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電子鼻在鯽魚肉新鮮度研究中的應(yīng)用
鯽魚是我國重要的淡水經(jīng)濟魚類之一，鯽魚肉營養(yǎng)價值很高，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
實驗材料
新鮮的鯽魚購自農(nóng)貿(mào)市場，分別放在4℃和-3℃的條件下貯藏。
氣味感官評價
根據(jù)實驗要求，由10位經(jīng)過培訓(xùn)的同學(xué)組成氣味感官評定小組，以滿分5.0分為標(biāo)準(zhǔn)，每天對魚肉氣味進(jìn)行評價、打分，取10人評分的平均值作為最終評定分?jǐn)?shù)。實驗參照 GB2733 -2005《 鮮、凍動物性水產(chǎn)品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》要求進(jìn)行。
二、結(jié)果與討論
實驗條件的優(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。本實驗判別指數(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。為保證實驗的準(zhǔn)確性，實驗時只選用鯽魚背部白色肉做實驗樣品。
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)樣體積時響應(yīng)值最高超過0.8。傳感器響應(yīng)值太低，不滿足檢測要求，太高則容易在貯藏后期因樣品的揮發(fā)性氣味增強而使傳感器中毒。由圖 2 知，新鮮的樣品在500、1000、1500μL進(jìn)樣體積時響應(yīng)值均較高，不宜選用。本實驗選用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)。傳感器可以對這些揮發(fā)性氣味進(jìn)行響應(yīng)、分析和識別。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，本實驗判別指數(shù)為 91，說明不同貯藏時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%，兩者累計貢獻(xiàn)率達(dá)到 99.425% >95% 。本實驗判別指數(shù)為81，不同貯藏時間的樣品氣味有著明顯差異。隨著貯藏時間的增加，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)間差異盡量擴大。圖7中，第一判別因子 (DF1) 貢獻(xiàn)率為 97.916%，DF1 和 DF2 累計貢獻(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累計貢獻(xiàn)率是97.807% >95%。
氣味感官評分和電子鼻PLS分析
將上海瑞玢電子鼻測得的樣品數(shù)據(jù)和氣味感官評分(表2)結(jié)合，以4℃和-3℃不同貯藏天數(shù)的樣品氣味感官評分為橫軸，以此貯藏天數(shù)下傳感器響應(yīng)信號和整體樣本平均響應(yīng)信號間距離為縱軸，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)分不同貯藏時間的樣品。電子鼻測得的數(shù)據(jù)和氣味感官評分結(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價。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。
