基于電子鼻的不同保鮮處理鮮濕堿面貯藏品質變化分析

馬小海，徐歡歡，周代發

（陳克明食品股份有限公司，湖南 長沙 410000）

鮮濕面是以小麥粉為主要原料，加入水，經和面、壓延、切條、截斷工藝制成的面條，與掛面相比，其水分含量較高（含水量為28%～33%），新鮮爽口有嚼勁，從而廣受消費者喜愛[1]。湖南地區氣候潮濕溫暖，通常會在鮮濕面配方中加入堿性鹽來抑制微生物的生長，以達到延長保質期的目的，而鮮濕堿面也因其獨特的香氣和風味，受到我國南方地區消費者的青睞[2]。然而，鮮濕堿面因其營養豐富、水分含量高，為微生物生長繁殖提供了非常適宜的環境，特別是在夏季高溫環境下，鮮濕堿面極易發生酸敗和霉變等現象，成為制約其大規模生產銷售的“瓶頸”[3-4]。

電子鼻分析作為一種新型無損檢測技術，能夠快速、準確獲取檢測對象揮發性成分的指紋圖譜，以此對樣品進行品質檢測[5-6]。賈哲等[7]采用電子鼻技術對冷藏保鮮的雙斑東方鲀揮發性風味物質進行差異性分析，其結果與常規的頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用分析檢測結果具有一致性。祝紅等[8]利用電子鼻檢測鮮濕米粉新鮮度，得到較好的區分結果。李超等[9]用自制電子鼻分析發現正常大米和霉變大米的揮發性風味物質存在顯著差異，從而實現不同程度霉變大米的快速鑒別。鮮濕堿面在貯藏期間氣味不斷發生變化，是否也可根據其揮發性風味物質的變化來反映品質的差異呢？基于此，筆者以鮮濕堿面為原料，利用電子鼻無損檢測比較了普通包裝（K-P組，對照）、氣調包裝（K-Q組）、等離子殺菌處理-氣調包裝（D-Q組）、氣調包裝-等離子殺菌處理（D-D組）4種不同保鮮處理的鮮濕堿面在28和37℃貯藏期間揮發性風味物質的變化，并通過菌落總數和感官評定的方法來評估電子鼻分析鮮濕堿面貨架期的可行性。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

鮮濕堿面均由陳克明食品股份有限公司提供；包裝盒和包裝膜由上海優選包裝科技有限公司生產。

主要儀器和設備有生化培養箱（SHP-250型，上海培因實驗儀器有限公司）、雙人單面凈化工作臺（SW-CJ-2FD型，青島聚創世紀環保科技有限公司）、氣調包裝機（MAP-V550型，上海炬鋼機械制造有限公司）、面片等離子體殺菌設備（湖南志行科技有限公司）、成品等離子體殺菌設備（南京蘇曼等離子體有限公司）、電子鼻（PEN3型，德國Airsense公司）。

1.2 試驗方法

根據不同包裝和殺菌方式，設置4個處理，各處理操作如下。K-P處理組：稱取120 g鮮濕堿面于塑料托盒內、熱壓封口。K-Q處理組：稱取120 g鮮濕堿面于塑料托盒內，進行氣調包裝，氣體體積比例為N2∶CO2=98∶2。D-Q處理組：鮮濕堿面面片經等離子體殺菌處理，處理條件為儀器輸出電壓50 kV，頻率10 kHz，面片速度16 m/min，處理后面片切條，稱取120 g樣品進行氣調包裝。D-D處理組：稱取120 g鮮濕堿面經氣調包裝后采用等離子體殺菌處理，處理條件為電極高度120 mm，電壓50 kV，頻率75 Hz，放電次數2次，放電時間20 s，間隔時間10 s。各處理組的樣品分別放入28和37℃恒溫培養箱中，貯藏0、1、2、3、4 d后取樣進行菌落總數、感官評價和電子鼻分析。

1.3 檢測指標及方法

1.3.1菌落總數按GB 4789.2—2016所述方法測定菌落總數[10]。因后期菌落數值過大，作圖時前3 d數值差異不明顯，所以采用菌落總數的對數值來作圖。1.3.2感官評定感官評定分析參考克明面業股份有限公司企業標準執行，感官評分標準詳見表1。

表1 鮮濕堿面感官評分標準

1.3.3電子鼻分析鮮濕堿面樣品在25℃下平衡30 min后進行電子鼻分析。測定參數設置為：準備時間5 s，測試時間120 s，傳感器清洗時間120 s，自動調零時間10 s，內部流量400 mL/min，進樣流量400 mL/min；每個樣品設3個平行。

1.4 數據處理

運用Winmuster軟件對數據進行線性判別函數分析（Linear Discriminant Analysis，LDA分析）和Loadings分析；采用Excel 2016進行菌落總數和感官評價數據統計與分析。

2 結果與分析

2.1 菌落總數分析

由圖1可知，鮮濕堿面貯藏開始時菌落總數對數值小于3 lg（CFU/g），等離子體殺菌處理可以降低鮮濕堿面原始帶菌量；隨著貯藏時間的延長，不同貯藏溫度鮮濕堿面菌落總數均呈上升趨勢，且37℃條件下貯藏的鮮濕堿面菌落總數顯著高于28℃；與對照相比，3種不同保鮮處理的鮮濕堿面的菌落總數均有所減少。貯藏4 d后，28℃條件下K-P、K-Q、D-Q和D-D處理組菌落總數對數值分別為7.89、6.91、5.71和5.63 lg（CFU/g），37℃條件下K-P、K-Q、D-Q和D-D處理組菌落總數對數值分別為9.02、8.51、7.00、6.98 lg（CFU/g），其中28℃貯藏條件下D-D處理組菌落總數最低，說明氣調包裝后在整體進行等離子體殺菌可延長鮮濕堿面的貨架期。

圖1 鮮濕堿面貯藏期間菌落總數變化

2.2 感官評價分析

如表2所示，28℃貯藏環境下，K-P組貯藏3 d時出現異味，K-Q組貯藏4 d時出現異味，D-Q組和D-D組貯藏4 d時口感有所下降，有輕微異味，均不可食用。37℃貯藏環境下，K-P組貯藏2 d時出現明顯的酸味和霉味，產品完全不能接受；K-Q組貯藏3 d時出現明顯酸味，D-Q組貯藏3 d時出現酸味，D-D組貯藏3 d時出現異味，均不可接受。相同貯藏時間，37℃環境下貯藏的鮮濕堿面感官評分均低于28℃，說明溫度高不利于鮮濕堿面的貯藏。

表2 鮮濕堿面貯藏期間感官評分 （分）

2.3 電子鼻分析

2.3.1不同處理鮮濕堿面貯藏期間揮發性風味物質的LDA分析線性判別函數分析（LDA分析）主要是利用投影原理將數據降維，使組間數據分開，而組內數據聚集[11]。與PCA相比，LDA是一種有監督學習的降維技術，數據集的每個樣本都是有類別輸出，因此能夠從所有數據里收集有效信息，提高分類精度[12]。由圖2A可知，第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2）的貢獻率分別為68.10%和28.36%，總貢獻率為96.46%；圖2B中PC1和PC2的貢獻率分別為86.73%和10.54%，總貢獻率為97.27%；均可以用來代表鮮濕堿面樣品的所有信息。

由圖2分析可知，K-0與D-0區分明顯，說明等離子體殺菌處理使鮮濕堿面揮發性風味物質發生了變化。D-D處理組樣品揮發性風味與其余3組出現明顯區分，說明氣調包裝后再進行等離子體殺菌處理，鮮濕堿面揮發性氣體組分發生了明顯變化。從圖2A中可以看出，K-Q-1、K-Q-2與K-0距離較近，表明在28℃貯藏環境下，鮮濕堿面經氣調保鮮包裝貯藏2 d揮發性風味物質變化較小，K-Q-3距離較遠，說明揮發性風味物質出現了較明顯的變化，且差異主要為第一主成分；D-Q-1、D-Q-2與D-0距離較近，D-Q-3開始出現偏離，D-Q-4距離較遠，表明經等離子體殺菌處理后氣調包裝樣品在貯藏4 d時揮發性風味物質出現較大變化，主要差異體現在第一主成分；D-D-1與D-D-2距離較近，D-D-3出現偏離，D-D-4與三者距離較遠，說明氣調包裝后再經等離子體殺菌樣品在貯藏4 d時變化較大，且第一主成分與第二主成分均存在差異。圖2B與圖2A變化趨勢相一致，主要區別在于37℃貯藏溫度下，氣味出現較大變化的時間更靠前，這與感官評價和菌落總數測定結果基本一致。

圖2 不同處理鮮濕堿面貯藏期間揮發性風味物質LDA分析

2.3.2不同處理鮮濕堿面貯藏期間揮發性風味物質的Loadings分析利用Loadings分析可區分當前模式下傳感器的相對重要性，傳感器在模式識別中負載參數接近0，則識別能力可以忽略；若響應值較高，則該傳感器為識別傳感器[13]。圖3是不同貯藏條件下鮮濕堿面揮發性風味物質Loadings傳感器貢獻率的分析結果，負載因子由2個主成分表示，圖3A中負載因子分別占總方差的64.11%和30.07%，傳感器W1W（硫化物）、W6S（氫氣）、W1S（甲基類）在LA1中占比較大；W2S（乙醇）、W1W（硫化物）、W2W（有機硫化物）在LA2中占比較大。圖3B中負載因子分別占總方差的75.24%和21.65%，傳感器W1W（硫化物）、W2W（有機硫化物）、W2S（乙醇）在LA1中占比較大，W6S（氫氣）和W1S（甲基類）在LA2中占比較大。結合Loadings分析結果和感官評價結果可知，鮮濕堿面在貯藏過程中出現的主要異味物質為硫化物、有機硫化物、短鏈烷烴和乙醇等。研究還發現，氣調包裝后再進行離子體殺菌處理（D-D組）的鮮濕堿面貯藏過程中產生了氫氣。

圖3 不同處理鮮濕堿面貯藏期間揮發性風味物質Loadings傳感器貢獻率分析

3 結論與討論

試驗通過菌落總數測定、感官評價和電子鼻分析比較了不同保鮮處理的鮮濕堿面在28和37℃環境中貯藏0～4 d時其品質的變化。結果表明，等離子殺菌處理可降低鮮濕堿面的原始帶菌量，再與氣調包裝結合，可推遲鮮濕堿面出現異味的時間，延長產品貨架期。電子鼻分析能夠明顯區分不同貯藏溫度下各處理組鮮濕堿面的揮發性風味物質的差異，其變化規律與感官評價和菌落總數結果相吻合，說明采用電子鼻分析來評價鮮濕堿面品質的變化是可行的。結合Loadings分析結果和感官評價結果可知，鮮濕堿面在貯藏過程中出現的主要異味物質為硫化物、有機硫化物、甲基類和乙醇等。研究還發現，氣調包裝后再進行離子體殺菌處理（D-D組）的鮮濕堿面貯藏過程中產生了氫氣。