蘇可珍 羅楊合 黎小椿 李官麗

(1. 賀州學(xué)院，廣西 賀州 542899；2. 大連工業(yè)大學(xué)，遼寧 大連 116034)

芋頭(ColocasiaesculentaL.Schott)別名芋、毛芋、土芝，俗稱(chēng)芋艿[1]，天南星科多年生草本植物，常作一年生作物栽培。芋頭的食用部分主要是地下球莖，是一種重要的蔬菜兼糧食作物，富含淀粉、蛋白質(zhì)、多種維生素和礦物質(zhì)[2]，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與土豆相似[3]，具有健脾胃、消腫止痛、化痰解毒、寬腸通便、助消化、美容養(yǎng)顏等功效，是制作各種零食、點(diǎn)心和佳肴的上乘原料，也是藥食兩用佳品。品種主要有紅牙芋、白牙芋、九頭芋和檳榔芋，其中被稱(chēng)為“芋中之王”的荔浦芋屬檳榔芋種，是檳榔芋的著名品種[4]。荔浦芋經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的反復(fù)優(yōu)選和組培提純復(fù)壯培育，已成為廣西荔浦縣的優(yōu)良農(nóng)家品種，是廣西久負(fù)盛名的特產(chǎn)[5]，其在清朝年間被列為貢品，享有“皇室貢品”之稱(chēng)。熟制后的荔浦芋肉質(zhì)細(xì)致松粉，風(fēng)味獨(dú)特，香氣備受歡迎，但加工產(chǎn)品僅限于荔浦芋糕、罐頭、芋酥、芋條等傳統(tǒng)食品，技術(shù)含量低，產(chǎn)品檔次不高。而荔浦芋香味形成的監(jiān)測(cè)方法為人工感官評(píng)定，不能突出荔浦芋甘潤(rùn)的口感和芳香細(xì)膩的濃郁香氣，且具有一定的主觀性[6]，重復(fù)性和穩(wěn)定性差。

電子鼻是由一系列氣敏傳感器與適當(dāng)?shù)哪Ｊ阶R(shí)別系統(tǒng)結(jié)合而成的儀器，是一種模擬人生理嗅覺(jué)的傳感技術(shù)[7]。與氣相色譜儀、液相色譜儀、質(zhì)譜儀等化學(xué)分析儀器不同，電子鼻不需要破壞樣品，而且檢測(cè)的是樣品揮發(fā)性成分的整體信息，即“指紋”數(shù)據(jù)[8]。電子鼻是測(cè)試物質(zhì)關(guān)鍵香氣成分的有效技術(shù)手段，可從單一物質(zhì)與綜合分析兩個(gè)維度揭示香氣成分對(duì)食品香氣系統(tǒng)的貢獻(xiàn)[9]，可有效避免人為誤差，檢測(cè)結(jié)果更客觀準(zhǔn)確，具有重復(fù)性好、響應(yīng)時(shí)間短、檢測(cè)速度快和操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于茶葉、果蔬、奶制品、肉制品、水產(chǎn)品、調(diào)味品和酒醋類(lèi)[10-11]等領(lǐng)域，而關(guān)于電子鼻對(duì)芋頭風(fēng)味分析的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。試驗(yàn)擬運(yùn)用感官評(píng)價(jià)與電子鼻技術(shù)相結(jié)合，對(duì)不同油炸時(shí)間(0.0，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0 min)的荔浦芋進(jìn)行評(píng)分和檢測(cè)，采用主成分分析(PCA)、傳感器載荷分析(LA)及線(xiàn)性判別分析(LDA)等多元統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行分析，為電子鼻技術(shù)在芋頭烹飪食品風(fēng)味中的應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料

荔浦芋：1.0～1.5 kg/個(gè)，廣西賀州；

魯花花生油：市售。

1.1.2 儀器與設(shè)備

電子鼻：PNE3型，由10個(gè)傳感器按一定陣列組合而成(見(jiàn)表1)，北京盈盛恒泰科技有限公司；

數(shù)顯恒溫油浴鍋：HH-S型，金壇區(qū)西域新瑞儀器廠(chǎng)；

表1 電子鼻標(biāo)準(zhǔn)傳感器陣列性能

電子天平：JJ1000型，常熟市雙杰測(cè)試儀器廠(chǎng)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 前處理 挑選新鮮、個(gè)體均勻完整、無(wú)機(jī)械損傷、無(wú)腐爛變質(zhì)的荔浦芋，洗凈并去皮，沿縱向切成長(zhǎng)約8 cm，寬約4 cm，厚約1 cm的芋片。使用恒溫油浴鍋和魯花花生油進(jìn)行油炸，鍋里倒入2/3鍋的油，待油溫升至195 ℃，放入芋片并開(kāi)始計(jì)時(shí)，油炸時(shí)間分別為0.0(YZ 0.0)，1.0(YZ 1.0)，1.5(YZ 1.5)，2.0(YZ 2.0)，2.5(YZ 2.5)，3.0(YZ 3.0) min，取出瀝油3 min，待用。

1.2.2 感官評(píng)價(jià) 參照殷劍美等[12-13]的方法。感官評(píng)價(jià)小組由10名身體狀況良好的食品專(zhuān)業(yè)人員組成，其中男性5名，女性5名，年齡22～35歲。從口感(硬度、沙性、糯性)形狀、色澤、氣味4個(gè)方面進(jìn)行評(píng)定(見(jiàn)表2)，每個(gè)樣品平行5次。

表2 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.2.3 電子鼻檢測(cè) 稱(chēng)取油炸荔浦芋7.0 g于250 mL樣品杯中，精確至0.000 2 g，蓋上封口膜并編號(hào)，室溫靜置平衡30 min后檢測(cè)。傳感器室流量400 mL/min，測(cè)試樣品載氣速度400 mL/min，清洗時(shí)間60 s，電子鼻采樣間隔1 s，樣品準(zhǔn)備時(shí)間5 s，測(cè)試時(shí)間120 s。測(cè)試樣品6組，每組樣品平行測(cè)試5次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016和SPSS 25軟件對(duì)感官評(píng)定結(jié)果進(jìn)行分析；利用PEN3型電子鼻內(nèi)部自帶的WinMuster軟件分析電子鼻測(cè)試數(shù)據(jù)，包括主成分分析、傳感器載荷分析及其線(xiàn)性判別分析，并使用Origin 8.5軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 感官評(píng)定分析

由表3可知，油炸2.0 min的荔浦芋樣品感官評(píng)分最高(80.4)，其他樣品評(píng)分均較低，其中色澤的評(píng)分差異最大。不同油炸時(shí)間的硬度、沙性、糯性、形狀、色澤和氣味評(píng)分具有極顯著性差異(P<0.01)。硬度、沙性、色澤方面，油炸1.0～2.0 min的評(píng)分隨時(shí)間的延長(zhǎng)而升高，2.0～3.0 min的評(píng)分隨時(shí)間的延長(zhǎng)而降低；形狀方面，不同油炸時(shí)間的評(píng)分差異不明顯，油炸1.0～2.5 min的評(píng)分較高，3.0 min的評(píng)分稍低；氣味方面，油炸1.0～2.0 min的評(píng)分差異不大，2.0～3.0 min的評(píng)分降低；糯性方面，油炸1.5～3.0 min的評(píng)分較高且差異不大。油炸1.0 min的荔浦芋還未熟透，總體口感較差；1.5 min的剛好熟，硬度偏硬，肉和花紋色澤不夠均勻；2.0 min的總體口感和風(fēng)味較佳，形狀完整，表面均勻，硬度、沙性、糯性適中，肉呈金黃色，花紋深紫色，特有香味濃郁；2.5 min的稍油炸過(guò)度，顏色變暗，焦邊若隱若現(xiàn)；3.0 min的油炸過(guò)度，肉呈黃褐色，焦邊明顯且有焦糊味。綜上，最佳油炸時(shí)間為2.0 min。

表3 荔浦芋感官評(píng)定結(jié)果

2.2 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)電子鼻數(shù)據(jù)分析

2.2.1 傳感器響應(yīng)雷達(dá)圖分析 由圖1可知，荔浦芋樣品在S1、S3、S4、S5、S6、S8、S10傳感器的響應(yīng)值較小且重疊，其中S1、S3、S4、S5、S10的響應(yīng)值約為1，說(shuō)明不同油炸時(shí)間荔浦芋中這5個(gè)傳感器對(duì)應(yīng)的物質(zhì)含量低且相近，S6(甲基類(lèi))、S8(醇、醛酮類(lèi))對(duì)應(yīng)的物質(zhì)含量較低；傳感器S2(氮氧化物)、S7(硫化物)、S9(芳香成分，有機(jī)硫化物)對(duì)油炸荔浦芋樣品的響應(yīng)值較大，且隨油炸時(shí)間的延長(zhǎng)而增大，說(shuō)明S2、S7、S9分別所代表的物質(zhì)氮氧化物、硫化物、有機(jī)硫化物和芳香成分的含量隨油炸時(shí)間的延長(zhǎng)而增多，其中S7所代表的物質(zhì)硫化物含量最為突出。研究[14]表明，揮發(fā)性的含硫化合物閾值較低，對(duì)食品整體揮發(fā)性風(fēng)味有著重要貢獻(xiàn)，雜環(huán)硫化物在高溫加熱過(guò)程中大量形成。綜上，油炸荔浦芋的特征風(fēng)味來(lái)自硫化物、有機(jī)硫化物、芳香成分和氮氧化物，且濃度隨油炸時(shí)間的延長(zhǎng)而增大。

圖1 荔浦芋電子鼻傳感器響應(yīng)雷達(dá)圖

2.2.2 PCA分析 由圖2可知，荔浦芋的第1主成分(PC1)貢獻(xiàn)率為99.46%，第2主成分(PC2)的貢獻(xiàn)率為0.47%，累積貢獻(xiàn)率為99.93%>85.00%，表明PC1和PC2能體現(xiàn)樣品的大部分信息特征且以PC1區(qū)分為主，PCA分析具有可行性。不同油炸時(shí)間的樣品能明顯區(qū)分，無(wú)重疊現(xiàn)象，且在PC1上變化明顯并呈一定的變化趨勢(shì)，說(shuō)明不同油炸時(shí)間使荔浦芋揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類(lèi)、含量發(fā)生了變化。YZ 0.0在PC2方向上的距離較其他樣品遠(yuǎn)，是因?yàn)橛驼?.0 min即鮮樣不經(jīng)過(guò)油炸無(wú)油炸特征性風(fēng)味；YZ 3.0在PC1、PC2方向上的距離均較其他樣品遠(yuǎn)，可能是由于油炸3.0 min時(shí)樣品已產(chǎn)生焦味所致；YZ 0.0和YZ 3.0的樣品在氣味上與其他樣品存在的差異相對(duì)較大，油炸時(shí)間過(guò)短或過(guò)長(zhǎng)都會(huì)產(chǎn)生不良?xì)馕叮垢泄僭u(píng)分降低，與陳美花等[15-16]的研究結(jié)果類(lèi)似。綜上，不同油炸時(shí)間的荔浦芋揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)成分存在差異，電子鼻可將其很好地區(qū)分開(kāi)。

圖2 荔浦芋PCA圖

2.2.3 LA分析 由圖3可知，LA1貢獻(xiàn)率為99.46%，LA2貢獻(xiàn)率為0.47%，累計(jì)貢獻(xiàn)率為99.93%，能較好地反映樣品的總體信息。傳感器S1(W1C)、S3(W3C)、S4(W6S)、S5(W5C)、10(W3S)的分布接近于零坐標(biāo)，位置接近并重疊，說(shuō)明這些傳感器作用較小，對(duì)第1、2主成分的貢獻(xiàn)率接近于零。S7(W1W)對(duì)LA1的貢獻(xiàn)率最大，S2(W5S)、S9(W2W)依次遞減；S2(W5S)對(duì)LA2的貢獻(xiàn)率最大，S6(W1S)、S9(W2W)、S8(W2S)依次遞減且S6、S8對(duì)LA1的貢獻(xiàn)率幾乎為零，說(shuō)明氮氧化物、硫化物、芳香成分、有機(jī)硫化物對(duì)荔浦芋揮發(fā)性風(fēng)物質(zhì)的區(qū)分貢獻(xiàn)較大。由于傳感器S2對(duì)氮氧化物靈敏，S7對(duì)硫化物靈敏，S9對(duì)芳香成分、有機(jī)硫化物靈敏，LA分析說(shuō)明油炸荔浦芋中的揮發(fā)性氮氧化物、硫化物、芳香成分、有機(jī)硫化物含量較多，與2.2.1的結(jié)果相符。

圖3 荔浦芋LA圖

2.2.4 LDA分析 由圖4可知， LDA1貢獻(xiàn)率為89.47%，LDA2貢獻(xiàn)率為7.92%，累計(jì)貢獻(xiàn)率為97.39%，涵蓋了樣品的大部分信息。不同油炸時(shí)間的樣品在LDA1、LDA2方向上呈一定的變化趨勢(shì)，且相互之間不重疊，區(qū)分效果較好。其中YZ 0.0與其他樣品偏離較遠(yuǎn)，說(shuō)明油炸后荔浦芋揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)發(fā)生了較大變化；YZ 0.0～YZ 2.0距離較遠(yuǎn)，且在LDA1、LDA2上變化明顯，說(shuō)明油炸0.0～2.0 min時(shí)荔浦芋揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)成分變化較大；YZ 2.0與YZ 2.5距離較近并有些許重疊，表明油炸2.0～2.5 min時(shí)荔浦芋揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)具有相似成分；YZ 2.0、YZ 2.5與YZ 3.0距離較近，表明油炸2.0～3.0 min時(shí)荔浦芋揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)成分變化不明顯。LDA分析結(jié)果說(shuō)明不同油炸時(shí)間荔浦芋揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)存在差異。

圖4 荔浦芋LDA圖

3 結(jié)論

使用感官評(píng)價(jià)對(duì)不同油炸時(shí)間的荔浦芋進(jìn)行探究，結(jié)合電子鼻檢測(cè)，并采用PCA、LA及LDA方法進(jìn)行分析。

結(jié)果表明，油炸2.0 min的荔浦芋感官評(píng)分品質(zhì)最佳。PCA1、PCA2累計(jì)貢獻(xiàn)率為99.93%，可有效區(qū)分不同油炸時(shí)間的荔浦芋；LA1、LA2累計(jì)貢獻(xiàn)率為99.93%，其中LA1起關(guān)鍵作用，傳感器S7、S2對(duì)LA1和LA2的貢獻(xiàn)均較大，即硫化物、氮氧化物對(duì)不同油炸時(shí)間的樣品貢獻(xiàn)較大；LDA1、LDA2累計(jì)貢獻(xiàn)率為97.39%，能區(qū)分不同油炸時(shí)間的荔浦芋。不同油炸時(shí)間的荔浦芋揮發(fā)性風(fēng)味存在明顯區(qū)別，說(shuō)明油炸時(shí)間對(duì)荔浦芋揮發(fā)性風(fēng)味有很大影響。由于電子鼻只能檢測(cè)樣品的整體風(fēng)味，不能對(duì)特征性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行定性定量分析，后續(xù)需結(jié)合GC-MS、GC-O等儀器，進(jìn)一步分析荔浦芋揮發(fā)性風(fēng)味成分的組成。