基于電子舌和電子鼻結合氨基酸分析魚香肉絲調料風味的差異

　　

　　材料與方法

　　

　　不同品牌魚香肉絲調料，編號為A、B、C、D、E、F。

　　

　　實驗方法

　　

　　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，分布在主機的 3 個矩陣室，每個矩陣室有 6 根非專一性傳感器，對一類或幾類物質敏感。

　　

　　電子舌分析 電子舌實驗采用 Astree 電子舌第六套傳感器，該套傳感器包括 AHS-Sourcess，PKS，CTS-Saltiness，NMS-umami，CPS，ANS，SCS 共 7 根傳感器，選擇 Ag/AgCl 作為參比電極。

　　

　　結果與分析

　　

　　通過電子鼻分析魚香肉絲調料的氣味指紋圖譜，也稱氣味雷達圖，結果見圖 1。圖中為不同品牌魚香肉絲調料對電子鼻 18 個傳感器相應信號強度大小 ， 除 LY2/LG、 LY2/G、 LY2/AA、 LY2/Gh、LY2/gCT1 和 LY2/gCT 傳感器信號強度差異不明顯，其余 12 個傳感器信號強度差異較為明顯，其中傳感器 T30/1、P10/1、P10/2、P40/1、T70/2、PA/2、P30/1、P40/2、P30/2 信號響應強度大小順序為：D>C= B>A>F>E。表 2 列出 18 個傳感器對應敏感物質類型，結合圖 1 可知 ，LY2/LG、LY2/G、LY2/AA、LY2/Gh、LY2/gCT1 和 LY2/gCT 傳感器對應敏感類物質如氮氧化合物、硫化物、丙酮、丙烷和丁烷等，說明樣品在以上該類型物質方面差異性不明顯，而剩余的傳感器對極性物質、非極性物質（碳氫化合物類、氨、氯）、芳香類（甲苯、二甲苯）、胺類和氯類等物質敏感，表明樣品在以上該類型物質方面差異性顯著。
 

　
　
 

　　采用 PCA 分析魚香肉絲調料的香氣，結果如圖 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。魚香肉絲調料的香氣成分區域無重疊，說明 PCA 分析法可以對其進行有效區分。PC1 貢獻率遠大于 PC2，說明樣品在橫坐標距離越大，其差異性越大。樣品的橫坐標大小排列順序為 D>C=B>A>F>E，該順序與雷達信號響應強度大小順序相同。同時，樣品 B 和C 的橫坐標分布距離較近，說明樣品 B 和 C 二者的香氣較為相似，其它樣品 A、D、F 和 E 的橫坐標存在差異，表明樣品 A、D、F 和 E 香氣差異性明顯。
 

　　
 

　　電子舌對不同品牌魚香肉絲調料的滋味分析

　　

　　圖 3 為電子舌分析魚香肉絲調料的滋味雷達圖。由圖 3 可見，電子舌的傳感器相對強度值存在明顯差異，表明電子舌可有效地區分不同樣品的滋味。不同樣品的酸、咸、鮮、甜和苦 5 種味覺相對強度值從大到小的順序為：咸味為 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。
 

　　電子舌對魚香肉絲調料滋味進行 PCA 分析，其主成分載荷矩陣如圖 4 所示。由圖 4 可見，第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2）的累積貢獻率為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。樣品的數據點相對集中，說明樣品的電子舌測定結果的穩定性相對較高，而不同樣品的數據點分布于四個象限，表明樣品的滋味差異性明顯。載荷圖是將對第一、二主成分貢獻大的影響因子在 PCA 分析的二維圖中表示出來，影響因子越靠近樣品所在的二維坐標（x，y），則說明載荷因子對其影響越大。圖中鮮味和咸味對樣品 E、C 和 F 的識別貢獻較大，酸味對樣品 A、B 和 D 的識別貢獻較大。
 

　　
 

　　不同品牌香肉絲調料游離氨基酸呈味貢獻分析

　　

　　氨基酸是一種重要的呈味物質，與滋味的形成密切相關，可進一步區分不同樣品滋味的差異性，結果如表 3 所示。由表 3 可見，魚香肉絲調料共檢測出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。根據味覺強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）和無味氨基酸（Ps、Cys、Met、β-Ala、HYP、Orn）味道強度值（Taste active value，TAV）來評價整體滋味的貢獻，當 TAV 大于 1 時，該物質被認為對樣品呈味貢獻較大，當 TAV<1 時，表明物質對樣品呈味貢獻不明顯[22] ，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整體的滋味呈味貢獻較大。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，說明除樣品 E 以外，樣品 A、B、C、D 和 F 中甜味氨基酸對甜味貢獻不明顯。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[22]。分析表明樣品 E 的鮮味氨基酸和甜味氨基酸對整體滋味貢獻顯著。
 

　　
 

　　將游離氨基酸采用歸一化法繪制聚類熱圖，結果如圖 5 所示。由圖 5 可見，21 種氨基酸可分為2 個大聚類，其中聚類 1 大部分是由苦味和無味氨基酸組成，聚類 2 大部分則是由甜味和鮮味氨基酸組成。同時，不同調料的聚類可分為 2 個大聚類，其中大聚類 1 為樣品 E，聚類 2 由其它 5 種調料組成，說明樣品 E 與其它樣品的滋味差異明顯。
 

　　
 

　　電子舌滋味特性與游離氨基酸相關性分析

　　

　　以游離氨基酸為自變量 X，電子舌滋味特性為因變量 Y 進行偏最小二乘法分析（PLS），其相關性分析結果如圖 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性，距離越近，正相關性越強。圖中酸味與蘇氨酸和羥脯氨酸相關性密切，鮮味、咸味和苦味與谷氨酸相關性密切，甜味與甘氨酸、丙氨酸和蛋氨酸相關性密切。

　　

　　為進一步探究不同樣品的呈味氨基酸和電子舌 滋味特性的相關性，Pearson 相關系數用于確定每一個電子舌滋味特性正相關的呈味氨基酸，一般況下，相關系數|r|在 0.8~1.0 之間表示極強相關，0.6~0.8 之間表示強相關，0.4~0.6 之間表示中等強相關，02~0.4 之間表示弱相關]。由圖 7 可見，電子舌滋味特性與呈味氨基酸呈現相關性。酸味與蘇氨酸和精氨酸呈現強相關，其中與蘇氨酸相關性顯著（P<0.05）。甜味與甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸和蛋氨酸呈現強相關，其中與甘氨酸相關性顯著（P<0.05）。咸味與谷氨酸、纈氨酸和鳥氨酸呈現強相關，鮮味與谷氨酸、絲氨酸、纈氨酸、苯丙氨酸、胱氨酸和鳥氨酸呈現強相關，苦味與谷氨酸、絲氨酸、纈氨酸、胱氨酸和鳥氨酸呈現強相關，其中咸味、鮮味和苦味均是與谷氨酸相關性極顯著（P<0.01），結果與氨基酸結果不同，這可能是由于調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出鮮味 ，使得咸味和苦味與谷氨酸相關性顯著。
 

　　
 

　　結論

　　

　　本文利用電子鼻、電子舌和氨基酸檢測對不同品牌的魚香肉絲調料進行分析，采用主成分（PCA）、聚類分析、Pearson 相關系數和偏最小二乘法（PLS）對調料風味的差異性進行區分。結果表明：電子鼻中 12 個傳感器的響應強度差異性明顯，其中碳氫化合物、芳香類、胺類和氯類差異顯著。PCA 分析法可以有效地區分不同品牌魚香肉絲調料的香氣，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，不同品牌魚香肉絲調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，在樣品 E 中，鮮味氨基酸和甜味氨基酸對整體滋味貢獻顯著。不同品牌魚香肉絲調料的滋味特性與大部分游離氨基酸呈現正相關，其中酸味和甜味分別與蘇氨酸和甘氨酸相關性顯著（P<0.05），咸味、鮮味和苦味與谷氨酸相關性極顯著（P<0.01）。