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基于電子舌和電子鼻結(jié)合氨基酸分析魚(yú)香肉絲調(diào)料風(fēng)味的差異
發(fā)布日期:2023-07-28
         魚(yú)香肉絲作為經(jīng)典川菜之一,以其味道獨(dú)特、營(yíng)養(yǎng)豐富而深受大眾喜愛(ài)。目前,市場(chǎng)上關(guān)于魚(yú)香肉絲的調(diào)料種類(lèi)繁多,調(diào)料的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、加工工藝等均有所不同,導(dǎo)致調(diào)料的風(fēng)味和品質(zhì)千差萬(wàn)別,為實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確地鑒別魚(yú)香肉絲調(diào)料的整體風(fēng)味信息,本實(shí)驗(yàn)以市售不同品牌的魚(yú)香肉絲調(diào)料為研究對(duì)象,采用電子鼻和電子舌分析不同品牌調(diào)料的氣味和滋味差異性,并結(jié)合氨基酸分析,解析游離氨基酸與電子舌滋味特性之間的相關(guān)性。 
        材料與方法
        材料
        表1 樣品信息
表1,樣品信息
        儀器
        FOX 4000 型電子鼻 法國(guó) Alpha MOS 公司;Astree 電子舌 法國(guó) Alpha MOS 公司;S-433D 全自動(dòng)氨基酸分析儀 德國(guó) Sykam 公司。
        方法
         電子鼻分析
        電子鼻的傳感器陣列由 18 種金屬氧化物傳感器組成,分布在主機(jī)的 3 個(gè)矩陣室,每個(gè)矩陣室有 6 根非專(zhuān)一性傳感器,對(duì)一類(lèi)或幾類(lèi)物質(zhì)敏感。準(zhǔn)確稱(chēng)量 2.00 g 樣品,移至 10 mL 頂空進(jìn)樣瓶中,密封,進(jìn)行電子鼻測(cè)定。頂空加熱溫度為70 ℃,加熱時(shí)間 300 s,載氣(空氣)流量 150 mL/s,進(jìn)樣量(頂空氣體)500 μL,數(shù)據(jù)采集時(shí)間 120 s,數(shù)據(jù)采集延遲 180 s。不同品牌魚(yú)香肉絲調(diào)料測(cè)定 8 次重復(fù),取后 5 次穩(wěn)定的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行分析。
        電子舌分析
        電子舌實(shí)驗(yàn)采用 Astree 電子舌第六套傳感器,樣品準(zhǔn)確稱(chēng)量10.00 g,移至 100 mL 容量瓶,用去離子水定容至100 mL,然后用超聲波浸提 30 min,而后取上清液備用。將 80 mL 濾液移至電子舌專(zhuān)用燒杯進(jìn)行測(cè)定。設(shè)定電子舌測(cè)定條件為:數(shù)據(jù)采集時(shí)間為 120 s,采集周期為 1.0 s,采集延遲 0 s,攪拌速度1 r/s。每個(gè)樣品測(cè)定 8 次重復(fù),取后 5 次的穩(wěn)定值作為檢測(cè)結(jié)果。
        游離氨基酸分析
        準(zhǔn)確稱(chēng)取 1.00 g 樣品于 50 mL 的容量瓶中,加 0.01 mol/L 的鹽酸 40 mL,旋渦混勻 5 min,超聲處理 20 min 后,定容。避光靜置 2 h 后,取 5 mL 置于離心器 10000 r/min 離心 4 min,準(zhǔn)確取 1 mL 上清液,加入 9 mL 1% 磺基水楊酸水溶液,渦旋 10 min,避光靜置 1 h,10000 r/min 離心 5 min,取 5 mL 用0.22 μm 的水相膜過(guò)濾后上機(jī)分析。色譜分析條件:色譜柱為 LCA K07/Li(150 mm×4.6 mm),進(jìn)樣量為50 μL,檢測(cè)波長(zhǎng)為 570 nm、440 nm,茚三酮流速為0.25 mL/min,檸檬酸鋰緩沖溶液流動(dòng)相流速為0.45 mL/min,反應(yīng)器溫度為 130 ℃。
 
        結(jié)果與分析
        電子鼻對(duì)不同品牌魚(yú)香肉絲調(diào)料的氣味分析
        通過(guò)電子鼻分析魚(yú)香肉絲調(diào)料的氣味指紋圖譜,也稱(chēng)氣味雷達(dá)圖,結(jié)果見(jiàn)圖 1。表 2 列出 18 個(gè)傳感器對(duì)應(yīng)敏感物質(zhì)類(lèi)型,結(jié)合圖 1 可知 ,LY2/LG、LY2/G、LY2/AA、LY2/Gh、LY2/gCT1 和 LY2/gCT 傳感器對(duì)應(yīng)敏感類(lèi)物質(zhì)如氮氧化合物、硫化物、丙酮、丙烷和丁烷等,說(shuō)明樣品在以上該類(lèi)型物質(zhì)方面差異性不明顯,而剩余的傳感器對(duì)極性物質(zhì)、非極性物質(zhì)(碳?xì)浠衔镱?lèi)、氨、氯)、芳香類(lèi)(甲苯、二甲苯)、胺類(lèi)和氯類(lèi)等物質(zhì)敏感,表明樣品在以上該類(lèi)型物質(zhì)方面差異性顯著。
        
圖1
圖1 不同品牌魚(yú)香肉絲調(diào)料的電子鼻雷達(dá)圖
        表2 傳感器對(duì)應(yīng)敏感物質(zhì)類(lèi)型
表2
        采用 PCA 分析魚(yú)香肉絲調(diào)料的香氣,結(jié)果如圖 2 所示。在圖 2 中,第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)的累積貢獻(xiàn)率為 95.3%,大于 80.0%,表明主成分可以反映樣品香氣的整體信息。魚(yú)香肉絲調(diào)料的香氣成分區(qū)域無(wú)重疊,說(shuō)明 PCA 分析法可以對(duì)其進(jìn)行有效區(qū)分。PC1 貢獻(xiàn)率遠(yuǎn)大于 PC2,說(shuō)明樣品在橫坐標(biāo)距離越大,其差異性越大。樣品的橫坐標(biāo)大小排列順序?yàn)?D>C=B>A>F>E,該順序與雷達(dá)信號(hào)響應(yīng)強(qiáng)度大小順序相同。同時(shí),樣品 B 和C 的橫坐標(biāo)分布距離較近,說(shuō)明樣品 B 和 C 二者的香氣較為相似,其它樣品 A、D、F 和 E 的橫坐標(biāo)存在差異,表明樣品 A、D、F 和 E 香氣差異性明顯。
圖2       
 圖2 不同品牌魚(yú)香肉絲調(diào)料電子鼻的主成分(PCA)分析二維圖
         電子舌對(duì)不同品牌魚(yú)香肉絲調(diào)料的滋味分析
        圖 3 為電子舌分析魚(yú)香肉絲調(diào)料的滋味雷達(dá)圖。由圖 3 可見(jiàn),電子舌的傳感器相對(duì)強(qiáng)度值存在明顯差異,表明電子舌可有效地區(qū)分不同樣品的滋味。不同樣品的酸、咸、鮮、甜和苦 5 種味覺(jué)相對(duì)強(qiáng)度值從大到小的順序?yàn)椋合涛稙?E>F>C>B>A>D,鮮味為 E>B>F>C>D>A,苦味為 E>F>C>B>D>A,酸味為 D>A>B>C>F>E,甜味為 A>E>B>C>D>F,表明不同樣品的滋味存在明顯差異。樣品 E 在咸味、鮮味和苦味貢獻(xiàn)較為突出,這可能是由于樣品 E 水溶液中含有高濃度的水溶性離子型有機(jī)物和無(wú)機(jī)物等咸味貢獻(xiàn)物質(zhì),如食用鹽,并且可能還含有較高濃度的核苷酸、氨基酸等鮮味貢獻(xiàn)物質(zhì),如味精中谷氨酸鈉、5′-呈味核苷酸二鈉。樣品 D 的酸味較為突出,可能由于樣品 D 含有較高濃度的酸味貢獻(xiàn)物,如添加食醋(添加量≥20%)。同時(shí),樣品 A 的甜味較為突出,可能由于樣品 A 含有較高濃度的蔗糖。
圖3        
圖3 不同品牌魚(yú)香肉絲調(diào)料的電子舌雷達(dá)圖
        電子舌對(duì)魚(yú)香肉絲調(diào)料滋味進(jìn)行 PCA 分析,其主成分載荷矩陣如圖 4 所示。由圖 4 可見(jiàn),第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)的累積貢獻(xiàn)率為89.3%,大于 80.0%,表明電子舌 PCA 分析能夠反映樣品滋味的整體信息。樣品的數(shù)據(jù)點(diǎn)相對(duì)集中,說(shuō)明樣品的電子舌測(cè)定結(jié)果的穩(wěn)定性相對(duì)較高,而不同樣品的數(shù)據(jù)點(diǎn)分布于四個(gè)象限,表明樣品的滋味差異性明顯。載荷圖是將對(duì)第一、二主成分貢獻(xiàn)大的影響因子在 PCA 分析的二維圖中表示出來(lái),影響因子越靠近樣品所在的二維坐標(biāo)(x,y),則說(shuō)明載荷因子對(duì)其影響越大。圖中鮮味和咸味對(duì)樣品 E、C 和 F 的識(shí)別貢獻(xiàn)較大,酸味對(duì)樣品 A、B 和 D 的識(shí)別貢獻(xiàn)較大。
圖4       
 圖4 不同品牌魚(yú)香肉絲調(diào)料電子舌的主成分(PCA)分析二維圖
        不同品牌香肉絲調(diào)料游離氨基酸呈味貢獻(xiàn)分析
        氨基酸是一種重要的呈味物質(zhì),與滋味的形成密切相關(guān),可進(jìn)一步區(qū)分不同樣品滋味的差異性,結(jié)果如表 3 所示。由表 3 可見(jiàn),魚(yú)香肉絲調(diào)料共檢測(cè)出21 種氨基酸,其中存在 6 種必需氨基酸,總游離氨基酸總量(TFAA)分布范圍為 451.40~3017.30 mg/kg。根據(jù)味覺(jué)強(qiáng)度可分為鮮味氨基酸(Asp、Glu)、甜味氨基酸(Gly、Ala、Thr、Ser、Pro)、苦味氨基酸(Val、Ile、Leu、Phe、His、Tyr、Lys、Arg)和無(wú)味氨基酸(Ps、Cys、Met、β-Ala、HYP、Orn)。不同味型的氨基酸含量排列順序分別為:鮮味為 E>F>C>B>D>A,甜味為 E>A>B>D>C>F,苦味為 E>D>B>A>C>F。其中氨基酸的鮮味、甜味和苦味含量排列順序與電子舌相對(duì)強(qiáng)度值順序不同,這可能是由于甜味的呈味物質(zhì)由蔗糖、麥芽糊精和氨基酸等物質(zhì)組成,苦味呈味物質(zhì)由陰陽(yáng)離子半徑之和較大的無(wú)機(jī)鹽和氨基酸組成,進(jìn)而導(dǎo)致樣品的氨基酸含量排列順序與電子舌不同??辔栋被岵痪哂形队X(jué)活性,通常被鮮味和甜味所掩蓋,因此,甜味氨基酸和鮮味氨基酸被視為構(gòu)成魚(yú)香肉絲滋味的主要成分。
        味道強(qiáng)度值(Taste active value,TAV)來(lái)評(píng)價(jià)整體滋味的貢獻(xiàn),當(dāng) TAV 大于 1 時(shí),該物質(zhì)被認(rèn)為對(duì)樣品呈味貢獻(xiàn)較大,當(dāng) TAV<1 時(shí),表明物質(zhì)對(duì)樣品呈味貢獻(xiàn)不明顯,樣品的氨基酸 TAV 值列于表 3。表中樣品中 TAV 大于 1 的氨基酸有谷氨酸、丙氨酸、絲氨酸、纈氨酸、苯丙氨酸、組氨酸和精氨酸,其中所有樣品中谷氨酸的 TAV 值最大,表明所有樣品的鮮味氨基酸對(duì)整體的滋味呈味貢獻(xiàn)較大。同樣,在甜味氨基酸中,只有樣品 E 中丙氨酸和絲氨酸的TAV 值大于 1,說(shuō)明除樣品 E 以外,樣品 A、B、C、D 和 F 中甜味氨基酸對(duì)甜味貢獻(xiàn)不明顯。此外,在苦味氨基酸中,樣品 E 的纈氨酸、苯丙氨酸和組氨酸以及樣品 B 的精氨酸的 TAV 大于 1,但是,苦味通常被鮮味和甜味所掩蓋不具有呈味活性。分析表明樣品 E 的鮮味氨基酸和甜味氨基酸對(duì)整體滋味貢獻(xiàn)顯著。
        表3 不同魚(yú)香肉絲調(diào)料游離氨基酸含量、閾值、呈現(xiàn)特性及 TAV 值
表3
        將游離氨基酸采用歸一化法繪制聚類(lèi)熱圖,結(jié)果如圖 5 所示。由圖 5 可見(jiàn),21 種氨基酸可分為2 個(gè)大聚類(lèi),其中聚類(lèi) 1 大部分是由苦味和無(wú)味氨基酸組成,聚類(lèi) 2 大部分則是由甜味和鮮味氨基酸組成。同時(shí),不同調(diào)料的聚類(lèi)可分為 2 個(gè)大聚類(lèi),其中大聚類(lèi) 1 為樣品 E,聚類(lèi) 2 由其它 5 種調(diào)料組成,說(shuō)明樣品 E 與其它樣品的滋味差異明顯。
圖5        
圖5 不同品牌魚(yú)香肉絲調(diào)料聚類(lèi)分析熱圖
        電子舌滋味特性與游離氨基酸相關(guān)性分析
        以游離氨基酸為自變量 X,電子舌滋味特性為因變量 Y 進(jìn)行偏最小二乘法分析(PLS),其相關(guān)性分析結(jié)果如圖 6 所示。在 PLS 模型中,自變量和因變量之間的距離表明二者之間的相關(guān)性,距離越近,正相關(guān)性越強(qiáng)。圖中酸味與蘇氨酸和羥脯氨酸相關(guān)性密切,鮮味、咸味和苦味與谷氨酸相關(guān)性密切,甜味與甘氨酸、丙氨酸和蛋氨酸相關(guān)性密切。
圖6
圖 6 游離氨基酸與電子舌 PLS 相關(guān)性分析
        為進(jìn)一步探究不同樣品的呈味氨基酸和電子舌滋味特性的相關(guān)性,Pearson 相關(guān)系數(shù)用于確定每一個(gè)電子舌滋味特性正相關(guān)的呈味氨基酸,一般情況下,相關(guān)系數(shù)|r|在 0.8~1.0 之間表示極強(qiáng)相關(guān),0.6~0.8 之間表示強(qiáng)相關(guān),0.4~0.6 之間表示中等強(qiáng)相關(guān),02~0.4 之間表示弱相關(guān)。由圖 7 可見(jiàn),電子舌滋味特性與呈味氨基酸呈現(xiàn)相關(guān)性。酸味與蘇氨酸和精氨酸呈現(xiàn)強(qiáng)相關(guān),其中與蘇氨酸相關(guān)性顯著(P<0.05)。甜味與甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸和蛋氨酸呈現(xiàn)強(qiáng)相關(guān),其中與甘氨酸相關(guān)性顯著(P<0.05)。咸味與谷氨酸、纈氨酸和鳥(niǎo)氨酸呈現(xiàn)強(qiáng)相關(guān),鮮味與谷氨酸、絲氨酸、纈氨酸、苯丙氨酸、胱氨酸和鳥(niǎo)氨酸呈現(xiàn)強(qiáng)相關(guān),苦味與谷氨酸、絲氨酸、纈氨酸、胱氨酸和鳥(niǎo)氨酸呈現(xiàn)強(qiáng)相關(guān),其中咸味、鮮味和苦味均是與谷氨酸相關(guān)性極顯著(P<0.01),結(jié)果與氨基酸結(jié)果不同,這可能是由于調(diào)料的原料中含有咸味肽和苦味肽,呈味多肽分解可增加谷氨酸的含量,并且咸味肽也可以呈現(xiàn)出鮮味,使得咸味和苦味與谷氨酸相關(guān)性顯著。
圖7
圖7 電子舌和游離氨基酸 Pearson 相關(guān)性圖 
         結(jié)論
        本文利用電子鼻、電子舌和氨基酸檢測(cè)對(duì)不同品牌的魚(yú)香肉絲調(diào)料進(jìn)行分析,采用主成分(PCA)、聚類(lèi)分析、Pearson 相關(guān)系數(shù)和偏最小二乘法(PLS)對(duì)調(diào)料風(fēng)味的差異性進(jìn)行區(qū)分。結(jié)果表明:電子鼻中 12 個(gè)傳感器的響應(yīng)強(qiáng)度差異性明顯,其中碳?xì)浠衔?、芳香?lèi)、胺類(lèi)和氯類(lèi)差異顯著。PCA 分析法可以有效地區(qū)分不同品牌魚(yú)香肉絲調(diào)料的香氣,樣品 B 和 C 的香氣較為相似,其它樣品的香氣差異明顯。
        電子舌和氨基酸分析可見(jiàn),不同品牌魚(yú)香肉絲調(diào)料在滋味上存在差異性,其中樣品 D 的酸味較為突出,樣品 A 的甜味較為突出,樣品 E 在咸味和鮮味較為突出。同時(shí),在樣品 E 中,鮮味氨基酸和甜味氨基酸對(duì)整體滋味貢獻(xiàn)顯著。不同品牌魚(yú)香肉絲調(diào)料的滋味特性與大部分游離氨基酸呈現(xiàn)正相關(guān),其中酸味和甜味分別與蘇氨酸和甘氨酸相關(guān)性顯著(P<0.05),咸味、鮮味和苦味與谷氨酸相關(guān)性極顯著(P<0.01)。綜上所述,電子鼻、電子舌結(jié)合氨基酸檢測(cè)技術(shù),可凸顯樣品風(fēng)味的差異性,為魚(yú)香肉絲調(diào)料的風(fēng)味品質(zhì)差異性研究提供新思路和理論支持。
        文獻(xiàn)來(lái)源:袁燦,何蓮,胡金祥等.基于電子舌和電子鼻結(jié)合氨基酸分析魚(yú)香肉絲調(diào)料風(fēng)味的差異[J].食品工業(yè)科技,2022,43(09):48-55.DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2021070282.
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