賈茹，劉占東，馬利杰，楊春杰，丁武

(西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

0 引言

山羊奶風(fēng)味獨(dú)特，且不含過(guò)敏原，含有200多種活性物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[1-3]。多數(shù)研究證實(shí)山羊奶的膻味與游離短、中鏈的直（或支）鏈脂肪酸密切相關(guān)，特別是6-10個(gè)碳原子的游離脂肪酸是造成膻味的最重要因素[4-6]。這些脂肪酸在羊奶中濃度很低，但其氣味閾值很低，因此對(duì)膻味的影響很明顯[7-8]。

食品中嗅感類(lèi)風(fēng)味物質(zhì)的眾多特性使得感官評(píng)價(jià)或儀器分析方法難以客觀評(píng)價(jià)食品風(fēng)味[9-12]，特別是山羊奶膻味。同時(shí)，我國(guó)山羊奶加工業(yè)不斷壯大[13]，市場(chǎng)上山羊奶制品的除膻程度也不同[14]，眾廠家紛紛宣稱(chēng)其產(chǎn)品無(wú)膻味來(lái)爭(zhēng)取市場(chǎng)。此現(xiàn)象也表明，研究一種客觀評(píng)價(jià)山羊奶制品膻味強(qiáng)度的方法具有一定的實(shí)用性和重要性。

與此同時(shí)，電子鼻作為一種嗅覺(jué)傳感技術(shù)，在食品品質(zhì)檢測(cè)、質(zhì)量安全評(píng)價(jià)等的應(yīng)用中顯示出了獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)[15-19]。因此，電子鼻有望在山羊奶膻味強(qiáng)度方面發(fā)揮作用。本研究以加入不同游離己酸、辛酸和癸酸質(zhì)量濃度的羊奶粉為研究對(duì)象，用電子鼻檢測(cè)該羊奶樣品的揮發(fā)性成分，進(jìn)而利用PCA和LDA進(jìn)行定性分析，并利用PLS進(jìn)行定量分析。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料與儀器

市售“美羚”牌全脂純羊奶粉，PEN3電子鼻，配有FID檢測(cè)器及自動(dòng)進(jìn)樣器的GC-2014C氣相色譜儀，超聲波清洗機(jī)。

1.2 方法

1.2.1 山羊奶的制備

將純凈水與全脂羊奶粉按6∶1（質(zhì)量比）攪拌混合，超聲10 min混勻?；靹蜓蚰碳尤敕栏瘎╀逑醮紭?biāo)準(zhǔn)液至其質(zhì)量濃度為400 mg/L，制得原羊奶備用。

表1 復(fù)配羊奶測(cè)定的常規(guī)指標(biāo)

將每個(gè)實(shí)驗(yàn)組的原羊奶平分為五份。將游離己酸、辛酸的乙二醇標(biāo)準(zhǔn)溶液和癸酸的標(biāo)準(zhǔn)溶液（由于癸酸難溶于水，所以溶劑為乙二醇：奶粉奶混合溶液（4∶1，質(zhì)量比））按體積由小到大分別依次加入每份原羊奶，加入量以嗅覺(jué)能區(qū)分出氣味強(qiáng)度差異為準(zhǔn)。然后加入相應(yīng)的乙二醇使得每組乙二醇加入量一致。由此制得游離己酸、辛酸和癸酸含量和氣味強(qiáng)度均有差異的山羊奶樣品。

1.2.2 山羊奶中不同游離脂肪酸等質(zhì)量濃度的檢測(cè)

利用電子鼻檢測(cè)山羊奶中不同游離己酸、辛酸和癸酸的質(zhì)量濃度。取10 mL的山羊奶于50 mL的電子鼻樣品瓶密封，于25℃下平衡30 min，然后進(jìn)行測(cè)量。

電子鼻試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置：樣品準(zhǔn)備時(shí)間5 s，檢測(cè)時(shí)間60 s，測(cè)量計(jì)數(shù)1 s，自動(dòng)調(diào)零時(shí)間10 s，清洗時(shí)間240 s，內(nèi)部流量400 mL/min，進(jìn)樣流量400 mL/min。

1.2.3 樣品中游離己酸、辛酸、癸酸的測(cè)定

采用多級(jí)溶劑萃取-氣相色譜法檢測(cè)樣品中游離脂肪酸。樣品通過(guò)氯仿-甲醇溶液、Na2CO3溶液及調(diào)酸后的氯仿-甲醇溶液萃取分離出游離脂肪酸，三氟化硼甲醇甲酯化后用氣相色譜儀測(cè)定樣品中的游離脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)[20]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

對(duì)電子鼻數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析(PCA)、線性判別分析(LDA)及偏最小二乘回歸（PLS）分析。PCA和LDA采用SPSS20.0處理，PLS采用Minitab15.0處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 理化指標(biāo)

奶樣常規(guī)理化指標(biāo)：pH值為6.43±0.00；酸度（14.5±0.4）°T；脂肪為3.95%±0.11%；非脂乳固體為9.69%±0.14%。

國(guó)標(biāo)中羊奶粉理化指標(biāo)要求：脂肪≥3.1%；非脂乳固體≥8.1；酸度7～14 °T。

原羊奶中游離己酸、辛酸、癸酸質(zhì)量濃度：己酸為1.30 mg/L；辛酸為1.19 mg/L；癸酸為3.85 mg/L。

實(shí)驗(yàn)所用奶樣中游離己酸、辛酸、癸酸質(zhì)量濃度如表2所示。原羊奶樣品的游離脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)如圖1所示。

表2 配制的奶樣中游離己酸、辛酸、癸酸質(zhì)量濃度 mg/L

2.2 特征值選取

圖2 電子鼻對(duì)奶樣響應(yīng)

對(duì)樣品進(jìn)行電子鼻檢測(cè)，最終獲得了電子鼻對(duì)各樣品的響應(yīng)圖，以一樣品為例，如圖2所示。圖2中，每條曲線代表各傳感器對(duì)該樣品揮發(fā)成分的響應(yīng)強(qiáng)度(G/G0)隨時(shí)間變化而變化，響應(yīng)強(qiáng)度的高低反映了傳感器對(duì)所測(cè)樣品的揮發(fā)成分的靈敏度大小。進(jìn)樣后，電子鼻10個(gè)傳感器的響應(yīng)值逐漸偏離基線，然后趨于平穩(wěn)并在55s后多數(shù)傳感器達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，故選取55～59 s內(nèi)的平均響應(yīng)值作為特征值進(jìn)行分析。

2.3 不同游離己酸、辛酸及癸酸質(zhì)量濃度山羊奶樣品的定性識(shí)別

在己酸組樣品中，PCA圖（圖3 A1）顯示每個(gè)梯度組內(nèi)分布較為集中，但不同梯度組邊緣重疊嚴(yán)重；在LDA圖（圖3 A2）中每個(gè)梯度組內(nèi)分布集中，不同梯度組間邊緣略有重疊。在辛酸組樣品中，PCA圖表明（圖3 B1）最低游離己酸含量樣品組和其它樣品組明顯分開(kāi)，其它樣品組組內(nèi)分布集中，組間邊緣部分重疊，在LDA圖中（圖3 B2），最高、最低游離辛酸質(zhì)量濃度樣品組以及其他組三者之間明顯區(qū)分，三個(gè)中間游離辛酸含量樣品組邊緣略有重復(fù)。癸酸組樣品的區(qū)分效果與己酸組樣品相似。

綜上所述，三組山羊奶樣品組的LDA區(qū)分效果都優(yōu)于相應(yīng)樣品的PCA區(qū)分效果；電子鼻結(jié)合PCA、LDA分析區(qū)分三種不同濃度游離己酸、辛酸、癸酸的羊奶樣品時(shí)，雖然部分中間質(zhì)量濃度樣品組之間有重疊，但最低、最高質(zhì)量濃度樣品組之間均能得到清晰的區(qū)分，由此可知，電子鼻對(duì)山羊奶中游離己酸、辛酸、癸酸不僅具有選擇性響應(yīng)，并且能夠識(shí)別這三種游離脂肪酸一定的質(zhì)量濃度差異。

2.4 不同游離己酸、辛酸及癸酸質(zhì)量濃度山羊奶樣品的定量識(shí)別

圖3 不同游離脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的山羊奶樣品的PCA和LDA分析

圖4 不同游離脂肪酸質(zhì)量濃度的山羊奶樣品的回歸分析（A:C6:0；B:C8:0；C:C10:0）

利用偏最小二乘法（PLS）分別對(duì)電子鼻響應(yīng)與游離己酸、辛酸、癸酸質(zhì)量濃度進(jìn)行回歸分析。其中，y1為游離己酸質(zhì)量濃度；y2為游離辛酸質(zhì)量濃度；y3為游離癸酸質(zhì)量濃度；x1～x10為10個(gè)傳感器響應(yīng)值。得到的結(jié)果如圖4所示。

由此可得：電子鼻響應(yīng)值與游離己酸、辛酸的回歸的擬合度較高，故游離己酸、辛酸的質(zhì)量濃度與電子鼻傳感器信號(hào)之間具有良好的線性關(guān)系；電子鼻響應(yīng)值與游離癸酸質(zhì)量濃度回歸擬合效果比較差；有可能是樣本量少或?qū)嶒?yàn)誤差大引起的。

3 結(jié)論

（1）電子鼻對(duì)不同游離己酸、辛酸、癸酸質(zhì)量濃度的山羊奶響應(yīng)值有差異。

（2）電子鼻技術(shù)能夠區(qū)分不同游離己酸、辛酸、癸酸質(zhì)量濃度的山羊奶。由于山羊奶游離己酸、辛酸、癸酸質(zhì)量濃度與膻味強(qiáng)度有關(guān)，因此推測(cè)電子鼻技術(shù)在評(píng)價(jià)山羊奶膻味強(qiáng)度方面有一定可行性。

（3）回歸分析顯示，電子鼻響應(yīng)值與游離己酸、辛酸、癸酸呈現(xiàn)一定的線性關(guān)系。

（4）單一添加不同質(zhì)量濃度的游離己酸、辛酸、癸酸難以完整模擬山羊奶的膻味，三種游離脂肪酸只能提供類(lèi)似膻味的氣味。

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