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電子鼻在鯽魚肉新鮮度研究中的應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間:2024-01-10

鯽魚是我國(guó)重要的淡水經(jīng)濟(jì)魚類之一,鯽魚肉營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高,并且味道鮮美,因此廣受人們的喜愛。本文作者以冷藏和微凍貯藏下的鯽魚肉為樣品,利用電子鼻探究其在貯藏中揮發(fā)性氣味的變化,希望為鯽魚新鮮度的研究提供一定的理論基礎(chǔ)。

一、材料與方法

實(shí)驗(yàn)材料

新鮮的鯽魚購(gòu)自農(nóng)貿(mào)市場(chǎng),分別放在4℃和-3℃的條件下貯藏。

氣味感官評(píng)價(jià)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求,由10位經(jīng)過培訓(xùn)的同學(xué)組成氣味感官評(píng)定小組,以滿分5.0分為標(biāo)準(zhǔn),每天對(duì)魚肉氣味進(jìn)行評(píng)價(jià)、打分,取10人評(píng)分的平均值作為最終評(píng)定分?jǐn)?shù)。實(shí)驗(yàn)參照 GB2733 -2005《 鮮、凍動(dòng)物性水產(chǎn)品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》要求進(jìn)行。

二、結(jié)果與討論

實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化

樣品的選擇優(yōu)化 利用上海瑞玢電子鼻分別對(duì)鯽魚背部肌肉上白色肉,紅色肉和魚皮的揮發(fā)性氣味進(jìn)行辨別分析,主成分分析結(jié)果如圖 1 所示 。白色肉和魚皮氣味分布較接近,紅色肉與白色肉和魚皮氣味分布較遠(yuǎn),說明白色肉和魚皮的氣味較相似,紅色肉與白色肉和魚皮的氣味差別較大。本實(shí)驗(yàn)判別指數(shù)為94,因此三組分的氣味可以被電子鼻顯著區(qū)分開,組間氣味明顯不同。為保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性,實(shí)驗(yàn)時(shí)只選用鯽魚背部白色肉做實(shí)驗(yàn)樣品。

進(jìn)樣體積的優(yōu)化 取新鮮的鯽魚背部白色肉做樣品,分別選用 250、500、1000、1500μL4 個(gè)進(jìn)樣體積分析,傳感器響應(yīng)雷達(dá)圖如圖 2 所示。250μL進(jìn)樣體積時(shí)傳感器響應(yīng)值最高超過 0.3,500μL進(jìn)樣體積響應(yīng)值最超過 0.5,1000μL和1500μL進(jìn)樣體積時(shí)響應(yīng)值最高超過0.8。傳感器響應(yīng)值太低,不滿足檢測(cè)要求,太高則容易在貯藏后期因樣品的揮發(fā)性氣味增強(qiáng)而使傳感器中毒。由圖 2 知,新鮮的樣品在500、1000、1500μL進(jìn)樣體積時(shí)響應(yīng)值均較高,不宜選用。本實(shí)驗(yàn)選用250μL作為最優(yōu)進(jìn)樣體積。

不同貯藏條件下的樣品電子鼻雷達(dá)圖比較分析

新鮮水產(chǎn)品在貯藏保鮮中受到溫度,微生物作用,酶的催化分解及脂質(zhì)的自動(dòng)氧化作用等因素影響使鮮度品質(zhì)下降,并產(chǎn)生一些揮發(fā)性的物質(zhì)。傳感器可以對(duì)這些揮發(fā)性氣味進(jìn)行響應(yīng)、分析和識(shí)別。圖3和圖4是不同貯藏溫度下樣品連續(xù) 8d(圖3和圖4中1-8分別代表1-8d)的傳感器響應(yīng)雷達(dá)圖。從圖中看出電子鼻分析數(shù)據(jù)均呈現(xiàn)很好的重現(xiàn)性。從第二天起,微凍貯藏下的樣品傳感器響應(yīng)值最高超過0.5,冷藏樣品的響應(yīng)值最高超過 0.6。每根傳感器對(duì)不同樣品的響應(yīng)值存在區(qū)別,傳感器 P30/2,P30/1,T30/1,T70/2,PA/2,P10/1,P40/1,P10/2 在冷藏和微凍樣品中的響應(yīng)值均較高。18根傳感器對(duì)樣品的響應(yīng)值不同,可以將樣品的揮發(fā)性氣味很好的區(qū)分開。圖3和圖4比較看出,冷藏樣品傳感器響應(yīng)值總體高于微凍樣品傳感器響應(yīng)值。

不同貯藏條件下樣品的主成分分析

圖5是冷藏貯藏下的樣品電子鼻PCA分析。由圖知,第一主成分(PC1) 貢獻(xiàn)率為 99.318%,第二主成分(PC2)貢獻(xiàn)率為0.479%,兩者累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到99.797%>95%。相鄰兩天間的氣味分布比較接近但并沒有重疊,本實(shí)驗(yàn)判別指數(shù)為 91,說明不同貯藏時(shí)間的樣品氣味可被電子鼻很好的區(qū)分 。第3d和第4d,樣品揮發(fā)性氣味的主成分方向發(fā)生變化,從前3d沿著PC1軸向左PC2軸向下變?yōu)檠豍C2軸向上,整體趨勢(shì)呈"V" 字型。

圖6是微凍貯藏樣品的PCA圖,從圖中看出,第一主成分(PC1) 貢獻(xiàn)率達(dá)到 99.021%,第二主成分(PC2) 貢獻(xiàn)率為 0.404%,兩者累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到 99.425% >95% 。本實(shí)驗(yàn)判別指數(shù)為81,不同貯藏時(shí)間的樣品氣味有著明顯差異。隨著貯藏時(shí)間的增加,氣味分布方向先是沿PC1軸向左PC2軸向下,后變成沿PC1軸向右 PC2 軸向下最后變?yōu)檠豍C1軸向左PC2軸向上。圖5和圖6比較看出, PCA分析圖差異很大。魚體所貯藏的溫度不同,魚體內(nèi)微生物作用和酶的活力也不同,因此腐敗變質(zhì)速率就不同,微凍比冷藏有更低的溫度,在貯藏期間可能更有效的抑制了微生物作用,降低了酶的活性,減緩了魚體腐敗變質(zhì)的速率。因此,相同貯藏時(shí)間內(nèi)微凍和冷藏樣品間的揮發(fā)性氣味出現(xiàn)明顯區(qū)別,兩組分傳感器響應(yīng)值就差異很大。

DFA分析

DFA分析是在PCA分析后,通過一系列數(shù)學(xué)變化,在充分保存現(xiàn)有信息的前提下,使同類間差異盡量縮小,不同數(shù)據(jù)間差異盡量擴(kuò)大。圖7中,第一判別因子 (DF1) 貢獻(xiàn)率為 97.916%,DF1 和 DF2 累計(jì)貢獻(xiàn)率為 99.263% >95%,第1d 和第2d 氣味分布的距離大于其他天數(shù)間的距離且第3d和第4d氣味分布方向發(fā)生改變。相比于圖7、圖8中微凍貯藏的樣品,第一判別因子(DF1) 貢獻(xiàn)率是91.333%,DF1和DF2累計(jì)貢獻(xiàn)率是97.807% >95%。

氣味感官評(píng)分和電子鼻PLS分析

將上海瑞玢電子鼻測(cè)得的樣品數(shù)據(jù)和氣味感官評(píng)分(表2)結(jié)合,以4℃和-3℃不同貯藏天數(shù)的樣品氣味感官評(píng)分為橫軸,以此貯藏天數(shù)下傳感器響應(yīng)信號(hào)和整體樣本平均響應(yīng)信號(hào)間距離為縱軸,經(jīng)偏最小二乘回歸分析,得到圖 9和圖10。冷藏樣品的回歸方程決定系數(shù)(R2)為0.9976,微凍樣品的回歸方程決定系數(shù)(R2)為0.9887。這表明電子鼻的 PLS分析可以很好的表征樣品的氣味感官評(píng)定。表明電子鼻分析的鯽魚樣品新鮮度結(jié)果和氣味感官評(píng)定結(jié)果之間具有高度的一致性。

三、結(jié)論

綜上所述,可以得到如下結(jié)論:在相同貯藏時(shí)間內(nèi),冷藏鯽魚樣品的傳感器響應(yīng)值高于微凍樣品的響應(yīng)值。電子鼻 PCA分析能很好的區(qū)分不同貯藏時(shí)間的樣品。電子鼻測(cè)得的數(shù)據(jù)和氣味感官評(píng)分結(jié)合,經(jīng)偏最小二乘回歸分析(PLS),相關(guān)系數(shù)(R2)達(dá)到0.9976(4℃)和0.9887( -3℃),PLS分析可以很好的表征氣味感官評(píng)價(jià)。電子鼻可以將冷藏和微凍貯藏下,不同新鮮度的鯽魚樣品區(qū)分開,并且冷藏樣品的區(qū)分效果要好于微凍樣品。


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