7種魚香肉絲調料智能嗅覺識別

易宇文 范文教 喬明鋒 彭毅秦

鄧 靜1,2 張 旭2 胡金祥2

(1. 烹飪科學四川省高等學校重點實驗室，四川 成都 610100；2. 四川旅游學院，四川 成都 610100)

7種魚香肉絲調料智能嗅覺識別

易宇文 范文教 喬明鋒 彭毅秦

鄧 靜1,2張 旭2胡金祥2

(1. 烹飪科學四川省高等學校重點實驗室，四川 成都 610100；2. 四川旅游學院，四川 成都 610100)

對川渝地區(qū)7種知名品牌的魚香肉絲調料進行加熱前后的電子鼻檢測，結合感官評價和理化指標，將檢測得到的數(shù)據(jù)進行主成分和聚類分析。結果表明：電子鼻能夠將加熱前后的7種魚香肉絲調料進行有效區(qū)分；四川地區(qū)的魚香肉絲調料在加熱前表現(xiàn)出明顯的相似性，加熱后相似性降低；重慶地區(qū)的魚香肉絲調料加熱前后未表現(xiàn)出相似性；相對加熱前，7種魚香肉絲調料在加熱后氣味物質差異明顯，可能與其使用的原材料及加熱過程中理化反應有關。

魚香肉絲調料；電子鼻；理化指標；主成分分析；聚類分析；感官評價

復合調味料是指以特殊的加工工藝將兩種或兩種以上的單一調味料調配而成的一種食品添加劑[1]，具有食用方便、味型多樣化、技術應用高新化、傳統(tǒng)調料現(xiàn)代化等特點[2]。川渝地區(qū)的魚香肉絲調料屬于復合調味料的一種，它咸甜酸辣兼?zhèn)?，姜蔥蒜香氣濃郁，具有煮魚時的香氣，顧名魚香味。且該地區(qū)是魚香味的發(fā)源地，其風味地道、正中，具有很強的代表性。隨著現(xiàn)代生活節(jié)奏的加快，市場上出現(xiàn)了魚香味復合調味料，這種復合調味料以傳統(tǒng)配方為基礎，結合現(xiàn)代食品加工技術加工而成。

氣味是評價食品的重要指標，一般來講，在評價食品的氣味時，主要依靠人的嗅覺，即鼻子，但生理嗅覺易受個體差異、生理狀況、心里狀況和喜好差異的影響，導致結果不穩(wěn)定、重現(xiàn)性差，甚至結果相反。智能嗅覺識別系統(tǒng)(電子鼻)是20世紀中后期發(fā)展起來的一種模擬人嗅覺的傳感技術，它利用傳感器陣列分析氣味物質，獲得相應的響應信號，然后利用參數(shù)模型技術[3]將響應信號處理成數(shù)據(jù)，最后獲得圖譜，形成不同氣味之間的差異。電子鼻的出現(xiàn)能夠避免生理嗅覺的缺陷，保證評價結果的一致性、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。目前智能嗅覺識別主要應用于鑒別乳類[4-5]、水產品[6-7]、油脂[8-9]、水果[10-11]、畜產品[12-13]等。

魚香肉絲調料在菜肴炒制時，賦予原料魚香味，而不同品種或者相同品牌的魚香肉絲調料在加熱前后其風味物質是否有變化，這種變化是否在可接受的范圍內，目前未見相關報道。本研究擬采用電子鼻技術，結合感官評價和理化指標，利用主成分和聚類分析等方法，比較川渝地區(qū)7種魚香肉絲調料風味物質的差異及其在加熱前后的變化，以期為企業(yè)改進配方和工藝提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用7種魚香肉絲調料樣品信息見表1。

表1 7種魚香肉絲調料樣品信息表Table 1 Samples information of 7 Yuxiang shredded pork sauces

1.2 儀器設備

數(shù)顯集熱式磁力攪拌器：DF-II型，金壇市杰瑞爾電器有限公司；

多功能食品安全測溫儀：CEM IR-97型，深圳華盛昌機械實業(yè)有限公司；

電子鼻：FOX 4000型，法國Alpha MOS公司，該儀器由18種金屬氧化物傳感器組成，分布在主機的3個矩陣室，每個矩陣室內有6個傳感器，每個傳感器對一類或者幾類物質敏感。

1.3 電子鼻分析方法

1.3.1 樣品處理 未加熱樣品：從包裝袋中取出樣品，準確稱量0.500 0 g，放入頂空瓶，密封、編號，待用。加熱樣品：在磁力攪拌鍋內加入植物油，加熱至120℃；在燒杯內加入魚香肉絲調料，放入攪拌子，將燒杯放入油浴鍋，開始加熱，每隔10 s測一次溫度，當溫度達到110℃時，開始計時，保溫5 min，保溫結束后，準確稱量0.500 0 g，放入頂空瓶， 密封、編號，待用。

1.3.2 電子鼻分析 電子鼻分析條件：頂空產生溫度70℃；頂空加熱時間300 s；載氣流量150 mL/s；進樣量500 μL；進樣速度500 μL/s；數(shù)據(jù)采集時間120 s；數(shù)據(jù)采集延遲180 s；手動進樣。每個樣品平行測試3次。取傳感器在第120 s時獲得信號進行分析，此時信號輸出最為穩(wěn)定。

1.4 感官評價

魚香肉絲的特點是姜蔥蒜香味濃郁、酸甜適口。樣品配方中都未使用蔥，故感官評價從蒜香味、姜香味、醋香味和總體香味4個維度對魚香肉絲調料進行評價。樣品處理方式按照1.3.1中加熱樣品處理；評價人員由7名川菜烹飪大師擔任；采用李華等[14]的統(tǒng)計分析方法以避免評價尺度、評價位置和評價方向上的差異。其評價標準見表2。

表2 魚香肉絲調料香味感官評價標準Table 2 Sensory evaluation standard of Yuxiang shredded pork sauce

1.5 理化檢測

蛋白質含量的測定：按GB 5009.5—2010執(zhí)行。

總酸含量的測定：按GB/T 12456—2008 執(zhí)行。

總糖含量的測定：按GB/T 9695.31—2008 執(zhí)行。

1.6 數(shù)據(jù)分析

主成分分析(principal component analysis，PCA)，是一種多元統(tǒng)計分析方法，它在線性變化后的眾多變量中選取具有決定性的兩個變量(PC1和PC2)，形成二維圖，作為判別物質的依據(jù)，其中PC1和PC2的貢獻率超過70%以上時即可反應出物質的總體特征[15]。聚類分析(cluster analysis，CA)，是將研究對象分為相對同質的群組的統(tǒng)計分析方法，把參與聚類的每個樣本當作一類，然后根據(jù)它們之間的相似性逐步合并相同的項，最后成為一個大類[8]。數(shù)據(jù)分析與作圖采用Origin 9.1。

2 結果分析

2.1 魚香肉絲調料加熱前后理化指標檢測結果

魚香肉絲調料中揮發(fā)性風味物質，主要來源于美拉德反應的產物及原料中的熱敏感性物質。其中，蛋白質和糖的存在是美拉德反應的必備條件；醋中的醋酸在受熱時會揮發(fā)出刺激性氣體；大蒜中的大蒜素受熱后氣味物質會發(fā)生變化[16]4-5。表3中，蛋白質和總糖含量在加熱后總體呈下降趨勢，應是美拉德反應消耗所致。相對于加熱前，總酸的含量有降有升，降低可能是醋酸一類的物質受熱產生揮發(fā)性氣體消耗所致；升高可能是乳酸一類的物質溶解出原料所致。

2.2 魚香肉絲調料加熱前后電子鼻雷達響應信號對比

對川渝地區(qū)7種知名品牌的魚香肉絲調料，分別進行加熱前后的電子鼻檢測，獲得電子鼻傳感器在第120 s時的穩(wěn)定響應信號強度值，作為檢測值。圖1中可以清晰地反應出，同一根傳感器對不同樣品的響應強度是不一致的，加熱后樣品信號更強，說明電子鼻能夠將他們有效區(qū)分開來。1、5和7號樣品加熱前后變化不大，而2、3、4和6號樣品變化較大，其響應值變化較大的主要體現(xiàn)在P40/2、P30/1、PA/2 3根傳感器上，而這3根傳感器對有機化合物、可燃氣體和氧化能力較強的氣體敏感；說明樣品在加熱后，風味物質中的碳氫化合物、含硫化合物和醇類化合物可能損失嚴重[17]。

圖1 7種魚香肉絲調料加熱前后電子鼻響應雷達圖Figure 1 The radar map of E-nose responses (before and after heating) of 7 Yuxiang shredded pork sauces

2.3 魚香肉絲調料加熱前后PCA分析

利用電子鼻分析加熱前后的7種魚香肉絲調料。由圖2(a)可知，主成分1(PC1)和主成分2(PC2)貢獻率分別為97.34% 和2.64%，其總貢獻率達到99.98%，總體識別指數(shù)為92，說明對采集的數(shù)據(jù)信息進行線性變換和降維時，主成分被有效保存，能夠較好地反應物質的多指標信息。7個樣品均勻地分布在4個象限，說明電子鼻能夠將其有效區(qū)分開來，也說明樣品之間具有某些相似性。2號樣品單獨分布在第二象限，說明它與其他樣品間的差異明顯；由表1，分析2號樣品的配方，配料與其他樣品不同的原料有冰乙酸、花生，由此可以推測，造成這種差異可能是冰乙酸受熱產生的刺激性氣體，以及花生和白糖受熱發(fā)生美拉德反應生成特征香氣內酯類和呋喃類化合物[18]造成的，另外，表3中理化指標中的總酸及蛋白質含量也能印證推測。3、4號樣品，1、6號樣品以及5、7號樣品分別分布在坐標軸的不同區(qū)域，說明他們兩兩相似度較高；分析這6種調味品的產地，發(fā)現(xiàn)3號(產地：成都溫江區(qū))和4號(產地：成都市大邑縣)、5號(產地：成都雙流縣)和7號(產地：成都武侯區(qū))表現(xiàn)出明顯的地域相似性。溫江區(qū)和大邑縣位于成都市的西面，而雙流縣和武侯區(qū)位于成都市南面。由此可見成都市西面和南面對魚香味的認識是有區(qū)別的，盡管他們緊緊相連，僅有方位上的差異。

由圖2(b)可知，有3個樣品分布在縱坐標的右面，4個樣品分布在左面，與加熱前相比，其相對位置均發(fā)生了變化，說明加熱對樣品影響較大。相對位置變化不大的是5、7號樣品，而3、4號樣品變化比較大，分析其配料表，3號比4號多了食用香精和香辛料，二者在加熱后其相似度降低，應該是這些物質在加熱后揮發(fā)出來較多香氣物質，使其區(qū)別明顯。在1、6號樣品組中，1號相對位置變化不大，但6號位置變化較大，這說明加熱對6號影響大，分析1、6號樣品的配料表，發(fā)現(xiàn)1號中使用了含水量較大的泡辣椒、泡姜和豆豉等，而其他配料與6號基本一致；當進行頂空富集加熱(70℃)時，由于溫度不高，所揮發(fā)的風味物質并不能有大量的富集，而使1號和6號相似度高；加熱(120℃)后，6號的相對位置發(fā)生了較大變化，造成這種變化可能是6號中的食醋[19]、及大蒜中的熱敏性物質大蒜素[16]3受熱損失較多；而1號中由于部分原料含水量較高，在加熱時，部分水分蒸發(fā)了，揮發(fā)性物質損失并不多，所以其相對位置變化不大。2號樣品的相對位置也發(fā)生了較大變化，可能是加熱(120℃)過程發(fā)生美拉德反應，但是生成的香氣物質在加熱過程中分散到空氣中。當再次進行頂空富集加熱(70℃)時，2號不會在再此溫度發(fā)生美拉德反應，同時由于冰乙酸的揮發(fā)，導致2號在加熱前后變化較大。

圖2 7種魚香肉絲調料加熱前后的PCA分析Figure 2 The principal component analysis of 7 Yuxiang shredded pork sauces (before and after heating)

2.4 魚香肉絲調料加熱前后聚類分析

由圖3(a)可知，1、6號樣品，5、7號樣品以及3、4號樣品，兩兩相似度高。其中相似度最高的是1、6號樣品，香氣最為相似，這與它們在PCA中的分布是一致的，都分布在第四象限。相比之下，相似度最低的是3、4號樣品，香氣差異性較為明顯。1、6號樣品在0.057 91時聚為一類；5、7號樣品在0.090 62時聚為一類；3、4號樣品在0.127 47時聚為一類；這與PCA分析中他們分別分布在第四、一和三象限是一致的。在標度為0.358 41時，1、6、5、7、3和4號樣品聚為一類，說明它們有一定的相似性；在標度為0.820 62時，7個樣品聚為一類；另外，2號樣品與其他樣品的差異是非常明顯的，這也與其在PCA分析中單獨分布在第二象限是一致的。

由圖3(b)可知，樣品的相似性發(fā)生了很大的變化。加熱前1、6號樣品，5、7號樣品以及3、4號樣品兩兩聚類變成1、7號樣品在標度為0.203 48時聚類，且與5號樣品在標度為0.357 38時聚為一類，這與PCA分析中它們分布在縱坐標軸的右面是一致的。2、3號樣品也在標度為0.197 85時聚類；4、6號樣品在標度為0.206 72時聚類；2、3號樣品與4、6號樣品在0.275 88是聚為一類，這也印證了PCA分析；在標度為1.046 71時，可以將7個樣品為聚為一類。

2.5 魚香肉絲調料加熱前后感官評價

由圖4可知，加熱前，1、6號樣品的評分為56.64和55.43分；3、4號樣品得分分別為71.71和69.89分，其差異很小，可以認為它們兩兩相似。再結合主成分和聚類分析，能夠印證感官評分的結果，說明感官評價能夠與儀器分析的結果互相印證。5、7號樣品的得分分別是60.43和72.58，這與主成分和聚類分析的結果是不一致的，這可能與人的嗜好、生理狀況、心理狀況和環(huán)境等有關。

圖3 7種魚香肉絲調料加熱前后樣品聚類分析Figure 3 The clustering analysis of 7 Yuxiang shredded pork sauces (before and after heating)

由圖4還可以看出，加熱后樣品的感官評分總體上呈下降趨勢，說明在加熱的過程中應該有較多的揮發(fā)性物質散失。2、4、6號樣品的得分分別為44.14，41.08，46.43分，得分比較靠近，可以近似地認為這3個樣品比較相似，香氣物質接近，這與主成分和聚類分析的結果基本一致。而在主成分和聚類分析中，3號樣品與2、4、6號樣品非常相似，但在感官評價中差異卻較大，這可能與評價人的嗜好、心理狀況等有關。1、5、7號樣品的得分分別是47.40，52.29，50.00分，這3個樣品的感官評分比較靠近，可以認為差異性小，這與主成分(這3個樣品都分布在縱坐標的右面)和聚類分析的結果是一致。

圖4 7種魚香肉絲調料加熱前后感官評分Figure 4 The sensory score (before and after heating) of 7 Yuxiang shredded pork sauces

3 結論

本研究結合感官評價和理化分析，利用電子鼻技術檢測川渝地區(qū)7種知名品牌的魚香肉絲調料，及其在加熱前后風味物質的變化。結果表明電子鼻能夠有效區(qū)分川渝地區(qū)的魚香肉絲調料，加熱前后的識別指數(shù)分別為91和87。魚香肉絲調料在加熱前表現(xiàn)出比較明顯的地域相似性，處于成都市南面的產品相似性高，處于成都西面的產品相似性也比較高；但重慶地區(qū)的樣品未表現(xiàn)出相似性，這與重慶地區(qū)的兩個樣品的配料差異較大有關。魚香肉絲調料的相似性在加熱前后變化非常大，在加熱前表現(xiàn)出明顯的地域聚類，加熱后地域聚類消失，區(qū)別明顯；另外，研究結果還表明魚香肉絲調料的配料對產品的相似度影響較大。由于條件限制，并未指出是何種物質的損失造成加熱前后相似性差異較大。但該研究結果對魚香肉絲調料的生產具有一定的理論指導意義。

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Discrimination of seven Yuxiang shredded pork sauces based on electronic nose

1,2YI Yu-wen1,22FANWen-jiao21,2QIAOMing-feng1,21,2PENGYi-qin1,2

DENGJing1,2ZHANGXu2HUJin-xiang2

(1.CulinaryScienceKeyLaboratoryofSichuanProvince,Chengdu,Sichuan610100,China; 2.SichuanTourismUniversity,Chengdu,Sichuan610100,China)

In this study, seven Yuxiang shredded pork sauces in Sichuan and Chongqing area were measured by an electronic nose before and after heating respectively, combined with principal component analysis (PCA) and cluster analysis (CA), as well as in combination with sensory evaluation and physical and chemical indicators. The results showed that electronic nose could effectively distinguish the seven Yuxiang shredded pork sauces before and after heating. Compared with heated, the Yuxiang shredded pork sauces in Sichuan area showed obvious similarities before heating, however, the Yuxiang shredded pork sauces in Chongqing area didn’t show similarities whether heated or not. Some obvious changes about the odor of the seven Yuxiang shredded pork sauces between heated and without heating were observed, and this might may attributed to their raw materials and the physical and chemical reactions in the heating process.

Yuxiang shredded pork sauce; E-nose; physico-chemical property; PCA; CA; sensory evaluation

四川省教育廳資助項目(編號：16ZA0349)；烹飪科學四川省高等學校重點實驗室資助項目(編號：PRKX2015Z11)；四川旅游學院大學生科研資助項目(編號：201511552035)

易宇文，男，四川旅游學院副研究員，碩士。

喬明鋒(1985—)，男，四川旅游學院講師，博士。 E-mail: 84564650@qq.com

2016—07—22

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.01.006