宜賓芽菜風味的感官鑒定與電子鼻分析的相關性研究

楊長平，顧思遠，孫俊秀，范文教*，羅素琴

（1.四川旅游學院烹飪與食品實驗管理中心，四川成都610100；2.四川旅游學院食品學院，四川成都610100；3.四川宜賓碎米芽菜有限公司，四川宜賓44002）

宜賓芽菜風味的感官鑒定與電子鼻分析的相關性研究

楊長平1，顧思遠1，孫俊秀2，范文教2*，羅素琴3

（1.四川旅游學院烹飪與食品實驗管理中心，四川成都610100；2.四川旅游學院食品學院，四川成都610100；3.四川宜賓碎米芽菜有限公司，四川宜賓44002）

以宜賓芽菜為研究對象，利用人工感官鑒定對不同發酵時期的芽菜風味屬性進行評價，采用主成分分析法（PCA）和判別因子分析法（DFA）研究電子鼻技術區分辨別不同發酵期芽菜風味的能力；同時采用偏最小二乘法（PLSR）將芽菜風味的感官鑒定結果與電子鼻傳感器進行相關性分析。結果表明，電子鼻能夠有效區分不同發酵時期的芽菜風味，傳感器LY2/gCT、LY2/gCT1、LY2/LG、LY2/G、T30/1和P30/2與芽菜醬腌味相關性較好，傳感器P10/2、P40/2、A2和P30/1與芽菜鮮味相關性良好，傳感器T70/2和TA2與芽菜酸味相關性高度一致，傳感器P10/1、T40/1、T40/2、LY2/Gh和P40/1與余味殘留、整體風味這兩個芽菜感官屬性指標相關性較為一致。研究結果可為宜賓芽菜在生產過程中的風味監控提供新的技術途徑。

宜賓芽菜；風味；感官鑒定；電子鼻；相關性

宜賓芽菜是蔬菜發酵制品，以香、甜、嫩、鮮等獨特風味而聞名，為宜賓傳統名特產，是四川主要腌菜產品之一[1]。宜賓芽菜生產工藝主要是采用傳統的固態發酵醬腌菜工藝，由葉用芥菜（二平樁）的葉柄為原料，經劃條、鹽腌再加紅糖、香辛料等物質，然后進行二次腌漬等工藝流程加工而成[2]。口感和風味是芽菜最為關鍵的品質屬性。固態發酵芽菜生產工藝中，芽菜的風味與腌漬發酵過程中優勢發酵菌群的生長情況息息相關，易受影響而發生起伏波動[3]。目前，對芽菜發酵風味形成的監控主要依靠人工感官鑒定和理化指標進行。而感官鑒定不僅要求鑒定認為對產品的風味屬性具有一定的認知，還存在很強的主觀隨意性，極易受心理因素、身體情況、評鑒次序等因素影響；理化指標的檢測不僅費時，且因芽菜發酵環境復雜，易影響其與芽菜風味屬性的相關性。

隨著現代仿生科技的進步，特別是智能感官技術的發展，逐步開發出模擬人類的視覺、嗅覺、味覺、聽覺、觸覺等感官仿生儀器，克服感官鑒定帶來差異性、疲勞性、主觀性及不能量化等問題的影響。電子鼻（electronic nose，EN）是20世紀90年代快速發展的模仿人體味覺感官、識別物質風味的電子設備儀器[4]。具體的說，電子鼻是利用氣體傳感器陣列的響應曲線來識別氣味的電子系統，是一種通過采集樣品揮發性成分整體信息來評價樣品的新技術[5]。電子鼻技術具有客觀、準確快捷和和重現性好等特點，已被廣泛應用于白酒[6]、食醋[7]、人參[8]、食用油[9]、牛奶[10]等食品的氣味識別，但對食品風味屬性的電子鼻分析與人工感官鑒定結果的相關性研究目前還十分缺乏。本研究將電子鼻技術應用于四川宜賓芽菜不同發酵時期的風味變化識別，并結合偏最小二乘法研究芽菜風味的感官鑒定結果與電子鼻傳感器分析結果的相關性，旨在建立一種快速、簡便、實用的芽菜風味屬性的電子鼻識別分析方法，為相關企業控制芽菜風味提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

不同芽菜發酵期（60 d（樣品1號）、105 d（樣品2號）、150 d（樣品3號）、195 d（樣品4號）、240 d（樣品5號））樣品：四川宜賓碎米芽菜有限公司提供；試驗所用試劑均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

FOX4000系統電子鼻：法國AlphaM.O.S公司；FALLC4N分析天平：常州市衡正電子儀器有限公司；HWS-250恒溫恒濕箱、HWS-12電熱恒溫水浴鍋：寧波江甫儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 芽菜風味屬性的感官鑒定

感官評定試驗參考美國化學協會（associationofofficial analyticalchemists，AOAC）規定的方法進行[11]。規定感官最高分值為10分。由學校12名烹飪專業學生組成感官鑒定小組進行評定，參照農業行業標準NY/T 872—2004《芽菜》[12]。以10分制對醬腌味、芽鮮味、芽酸味三個風味屬性和余味殘留、整體風味兩個指標打分，其中打分標準如下：0～2分—可無可有；2～4分—風味較弱；4～6分—風味中等；6～8分—風味較強；9～10分—風味突出。

1.3.2 電子鼻檢測參數

芽菜樣品經切碎研磨、攪拌均勻后，稱取5 g樣品，于10 mL頂空瓶中，加蓋密封。檢測參數為：載氣（合成干燥空氣）流速150 mL/min，頂空產生時間900 s，頂空產生溫度60℃，攪拌速度600 r/min，進樣體積3 mL，數據采集時間120 s，延滯時間360 s，每個樣子重復采集6次，取較穩定的3次數據。

1.3.3 電子鼻數據處理

樣品數據經Alphasoft11.0統計分析軟件導出，采用主成分分析[13]、判別因子分析[14]，偏最小二乘法[15]進行分析，由Origin軟件完成。

2 結果與分析

2.1 芽菜不同發酵期風味的感官評鑒

目前人工感官鑒定的指標雖不能完全量化，且容易受評定者感覺差異、味覺疲勞等主觀因素的干擾，但此法操作簡單，直觀性強，能快速評價出產品的優劣，適合對產品品質的初步評價評定，目前仍然是世界各國廣泛采用和承認的方法[16-17]。通過對芽菜不同發酵期的醬腌味、鮮味、酸味三個風味屬性和余味殘留、整體風味兩個指標進行人工感官評鑒，通過方差統計分析結果如表1所示。

表1 芽菜不同發酵期風味的感官評鑒結果Table 1 Sensory evaluation results of Yacai flavor with different fermentation periods

由表1可知，芽菜不同發酵時期的風味屬性中，醬腌味、芽鮮味余味殘留、整體風味這四個指標之間具有顯著性差異（P＜0.05），且數值都呈遞增的趨勢，說明芽菜風味在發酵過程中逐漸形成，同時也表明人工感官評鑒性能夠較好的區分不同發酵期芽菜的風味。在整體風味上，芽菜發酵105 d、150 d和195 d、240 d這兩組數據差異并不顯著，說明芽菜發酵到中后期時，人工感官評鑒對整體風味的區分力有所減弱。在芽菜酸味上，整個發酵中期變化差異不大，處于較弱風味。這一結論與鄧靜等[18]在對宜賓芽菜發酵過程中風味物質動態變化研究中發現，芽菜在整個發酵周期中有機酸總的含量變化不大，但賦予芽菜鮮味的有機酸含量增加的研究結果一致。

2.2 芽菜不同發酵期的電子鼻分析

2.2.1 基于主成分分析法的分析效果

主成分分析（principle component analysis，PCA）是一種將多個變量通過線性變換以選出較少個數重要變量的多元統計分析方法[19]。芽菜不同發酵期的主成分分析就是對電子鼻傳感器收集到的多指標信息進行數據轉換和降維，并對降維后的有效特征向量進行線性分類，最后在PCA圖上形成兩維圖。一般認為，降維后的主成分貢獻率越大，說明越好地反映原來多指標的信息，當累計貢獻率超過70%時，所選用的主成分就可以反映原來所有變量的整體特征信息值[20]。芽菜不同發酵期的PCA分析圖見圖1。

圖1 不同芽菜發酵期的PCA分析圖Fig.1 PCA analysis chart of Yacai sample during different fermentation periods

由圖1可知，主成分1和主成分2的貢獻率分別為97.129%和2.303%，累計貢獻率為99.432%，表明所選取的前2個主成分對應的有效特征向量能夠充分反映所測樣品的整體指標信息。從聚類效果來看，不同發酵期的芽菜分別聚類在PCA圖中的不同區域，且沒有重疊區域，說明區分效果顯著；從聚類區域分布趨勢曲線分析來看，隨著芽菜發酵時間的增加，PCA分析聚類在主成分1方向先呈遞增趨勢而后遞減，在主成分2方向呈遞降趨勢。

2.2.2 基于判別因子分析法的分析效果

判別因子分析（discriminant factorial analysis，DFA）是通過已知樣本數據建立數據庫后對未知樣本數據進行定性判別的統計分析方法[20]。利用該方法可以重新組合電子鼻傳感器數據將同組間樣品變量差距盡最大可能縮小，而使不同組間的樣品變量差距盡可能擴大，從而得到區分各類樣品的效果[21]。不同芽菜發酵期樣品的DFA分析圖見圖2。

圖2 不同芽菜發酵期的DFA分析圖Fig.2 DFA analysis chart of Yacai sample during different fermentation periods

由圖2可知，前2個判別因子的貢獻率分別為95.927%、4.062%，累計貢獻率99.989%，可見用DFA分析方法可以將不同發酵期的芽菜樣品區分開來，而且區分度良好。

2.2.3 芽菜不同發酵期的指紋分辨指數

為了更好的量化電子鼻對不同發酵期芽菜樣品的區分效果，對不同樣品的電子鼻傳感信號分散百分比與圖譜峰面積的比例進行統計分析，形成指紋分辨指數，主要用于明確地比較樣品間區分度[22]。不同發酵期芽菜樣品間的指紋分辨指數如表2所示。

表2 芽菜不同發酵期樣品的分辨指數Table 2 Fingerprint distinguish indexes of Yacai sample

由表2可知，樣品1與3、4、5，樣品2與4、5的分辨指數均超過90%，區分度顯著；除樣品4與5的分辨指數為78.65%，區分度較為不理想外，其余樣品間的分別指數均在85%以上，結果與PCA和DFA的分析結果一致。結果表明，芽菜不同發酵期樣品的電子鼻識別度非常高。

2.3 芽菜感官屬性與電子鼻傳感器響應的相關性分析

偏最小二乘法是集主成分分析、典型相關分析和多元線性回歸分析3種分析方法的優點于一身。它原理與主成分分析法一致，都是以提取出反映數據變異的最大信息，不同的是主成分分析法只考慮一個自變量矩陣，而偏最小二乘法是多變量[23]。為實現對芽菜感官屬性與電子鼻傳感器響應的相關性分析，實驗采用偏最小二乘回歸法，以電子鼻的18根傳感器響應值為自變量X，以芽菜的醬腌味、鮮味、酸味、余味殘留和整體風味五個感官屬性指標為自變量Y，進行統計分析，偏最小二乘法（partial least squares regression，PLSR）載荷圖如圖3所示。

圖3 感官屬性與電子鼻傳感器相關性PLSR分析圖Fig.3 PLSR analysis plot of correlation between sensory attributes and electronic nose sensors

由圖3可知，芽菜感官屬性與電子鼻傳感器的PLSR相關性模型方差貢獻率分別為12.927%、81.291%，累計貢獻率為94.218%。說明模型的自變量X和Y已經能夠較為有效反映出樣品的信息特征，可以體現芽菜樣品的整體信息；同時，電子鼻18根傳感器和芽菜5個感官屬性指標全部落在兩個橢圓（大的橢圓表示100%的方差貢獻率，小的橢圓表示50%的方差貢獻率）之間，說明所建模型對這兩自變量具有很好的解釋能力；此外，在電子鼻傳感器和芽菜感官屬性指標的相關性上，傳感器LY2/gCT、LY2/gCT1、LY2/LG、LY2/G、T30/1和P30/2與醬腌味相關性較好，傳感器P10/2、P40/2、A2和P30/1與鮮味相關性良好，傳感器T70/2和TA2與酸味相關性較好，傳感器P10/1、T40/1、T40/2、LY2/Gh和P40/1與余味殘留、整體風味這兩個感官屬性指標相關性較為一致。3結論

利用電子鼻對不同芽菜發酵期樣品進行評價，并與人工感官鑒定結果進行相關性分析。人工感官鑒定結果表明，芽菜不同發酵時期的風味屬性中，醬腌味、鮮味余味殘留、整體風味這四個指標之間具有顯著性差異（P＜0.05），說明人工感官評鑒性能夠較好的區分不同發酵期芽菜的風味；通過對獲得的電子鼻傳感器信號數據進行主成分分析和判別因子分析，結果表明電子鼻都能有效區分不同芽菜發酵期樣品，區分效果良好，樣品間最高指紋分辨指數可達96.32%；采用偏最小二乘法可較好得到芽菜風味感官屬性指標與電子鼻傳感器的相關性。研究結果可為宜賓芽菜在生產過程中的風味監控提供新的技術途徑。

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Correlation between sensory evaluation and electronic nose sensors analysis of Yibin Yacai flavor

YANG Changping1,GU Siyuan1,SUN Junxiu2,FAN Wenjiao2*,LUO Suqin3
(1.Cuisine and Food Experiment Management Center,Sichuan Tourism University,Chengdu 610100,China; 2.College of Food Science and Technology,Sichuan Tourism University,Chengdu 610100,China; 3.Sichuan Yibin Suimi-yacai Co.,Ltd.,Yibin 644002,China)

The flavor of Yibin Yacai with different fermentation periods were evaluated by sensory evaluation and analyzed by electronic nose sensor, respectively.The distinguish ability was analyzed by principal component analysis(PCA)and discrimination factor analysis(DFA).The correlation of the sensory evaluation and electronic nose sensor test was analyzed by partial least squares regression(PLSR).Results showed that electronic nose can effectively recognize Yacai flavor with different fermentation periods,and there were better correlation between sensors LY2/gCT,LY2/gCT1, LY2/LG,LY2/G,T30/1,P30/2 and sauce pickled flavor of Yacai;sensors P10/2,P40/2,A2,P30/1 and umami flavor,sensors T70/2,TA2 and sour flavor;sensors P10/1,T40/1,T40/2,LY2/Gh,P40/1 and retention flavor and overall flavor.The results could provide a new technology for the detection of Yibin Yacai flavor with different fermentation time.

Yibin Yacai;flavor;sensory evaluation;electronic nose;correlation

TP29；TS209

0254-5071（2017）06-0059-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.06.012

2017-02-06

四川省科技廳富民強縣項目（2015）；四川省教育廳科研創新團隊項目（15TD0033）

楊長平（1977-），男，副教授，碩士，主要從事食品化學、食品營養方面的研究工作。

*通訊作者：范文教（1980-），男，講師，博士，主要從事食品化學、食品保鮮方面的研究工作。