysis data by the following method. That is, for the preprocessing of the data obtained by GC / MS in Example 2 above, the obtained raw chromatographic data was converted into an ANDI file (analysis data exchange protocol, * .cdf). Using the ANDI format, it was possible to convert and transfer data between different mass spectral data systems. The converted file (ANDI) was subjected to a data preprocessing procedure and the data points were reprocessed in detail. In addition, data conversion was also performed to obtain the best chromatographic data.
Total ion chromatographic data was then extracted and saved as an ANDI format without fragment data. These files were transferred to the software MetAlign (manufactured by Wageningen University) and aligned.

[成分の同定]
GC/MSで得られたマススペクトルにおいて顕著な化合物を、そのマススペクトルとライブラリー(NISTライブラリーおよび認証された標準化学物質から調製された内部ライブラリー)中のスペクトルとを比較することによって同定した。
[Identification of components]
Identify prominent compounds in mass spectra obtained by GC / MS by comparing their mass spectra with the spectra in the library (internal library prepared from NIST library and certified standard chemicals) did.

[PLS回帰分析]
次いで、ソフトウエアAIoutput2(ver1.29)(大阪大学製)を用いてPLS回帰分析(部分最小二乗法による潜在的構造に対する射影、以下PLSということもある。)を行い、予測モデルを作成した。PLSにより、2セットの変量(測定値および応答値)間の関係が見出される。
[PLS regression analysis]
Subsequently, PLS regression analysis (projection to a latent structure by partial least squares method, hereinafter sometimes referred to as PLS) was performed using software AIoutput2 (ver 1.29) (manufactured by Osaka University), and a prediction model was created. PLS finds a relationship between two sets of variables (measurements and response values).

(予測モデル作成部が行う多変量解析工程)
得られた各サンプルのGC/MS分析結果をマトリクスデータに変換後、PLS回帰分析を行い、官能評価スコア予測モデル(本明細書においてPLSモデルということもある。) を作成した。
すなわち、GC/MSクロマトグラムから得られる保持時間インデックスと、マススペクトルから得られる質量分析シグナル強度を、マトリクスデータ(行の変数名:サンプルNo.列の変数名:保持時間)に変換し、該マトリクスデータを説明変数、各サンプルの官能評価スコアを目的変数として、既知サンプルをトレーニングセットとしてPLS法により官能評価スコア予測モデル(PLSモデル)としてのPLS回帰係数を作成した。
(Multivariate analysis process performed by the prediction model creation unit)
A GC / MS analysis result of each sample obtained was converted into matrix data, and then PLS regression analysis was performed to create a sensory evaluation score prediction model (also referred to as a PLS model in this specification).
That is, the retention time index obtained from the GC / MS chromatogram and the mass analysis signal intensity obtained from the mass spectrum are converted into matrix data (variable name of row: variable name of sample No. column: retention time), PLS regression coefficients as a sensory evaluation score prediction model (PLS model) were created by the PLS method using matrix data as explanatory variables, sensory evaluation scores of each sample as objective variables, and known samples as a training set.

(「酸味」についてのPLSモデル)
風味品質として「酸味」の官能評価スコアを用いた場合について説明する。まず分析サンプルを、トレーニングセットおよびテストセットの群に分けた。サンプルNo.13、サンプルNo.14、およびサンプルNo.15のサンプルを、モデルのバリデーション用のテストセットとして除外した。
すなわち、トレーニングセットではサンプルNo.1〜12の12種類を用いた。
変換した変数はなかった。変数の全てを集約し、そして平均0、分散1にスケールして、クロマトグラフデータノイズ効果を減少させた。
(PLS model for “acidity”)
The case where the sensory evaluation score of “acidity” is used as the flavor quality will be described. First, the analysis samples were divided into training sets and test sets. Sample No. 13, Sample No. 14 and sample no. Fifteen samples were excluded as a test set for model validation.
That is, in the training set, sample No. 12 types of 1-12 were used.
There were no converted variables. All of the variables were aggregated and scaled to an average of 0 and a variance of 1 to reduce the chromatographic data noise effect.

図1はトレーニングセットのPLSモデルによる官能評価の予測値と官能評価による実測値との関係を示す図であり、図2はテストセット(三角形のプロット)およびトレーニングセット(四角形のプロット)の両方の15種の全ての分析サンプルについて、PLSモデルによる官能評価の予測値と官能評価による実測値との関係を示す図である。
モデルの完全性、すなわち、PLSモデルにおける潜在的ファクターの数は、クロスバリデーションによって決定され得、最適な数は、(モデルに対する)適合と予測能との間のバランスで見られた。さらに、PLSモデルは、テストセットでバリデートされ、予測値の平均二乗誤差(RMSEP)をコンピュータ計算した。
2つの顕著な成分を抽出し、トレーニングセットについては、Yの96.6%の変動を記述し(R2=0.966)、クロスバリデーションに従って、Y の83.1%の変動を予測した(Q2=0.831)。R2はモデルの適合度を示す指標であり、この値が1に近いほどモデルの精度は高い。Q2はモデルの予測性能を示す指標であり、この値が1に近いほどモデルの予測性は高い。
次いで、テストセットについて、PLSモデルで予測し、トレーニングセットサンプル(RMSEE=0.703)に基づくモデル評価に関して、テストサンプル(RMSEP=0.836)の予測精度が得られた。RMSEEはトレーニングセットによる平均平方誤差の平方根、RMSEPはテストセットによる平均平方誤差の平方根であり、これらの値が小さいほど予測精度が高い。
FIG. 1 is a diagram showing a relationship between a predicted value of sensory evaluation by a PLS model of a training set and an actual measurement value by sensory evaluation, and FIG. 2 shows both a test set (triangle plot) and a training set (square plot). It is a figure which shows the relationship between the predicted value of sensory evaluation by a PLS model, and the measured value by sensory evaluation about all 15 types of analysis samples.
The completeness of the model, i.e. the number of potential factors in the PLS model, could be determined by cross-validation, and the optimal number was found in the balance between fit (to the model) and predictability. In addition, the PLS model was validated with a test set and the mean square error (RMSEP) of the predicted values was computed.
Two prominent components were extracted, and for the training set, a 96.6% variation in Y was described (R2 = 0.966), and an 83.1% variation in Y was predicted according to cross validation (Q2 = 0.831). R2 is an index indicating the fitness of the model. The closer this value is to 1, the higher the accuracy of the model. Q2 is an index indicating the prediction performance of the model. The closer this value is to 1, the higher the predictability of the model.
The test set was then predicted with the PLS model, and for the model evaluation based on the training set sample (RMSEE = 0.703), the prediction accuracy of the test sample (RMSEP = 0.835) was obtained. RMSEE is the square root of the mean square error by the training set, and RMSEP is the square root of the mean square error by the test set. The smaller these values, the higher the prediction accuracy.

(「渋味」についてのPLSモデル)
風味品質として「渋味」の官能評価スコアを用い、同様にPLSモデルを作成した。
図3はトレーニングセットのPLSモデルによる官能評価の予測値と官能評価による実測値との関係を示す図であり、図4はテストセットおよびトレーニングセットの両方の15種の全ての分析サンプルについて、PLSモデルによる官能評価の予測値と官能評価による実測値との関係を示す図である。
トレーニングセットについては、Yの98.7%の変動を記述し(R2=0.987)、クロスバリデーションに従って、Yの93.8%の変動を予測した(Q2=0.938)。
トレーニングセットサンプル(RMSEE=0.298)に基づくモデル評価に関して、テストサンプル(RMSEP=0.786)の予測精度が得られた。
(PLS model for “Astringency”)
A sensory evaluation score of “Astringency” was used as the flavor quality, and a PLS model was similarly created.
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the predicted value of sensory evaluation by the PLS model of the training set and the actually measured value by sensory evaluation, and FIG. It is a figure which shows the relationship between the predicted value of sensory evaluation by a model, and the measured value by sensory evaluation.
For the training set, a 98.7% variation in Y was described (R2 = 0.987) and a 93.8% variation in Y was predicted according to cross validation (Q2 = 0.938).
For model evaluation based on the training set sample (RMSEE = 0.298), the prediction accuracy of the test sample (RMSEP = 0.786) was obtained.

[予測性能に寄与する化合物の同定]
「酸味」についてのPLSモデルおよび「渋味」についてのPLSモデルにおいて、予測性能への寄与が大きい化合物、すなわち、それぞれの官能評価スコアを予測するために重要な化合物を同定した。
その結果、官能評価用語「酸味」では、表1に示すように、コハク酸、ウリジン、アラニン、アデニン、グリシン、ロイシン、セリン、スレオニン、ピログルタミン酸、フェニルアラニン、チロシン、シキミ酸、トリプトファン、バリン、アスパラギン、乳酸、アスパラギン酸、グアノシン、およびホモシステイン酸が「酸味」に正に寄与した。つまり、官能評価スコアが高いカカオマスにはコハク酸、ウリジン、アラニン、アデニン、グリシン、ロイシン、セリン、スレオニン、ピログルタミン酸、フェニルアラニン、チロシン、シキミ酸、トリプトファン、バリン、アスパラギン、乳酸、アスパラギン酸、グアノシン、およびホモシステイン酸が多く含まれている傾向にあった。逆に官能評価スコアが低いカカオマスには、フマル酸、イソロイシン、キシリトール、アコニット、グリセリン酸、アラビトール、スクロース、アラビノース、プロリン、2−デヒドロ−D−グルコン酸、グルタミン酸、グルコン酸、グリセロール、ピルビン酸、オキサロ酢酸、トレオン酸が寄与していることが明らかとなった。
一方、官能評価用語「渋味」では、表2に示すように、官能評価スコアが高いカカオマスには、コハク酸、グリシン、アラニン、スレオニン、ロイシン、セリン、フェニルアラニン、アデニン、チロシン、乳酸、アスパラギン、トリプトファン、イソロイシン、バリン、グルタミン酸、アスパラギン酸、ホモシステイン酸、ピログルタミン酸、ウリジン、アラビノース、サルコシン、グアノシン、および2−デヒドロ−D−グルコン酸が寄与しており、逆に官能評価スコアが低いカカオマスには、キシリトール、フマル酸、グリセリン酸、アラビトール、スクロース、グルコン酸、グリセロール、プロリンが寄与していることが明らかとなった。
[Identification of compounds that contribute to prediction performance]
In the PLS model for “acidity” and the PLS model for “astringency”, compounds that have a large contribution to the prediction performance, that is, compounds that are important for predicting the respective sensory evaluation scores were identified.
As a result, in the sensory evaluation term “acidity”, as shown in Table 1, succinic acid, uridine, alanine, adenine, glycine, leucine, serine, threonine, pyroglutamic acid, phenylalanine, tyrosine, shikimic acid, tryptophan, valine, asparagine , Lactic acid, aspartic acid, guanosine, and homocysteic acid contributed positively to "sourness". That is, cocoa mass with a high sensory evaluation score includes succinic acid, uridine, alanine, adenine, glycine, leucine, serine, threonine, pyroglutamic acid, phenylalanine, tyrosine, shikimic acid, tryptophan, valine, asparagine, lactic acid, aspartic acid, guanosine, And there was a tendency to contain a lot of homocysteic acid. Conversely, cocoa mass having a low sensory evaluation score includes fumaric acid, isoleucine, xylitol, aconite, glyceric acid, arabitol, sucrose, arabinose, proline, 2-dehydro-D-gluconic acid, glutamic acid, gluconic acid, glycerol, pyruvic acid, It became clear that oxaloacetic acid and threonic acid contributed.
On the other hand, in the sensory evaluation term “astringency”, as shown in Table 2, cocoa mass having a high sensory evaluation score includes succinic acid, glycine, alanine, threonine, leucine, serine, phenylalanine, adenine, tyrosine, lactic acid, asparagine, Tryptophan, isoleucine, valine, glutamic acid, aspartic acid, homocysteic acid, pyroglutamic acid, uridine, arabinose, sarcosine, guanosine, and 2-dehydro-D-gluconic acid contribute to cocoa mass with a low sensory evaluation score. It was revealed that xylitol, fumaric acid, glyceric acid, arabitol, sucrose, gluconic acid, glycerol and proline contributed.

Figure 2017026558
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Figure 2017026558
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表1,2において、「VIP」はVariable Importance for the Projection(射影における価値重要度)であり、PLSモデルにおいて、Xを説明するとともに、Yに関して相関する変数の重要度を要約した値である。
また、「「酸味」への寄与」、「「渋味」への寄与」は、各化合物が当該風味に対して正(+)に関連しているか、あるいは負(−)に関連しているかをPLSローディングウェイト解析で判断して示したものである。
In Tables 1 and 2, “VIP” is a variable importance for the projection, and is a value that explains X in the PLS model and summarizes the importance of correlated variables with respect to Y.
“Contribution to“ acidity ”” and “contribution to“ astringency ”are related to whether each compound is positive (+) or negative (−) with respect to the flavor. Is determined by PLS loading weight analysis.

このことから、上記例3で得られた、ケモメトリクスと組み合わせたGC/MSを用いるメタボロミクスが、カカオマスの研究において有用な情報を提供することが証明された。
また、メタボロミクスが、カカオマスの品質測定に有用であり得ることが示された。
This demonstrates that the metabolomics obtained in Example 3 above using GC / MS in combination with chemometrics provides useful information in cocoa mass studies.
It has also been shown that metabolomics can be useful for cocoa mass quality measurement.

本発明によれば、従来困難であったカカオマスの品質を簡便な方法で予測することが可能である。すなわち、カカオマスを、クロマトグラフィーなどの種々の機器分析によりスクリーニングすることによって、迅速かつ有益に品質予測し得る。
従来のカカオマスの機器分析では、アミノ酸やポリフェノールなど特定の群の化合物に焦点が当てられていたが、本発明の方法によれば、複数の成分を一度に分析した結果に基づいて予測を行うため、より精度よい品質予測が可能であり、カカオマス製造工程あるいはカカオマス流通保管工程のさらなる改善が期待できる。
According to the present invention, it is possible to predict the quality of cacao mass, which has been difficult in the past, by a simple method. That is, quality can be predicted quickly and beneficially by screening cocoa mass by various instrumental analyzes such as chromatography.
Conventional instrumental analysis of cocoa mass has focused on a specific group of compounds such as amino acids and polyphenols, but according to the method of the present invention, the prediction is based on the results of analyzing multiple components at once. Therefore, more accurate quality prediction is possible, and further improvement of the cacao mass production process or cacao mass distribution storage process can be expected.

Claims (9)

カカオマスの品質を予測する方法であって、
カカオマスを前処理して分析サンプルを得る前処理工程;
該分析サンプルを機器分析に供して、機器分析データを得る機器分析工程;
複数の前記カカオマスについての機器分析データと、該カカオマスのそれぞれの品質を表す品質データとを用いて多変量解析することにより、該機器分析データと、該機器分析データから予測される品質との関係を表す、カカオマスの品質予測モデルを作成する多変量解析工程;を有する、カカオマスの品質予測方法。
A method for predicting the quality of cocoa mass,
A pretreatment step of pretreating cocoa mass to obtain an analytical sample;
An instrument analysis step of subjecting the analysis sample to instrument analysis to obtain instrument analysis data;
A relationship between the device analysis data and the quality predicted from the device analysis data by performing multivariate analysis using the device analysis data for the plurality of cocoa masses and the quality data representing the quality of each of the cocoa masses A multivariate analysis step for creating a cacao mass quality prediction model representing the cacao mass quality prediction method.
品質未知のカカオマスについて、前記前処理工程、前記機器分析工程を行い、得られた機器分析データを、前記品質予測モデルと照合する品質予測工程を有する、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, further comprising: a quality prediction step of performing the preprocessing step and the device analysis step on cacao mass of unknown quality and collating the obtained device analysis data with the quality prediction model. 前記多変量解析が、PLS回帰分析である、請求項1または2に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the multivariate analysis is a PLS regression analysis. 前記機器分析が、ガスクロマトグラフィーと質量分析との組み合わせである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the instrumental analysis is a combination of gas chromatography and mass spectrometry. 前記機器分析データとして、保持時間および質量分析シグナル強度を多変量解析に用いる、請求項4に記載の方法。   The method according to claim 4, wherein retention time and mass spectrometry signal intensity are used for multivariate analysis as the instrumental analysis data. 前記前処理が、前記カカオマスから親水性化合物を抽出して抽出物を得る工程を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the pretreatment includes a step of extracting a hydrophilic compound from the cocoa mass to obtain an extract. 前記機器分析が、ガスクロマトグラフィーと質量分析との組み合わせであり、かつ前記前処理がさらに前記抽出物をシリル化する工程を含む、請求項6に記載の方法。   The method according to claim 6, wherein the instrumental analysis is a combination of gas chromatography and mass spectrometry, and the pretreatment further comprises silylating the extract. 前記機器分析が、ガスクロマトグラフィーと質量分析との組み合わせであり、かつ前記機器分析の分析結果の中で、コハク酸、ウリジン、アラニン、アデニン、グリシン、ロイシン、セリン、フマル酸、スレオニン、ピログルタミン酸、フェニルアラニン、チロシン、シキミ酸、トリプトファン、バリン、イソロイシン、キシリトール、アスパラギン、アコニット、グリセリン酸、アラビトール、スクロース、乳酸、アスパラギン酸、アラビノース、グアノシン、プロリン、ホモシステイン酸、2−デヒドロ−D−グルコン酸、グルタミン酸、グルコン酸、グリセロール、トレハロース、ピルビン酸、オキサロ酢酸、トレオン酸、およびサルコシンから選ばれる1種以上のデータを、多変量解析に用いる、請求項7または8に記載の方法。   The instrumental analysis is a combination of gas chromatography and mass spectrometry, and among the analytical results of the instrumental analysis, succinic acid, uridine, alanine, adenine, glycine, leucine, serine, fumaric acid, threonine, pyroglutamic acid , Phenylalanine, tyrosine, shikimic acid, tryptophan, valine, isoleucine, xylitol, asparagine, aconite, glyceric acid, arabitol, sucrose, lactic acid, aspartic acid, arabinose, guanosine, proline, homocysteic acid, 2-dehydro-D-gluconic acid The method according to claim 7 or 8, wherein one or more kinds of data selected from glutamic acid, gluconic acid, glycerol, trehalose, pyruvic acid, oxaloacetic acid, threonic acid, and sarcosine are used for multivariate analysis. 前記品質が、酸味、又は渋味である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the quality is sour or astringent.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP7387826B2 (en) 2021-08-09 2023-11-28 上海太太楽食品有限公司 Quantitative prediction method for sensory evaluation scores regarding the deliciousness and saliva-inducing effect of solid composite seasonings

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