近期,濟南感官分析研究中心對3款市售青稞罐頭做了智能感官相關(guān)測試。本研究采用電子鼻和電子舌等智能感官設備對市售3個(gè)品牌的青稞罐頭的氣味和滋味等屬性信息進(jìn)行比較和分析,可以應用于以目標產(chǎn)品為指導反饋得到改進(jìn)方向進(jìn)而優(yōu)化產(chǎn)品。 材料與儀器
結果與分析
圖4 3個(gè)品牌青稞罐頭樣品的滋味分布圖(以所有傳感器信號為變量)
圖5滋味排序功能直接給出的酸、咸、鮮的相對排序
結論
1、材料
3個(gè)不同品牌青稞罐頭 市購。
2、儀器
Heracles NEO 超快速氣相電子鼻
Heracles NEO 超快速氣相電子鼻
一種新型的氣味分析手段,該儀器根據氣相基本原理對頂空氣體進(jìn)行分析,通過(guò)化學(xué)計量學(xué)等數據處理可得到與傳統電子鼻同樣的響應信息,同時(shí)還可精確分離出樣品中的揮發(fā)性化合物,并通過(guò) Arochembase 數據庫進(jìn)行定性分析,具有分析時(shí)間短、精確度高等特點(diǎn)。
ASTREE 型電子舌系統
由48位自動(dòng)進(jìn)樣器、傳感器陣列、數據采集和控制器、模式識別軟件等部分組成。傳感器陣列由7根具有 交叉敏感性的傳感器 (AHS、PKS、NMS、CTS、ANS、SCS和CPS)和1個(gè)Ag/AgC1參比電極組成。
3、實(shí)驗方法
電子鼻檢測
稱(chēng)取 2g 樣品于 20mL 頂空瓶中,采用超快速氣相色譜電子鼻 Heracles NEO 上進(jìn)行檢測分析。Heracles NEO 包含 MXT-5與 MXT-1701 兩根色譜柱(10m, 180μm),其中 MXT-5 為非極性色譜柱,MXT-1701 為弱極性色譜柱;檢測器為雙 FID 檢測器,一次注射進(jìn)樣,兩根色譜柱同時(shí)分析并呈現分離結果。
電子舌檢測
電子舌檢測樣品前,對傳感器依次進(jìn)行了活化、校正和診斷,確保傳感器狀態(tài)良好。樣品在室溫 (20℃) 下進(jìn)行檢測,每次信號采集時(shí)間為120 s,樣品間設置清洗序列(蒸餾水,清洗 10 s) ,每個(gè)樣品重復測量8次。取后3次測量的各傳感器響應值作為樣本數據進(jìn)行后續處理。
4、數據處理
測試數據用電子舌自帶軟件進(jìn)行處理。
電子鼻感官結果分析
電子鼻色譜圖及香氣比較
通過(guò)對比色譜圖(圖1)發(fā)現,樣品間的出峰時(shí)間及出峰位置基本一致,但峰面積間存在差別。這說(shuō)明三個(gè)樣品中揮發(fā)性成分種類(lèi)基本一致,但在含量上存在差異。
圖1 3個(gè)青稞罐頭樣品電子鼻譜圖疊加(保留參數)對比
主成分分析
PCA是將采集到的氣味成分的種類(lèi)和含量作為變量,通過(guò)向量變化以更直觀(guān)的形式體現樣品間的氣味組成差異,圖2為原始PCA圖(以所有色譜峰為變量)。第一主成分(PC1)與第二主成分(PC2)的貢獻率之和達到了97.551%,能較為完整的代表樣品的全部信息。3個(gè)樣品在主成分分析圖上的區分指數達到74,說(shuō)明超快速氣相色譜電子鼻(Heracles)能夠基于氣味的差異,有效區分3個(gè)品牌的青稞罐頭產(chǎn)品。
圖2 3個(gè)青稞罐頭樣品原始PCA圖(以所有色譜峰為變量)
樣品間指紋分辨指數
指紋分辨指數是根據主成分分析圖中的兩個(gè)樣品組間的相對距離計算得出,兩個(gè)樣品組間的距離越大,則兩個(gè)樣品組的指紋分辨指數越接近100%,即指紋分辨指數越大,樣品組間的區別越大。如表1所示,樣品B-1與Y-1間的指紋分辨指數較大,說(shuō)樣品B-1與Y-1的差異較大,而樣品C-1與Y-1間的差異較小,即樣品C-1與Y-1間香氣更加接近。
表1 樣品間的指紋分辨率
物質(zhì)定性分析
采用正構烷烴標準溶液(nC6- nC16)進(jìn)行校準,根據MXT-5與MXT-1701兩根柱子的保留指數結合AroChembase數據庫對樣品中主要揮發(fā)性成分進(jìn)行定性分析,得到可能性化合物及其風(fēng)味描述。由表2可知,幾種青稞罐頭樣品的揮發(fā)性成分組成相似,主要有醛類(lèi)、醇類(lèi)及芳烴類(lèi)。通過(guò)比較各峰面積以反映各揮發(fā)性成分含量,其中醇類(lèi)揮發(fā)物為主要變化成分。
表2 3個(gè)青稞罐頭樣品之間的差異性化合物定性
電子舌感官結果分析
電子舌的雷達指紋圖譜
3種不同品牌(品牌B-1、品牌C-1、品牌 Y-1)青稞罐頭的雷達指紋圖譜見(jiàn)圖3。由圖3可知樣品在7根傳感器上的響應強度存在顯著(zhù)差異,說(shuō)明所測定的青稞罐頭樣品在5種味覺(jué)屬性(鮮味、咸味、酸味、甜味、苦味)上均具有差異,由以上分析可知,雷達指紋圖譜可以辨別不同品牌青稞罐頭,電子舌是辨別不同品牌青稞罐頭的有效工具。
圖3 電子舌傳感器對青稞罐頭的雷達指紋圖譜
電子舌的PCA分析
傳感器的信號被整合到可以通過(guò)多維統計工具計算的數據矩陣中,選擇所有傳感器的信號生成基于主成分分析(PCA)的滋味分布圖(圖4),它顯示了3個(gè)樣品的味道的接近程度。PC1和PC2的貢獻率分別為96.004%和3.311%,累積貢獻率達99.355%,區別指數DI=99,說(shuō)明基于味覺(jué)上的差異能有效區分3個(gè)不同品牌的青稞罐頭樣品。PC1和PC2均保持了原始數據大于99%的信息量,說(shuō)明電子舌可實(shí)現對不同品牌青稞罐頭的辨別。
圖4 3個(gè)品牌青稞罐頭樣品的滋味分布圖(以所有傳感器信號為變量)
滋味評定(Taste Ranking)
ASTREE電子舌還提供了一種對于樣品滋味進(jìn)行評定的功能。Taste Ranking 功能可直接得到所有樣品之間的相對酸咸鮮的排序(圖5),此外還有標準添加模式,可對自定義的甜味,苦味,辣味,澀味等味道進(jìn)行相對排序。
由圖5可知,3個(gè)不同品牌的青稞罐頭樣品在酸味、咸味、咸味上的排序是一樣的,從小到達分別是Y-1、C-1、B-1。
圖5滋味排序功能直接給出的酸、咸、鮮的相對排序
本文利用 Heracles NEO 超快速氣相電子鼻和 ASTREE 型電子舌對3種不同品牌的青稞罐頭的氣味和滋味等感官方面做了對比分析。結果表明,電子鼻和電子舌均能夠對3種不同品牌的青稞罐頭產(chǎn)品進(jìn)行區分和識別,電子鼻定性了3種不同品牌的青稞罐頭樣品之間可能存在的差異性化合物,電子舌對3種不同品牌的青稞罐頭樣品進(jìn)行了滋味排序,以上說(shuō)明電子鼻和電子舌可以為不同品牌青稞罐頭產(chǎn)品的優(yōu)化方向提供一定的參考價(jià)值。
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