電子鼻對(duì)自制灌腸制品貨架期進(jìn)行預(yù)測(cè)

丁楠

錦州醫(yī)科大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院（錦州 121001）

隨著肉類產(chǎn)量增加，肉制品品種和數(shù)量也不斷增加。灌腸制品作為一種肉制品，越來(lái)越受到消費(fèi)者青睞，這些灌腸制品中會(huì)或多或少地添加亞硝酸鹽來(lái)提高它的色澤、風(fēng)味和穩(wěn)定性，消費(fèi)者對(duì)食品安全的關(guān)注度日趨重視，找到亞硝酸鹽替代物成了當(dāng)務(wù)之急[1-3]。試驗(yàn)提取的亞硝基血紅蛋白，以新鮮牛血液為原料，用于肉制品中起到發(fā)色作用，將其應(yīng)用于灌腸制品中，可以替代亞硝酸鹽作為理想的肉制品發(fā)色劑，同時(shí)還可以降低肉制品中亞硝酸鈉的殘留量[4-5]。對(duì)于自制灌腸，產(chǎn)品的貨架期尤為重要。但是，傳統(tǒng)理化指標(biāo)的檢測(cè)，需要對(duì)樣本進(jìn)行預(yù)處理，檢測(cè)過(guò)程比較繁瑣，也會(huì)對(duì)樣本進(jìn)行破壞，因此建立電子鼻檢測(cè)自制灌腸的貨架期來(lái)判斷其品質(zhì)具有可行性。

電子鼻技術(shù)是代替人類鼻子進(jìn)行檢測(cè)的一種電子系統(tǒng)，主要通過(guò)內(nèi)置傳感器陣列對(duì)各種不同種類揮發(fā)性氣味的特定響應(yīng)來(lái)獲取樣本信息[6]。因其簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。近年來(lái)，電子鼻技術(shù)在水果的保鮮、乳制品摻假、肉制品及海產(chǎn)品的新鮮度等方面有廣泛的應(yīng)用[7-8]。試驗(yàn)通過(guò)感官、理化指標(biāo)分析和電子鼻檢測(cè)技術(shù)預(yù)測(cè)灌腸制品的貨架期，研究結(jié)果顯示，電子鼻檢測(cè)技術(shù)與常規(guī)理化指標(biāo)分析結(jié)果基本一致，為灌腸產(chǎn)品的貨架期提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

原料肉1 000 g（瘦肉與肥肉質(zhì)量比7∶3），食鹽20 g，白砂糖50 g，亞硝基血紅蛋白5 g，異抗壞血酸鈉0.4 g，α-生育酚0.2 g，淀粉50 g，水250 g。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 感官評(píng)定

將灌腸切成5 cm厚的塊狀，選10名感官評(píng)定者進(jìn)行評(píng)定。分別對(duì)樣品的色澤、質(zhì)構(gòu)、口感、風(fēng)味打分，最高分為10分，最低分為0分。所有評(píng)定分去掉一個(gè)最高分和一個(gè)最低分，計(jì)算其平均值。利用加權(quán)法計(jì)算總分來(lái)評(píng)定優(yōu)劣[4]。

1.2.2 揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）的測(cè)定

按GB 5009.228—2016《食品中揮發(fā)性鹽基氮的測(cè)定》進(jìn)行。

1.2.3 電子鼻檢測(cè)

將自制灌腸在超凈工作臺(tái)上取出，準(zhǔn)確稱取10 g灌腸，一個(gè)樣品裝入250 mL燒杯中，用保鮮膜封口，放置20 min，用電子鼻檢測(cè)灌腸的揮發(fā)性氣味。其余樣品分別放入4 ℃冰箱、20 ℃恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行保存2，4，6，8，10和12 d，待測(cè)。為了保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度，清洗時(shí)間設(shè)定為120 s，自動(dòng)調(diào)零時(shí)間10 s，樣品間隔1 s，檢測(cè)時(shí)間80 s，選取測(cè)定過(guò)程中趨于穩(wěn)定的60～62 s進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。PEN3電子鼻的標(biāo)準(zhǔn)傳感器性能見表1[9]。

1.2.4 數(shù)據(jù)分析

采用的分析方法有主成分分析（PCA）法、線性判別（LDA）法和載荷分析（Loadings）法[10]。直接使用PEN3電子鼻自帶軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

表1 電子鼻PEN3的標(biāo)準(zhǔn)傳感器陣列

2 結(jié)果與分析

2.1 灌腸感官評(píng)價(jià)

邀請(qǐng)10名感官評(píng)定者對(duì)4組灌腸從色澤、質(zhì)構(gòu)、口感、風(fēng)味4個(gè)方面進(jìn)行打分，結(jié)果見表2。

從表2可以看出，感官評(píng)分主要從色澤、質(zhì)構(gòu)、口感、風(fēng)味4方面評(píng)分，4 ℃和20 ℃這2組灌腸都隨著時(shí)間的延長(zhǎng)感官評(píng)分逐漸降低，其中20 ℃條件下灌腸在貯藏4 d后品質(zhì)下降較快，在6 d后口感和風(fēng)味明顯下降，無(wú)法食用。4 ℃條件下的灌腸品質(zhì)變化較慢，在第8天后口感和風(fēng)味變化明顯，在10 d后灌腸有刺激性氣味，腐敗變質(zhì)明顯。

表2 感官評(píng)定結(jié)果

2.2 TVB-N的測(cè)定

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，肉制品中TVB-N值含量不得超過(guò)15 mg/100 g。從圖1可以看出，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，2組灌腸的TVB-N值都呈上升趨勢(shì)。20 ℃條件下的灌腸腐敗程度略高于4 ℃的灌腸，低溫對(duì)肉制品的腐敗變質(zhì)有一定影響，4 ℃灌腸在貯藏8 d后不再符合國(guó)標(biāo)要求。

2.3 灌腸的主成分分析（PCA）

PCA是對(duì)電子鼻的10根傳感器指標(biāo)所得數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和降維，并對(duì)降維后少數(shù)可代表灌腸樣品的特征向量進(jìn)行線性分類，通過(guò)散點(diǎn)圖得出數(shù)據(jù)間的相互關(guān)系[11]。從圖2的2個(gè)主軸PC1和PC2得出，在4 ℃條件下保存的灌腸，貯藏期間第一主成分貢獻(xiàn)率為76.27%，第二主成分貢獻(xiàn)率為12.14%，總貢獻(xiàn)率為88.41%，第一主成分貢獻(xiàn)率對(duì)灌腸的貨架期起主要作用。從第0～第8天灌腸的揮發(fā)性氣味主要呈集中趨勢(shì)，其中第0～第4天有部分重疊區(qū)域，第10天開始揮發(fā)性氣味距離前8 d較遠(yuǎn)，有腐敗變質(zhì)情況發(fā)生。

圖1 不同時(shí)間TVB-N變化情況

圖2 灌腸在4 ℃貯藏條件下PCA分析圖

從圖3的PCA分析圖中可以看出，20 ℃條件下的灌腸，貯藏期間第一主成分貢獻(xiàn)率為66.84%，第二主成分貢獻(xiàn)率為13.91%，總貢獻(xiàn)率為80.75%。貯藏前第0～第6天呈集中趨勢(shì)，難以區(qū)分，第8，第10和第12天有相應(yīng)交叉，且呈現(xiàn)離散狀態(tài)，開始進(jìn)入腐敗變質(zhì)階段。要想知道灌腸揮發(fā)性成分的變化趨勢(shì)，需要利用LDA分析方式進(jìn)一步分析。

圖3 灌腸在20 ℃貯藏條件下PCA分析圖

2.4 灌腸的線性判別法分析（LDA）

LDA是將所獲取的信息數(shù)據(jù)，投影到維度更低的空間，得到具有相同類別的點(diǎn)，這種方法可以用來(lái)區(qū)分樣品的類別[12]。如圖4和圖5所示，4 ℃灌腸判別式LD1的貢獻(xiàn)率為67.03%，判別式LD2的貢獻(xiàn)率為23.26%，總貢獻(xiàn)率為90.29%；20 ℃灌腸判別式LD1的貢獻(xiàn)率為75.22%，判別式LD2的貢獻(xiàn)率為17.86%，總貢獻(xiàn)率為93.08%。LDA分析方法主要是側(cè)重?fù)]發(fā)性氣味的速率變化，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，樣本點(diǎn)離標(biāo)準(zhǔn)的距離越遠(yuǎn)，其關(guān)聯(lián)性就越小。從LDA分析圖中可以看出，4 ℃條件下儲(chǔ)藏的灌腸第0～第8天的樣本點(diǎn)比較接近并有部分重疊，說(shuō)明揮發(fā)性氣味相似，而從第10天開始距離第0天的樣本點(diǎn)較遠(yuǎn)，說(shuō)明氣味發(fā)生變化，結(jié)合理化指標(biāo)的檢測(cè)說(shuō)明灌腸已經(jīng)腐敗變質(zhì)。20 ℃灌腸在0～4 d內(nèi)樣本點(diǎn)接近，揮發(fā)氣味一致，從第6天開始腐敗速度明顯增加，這是因?yàn)闇囟壬?，有利于微生物生長(zhǎng)，加速雜菌對(duì)蛋白質(zhì)分解，導(dǎo)致產(chǎn)品的腐敗變質(zhì)，這與理化指標(biāo)的檢測(cè)結(jié)果相符。

圖4 灌腸在4 ℃貯藏條件下LDA分析圖

圖5 灌腸在20 ℃貯藏條件下LDA分析圖

2.5 載荷分析法（Loadings）分析

Loadings主要是對(duì)電子鼻的傳感器進(jìn)行研究，它可以確認(rèn)各個(gè)傳感器對(duì)樣品區(qū)分的相對(duì)重要性。傳感器的負(fù)載參數(shù)越偏離0，說(shuō)明傳感器在模式識(shí)別中發(fā)揮作用越大，反之，越接近0，說(shuō)明傳感器在模式識(shí)別中發(fā)揮作用越小[13]。從圖6可以看出，傳感器3，5，4，10在模式識(shí)別中發(fā)揮的作用較大，其他傳感器發(fā)揮的作用較小。

圖6 灌腸產(chǎn)品的Loadings分析

3 結(jié)論

試驗(yàn)表明，電子鼻技術(shù)可以客觀、準(zhǔn)確、快捷地進(jìn)行氣味的分析。利用電子鼻技術(shù)能夠較好地反映灌腸產(chǎn)品的貨架期，灌腸在4 ℃條件下保存8 d開始發(fā)生變質(zhì)，20 ℃的灌腸發(fā)生變質(zhì)速度快，4 d后品質(zhì)明顯下降。與感官分析以及揮發(fā)性鹽基氮的分析結(jié)果相同。采用電子鼻系統(tǒng)中的PCA、LDA都能很好區(qū)分不同時(shí)間、不同溫度的灌腸產(chǎn)品；利用Loadings分析可以得出，傳感器3，5，4，10在模式識(shí)別中發(fā)揮的作用較大，在灌腸貨架期分析上起主要作用。因此，利用電子鼻來(lái)檢測(cè)灌腸產(chǎn)品的貨架期是可行的。