電子鼻電子舌對不同規(guī)格番茄醬風(fēng)味的分析

王 婧

（中糧新疆屯河加工番茄技術(shù)研究中心（有限公司），新疆昌吉 831100）

0 引言

不同的生產(chǎn)工藝條件可制成不同規(guī)格的番茄醬產(chǎn)品。不同的破碎溫度、蒸發(fā)溫度對番茄中的酶等物質(zhì)的影響不同，會造成不同的理化性質(zhì)和風(fēng)味特征[1]。破碎過程主要分成冷破碎和熱破碎，冷破碎是在60 ℃左右的溫度對番茄進行預(yù)熱，熱破碎的預(yù)熱溫度一般都能達到90 ℃左右[2]。根據(jù)蒸發(fā)濃縮倍數(shù)不同，分為28%～30%，30%～32%，36%～38% Brix的番茄醬。

目前，國內(nèi)對于番茄醬的風(fēng)味研究主要集中在番茄醬品質(zhì)變化及風(fēng)味番茄醬的工藝探究，如番茄醬風(fēng)味隨貯藏溫度、時間變化研究、番茄制品風(fēng)味研究等[3]。國外對番茄醬的相關(guān)研究較多，其中少部分的研究涉及到番茄醬的風(fēng)味分析，主要針對國外特定地區(qū)的特定番茄品種加工生產(chǎn)的番茄醬[4]，由于生產(chǎn)設(shè)備、加工參數(shù)、原料品種的不同，國外的研究具有一定的參考和借鑒價值，但不能完全效仿與應(yīng)用。

國內(nèi)風(fēng)味的評價大多靠人工嗅聞、品嘗來判斷，此方法主觀性強、誤差較大，容易使人疲勞[5]。電子鼻和電子舌是模擬人的鼻和舌功能而設(shè)計的傳感器陣列技術(shù)，其傳感器不是單獨地分析部分氣、味信息，而是分析其綜合的整體信息，可以敏感地識別氣、味指紋，即能檢測四氣五味[6]。電子鼻僅評價易揮發(fā)性成分，快速提供揮發(fā)性的信息，而電子舌可評價范圍很廣，包括液體和固體樣品，電子舌的應(yīng)用包括模型分析、食品和飲料分析、水監(jiān)控[7]。

近年來，電子鼻和電子舌技術(shù)在食品方面的應(yīng)用非常廣泛，包括水果、葡萄酒、牛奶、食用油、肉等[8]。王俊等人[9]用電子舌對不同的葡萄酒進行分析，區(qū)分了不同產(chǎn)地的葡萄酒，同時對不同品種的葡萄酒也做出了較好的判別。Bleibaum R N 等人[10]用電子鼻、電子舌比較蘋果汁感官和消費者評價的結(jié)果。目前，國內(nèi)沒有利用電子鼻和電子舌技術(shù)對不同規(guī)格番茄醬風(fēng)味進行分析和研究。因此，采用電子鼻和電子舌檢測分析5 種不同規(guī)格的番茄醬，以辨別不同規(guī)格番茄醬之間的風(fēng)味差異。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗用5 種不同規(guī)格的番茄醬由中糧屯河昌吉番茄分公司、 中糧屯河吉木薩爾番茄分公司生產(chǎn)。根據(jù)Brix（可溶性固形物含量） 和生產(chǎn)工藝（冷破碎和熱破碎） 不同進行分類。

番茄醬樣品信息見表1。

表1 番茄醬樣品信息

1.2 電子鼻系統(tǒng)和電子舌系統(tǒng)

采用德國Airsense 公司的PEN3 型便攜式電子鼻系統(tǒng)，由10 個金屬氧化物傳感器系統(tǒng)和識別軟件組成，每個不同傳感器的性能分析見表2。當樣品密封一定時間后，頂空揮發(fā)氣體通過內(nèi)置泵從入口吸附到傳感器通道，通過傳感器陣列從出口排出。數(shù)據(jù)處理和模式識別根據(jù)樣品頂空揮發(fā)物通過傳感器的電阻值G 與基準氣體通過傳感器的電阻值G0的比值進行。

PEN3 傳感器性能描述見表2。

表2 PEN3 傳感器性能描述

試驗用電子舌系統(tǒng)采用日本INSENT 公司的TS-5000Z 味覺分析系統(tǒng)，此系統(tǒng)具有特異性選擇的人工脂膜傳感器，每個傳感器的性能見表3。根據(jù)各種味物質(zhì)和人工脂膜之間的靜電作用或疏水作用產(chǎn)生的電勢的變化對樣品進行檢測，對基本味覺（酸味、甜味、苦味、咸味、鮮味） 和澀味的評價。

TS-5000Z 型傳感器性能描述見表3。

表3 TS-5000Z 型傳感器性能描述

1.3 試驗方法

1.3.1 電子鼻樣品的準備

分別稱取不同規(guī)格的番茄醬5 g 置于125 mL 的一次性樣品杯中，雙層保鮮膜封口，放置10 min 后測試。采用直接頂空吸氣法：將進樣針頭插入含樣品的密封樣品杯中進行測定。測定條件：1 s /組的采樣時間；自清洗傳感器100 s；樣品制備時間為5 s；80 s 樣品分析時間。

1.3.2 電子舌樣品的準備

番茄醬稀釋至Brix5±0.5%，以轉(zhuǎn)速4 500 r/min離心5 min，取上清液80 mL 倒入120 mL 電子舌專用燒杯中，根據(jù)序列設(shè)置放置在電子舌自動進樣器上。試驗采用清洗溶液和上清液樣本交替檢測序列進行檢測，清洗溶液為KCl +水+乙醇+ KOH。

1.4 數(shù)據(jù)分析方法

主成分分析（Principal component analysis，PCA）是一種包含了一個向量數(shù)據(jù)分析和相關(guān)矩陣的分類信息技術(shù)，采取降維的方法可以找出幾個綜合因子來代表原來眾多的變量，使得這些綜合因子盡可能地反映原來變量的信息量[11]。

線性判別分析（Linear discriminant analysis，LDA）是一種統(tǒng)計分析方法，將高維的模式研究樣本進行投影，達到抽取分類信息和降低空間維數(shù)的效果[12]。LDA 也是一種聚類分析的方法，在識別因子方法中，LDA 是第一步，LDA 分析側(cè)重于分類和組間距離分析，在分析中的應(yīng)用不如PCA 主成分分析廣泛，當組內(nèi)的差異較大，導(dǎo)致樣品間的差異不明顯時可選用LDA 分析[13]。

2 結(jié)果與分析

2.1 主成分分析（PCA）

番茄醬的主成分分析（PCA） 見圖1。

圖1 番茄醬的主成分分析（PCA）

由圖1 可見，2 個冷破番茄醬在第一主成分上的投影接近，2 個熱破番茄醬同樣如此；比較2 個熱破番茄醬和2 個冷破番茄醬，可見濃縮的倍數(shù)越高的產(chǎn)品在第2 主成分上投影數(shù)值越大。結(jié)合傳感器響應(yīng)圖譜可見熱破番茄醬的揮發(fā)性氣味要強于冷破番茄醬，超熱番茄醬揮發(fā)性氣味反而會降低。

2.2 線性判別分析（Linear discriminant analysis，LDA）

冷破與熱破番茄醬之間的差異主要來自于6，8，9 號傳感器對應(yīng)的短鏈烷烴類、醇醛醚酮等類和芳香成分、有機硫化物類物質(zhì)上。相同處理下，濃縮倍數(shù)對樣品氣味的影響則主要表現(xiàn)在6 號和8 號傳感器對應(yīng)的短鏈烷烴類、醇醛醚酮等類物質(zhì)上。結(jié)合傳感器響應(yīng)圖譜可推測濃縮倍數(shù)越大短鏈烷烴類、醇醛醚酮等類物質(zhì)的揮發(fā)強度越大。

番茄醬的LDA 分析圖見圖2，番茄醬樣品的電子舌試驗數(shù)據(jù)見表4，番茄醬味覺指標雷達圖見圖3。

圖2 番茄醬的LDA 分析圖

圖3 番茄醬味覺指標雷達圖

結(jié)合表4 的試驗數(shù)據(jù)和圖3，可見番茄醬的味道豐富，番茄醬的甜味值低于參比溶液，均為負值；酸味值有的接近于參比溶液，有的低于參比溶液，苦味、鮮味和咸味遠高于參比溶液；澀味、苦味回味、澀味回味和豐富性數(shù)值略高于參比溶液。

在酸味、苦味、咸味和鮮味方面5 個樣品均存在一定差異，5 號即超熱番茄醬澀味值明顯高于其他4 個產(chǎn)品，苦味回味方面冷破番茄醬的苦味回味均高于熱破番茄醬。

番茄醬酸味和甜味散點圖見圖4。

圖4 番茄醬酸味和甜味散點圖

電子舌測試的番茄醬甜味值均小于0，樣品口嘗時感覺也察覺不明顯，更多的是明顯的酸味。但是數(shù)值的大小也可以反映樣品之間的差異，且不同處理在酸味和甜味上也具有一定的規(guī)律性。從圖4 中可見冷破番茄醬酸味明顯高于熱破番茄醬（數(shù)值上的差異大于1 個刻度差異顯著），甜味值（數(shù)值上的差異不大） 也略低于熱破番茄醬。超熱番茄醬酸味和甜味均低于常規(guī)熱破番茄醬。

番茄醬咸味、鮮味和苦味氣泡圖見圖5。

圖5 番茄醬咸味、鮮味和苦味氣泡圖

水果、蔬菜中的咸味是咸味傳感器對有機酸鹽的響應(yīng)。鮮味是鮮味傳感器對樣品中氨基酸、核酸類物質(zhì)的響應(yīng)，苦味是傳感器對樣品中的礦物質(zhì)等成分的應(yīng)答，這與番茄生長環(huán)境、水質(zhì)、土壤等均有關(guān)系[14]。

從圖5 中可見，冷破番茄醬咸味值高于熱破番茄醬，苦味和鮮味均低于熱破番茄醬?？赡苁怯捎跍囟冗^高產(chǎn)生了苦味物質(zhì)，冷破處理可使番茄保留更多的有機酸鹽類成分，而呈苦味的物質(zhì)也會降低，熱破會造成有機酸鹽類物質(zhì)的流失，使咸味變淡。超熱番茄醬與熱破番茄醬在苦味、咸味和鮮味上更接近。

番茄醬澀味、澀味回味和苦味回味氣泡圖見圖6。

圖6 番茄醬澀味、澀味回味和苦味回味氣泡圖

澀味、澀味回味和苦味回味這些指標的數(shù)值較小，略高于無味點。從圖6 中可見，5 號超熱番茄醬會有明顯的澀味，澀味值高于其他樣品0.5 個刻度以上，其他4 個樣品的澀味值接近，均在0.8～0.9。5 個樣品的澀味回味值差異不明顯。從氣泡的大小可見，冷破番茄醬苦味回味要稍大，但樣品之間差異不明顯，味覺上的差異較小。

3 結(jié)論

3.1 不同規(guī)格番茄醬電子鼻分析結(jié)論

電子鼻采集樣品的氣味信息，通過PCA，LDA分析樣品之間的氣味是否存在差異，且判定氣味的差異主要來源于哪類氣味成分[15-16]。

熱破番茄醬揮發(fā)性氣味強于冷破番茄醬；濃縮倍數(shù)越大，揮發(fā)性氣味越強；超熱番茄醬與熱破番茄醬氣味差異很大，經(jīng)過高溫處理的番茄醬的揮發(fā)性氣味降低很多；熱破番茄醬在短鏈烷烴類、醇醛醚酮等類和芳香成分、有機硫化物類物質(zhì)這些成分上要高于冷破番茄醬；結(jié)合傳感器響應(yīng)圖譜可知濃縮倍數(shù)越大，短鏈烷烴類、醇醛醚酮等類物質(zhì)的揮發(fā)強度越大。

3.2 不同規(guī)格番茄醬電子舌分析結(jié)論

番茄醬樣品味覺指標豐富，在酸味、苦味、咸味和鮮味指標上差異較大。冷破番茄醬酸味強于熱破番茄醬，甜味差異較??；不論是冷熱處理，濃縮倍數(shù)越大，酸味越小甜味越大；冷破番茄醬咸味值高于熱破番茄醬，可見熱處理會造成有機酸鹽的流失；熱破番茄醬苦味和鮮味均高于冷破番茄醬，可能是溫度太高產(chǎn)生了苦味物質(zhì)；不論冷熱處理，濃縮倍數(shù)越大，咸味越小苦味越大；超熱番茄醬澀味明顯強于其他產(chǎn)品；冷熱和濃縮倍數(shù)對番茄醬的苦味回味、澀味回味基本沒有影響。