蔬菜、水果及制品中营养成分检测方案

科技通报BULLETIN OF SCIENCE AND TECHNOLOGY第23卷第3期2007年5月Vol.23 No.3May. 2007 第3期基于电子鼻雪青梨贮藏期检测的实验研究379 基于电子鼻雪青梨贮藏期检测的实验研究 罗剑毅，王 俊，徐亚丹，何喜玲，黄会明 (浙江大学 生物系统工程与食品科学学院，杭州310029) 摘 要：探讨了采用电子鼻对不同成熟度的雪青梨的贮藏期检测研究。选取线性判别式分析法(LDA)对测得的数据进行识别分析。分析结果显示，电子鼻可以较好地区分贮藏天数不同的雪青梨，但成熟期的雪青梨有部分区域发生重叠；对于不同成熟度的雪青梨贮藏相同天数后，电子鼻能很好地进行区分。 关键词：电子鼻；雪青梨；贮藏；成熟度；线性判别式分析法 中图分类号：S661.2 文献标识码：A 文章编号：1001-7119(2007)03-0378-04 Storage Life of Lilac Pear Based on Electronic Nose LUO Jian-yi， WANG Jun， XU Ya-dan， HE Xi-lin， HUANG Hui-ming (College of Biosystems Engineering and Food Science， Zhejiang University， Hangzhou 310029， China) Abstract：t：The paper studied the Storage life of different maturity lilac pear by electronic nose and analyzed the datatested by linear discriminant analysis (LDA). The result shows that the electronic nose can differentiate the lilac pear ofdifferent storage period along with the storing days changing，however there is some overlap in maturity lilac pear.Theelectronic nose can divide different maturity lilac pear easily. Key words： electronic nose； lilac pear； maturity； storage； linear discriminant analysis 0 引 言 果蔬的气味是评价其品质的重要手段，也是影响消费者购买的主要因素之一。不同果蔬各自都具有不同的香味，这是由它们自身所含的芳香物质所决定的。芳香物质在果蔬中含量虽然极少，但因品种、成熟度和贮藏时间的不同其含量各有不同"。气味的检测一般采用气相色谱法(GC)和气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)。但这些检测 方法检测费用昂贵、检测周期长，特别是所得气味都是经样品分离后的结果，需把分离后的结果再重组才可作对比，所以测试结果都很难代表样品的整体性，与人的嗅觉很难作系统化和科学化的对照。电子鼻是一种新颖的分析、识别和检测复杂嗅味和挥发性成分的人工嗅觉系统，与其它常规仪器分析法相比，样品无须前处理，不用有机溶剂，是一种绿色”的仿生检测仪器，且便于携带，可进行实时检测，已应用于食品的化学成 ( 收稿日期：2006-01-11 ) ( 基金项目：国家自然科学基金(30571076)和教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NET-04-0544) ) ( 作者简介：罗剑毅(1979-)，男，硕士，主要从事生物物料加工与品质检测。 ) ( *通讯作者：王 俊(1965-)，男，博士，教授，博士生导师，主要从事生物物料加工与品质检测。E-mail：j w ang@zju.edu.cn ) 分分析。在国外，研究人员已经用电子鼻进行花生、酒类和苹果、柑桔、梨、桃、谷物、茶叶等农产品品质评价的研究[4-10。 本次试验以雪青梨作为试验对象，试验的主要目的在于利用电子鼻对不同成熟度雪青梨的贮藏期进行检测和分析。为梨在采收时进行分级和贮藏中品质评价提供依据。 1 试验材料与方法 1.1 试验材料 本次试验用的雪青梨(代号77-19-19)采摘于浙江大学实验农场。采摘时根据梨的外表颜色，结合农场技术人员和果农的评定，将梨按照3种不同的成熟度分3个时间采摘：8月1日(半熟期A)、8月9日(成熟期B)和8月17日(完熟期C)。在梨运至实验室后，剔除有果病和外表有损伤的梨。在整个试验过程中，梨均在20~22℃的温度和80%~85%的相对湿度环境下贮藏。雪青梨在此环境下贮藏一个星期后就会开始品质会有明显下降，为了便于区分，用 Ai， Bi， Ci(i=0，1，3，5，7)分别代表这3批梨采摘第i天后的状态。每次试验样本数目为6个，采摘当天用电子鼻检测1次，次日再测1次，以后每隔2d检测1次。 1.2 仪器与实验原理 电子鼻的工作原理就是模拟人的嗅觉器官对气味进行感知、分析和判断，即其工作原理与嗅觉形成相似，整个过程大致可分为以下三个部分：首先，气味分子被气敏传感器阵列吸附，产生信号；然后，生成的信号被送到信号处理子系统进行处理加工和传输；最后，将处理后的信号由模式识别子系统对信号处理的结果做出判断。 实验中选用德国 WinMuster 生产的 PEN2型电子鼻系统，其分辨浓度为0.1~1 mL/L的挥发性物质。参考国外学者和预备实验得知样品密封1h后其顶部空间的挥发物将达到平衡状态。试验中，将样品用保鲜膜分别密封于3L的玻璃容器中1h后进行电子鼻检测。 图1是测量过程中，电子鼻中的10个传感器的响应图。曲线上的点代表着每个气敏传感器的响应上包括有初始电阻 G0、最后电阻 Gi 以及其比率 Gi/G0。电阻率随时间的改变情况，每一条曲线代表着一个传感器。当发出测量信号时，芳 图1 电子鼻的电信号 Fig.1 Resistance changes of the E-nose sensors duringthe measurement of the lilac pear volatiles 香气体通入样品通道，随之取代了零气，从而使这两个通道形成了一个密封的循环。图中可知，由初始的零气到最后样品气体的平稳过程中，电阻率快速增加，然后再趋于平缓。 由图1可知，电阻率刚开始较低，然后随着芳香浓度的增加，其电阻率快速增大，最后趋于平缓。从图中可知，大约在70 s之后，90s之前信号较稳定。在本实验中，设定总采样时间是100 s，清零时间也是100 s， 这些数值是与研究对象雪青梨相适应的，以此获得较好的连续信号。本文取 85s 处的信号作为传感器信号分析的时间点。 1.3 模式识别 利用电子鼻自带的处理软件将每次测得的数据按对照组 Ai、Bi、Ci(i=0、1、3、5、7)进行分类，形成模式文件。选取线性判别式分析法(LDA)对测得的数据进行识别分析。LDA分析是研究样品所属类型的一种统计方法，它将所提取的传感器多指标的信息进行数据转换和降维，并对降维后的特征向量通过运算法则投影到某一方向，使得组与组之间的投影尽可能分开，最后在LDA分析的散点图上显示主要的两维散点图。LD1和LD2上包含了在LDA 转换中得到的第一主成分和第二成分的贡献率，贡献率越大，说明主要成分可以较好的反映原来多指标的信息。 2 结果分析 2.1 不同成熟度雪青梨随贮藏天数变化的 LDA分析 图2显示了电子鼻检测和区分不同成熟度雪青梨随贮藏天数变化的 LDA分析图。在 LDA 分析中，￥半熟期雪青梨的 LD1 和LD2的贡献率分别别52.13%和21.95%，，总的贡献率为74.08%：成熟期雪青梨的LD1 和LD2的贡献率分别为73.35%和 9.33%，总的贡献率为 82.68%；晚熟期雪青梨的LD1 和LD2的贡献率分别为51.03%和28.78%，总的贡献率为 79.81%。从LDA分析中可以得到，3种成熟度雪青梨随着贮藏天数的变化，都可以较好地用电子鼻进行区分，成熟期的雪青梨有部分区域发生重叠。 由图可见，随着贮藏天数的不同，不同成熟度雪青梨的芳香特性都会发生改变，这是因为随着贮藏天数的延长，梨的化学成分含量会发生变化，从而芳香物质的含量也会发生变化。这与芳香物质的变化是一个动态过程这一理论相符合。 2.2 贮藏天数相同的不同成熟度雪青梨的LDA分析 图3显示了电子鼻检测和区分贮藏天数相同的不同成熟度雪青梨的LDA分析图。在LDA分析中，采摘当天的雪青梨的 LD1 和LD2总的贡献率为 96.50%；贮藏1d后的雪青梨的 LD1和LD2 的总的贡献率为97.07%；贮藏3d后的雪青梨的LD1 和LD2总的贡献率为87.31%；贮藏5d后的雪青梨的LD1 和LD2总的贡献率为78.31%；贮藏7d后的雪青梨的LD1 和LD2总的贡献率为87.37%。这表明分析的结果是可信的。从LDA分析中可以得到，贮藏天数相同的不同成熟度雪青梨，都可以很好地用电子鼻进行区分。AO、BO 和 CO 也能够很好的被区分，这也表 图2 不同成熟度雪青梨随贮藏天数变化的 LDA 分析图 Fig.2 LDA score plot of different maturity lilac pear during storage 表1 LDA 分析结果 Table 1 Results of LDA analyze LD1贡献率/% LD2贡献率/% 总贡献率/% 采摘当天 79.75 17.35 96.50 贮藏1天 82.23 14.84 97.07 贮藏3天 62.49 24.82 87.31 贮藏5天 43.63 34.39 78.02 贮藏7天 63.37 24.00 87.37 明电子鼻能够区分不同成熟的雪青梨。 3 结 论 电子鼻可以较好地评价雪青梨在采后贮藏成熟过程中的气味变化。随着贮藏时间的变化，电子鼻可以较好地区分贮藏天数不同的雪青梨，但成熟期的雪青梨有部分区域发生重叠；对于不同成熟度的雪青梨贮藏相同天数后，电子鼻能很好地进行区分。因此电子鼻在水果新鲜度评价上具有巨大的潜力。 ( 参考文献： ) ( [1] 王 俊，胡桂仙，于 勇.电子鼻与电子舌在食品检测 ) (上接第377页) ( J. 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