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基于電子鼻的三疣梭子蟹鮮度評(píng)價(jià)方法研究
發(fā)布日期:2024-05-22
        梭子蟹在貯藏過(guò)程中產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)使其更適合用電子鼻來(lái)評(píng)價(jià)鮮度,但鮮有相關(guān)報(bào)道。本試驗(yàn)以貯藏在4℃條件下的三疣梭子蟹蟹肉為研究對(duì)象,采用電子鼻監(jiān)測(cè)蟹肉貯藏過(guò)程中氣味的變化,并與pH值、TVB—N含量和細(xì)菌菌落總數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析,旨在探討電子鼻用于三疣梭子蟹鮮度評(píng)價(jià)的可行性。
        材料與方法
        試驗(yàn)材料及前處理方法
        鮮活梭子蟹,冷藏運(yùn)輸至實(shí)驗(yàn)室,2h內(nèi)處理。用 4℃無(wú)菌水清洗并擦干外部水分,無(wú)菌操作條件下分離體肉,混勻,分裝于真空包裝袋中進(jìn)行真空包裝,于4℃冰箱中分別貯藏 0、1、2、3、4、5、6d。
        結(jié)果與分析
        不同貯藏時(shí)間蟹肉 pH 值的變化
        貯藏過(guò)程中蟹肉的 pH 值整體呈上升趨勢(shì),新鮮蟹肉的 pH 值為 6.58,呈弱酸性 ;貯藏第 3天蟹肉的pH值為 7.59;貯 藏第 6天蟹肉的 pH 值達(dá)到 7.79,且pH值在貯藏后期逐漸趨于平緩(圖 1)。結(jié)果表明,貯藏時(shí)間對(duì)蟹肉 pH 值的變化有顯著影響 。
        不同貯藏時(shí)間蟹肉TVB-N含量的變化
        由圖 2可知,TVB-N 含量在貯藏初期變化緩慢,這是由于低溫 (4℃)和真空包裝條 件抑制了蟹肉中微生物的生長(zhǎng)和繁殖,導(dǎo)致貯藏前期TVB-N含量增長(zhǎng)緩慢 。從貯 藏第 4天開始TVB-N含量顯著上升,含量由34.44mg·100g-1 上升到貯藏第 6 天 的 60.76mg·l00g-1。GB2733—2005 規(guī)定新鮮海蟹的TVB-N含量值應(yīng)低于 25mg·100g-1,貯藏第 3天蟹肉的TVB-N含量為 22.26mg·100g-1,仍屬于新鮮蟹 肉,貯藏第 4天蟹肉的TVB-N含量高于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn),已腐敗變質(zhì),由此表明 TVB-N 可 以反映蟹肉鮮度的變化 。
        不同貯藏時(shí)間蟹肉菌落總數(shù)的變化
        由圖 3可知,貯藏初期菌落總數(shù)較少且變化緩慢,隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),菌落總數(shù)顯 著增長(zhǎng) (P<0.01)。新鮮蟹肉菌落總數(shù)為 3.89lg(CFU·g-1 ),貯藏第3天蟹肉的菌落總數(shù)為 4.84lg(CFU·g-1 ),約為新鮮蟹肉菌落總數(shù)的 10 倍,貯藏第 6天菌落總 數(shù)為 7.11lg(CFU·g-1),約是新鮮蟹肉的 1000 倍,說(shuō)明貯藏后期蟹肉的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu) 和環(huán)境條件逐漸適宜細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖,細(xì)菌菌落總數(shù)顯著增多,是導(dǎo)致蟹肉鮮度下降的主要原因。貯藏第 3天是蟹肉微生物菌落總數(shù)的變化節(jié)點(diǎn),與 TVB-N含量的變化節(jié)點(diǎn)相同且細(xì)菌菌落總數(shù)與 TVB—N含量變化趨勢(shì)相一致,說(shuō)明細(xì)菌菌落總數(shù)與TVB-N含量顯著相關(guān) 。
        不同貯藏時(shí)間蟹肉的揮發(fā)性氣味
        電子鼻對(duì)不同貯藏時(shí)間蟹肉的信號(hào)響應(yīng)
        電子鼻傳感器陣列由10種金屬氧化物半導(dǎo)體型化學(xué)傳感元件組成,每型傳感元件所對(duì)應(yīng)的主要敏感物質(zhì)類型有一定的區(qū)別:s1一芳香成分;s2一氮氧化合物;s3一氨氣;S4一氫氣;s5一烷烴芳香成分;s6一甲烷;s7一硫化物;S8一乙醇;s9一有機(jī)硫化物;S10一長(zhǎng)鏈烷烴。由圖 4可知,s2、s3、s5、s9號(hào)傳感器的響應(yīng)值較高 ,s4、s8、S10號(hào)傳感器響應(yīng)值較小,表明蟹肉在貯藏過(guò)程中主要產(chǎn)生氮氧化合物 、氨氣、烷烴類芳香成分和含硫化合物等揮發(fā)性物質(zhì)。蟹肉中的含氮物質(zhì)和其它一些含硫蛋白質(zhì)在微生物和自溶酶的作用下分解產(chǎn)生大量的含氮化合物、氨氣和含硫化合物,使得蟹肉產(chǎn)不愉快的氣味。對(duì)傳感器的響應(yīng)值進(jìn)行組間差異性分析,表明 s1、s2、s3、S5、s6、s7、S9、SI0 號(hào)傳感器組間差異極顯著 (P<0.01),且 s2、s6、s9號(hào)傳感器的響應(yīng)值均隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)不斷增大,s4、s8號(hào)傳感器組 問差異不顯著 (P>0.05)。表明蟹肉貯藏過(guò)程中氮氧化合物、氨、烷烴芳香成分 、甲烷、硫化物、有機(jī)硫化物的氣味差異顯著,氫氣 、乙醇的氣味差異不顯著。
        PCA分析不同貯藏時(shí)間蟹肉的電子鼻信號(hào)響應(yīng)值
        PCA是將所提取的傳感器多指標(biāo)的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和降維,并對(duì)降維后的特征向量進(jìn)行線性分類,結(jié)果顯示主要的兩維散點(diǎn)圖。圖 5中每個(gè)橢圓區(qū)域代表同一貯藏 時(shí)間樣品的數(shù)據(jù)采集點(diǎn),其中第 1主成分 (PC1)和第 2 主成分 (PC2)的貢獻(xiàn)率之和 為95.13%,大于 85%,說(shuō)明 PC1和 PC2 可以較好地表征樣品整體的風(fēng)味特征 。同時(shí),代表不同貯藏時(shí)間樣品的橢圓可明顯區(qū)分開,表明不同樣品的電子鼻信號(hào)響應(yīng)值存在明顯差異。
        LDA分析不同貯藏時(shí)間蟹肉的電子鼻信號(hào)響應(yīng)值
        LDA能夠最大限度地區(qū)分不同的樣本集,在降低數(shù)據(jù)空間維數(shù)的同時(shí)最大限度地減少信息丟失。由圖 6可知,判別式 LDI的貢獻(xiàn)率是 95.34% ,判別式LD2的貢獻(xiàn)率 是 2.04% ,2個(gè)判別式的總貢獻(xiàn)率為97.38% ,大于 95% ,說(shuō)明第 1 和第 2 主成分構(gòu)成的二維平面足以表征不同冷藏時(shí)間下梭子蟹氣味的差異。此外,從右到左 依次是貯藏第 0、第 1、第 2、第 3、第 4、第 5、第 6天的梭子蟹氣味數(shù)據(jù),它們均能被很好地分開,說(shuō)明不同貯藏時(shí)間的梭子蟹的揮發(fā)性氣味成分存在顯著差異。與圖 5相比,圖 6中貯藏前期的點(diǎn)相對(duì)集中,隨著時(shí)間延長(zhǎng),點(diǎn)之間的距離增加,反映了蟹肉在貯 藏過(guò)程中產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)濃度隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)差異性越顯著 ,且揮發(fā)性物質(zhì)濃度與貯藏時(shí)間呈線性變化。這種差別可能是由 PCA 和 LDA 本身決定的,PCA適于分析以方差形式體現(xiàn)的數(shù)據(jù)分類信息,而 LDA在數(shù)據(jù)輸入映射到坐標(biāo)軸時(shí),利用了數(shù)據(jù)內(nèi)部的分類信息,使得類別內(nèi)部的點(diǎn)更集中。
        不同貯藏時(shí)間蟹肉的電子鼻信號(hào)響應(yīng)的聚類分析
        表 1顯示了各樣品氣味的差異程度,歐基里德距離越大說(shuō)明差異越顯著。聚類分析的樹狀圖可以更直觀地反映不同樣品差異顯著程度。由圖 7可知,貯藏第 1、第 2、第 3天的蟹肉與新鮮蟹肉的歐基里德距離較小,貯藏第 4天與第 5天蟹肉之間的歐基里德距離較大,貯藏第 6天的蟹肉明顯與其它樣品的歐基里德距離相差較大,說(shuō)明隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)樣品氣味的差異性越來(lái)越大,貯藏第 6天的蟹肉氣味與其它 樣品差異性極顯著 (P<0.01),該結(jié)果與 PCA、LDA 的結(jié)果相一致。
         傳感器響應(yīng)值對(duì)不同貯藏時(shí)間蟹肉的理化指標(biāo)的預(yù)測(cè)
        通過(guò) PCA和 LDA對(duì)電子鼻傳感器信號(hào)響應(yīng)值的分析可知電子鼻對(duì)于不同貯藏時(shí)間的蟹肉區(qū)分度較佳,為此,進(jìn)一步對(duì)電子鼻傳感器響應(yīng)值與理化、微生物指標(biāo)之間建模進(jìn)行 PLSR預(yù)測(cè)分析,得出電子鼻傳感器響應(yīng)值與理化、微生物指標(biāo)之間的關(guān)系。相對(duì)分析誤差 (RPD)是預(yù)測(cè)模型的標(biāo)準(zhǔn)偏差 (SD)與均方根誤差 (RMSE)的比值,是反映預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)精度是否較高,考察預(yù)測(cè)模型穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)適用性的重要評(píng)價(jià)指標(biāo) 。
        pH值、TVB-N 含量、細(xì)菌菌落總數(shù)建立預(yù)測(cè)模型的主因子數(shù)分別是 5、4、2。由圖 8可知,3個(gè)預(yù)測(cè)模型的校正決定系數(shù) R 均大于 0.900,預(yù)測(cè)決定系數(shù) R 均大于 0.870,表明電子鼻傳感器響應(yīng)值與 pH值、TVB-N含量、細(xì)菌菌落總數(shù)的相關(guān)性較好。經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析可知,pH 值的 RPD 值是 2.73,TVB-N 含量的RPD值是 2.50,細(xì)菌菌落總數(shù)的 RPD值是 3.06,說(shuō)明該預(yù)測(cè)模型對(duì)于細(xì)菌菌落總數(shù)的預(yù)測(cè)精度高,穩(wěn)定性好;pH值和 TVB-N的 RPD值在 2.5~3之間,說(shuō)明該預(yù)測(cè)模型是可行的,但預(yù)測(cè)精度需進(jìn)一步提高。
        結(jié) 論
        梭子蟹肉的鮮度隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而下降。電子鼻檢測(cè)結(jié)果表明,蟹肉在貯藏過(guò)程 中主要產(chǎn)生氨、三甲胺、氮氧化合物、硫化氫、二氧化硫等揮發(fā)性物質(zhì),對(duì)揮發(fā)性 物質(zhì)采用 PCA 和 LDA分析,均能實(shí)現(xiàn)對(duì)不同貯藏時(shí)間的三疣梭子蟹樣品的有效區(qū)分識(shí)別,其中 LDA分析類別內(nèi)部的點(diǎn)更集中,區(qū)分效果更好。此外,電子鼻傳感器信號(hào)響應(yīng)值與鮮度指標(biāo) pH 值、TVB-N含量、 細(xì)菌菌落總數(shù)的相關(guān)性較好,因此,建立的偏最小二乘回歸模型可用于蟹肉 pH 值、TVB-N 含量和細(xì)菌菌落總數(shù)的預(yù)測(cè)分析。本研究為進(jìn)一步研究電子鼻在蟹及其他水產(chǎn)品鮮度定量評(píng)價(jià)方面奠定基礎(chǔ) 。
        來(lái)源:感官科學(xué)與評(píng)定 轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)源。
        參考文獻(xiàn):苗鈺湘,湯海青,歐昌榮,曹錦軒,宋玉玲,陳明輝.基于電子鼻的三疣梭子蟹鮮度評(píng)價(jià)方法研究[J].核農(nóng)學(xué)報(bào),2016,30(04):748-754.轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)源。
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