电子鼻和电子舌在分析桑果汁风味上的应用

　　风味是果汁重要的品质之一,影响着消费者的喜好。风味分析多采用人工感官评价或色谱-质谱联用检测。前者受人为因素影响较大,且专业的风味品评人员培养不易;后者分析成本高,且分析结果无法体现整体风味。本研究以市售不同品牌桑果汁为研究对象,采用电子鼻、电子舌进行风味分析，明确 2 种仪器在区分不同品牌桑果汁上的作用。

 

　　材料与方法

 

不同品牌桑果汁，样品信息详见表1。

　　实验方法

 

　　电子鼻检测方法

 

　　不同品牌桑果汁测定3次重复 ,测定时保持室温26 ℃。电子鼻测定结果利用winmuster进行响应值分析、载荷( loadings)分析以及主成分分析( Principal componentanalysis,PCA) 。

 

　　电子舌检测方法

 

　　将不同配方的桑果汁分别装入电子舌专用烧杯中,至烧杯刻度线(约 35mL) ,置于电子舌分析装置上 。

 

　　结果与分析

 

　　不同传感器响应分析

 

　　不同品牌桑果汁样品气味(挥发性成分)强度变化，可通过电子鼻的不同传感器在特定时间点( 实验选110 s处) 的响应值变化来表示。

 

　　由图 1 可知 ,W3C氨类、W6S氢化物、W5C短链烷烃类和W3S长链烷烃类传感器响应值较低且变化不大 ,说明不同品牌桑果汁挥发性成分在氨类、氢化物和烷烃类的含量上几乎没有变化;W1C芳香成分、 W5S氮氧化合物、W1S甲基类、W1W硫化物、W2S醇类与醛酮类、W2W有机硫化物六个传感器上变化较为明显 ,说明不同品牌桑果汁气味差异主要存在于甲基类、硫化物、氮氧化合物、有机硫化物、醇类与醛酮类、芳香成分等化合物上。
 

 

　　结合表 1 可以发现 ,除BS和SY在W1W传感器上差异不显著外，其他各品牌在六个传感器上的差异均达到极显著差异( P<0.01) ,说明不同品牌的桑果汁饮料在气味上差异明显。

 

　　载荷分析

 

　　载荷分析是电子鼻不同传感器对于主成分分析贡献率大小的分析 , 各传感器的载荷贡献率差异明显 ,据此可对传感器进行选择与优化 , 选取贡献率最大的传感器进行重点研究。

 

　　由图 2 可知 ,在主成分1(PC1)贡献率方面 ,W1S传感器贡献率最大 ,其次是W1W、W5S、W2W、W2S、 W1C;而在主成分2(PC2)贡献率方面 ,W1W传感器贡献率最大 ,其次为W5S、W2W。此结果与传感器响应分析相一致 , 说明可以选择W1S、W1W、W5S、 W2W、W2S、W1C传感器所属的敏感物质类型进行重点分析研究。
 

 

　　桑果汁样品电子鼻气味 PCA分析

 

　　不同品牌桑果汁样品的电子鼻检测数据经PCA分析后结果图3所示。主成分 1 和主成分 2 的累计方差贡献率为99.905% ,大于90% ,表明 2 个主成分已经能够反映样品的整体信息。图 3 中同一样品的数据点在横坐标、纵坐标上聚集程度都较高 ,说明同一样品的重复性和稳定性相对较高。从图 3 中可明显看出 6 个桑果汁样品分布在不同的区域 ,JK样品与其它 5 个样品在横坐标上距离最大，说明进口桑果汁与国内桑果汁风味差异明显，而纯果汁样品 ( SY、 BS)与非纯果汁样品(GX、NL、YG)的差异也很明显。
 

 

　　桑果汁样品电子舌滋味分析结果

 

　　通过提取电子舌 5 个传感器的响应值,建立不桑果汁样品的滋味雷达图( 图4) 。从图4中可以看出 ,6个品牌的桑果汁样品在酸味、苦味、鲜味、咸 味的差异较为明显;涩味、苦味回味、涩味回味、丰富性虽有变化 ,但相对集中;甜味变化较为异常 ,仅YG样品为正值 ,其他样品均为负值 ,与实际的"酸甜"口感不符，可能是由于酸味对甜味产生掩盖作用有关。
 

 

　　利用电子舌自带分析软件对获得的 6 种桑果汁样品的酸味、苦味、涩味、苦味回味、涩味回味、鲜味、 丰富性、咸味等数据进行主成分分析，以第一主成分为横坐标、第二主成分为纵坐标 ,建立前 2 个主成分的二维图(如图5)。从图 5中可以看到第一主成分第二主成分的累计方差贡献96.59% ,说明第一主成分和第二主成分能够反映样品的整体信息。从图5可以看出 ,样品BS、GX、NL、JK分布在不同的区域,而YG和SY样品分布区域则发生重叠 ,说明其在口感上比较接近 ,不能完全区分。
 

 

 

　　电子鼻与电子舌通过分析检测饮料的理化指标和卫生指标 ,可以应用于饮料的种类识别、定量分析品质监控研究中。本研究发现,电子鼻对桑果汁气味分析显示其差异主要存在于甲基类、硫化物、氮氧化 合物、有机硫化物、醇类与醛酮类、芳香成分等化合物上 ,主成分分析累计方差贡献率达99.905% ,各样品判别指数在0.977-1.000 之间 ,说明电子鼻能准确区分不同桑果汁样品。电子舌对桑果汁滋味分析显示其差异主要存在于酸味、苦味、鲜味和咸味上 ,主成分分析时部分样品出现重叠 ,说明电子舌分析结果不能完全区不同品牌的桑果汁。