秦正龍 馮長君

(1.江蘇師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，江蘇 徐州 221116；2.徐州工程學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，江蘇 徐州 221008)

菠蘿富含維生素、氨基酸、蛋白質(zhì)、脂肪、胡蘿卜素、膳食纖維及各種有機酸[1-2]，營養(yǎng)豐富，汁多肉嫩，味香濃郁，酸甜可口，還具有利尿、解暑、降壓、預(yù)防便秘和抗癌等功效[3]。由于果品的品質(zhì)一定程度上決定于果品的香氣，因此，近年來對菠蘿香味成分的研究引起了人們廣泛關(guān)注，王花俊等[4]對菠蘿揮發(fā)性香味化合物進(jìn)行了分離鑒定，確認(rèn)了44種成分；魏長賓等[5]采用聚類分析及主成分分析方法對菠蘿的香氣成分進(jìn)行了多樣性研究；劉勝輝等[6]應(yīng)用頂空固相微萃取和氣相色譜—質(zhì)譜技術(shù)，鑒定分析了6個菠蘿新品種的香氣成分；張鈺乾[7]研究了不同品種、不同產(chǎn)地菠蘿的特征香氣成分。目前，對菠蘿香氣成分的研究主要集中在分離、鑒定和檢測方面，而對其香氣成分性質(zhì)的研究則較少。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是模擬人腦網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的一種信息功能處理系統(tǒng)，該方法自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)能力強，可以構(gòu)建高質(zhì)的非線性模型，在藥物、環(huán)境、食品及智能控制等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛[8-12]，但利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法研究菠蘿揮發(fā)性香味組分未見報道。為此擬采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法中的誤差逆?zhèn)鞑ザ鄬忧梆伨W(wǎng)絡(luò)算法，建立文獻(xiàn)[4]中44種香氣成分色譜保留時間與其分子結(jié)構(gòu)之間的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，以期為菠蘿的風(fēng)味特點、質(zhì)量檢驗等提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

菠蘿揮發(fā)性香味化合物的保留時間(RT)取自文獻(xiàn)[4]。

1.2 方法

2 結(jié)果與分析

2.1 多元回歸模型的確定

(1)

用模型(1)給出的計算值與試驗值的平均誤差為3.92 min (計算值1，見表2)。

2.2 模型(1)的質(zhì)量檢驗

為了判斷模型是否存在離域點，以44個菠蘿揮發(fā)性香味化合物的Jackknifed相關(guān)系數(shù)R作雷達(dá)圖(圖1)，以0.93為圓心，0.01為間距，44個Jackknife相關(guān)系數(shù)圍繞原始模型(1)的相關(guān)系數(shù)(R=0.947)上下波動，Jackknife的相關(guān)系數(shù)為0.941～0.961，說明模型(1)沒有異常的離域點。

2.3 建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型

為了使模型的預(yù)測精準(zhǔn)度進(jìn)一步提高，使用誤差反向傳播方法的3層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以前述最好的多元回歸模型中的6種分子結(jié)構(gòu)參數(shù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入層單元，揮發(fā)性香味成分的色譜保留時間作為輸出層單元，最佳隱蔽層的單元數(shù)按照許祿等[16]的建議規(guī)則求得，其值為3。因此，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為6∶3∶1。為了避免發(fā)生過擬合，將菠蘿中44種揮發(fā)性香味物質(zhì)劃分為3個集，1組5個數(shù)據(jù)，其中的第1、3、4個數(shù)據(jù)即為訓(xùn)練集，其相關(guān)系數(shù)為0.994，每組的第2、5個數(shù)據(jù)則分別為測試集和驗證集，其相關(guān)系數(shù)分別是0.997，0.995，總相關(guān)系數(shù)為0.995。由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法得到的計算值見表2(計算值2)，多元回歸法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法試驗值和計算值的關(guān)系見圖2。綜上，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法更優(yōu)。

2.4 結(jié)果分析

表1 TR與的回歸結(jié)果?Table 1 Regression results nK,Ei and TR

表2 菠蘿香氣成分的結(jié)構(gòu)參數(shù)及色譜保留時間Table 2 Structural parameter and chromatographic retention time of aroma components from pineapple

圖1 相關(guān)系數(shù)的雷達(dá)圖Figure 1 Radar chart of correlation coefficient

圖2 兩種方法試驗值與計算值的關(guān)系Figure 2 The relationship between experimental and calculated values of RT of the two methods

3 結(jié)論