吳升剛，張玉華，，孟　一，陳東杰，張詠梅，張應龍，

（1.山東商業(yè)職業(yè)技術學院，山東省農產品貯運保鮮技術重點實驗室，山東濟南250103；2.山東國家農產品現代物流工程技術研究中心，山東濟南250103）

雞肉品質劣變的電子鼻分析

吳升剛1，張玉華1，2，孟一1，陳東杰2，張詠梅1，張應龍1，2

（1.山東商業(yè)職業(yè)技術學院，山東省農產品貯運保鮮技術重點實驗室，山東濟南250103；2.山東國家農產品現代物流工程技術研究中心，山東濟南250103）

利用電子鼻分別對0℃和10℃不同貯藏時間的雞肉進行氣味指紋分析，同時進行總揮發(fā)性鹽基氮（TVBN）、菌落總數檢測和感官評價。對氣味指紋數據進行主成分分析（PCA）和判別因子分析（DFA），采用偏最小二乘法（PLS）構建電子鼻輸出信號與TVBN、菌落總數和感官評分的關系曲線。結果表明，PCA和DFA分析能區(qū)分0℃和10℃下不同貯藏時間的雞肉，通過電子鼻PCA和DFA分析獲得的結果與其新鮮度具有較好的相關性。0℃樣品的TVBN、菌落總數和感官評分實測值與PLS法得到的擬合值的相關系數分別為0.9920、0.9656和0.9812；10℃樣品對應的相關系數分別為0.9873、0.9762和0.9880。利用電子鼻不僅能夠區(qū)分開0℃和10℃下不同貯藏時間的雞肉，而且可以對樣品的TVBN、菌落總數和感官評分值進行預測。

氣味指紋，電子鼻，雞肉，品質劣變

肉的新鮮度下降引起的安全問題是人們最為關注的核心問題之一，因此如何快速、有效地檢測其品質成為急需解決的問題。目前肉的新鮮度檢測主要有感官、理化及微生物方法，前者易受個體主觀因素的影響，不易量化；后兩者則存在耗時長、工作量大、成本高等缺陷［1］。隨著肉新鮮度降低，蛋白質、脂類和碳水化合物等成分在內源酶或微生物作用下，最終分解為氨、硫化氫、醛類、醇類等氣體，使得腐敗肉與新鮮肉的氣味成分及含量明顯不同［2］。據此，可利用氣味分析的方法判斷肉的新鮮程度［3-4］。已有較多研究采用電子鼻檢測肉的氣味變化，主要包括利用氣味指紋圖譜區(qū)分不同品質的樣品［5-9］，電子鼻信號與品質指標的相關性研究［6］，以及貨架期的預測［10］。

本研究采集0℃和10℃下不同貯藏天數雞肉的電子鼻氣味指紋圖譜，利用主成分分析（PCA）和判別因子分析（DFA）進行分析，以區(qū)分不同貯藏時間的樣品。采用偏最小二乘法（PLS）構建雞肉氣味指紋信息與揮發(fā)性鹽基氮（TVBN）、菌落總數和感官評分的對應關系。從而為快速檢測雞肉的品質變化提供技術基礎。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

雞胸肉購于山東濟南銀座超市。

Fox 4000型氣味指紋分析儀（配有HS100電子鼻配套自動進樣器和Alphasoft 11.0統(tǒng)計分析軟件） 法國Alpha MOS公司；K9840型自動凱氏定氮儀北京海能泰克商貿有限公司；BPHJS-060B型高低溫實驗箱上海一恒科學儀器有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1材料預處理用保鮮膜將雞胸肉包好并編號分別于0℃和10℃進行恒溫貯藏實驗，每天進行相關指標檢測，直至肉樣腐敗變質。

1.2.2電子鼻測定稱取2g攪碎的肉樣裝入20mL樣品瓶，加蓋密封，每個樣品重復4次。

實驗前先對電子鼻測定參數進行優(yōu)化，根據電子鼻傳感器的響應信號，確定電子鼻的測定參數如下：頂空產生參數：產生時間600s，溫度42℃，振蕩速度500r/min；頂空注射參數：注射體積2000μL，注射速度2000μL/s；采集參數：總采集時間120s，采集周期1s，采集延滯時間400s。

1.2.3TVBN值測定TVBN值按照國標GB/T 5009. 44-2003［11］的規(guī)定測定。

1.2.4菌落總數測定菌落總數按照國標GB/T 4789.2-2010［12］的規(guī)定測定，結果以lg CFU/g表示。

1.2.5感官評價成立10人感官評價小組，按照評分標準［13］每天對實驗肉樣每個指標分別評分，最高5分，最低1分，總分30分，以10人評分的平均值作為最終得分，評分標準見表1。

1.2.6數據處理與統(tǒng)計分析利用電子鼻自帶的Alphasoft 11.0統(tǒng)計分析軟件，對不同新鮮度雞胸肉的傳感器響應特征值進行分析。采用PCA和DFA法分別對不同貯藏時間的肉樣進行區(qū)分，采用PLS法研究雞肉氣味指紋信息與TVBN、菌落總數和感官評分的相關性。

表1　雞肉感官檢驗評分標準Table 1　Sensory testing standards of chicken samples

表2　雞肉貯藏期間的TVBN值Table 2　TVBN values for chicken samples during storage

2　結果與分析

2.1雞肉的電子鼻PCA和DFA分析

利用PCA法對電子鼻采集的原始多維矩陣數據進行降維處理，可以利用較少的傳感器響應信號分析不同品質雞肉與揮發(fā)性成分的相關性。圖1（a）和1（c）分別為0℃和10℃下雞肉貯藏期間的PCA圖，0℃下第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2）貢獻率分別為99.71%和0.21%，累積貢獻率為99.92%；10℃下PC1和PC2貢獻率分別為86.03%和13.78%，兩者之和為99.81%。DFA分析是在PCA的基礎上，對揮發(fā)性氣味的響應信號數據進一步優(yōu)化處理，將氣味數據的差異性盡可能地擴大，從而可以更好地將不同新鮮度的樣品區(qū)分開。圖1（b）和1（d）分別為0℃和10℃下雞肉貯藏期間的DFA圖，0℃下第一判別因子（DF1）和第二判別因子（DF2）貢獻率分別為94.79%和4.93%，累積貢獻率為99.72%；10℃下DF1和DF2貢獻率分別為96.20%和3.79%，兩者之和為99.99%。前兩個主成分與判別因子的總貢獻率均較大，說明前兩個主成分和判別因子均能較全面地代表原有信息。

根據0℃下的PCA和DFA圖，兩種分析方法均能將貯藏0～8d的雞肉區(qū)分開。第0～3d的數據分布相對較集中，可能是由于雞肉在低溫時微生物生長受抑制，肉品較新鮮，氣味變化不明顯。3d后氣味變化顯著，第4～5d和6～8d氣味分布區(qū)域分別較接近。由10℃下雞肉的PCA和DFA圖可見，0～5d的樣品可以區(qū)分開，且氣味分布明顯呈三個區(qū)域：0、1～3d和4～5d。

表2為0℃和10℃雞肉貯藏期間TVBN值，根據國標GB 16869-2005［14］規(guī)定的肉品新鮮度的判斷標準：一級鮮度TVBN值≤15.0mg/100g；二級鮮度TVBN值15～25.0mg/100g；腐敗肉TVBN值＞25.0mg/100g。雞肉在0℃貯藏期間，3d內為一級新鮮肉，第4d開始鮮度下降，第4～5d為二級新鮮肉，此后為腐敗肉。在10℃條件下，貯藏1d后即達到一級鮮度的上限，第2d為二級鮮度，此后為腐敗肉。通過電子鼻PCA和DFA分析獲得的結果與相同溫度下根據理化指標判斷的新鮮度結果具有較好的相關性。

圖1　雞肉貯藏期間氣味指紋PCA和DFA分析圖Fig.1　PCA and DFA charts for odor fingerprint of chicken samples during storage

圖2　雞肉電子鼻響應信號與TVBN、菌落總數和感官評分的PLS分析Fig.2　PLS analysis between electronic nose signals and TVBN，total number of colonies and sensory scores of chicken samples

2.2電子鼻檢測結果與雞肉品質指標的相關性分析

利用PLS對樣品的氣味信號值進行擬合［6］，以明確電子鼻分析結果與測定值間的相關性。分別以0℃和10℃下不同貯藏天數肉樣的TVNB、菌落總數和感官評分的實測值為橫坐標，電子鼻預測值為縱坐標，建立PLS擬合曲線。由圖2可知，0℃條件下TVBN、菌落總數和感官評分實測值與電子鼻預測值的相關系數分別為0.9920、0.9656和0.9812；10℃時對應的相關系數分別為0.9873、0.9762和0.9880?？梢?，TVBN、菌落總數和感官評分與電子鼻輸出信號間的PLS曲線有較好的線性關系。這與前人的研究結果相似，如EL Barbrin等［15］證實牛、羊肉在不同溫度、不同貯藏時間時，電子鼻輸出信號與樣品負載的細菌總數存在較好的對應關系。王丹鳳等［16］利用PLS建立了電子鼻輸出信號與豬肉細菌總數之間的對應關系，4℃時相關系數為0.9003，20℃時相關系數為0.9940。候巧娟等［17］采用電子鼻對大黃魚不同貯藏時間的揮發(fā)性氣味及相關指標變化進行分析，利用PLS擬合的氣味信號值與大黃魚菌落總數、揮發(fā)性鹽基氮和三甲胺的關系曲線相關性較好。

3　結論

用PCA和DFA法分別對不同貯藏溫度和貯藏時間的雞肉電子鼻檢測數據進行分析，兩種方法均能將0℃和10℃下不同貯藏天數的雞肉區(qū)分開，且氣味分布具有一定的規(guī)律性，結合TVBN值和肉品新鮮度判斷標準，表明0、10℃貯藏的雞肉在PCA和DFA圖中的分布與其新鮮度具有較好的相關性，即根據0、10℃雞肉PCA和DFA圖可大致判斷其新鮮程度。利用PLS法分別建立了雞肉在0℃和10℃下不同貯藏時間電子鼻輸出信號與TVBN、菌落總數和感官評分的關系曲線，0℃樣品的TVBN、菌落總數和感官評分實測值與預測值的相關系數分別為0.9920、0.9656和0.9812；10℃樣品對應的相關系數分別為0.9873、0.9762和0.9880?？刹捎秒娮颖菍﹄u肉的TVBN、菌落總數和感官評分值進行預測。因此，電子鼻可作為一種快速檢測方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的理化、微生物和感官分析方法，用于雞肉品質劣變的評價。

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Analysis of chicken quality deterioration by electronic nose

WU Sheng-gang1，ZHANG Yu-hua1，2，MENG Yi1，CHEN Dong-jie2，ZHANG Yong-mei1，ZHANG Ying-long1，2
（1.Shandong Institute of Commerce and Technology Shandong Key Laboratory of Storage and Transportation Technology of Agricultural Products，Ji’nan 250103，China；2.Shandong National Engineering Research Center for Agricultural Products Logistics，Ji’nan 250103，China）

Odor fingerprint analysis of chicken samples stored at 0℃and 10℃for different time was carried out using electronic nose.At the same time the total volatile basic nitrogen（TVBN）and total number of colonies were detected，and sensory change was evaluated.Odor fingerprint data were analyzed using methods of principal component analysis（PCA）and discriminant factor analysis（DFA）.Correlation curves between electronic nose output signals and TVBN，the total number of colonies and sensory scores，respectively were established using partial least squares（PLS）.Results showed that chicken samples stored at 0℃ and 10℃ for different storage days could be distinguished using PCA and DFA analysis.There was good correlation between the results obtained by electronic nose combined with PCA and DFA analysis and the samples’freshness.The correlation coefficients between TVBN，the total number of colonies and sensory scores and odor signal values fitted by PLS for 0℃samples，respectively，were 0.9920，0.9656 and 0.9812.And the correlation coefficients for 10℃samples were 0.9873，0.9762 and 0.9880.Electronic nose not only could distinguish samples under 0℃and 10℃for different time，but could predict TVBN value，the total number of colonies and sensory scores of samples.

odor fingerprint；electronic nose；chicken；quality deterioration

TS254.7

A

1002-0306（2015）14-0053-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.14.002

2014－11－13

吳升剛（1972-），男，碩士，副教授，研究方向：計算機應用技術。

張玉華（1973-），女，博士，教授，研究方向：食品質量安全。

國家科技支撐計劃（2013BAD19B02）；山東省自主創(chuàng)新及成果轉化專項（2014ZZCX02701）。