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電子鼻在鯽魚肉新鮮度研究中的應用
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。
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)過培訓的同學組成氣味感官評定小組，以滿分5.0分為標準，每天對魚肉氣味進行評價、打分，取10人評分的平均值作為最終評定分數(shù)。實驗參照 GB2733 -2005《 鮮、凍動物性水產(chǎn)品衛(wèi)生標準》要求進行。
二、結果與討論
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)性氣味進行辨別分析，主成分分析結果如圖 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，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。為保證實驗的準確性，實驗時只選用鯽魚背部白色肉做實驗樣品。
進樣體積的優(yōu)化 取新鮮的鯽魚背部白色肉做樣品，分別選用 250、500、1000、1500μL4 個進樣體積分析，傳感器響應雷達圖如圖 2 所示。250μL進樣體積時傳感器響應值最高超過 0.3，500μL進樣體積響應值最超過 0.5，1000μL和1500μL進樣體積時響應值最高超過0.8。傳感器響應值太低，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進樣體積時響應值均較高，不宜選用。本實驗選用250μL作為最優(yōu)進樣體積。
不同貯藏條件下的樣品電子鼻雷達圖比較分析
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)性氣味進行響應、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)的傳感器響應雷達圖。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值最高超過0.5，冷藏樣品的響應值最高超過 0.6。每根傳感器對不同樣品的響應值存在區(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值均較高。18根傳感器對樣品的響應值不同，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值總體高于微凍樣品傳感器響應值。
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) 貢獻率為 99.318%，第二主成分(PC2)貢獻率為0.479%，兩者累計貢獻率達到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) 貢獻率達到 99.021%，第二主成分(PC2) 貢獻率為 0.404%，兩者累計貢獻率達到 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) 貢獻率為 97.916%，DF1 和 DF2 累計貢獻率為 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) 貢獻率是91.333%，DF1和DF2累計貢獻率是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)下傳感器響應信號和整體樣本平均響應信號間距離為縱軸，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果和氣味感官評定結果之間具有高度的一致性。
三、結論
綜上所述，可以得到如下結論:在相同貯藏時間內(nèi)，冷藏鯽魚樣品的傳感器響應值高于微凍樣品的響應值。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)和氣味感官評分結合，經(jīng)偏最小二乘回歸分析(PLS)，相關系數(shù)(R2)達到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。
