坛紫菜中风味比较检测方案(感官智能分析)

上海海洋大学学报JOURNAL OF SHANGHAI OCEAN UNIVERSITY第28卷第5期2019年9月Vol.28，No.5Sep.，2019 上海海洋羊大大学 学报28卷812 文章编号：1674-5566(2019) 05-0811-07 DOI： 10.12024/jsou.20181202474 不同采收期坛紫菜的风味比较 曹荣，刘楠，王联珠朱，刘淇 (1.中国水产科学研究院黄海水产研究所，山东青岛 266071；2.海洋国家实验室海洋药物与生物制品功能实验室，山东青岛266235) 摘 要：坛紫菜的采收有“分茬”的特点，为科学评价不同采收期的坛紫菜在风味方面的差异采用电子舌、电子鼻和气相离子迁移谱仪对一水、二水、三水、四水和五水云紫菜的滋味和挥发性成分进行检测。结果表明：在滋味方面，前期采收的坛紫菜鲜味和鲜味回味等令人愉悦的滋味更为强烈，随着采收期的延后，苦味、涩味等不愉快的滋味强度逐渐增强；在挥发性成分方面不同采收期的坛紫菜差别明显，采收期邻近的样品挥发性成分的种类和含量也较为接近，一水坛紫菜的挥发性成分以2-乙基呋喃和阈值相对较高的酮类、醇类为主，二水和三水坛紫菜中丁内酯、2-己烯-1-醇、1-辛烯-3-醇含量相对较高，四水和五水坛紫菜中壬醛(青草味)和苯甲醛(苦杏仁味)含量较高。采用电子舌和电子鼻可以快速、准确区别不同采收期坛紫菜的风味。 关键词：坛紫菜；采收期；风味；电子舌；电子鼻 中图分类号： TS254.7 文献标志码：A 坛紫菜( Porphyra haitanensis) 隶属于红藻门(Rhodophyta) 原红藻纲( Protoflorideophyceae)红毛菜目(Bangiales) 红毛菜科( Bangiaceae)紫菜属(Porphyra) 是我国重要的经济藻类。坛紫菜具有较高的营养价值，且风味独特121，尤其是鲜味突出，因此深受消费者喜爱。坛紫菜有“分茬”采收的特点，首次采收的称作“一水紫菜”，随后采收的依次称作二水、三水、四水、五水等。已有研究证实，不同采收期的紫菜在营养成分[3.-4]和气味组成I5-6]方面存在很大差异。前期采收的紫菜其挥发性成分相对稳定且更符合消费者需求。 随着我国经济的发展和国民消费能力的提升，现在的消费者已不再仅仅关注水产品是否有营养，对其风味也有了更高的要求。水产品的风味主要由气味和滋味两个方面构成”。近年来，科研人员对多种水产品的气味特征进行了研究，在分析手段和研究发现方面都取得了理想进展[8-0]。滋味物质大多是分子量相对较低的化合物具有非挥发性、水溶性的特点，如无机离子、 有机酸、游离氨基酸、肽类、核苷酸及其关联化合物等。目前对水产品滋味的研究主要集中在水产动物原料，如鱼[12]、虾[13]、蟹114]等，而有关紫菜等经济藻类滋味的研究还较少。 笔者以采自福建漳州海域的坛紫菜为研究对象分别采用电子舌和电子鼻对不同采收期坛紫菜的滋味和气味特征进行分析，同时采用气相离子迁移谱仪对主要的挥发性成分进行检测，以期为坛紫菜的品质评定与加工利用提供参考。 材料与方法 1.1 材料与仪器 坛紫菜样品由福建省远扬藻业有限公司提供系采集自福建漳州海域的“一水”至“五水”坛紫菜。样品采收后经清洗、分割、制饼、脱水、烘干等工艺制成干紫菜，真空包装后于低温干燥的条件下保存。 TS-5000Z 型味觉分析系统(日本Insent 公，司)； DHG-9423A型电热恒温鼓风干燥箱(上海精宏实验设备有限公司)； PEN -3型电子鼻(德 ( 收稿日期：2018-12-20 修回日期：2019-03-17 ) ( 基金项目：中国水产科学研究院基本科研业务费项目(2016ZD0801)；现代农业产业技术体系专项资金( CARS-50) ) ( 作者简介：曹 荣(1981一) 男 博士副研究员，研究方向为水产品保鲜与加工。E-mail： caorong@ ysfri. ac. cn ) 国Airsense 公司)；气相离子迁移谱仪(德国G.A. S.公i). 1.2 实验方法 1.2.1样品前处理 干紫菜样品运至实验室后，用粉碎机粉碎，置于干燥器中保存备用。 1.2.2电子舌检测 取5.0g坛紫菜干粉，加入100 mL加热至沸腾的去离子水浸泡5 min ，稍微冷却后3000r/min 离心10 min ，取上清液。采用 TS-5000Z 型味觉分析系统按照预定程序进行检测。设备加载5种传感器电极，分别检测鲜、咸、苦、涩、酸等5种味道。参比溶液为氯化钾和酒石酸混合溶液，去离子水、氯化钾、乙醇和氢氧化钾的混合溶液作为正极清洗液，去离子水、乙醇和盐酸的混合溶液作为负极清洗液。每个样品检测6次，采用设备自有数据库对数据进行分析。 1.2.3 电子鼻检测 准确称取0.5g坛紫菜干粉，置于50mL顶空瓶中，60℃烘箱中平衡20 min 后进行测定。测定参数为：清洗时间100s，气体流速200 mL/min ，数据采集时间60 s。采用电子鼻内置程序(Version 1.6.2)处理数据。 1.2.4 挥发性成分检测 准确称取0.5g坛紫菜干粉放入20mL顶空进样瓶中，60℃孵化 10 min 后用气相离子迁移谱仪进行检测。通过比对 NIST 气相保留指数数据库与 IMS 迁移时间数据库对物质进行定性分析采用设备自带 LAV 软件的 GalleryPlot 功能绘制样品中挥发性成分谱图。 1.3 数据处理 采用 SPSS 17.0软件对实验数据进行统计学处理，结果以平均值±标准偏差表示，采用Duncan 氏多重比较法进行差异显著性分析，显著性以P<0.01为极显著 P<0.05为显著。 结果与分析 2.1 不同采收期坛紫菜的滋味特征 2.1.1坛紫菜的滋味轮廓 选取一水、三水、五水坛紫菜分别代表前期、中期和后期采收的样品，采用电子舌绘制其滋味轮廓(图1)。雷达图中各坐标显示的是味道强度值。根据韦伯-费希纳定律，呈味物质的强度发 生20%的变化时，人舌可以识别其差异，因此，电子舌将呈味物质20%的强度变化定义为一个味道单位。坛紫菜的味觉指标较为丰富，以参比溶液(模拟人工唾液)为基准，酸味和涩味回味对应的值在无味点(即参比溶液对应的值)以下，表明酸味和涩味回味对坛紫菜的滋味无贡献其他味觉指标均在无味点以上，可以作为评价坛紫菜的有效味觉指标。坛紫菜的滋味主要由鲜味、鲜味回味、咸味、苦味、苦味回味和涩味构成，但每种味道的强度有很大差异。 图1 不同采收期坛紫菜的滋味轮廓 Fig.1 Taste profile of Porphyra haitanensisharvested during different periods 2. 1.2不同采收期坛紫菜的滋味评价 图2是基于电子舌分析的不同采收期坛紫菜的滋味组成情况。鲜味和鲜味回味是坛紫菜最重要的滋味特征。， 一水、二水、三水、四水坛紫菜的鲜味强度依次减弱，且有显著性差异(P<0.05)。四水和五水坛紫菜的鲜味强度值接近，差异不显著(P>0.05)。回味是指味道的持久度。鲜味回味反映了样品鲜味可被持续感知的程度。不同采收期坛紫菜的鲜味回味与鲜味的变化规律基本一致。随着采收期的延长，坛紫菜的鲜味回味依次减弱。坛紫菜属于海水养殖品种易受生长环境中盐类物质的影响15]，因此表现出咸味。一水、二水、三水、四水和五水坛紫菜的咸味值依次增大，且各组间有显著差异(P<0.05)。Na*、K*等无机离子是产生咸味的主要物质[16]。赵玲等“研究发现后期采收的条斑紫 菜其Na+含量更高这可能是造成后期采收的紫菜咸味增强的主要原因。苦味和涩味也是构成坛紫菜滋味的重要组成部分。随着采收期的延后坛紫菜的苦味值和涩味值呈增加的趋势。水坛紫菜的苦味值仅为3.86，显著低于另外4组样品(P<0.05)，二水和三水坛紫菜的苦味值接近，四水和五水坛紫菜的苦味值接近。在涩味方 面，同样是一水坛紫菜的涩味值最小，二水、三水、四水和五水坛紫菜的涩味值依次增大。总体上，前期采收的坛紫菜以鲜味、鲜味回味等令人愉悦的滋味为主，随着采收期的延后，鲜味、鲜味回味等滋味强度减弱，而苦味、涩味等不愉快的滋味强度逐渐增强。 不同字母标注表示差异显著(P<0.05) Difference letters mean significant different (P<0.05) 图2 不同采收期坛紫菜的滋味特征 2.2 不同采收期坛紫菜的气味特征 2.2.1不同采收期坛紫菜的总体气味差异 电子鼻的10个传感器所对应的代表性化合物类型见表1其中8#、6#、2#传感器对坛紫菜的响应值较大对构成坛紫菜气味贡献最大。 采用主成分分析法(Principal ComponentAnalysis ，PCA) 将原始数据的多个指标通过降维处理转化为较少的具有代表性的信息数据(图3)。横坐标轴的第一主成分和纵坐标轴的第二主成分的贡献率分别为86.03%和11.03%总贡献率达97.06%，表明这两个主成分基本涵盖了样本的信息，可以用来表征坛紫菜的气味组成。五组坛紫菜样品对应的电子鼻检测信号的特征区域没有重叠表明电子鼻可以很好地区分不同采收期的坛紫菜。气味较为接近的样品在二维图形上倾向于聚类分布，前期采收的坛紫菜对应的 信号区域距离较近，而四水、五水坛紫菜对应的信号区域在二维图形上呈离散分布。 表1 电子鼻传感器构成及其性能 Tab.11(Composition of sensors in electronicnose and their performances 传感器 性能描述 代表性化合物 响应阈值 Representative Threshold/ Sensor Performance compound (mL/m) 对芳香成分敏感 甲苯 10 对氮氧化合物敏感 NO， 对氨水、芳香成分灵敏 10 主要对氢气有选择性 100 对烷烃芳香成分敏感 丙烷 对甲烷灵敏 CH 100 对硫化物灵敏 H，S 对乙醇灵敏 C2H，0 100 9# 对有机硫化物灵敏 H，S 10# 对烷烃灵敏 CH 10 三水坛紫菜 图3 电子鼻对不同采收期坛紫菜响应值的主成分分析 Fig.3 Principal component analysis ofPorphyra haitanensis harvested duringdifferent periods by E-nose 2.2.2 不同采收期坛紫菜的特征挥发性物质 采用气相离子迁移谱仪可以从坛紫菜中分离并鉴定出36种挥发性成分(图4)，包含了醛类、酮类、醇类、酯类、酸类以及芳香族化合物等。 图5可以直观对比出不同采收期坛紫菜中挥发性物质的差异。一水坛紫菜中2-乙基呋喃、2-庚酮、2-己烯-1-醇、1-苯基乙醇、正己醇含量较高。2-乙基呋喃有较强的焦香香气1171，而酮、醇类化合物的阈值一般较高，对气味贡献较小[18]这与一水坛紫菜呈现出淡的清香味一致。二水和三水坛紫菜的挥发性化合物种类及其含量较为接近，这与电子鼻的分析结果较为一致。二水和三水坛紫菜中含量较高的化合物依次是丁内酯、2-己烯-1-醇、1-辛烯-3-醇其中丁内酯、1-辛烯-3-醇的含量极显著高于一水坛紫菜(P<0.01)，尤其是1-辛烯-3-醇阈值较低(10.0 ug/kg)且具有蘑菇香气1191是构成二水、三水坛紫菜愉悦气味的重要组成成分。三水坛紫菜中己醛含量较高，己醛可产生腥味，这是三水坛紫菜区别于二水坛紫菜的重要成分。四水坛紫菜中含量较高的挥发性物质依次是2-己烯-1-醇、壬醛、苯甲醛、正丁酸，其中壬醛含量 每一个点代表一种挥发性化合物颜色越深、面积越大表示含量越高Each point represents a volatile compound ， color depth and area indicate concentration 图4 坛紫菜气相离子迁移谱图 Fig. 4 Gas chromatography-ion migration spectrum of Porphyra haitanensis 极显著高于前期采收的坛紫菜(P<0.01)，壬醛(阈值为1.0 ug/kg)具有青草味20]，对坛紫菜的愉悦气味有贡献，但同时产生苦杏仁味的苯甲醛含量也较高。五水坛紫菜的气味指纹图谱与四水坛紫菜相似，仅壬醛和正己醇两种物质的含量略有差异。 图5不同采收期坛紫菜的气味指纹图谱 Fig.5The major volatile compounds inPorphyra haitanensis harvested duringdifferent periods 3 讨论 在对水产品滋味进行评价时，感官评定的方法具有快速、直观的特点，但易受主观因素的影 响。通过量化游离氨基酸、呈味核苷酸等特定的呈味物质，可以对水产品特定滋味进行初步评价。但滋味的形成原理复杂，除游离氨基酸、呈味核苷酸外无机离子、有机酸、肽类等多种物质都会对滋味的形成产生影响，且不同类别的化合物之间存在相互作用[21]。近年来电子舌技术在水产品滋味评价中的应用越来越广泛12022]该技术通过模拟人的味觉系统并量化数据，从而提高了评价的科学性和准确性。电子舌分析数据表明不同采收期的坛紫菜在滋味方面有明显差异。随着采收期的延后，坛紫菜的愉悦滋味(鲜味和鲜味回味)强度减弱，而不愉快的滋味强度逐渐增强。坛紫菜一般用作加工干紫菜。干品既可直接用作烹调原料，也可经再次加工成即食类产品(如海苔。““鲜”是消费者对紫菜产品最主要的评价标准。前期采收的紫菜鲜味和鲜味回味值更高因此更适宜作为调味类即食类产品的生产原料。 电子鼻主要由气味取样器、气体传感器阵列和信号处理系统组成，利用气体传感器阵列中的每个传感器对被测气体灵敏度的差异而识别样本的气味特征1231。目前，该技术已被广泛应用于水产品种类鉴别[24]、新鲜度检测25]、品质评价126]等。电子鼻可以很好地区分不同采收期的坛紫菜，采收期令近的坛紫菜样品气味也较为接近，对应的电子鼻响应信号区域呈聚类分布。 气相离子迁移谱仪兼具气相色谱出众的分离能力和离子迁移谱响应快速、灵敏度高的优点可对样本中的特征挥发性成分进行快速定性、定量分析，是食品风味分析领域一项较新的技术。采用该技术从坛紫菜中分离并鉴定出36种挥发性物质：一水坛紫菜的挥发性成分以2-乙基呋喃以及一些阈值较高的酮、醇类为主；二水和三水坛紫菜中丁内酯、2-己烯-1-醇、1-辛烯-3-醇含量相对较高；四水和五水坛紫菜中具有青草味的壬醛和具有苦杏仁味的苯甲醛含量较高。采用电子舌、电子鼻和气相离子迁移谱仪可以快速、准确区分不同采收期的坛紫菜。 ( 参考文献： ) ( [1] 陈昌生，谢潮添，纪德华，等.野生坛紫菜种群遗传多样性的ISSR 分析[J].水产学报，2008，32(5)： 7 1 7724. 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Laboratory for Marine Drugs and Bioproducts of Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology Qingdao266235 Shandong ，China) Abstract： Laver can be harvested many times in one cultivation cycle. In order to evaluate the flavordifferences among lavers harvested during different periods ， the taste and odor were tested by electronictongue ， electronic nose and gas phase ion migration spectrometer.The results showed that umami andaftertaste of umami were outstanding in the lavers that were harvested in the early stage. The unpleasant tastesuch as bitterness and astringency were more intense in the lavers that were harvested in the later stage. In theaspect of volatile components ， the data from electronic nose test indicated that the volatile compounds of laversharvested during different periods were significantly different. The volatile compounds in the first harvest oflaver were mainly 2-ethylfuran，and some ketones and alcohols with relatively higher threshold. The contentsof y-butyrolactone ，2-hexene-1-alcohol and 1-octene-3-alcohol were relatively higher in the second and thirdharvests of lavers. The contents of nonanal (smell of grass) and benzaldehyde ( smell of bitter almond)Werehigher in the fourth and fifth harvests of lavers. It can be concluded that electronic tongue ， electronic noseand gas phase ion migration spectrometer can be used to distinguish the flavor characteristics of different laversquickly and accurately. Key words： Porphyra haitanensis； harvest period； flavor； electronic tongue； electronic nose http： //www. shhydxxb. com 不同采收期坛紫菜的风味比较《上海海洋大学学报》 曹荣1，2刘楠1王联珠1刘淇11. 中国水产科学研究院黄海水产研究所2. 海洋国家实验室海洋药物与生物制品功能实验室 摘  要：坛紫菜的采收有"分茬"的特点，为科学评价不同采收期的坛紫菜在风味方面的差异，采用电子舌、电子鼻和气相离子迁移谱仪对一水、二水、三水、四水和五水坛紫菜的滋味和挥发性成分进行检测。结果表明：在滋味方面，前期采收的坛紫菜鲜味和鲜味回味等令人愉悦的滋味更为强烈，随着采收期的延后，苦味、涩味等不愉快的滋味强度逐渐增强；在挥发性成分方面，不同采收期的坛紫菜差别明显，采收期邻近的样品挥发性成分的种类和含量也较为接近，一水坛紫菜的挥发性成分以2-乙基呋喃和阈值相对较高的酮类、醇类为主，二水和三水坛紫菜中丁内酯、2-己烯-1-醇、1-辛烯-3-醇含量相对较高，四水和五水坛紫菜中壬醛（青草味）和苯甲醛（苦杏仁味）含量较高。采用电子舌和电子鼻可以快速、准确区别不同采收期坛紫菜的风味。 关键词：坛紫菜； 采收期； 风味； 电子舌； 电子鼻；