阅读说明：本技术 一种基于感官评价和电子鼻分析的蒸制荔浦芋品质判别方法 (Steamed Lipu taro quality discrimination method based on sensory evaluation and electronic nose analysis ) 是由 黎小椿 苏可珍 罗杨合 聂辉 于 2019-11-05 设计创作，主要内容包括：本发明属于食品分析检测领域,具体涉及一种基于感官评价和电子鼻分析的蒸制荔浦芋品质判别方法。所述方法包括以下步骤：(1)研究蒸制荔浦芋的风味特性,建立感官评价方法；(2)蒸制荔浦芋的电子鼻检测；(3)待测蒸制荔浦芋的品质判别：收集步骤(2)电子鼻检测中电子鼻传感器阵列采集的数据并与步骤(1)得到的感官评分构建对应关系,利用电子鼻传感器具有对不同气体迅速响应的特点,采用主成分分析、线性判别分析以及载荷分析方法分析传感器特征值来快速判别待测蒸制荔浦芋的品质等级。本发明能够快速准确的对不同蒸制时间处理的荔浦芋品质进行判别和区分,具有结果客观、重复性好、灵敏度高、分析速度快、操作简单、经济高效等优点。(The invention belongs to the field of food analysis and detection, and particularly relates to a steamed Lipu taro quality discrimination method based on sensory evaluation and electronic nose analysis. The method comprises the following steps: (1) researching the flavor characteristics of the steamed Lipu taro and establishing a sensory evaluation method; (2) detecting the steamed Lipu taro by an electronic nose; (3) judging the quality of the steamed Lipu taro to be detected: and (3) collecting data acquired by the electronic nose sensor array in the electronic nose detection in the step (2) and establishing a corresponding relation with the sensory score obtained in the step (1), and analyzing the characteristic value of the sensor by using principal component analysis, linear discriminant analysis and load analysis methods to quickly discriminate the quality grade of the steamed Lipu taro to be detected by utilizing the characteristic that the electronic nose sensor has quick response to different gases. The method can quickly and accurately judge and distinguish the quality of the Lipu taros processed at different steaming time, and has the advantages of objective result, good repeatability, high sensitivity, high analysis speed, simple operation, economy, high efficiency and the like.)

一种基于感官评价和电子鼻分析的蒸制荔浦芋品质判别方法

【技术领域】

本发明涉及食品分析检测领域，具体涉及一种基于感官评价和电子鼻分析的蒸制荔浦芋品质判别方法。

【背景技术】

芋头(Colocasia esculenta(L.)Schott)，又称芋艿、青芋、土芝、毛芋等，为多年生草本植物。全世界的芋头品种在700个左右，主要品种有红芋(又称红芽芋)、白芋(又称白芽芋)，九头芋(狗爪芋)，槟榔芋等。荔浦芋是槟榔芋的著名品种，广西极具特色的农作物，荔浦芋在广西各地都有栽培，以荔浦县的品质最优，至今已有340多年的栽培历史，现已成为国家地理标志保护农产品，被誉为“芋中极品”，是广西素负盛名的特产蔬菜，2017年被评为中国农产品百强品牌。根据农业部亚热带果品蔬菜质量监督检验测试中心测定：荔浦芋水分含量≤65.9％；灰分含量≥1％；蛋白质含量≥1.88g/100g；淀粉含量≥25.7g/100g；锌含量≥15.08mg/kg；铁含量≥1.12mg/kg；钾含量≥448mg/100g；氨基酸含量≥1.26％。荔浦芋含有丰富的淀粉、蛋白质、维生素、多糖、矿物质、膳食纤维等，具有健脾消食、调补中气、消疡散结、降压降脂、增强人体免疫力等作用，即可做菜肴也可做零食，是老幼皆宜的滋补佳品。

目前，国内外对芋头的研究主要集中在栽培技术、贮藏保鲜和营养成分分析及加工方面，对芋头的挥发性风味物质研究较少。根据所查阅文献，尚未有关于荔浦芋挥发性风味物质方面研究的文献报道。

【

发明内容

】

本发明的目的是提供一种基于感官评价和电子鼻分析的蒸制荔浦芋品质判别方法。该方法能够快速准确的对不同蒸制时间处理的荔浦芋品质进行判别和区分。具有结果客观、重复性好、灵敏度高、分析速度快、操作简单、经济高效等优点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于感官评价和电子鼻分析的蒸制荔浦芋品质判别方法，包括以下步骤：

(1)研究蒸制荔浦芋的风味特性，建立感官评价方法：组建感官评价专家小组，按照口感、形状、色泽、气味进行评分，评分为百分制；

(2)蒸制荔浦芋的电子鼻检测：

对芋片进行蒸制，蒸制时间分别为0min，2.5min，5min，7.5min，10min，12.5min，每个时间点的芋片样品进行单独蒸制，蒸制时间结束取出室温放置3min后将芋片切碎，准确称取样品7.0g于250mL一次性塑料杯中并附上封口膜，室温静置平衡30min后对样品所散发出的气体进行电子鼻检测；

(3)待测蒸制荔浦芋的品质判别：收集步骤(2)电子鼻检测中电子鼻传感器阵列采集的数据并与步骤(1)得到的感官评分构建对应关系，利用电子鼻传感器具有对不同气体迅速响应的特点，采用主成分分析、线性判别分析以及载荷分析方法分析传感器特征值来快速判别待测蒸制荔浦芋的品质等级。

进一步地，所述步骤(2)电子鼻检测条件为：传感器室流量400mL/min，载气速度为400mL/min，清洗时间60s，电子鼻采样间隔1s，样品准备时间5s，检测时间为120s。

进一步地，步骤(2)中，所述电子鼻检测采用的电子鼻传感器个数为10个，分别为S1检测芳香成分和苯类化合物、S2检测氮氧化物、S3检测氨类、S4检测氢化合物、S5检测短链烷烃芳香成分、S6检测甲基类、S7检测硫化物、S8检测醇类和醛酮类、S9检测有机硫化物、S10检测长链烷烃类。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明利用感官评价并结合电子鼻结合多元统计分析方法对不同蒸制时间荔浦芋挥发性风味物质进行分析研究。感官评价结果显示蒸制10min的荔浦芋品质更佳。由雷达分布图、LA、PCA及LDA结果表明，电子鼻系统能够很好地区分不同蒸制时间荔浦芋样品，具有很好的识别不同蒸制时间荔浦芋的能力。

【附图说明】

图1：不同蒸制时间荔浦芋电子鼻传感器响应雷达图。

图2：不同蒸制时间荔浦芋PCA图。

图3：不同蒸制时间荔浦芋LA图。

图4：不同蒸制时间荔浦芋LDA图。

【

具体实施方式

】

实施例

1材料与方法

1.1材料与设备

新鲜荔浦芋(1.5-2kg/个)，产自广西贺州市，形态完整个体饱满，无虫斑无机械损伤。

德国PNE3电子鼻：北京盈盛恒泰科技有限公司；C21-RT2170多功能电磁炉：广东美的生活电器制造有限公司；AQT-1500分析天平：艾德姆横器武汉有限公司。

1.2方法

1.2.1荔浦芋前处理

将芋头清洗，切去外皮，沿着芋头纵向方向切片，切成厚约1cm，长约8cm，宽约4cm的芋片。

1.2.2蒸制荔浦芋的制备及样品采集

使用普通蒸锅和电磁炉对芋片进行蒸制，蒸锅内水高度约为3.5cm，先用2100W功率把水煮至沸腾，水沸腾后把芋片放至蒸锅内的蒸板上蒸制并计时，同时把功率降至1000W。蒸制时间分别为0min(HS 0)，2.5min(HS 2.5)，5min(HS 5)，7.5min(HS 7.5)，10min(HS 10)，12.5min(HS 12.5)，每个时间点的芋片样品进行单独蒸制，其中5min为荔浦芋片蒸制到刚好熟透时所需时间，蒸制时间结束取出室温放置3min后将芋片切碎，准确称取样品7.0g于250mL一次性塑料杯中并附上封口膜，室温静置平衡30min后进行电子鼻检测。

1.2.3感官评定方法

评定小组由10名(四男六女，年龄24-35岁)身体状况良好，无不良嗜好的实验室食品专业人员组成，品评环境符合要求，评定前、后用清水漱口，按照口感(硬度、沙性、糯性、黏液量)、形状、色泽、气味进行评分，评分为百分制，评分表见表1。品评前，让品评员熟悉并确认荔浦芋的感官特性，评价步骤为先闻并评定荔浦芋的气味，然后观察其色泽，再通过咀嚼、手触摸及手掰辅助判断，评定芋片各相应指标的得分，最后的感官得分为10名品评员的平均分。

表1 不同蒸制时间荔浦芋的感官评价标准

Table 2 Sensory evaluation criteria of Lipu taro at differentsteaming time

1.2.4电子鼻检测

采用德国PNE3电子鼻检测系统，传感器名称及其阵列性能描述见表2。测试样品6组，每组5个平行。传感器室流量400mL/min，载气速度为400mL/min，清洗时间60s，电子鼻采样间隔1s，样品准备时间5s，检测时间为120s。

表2 PNE3型电子鼻标准传感器阵列性能

Table 1 Properties of standard sensors on PEN3 electronic nose

1.2.5数据的统计分析

采用PEN3电子鼻内部自带WinMuster软件进行主成分分析、传感器载荷分析及线性判别分析，实验结果数据处理采用Excel 2016软件。

2结果与分析

2.1感官评价数据与分析

由表3可知，蒸制10min的样品的感官总分评分最高，为88.1分；7.5min和12.5min样品评分相近，分别为83和83.7分。不同蒸制时间荔浦芋硬度、沙性、糯性、色泽方面，2.5～10min蒸制时间范围内，评分随着蒸制时间的延长而升高；12.5min评分降低，可能是由于蒸制时间过长，荔浦芋开始软塌，花纹的色泽变暗，总体口感和挥发性风味物质品质也变差。黏液量和气味方面，蒸制时间越长评分越高；10min和12.5min样品气味评分相近。总体评价上，蒸制10min芋片的感官特点表现为芋头形状完整，香味浓郁，硬度、沙性、糯性、黏液量均适中，芋片肉颜色呈紫白色，花纹呈深紫色且色泽均匀；而蒸制7.5min和12.5min总体感官评分稍低于10min，7.5min芋片色泽不够均匀，12.5min芋片肉和花纹颜色变暗且稍有软塌；蒸制2.5min时芋片未熟透，各方面评分均较低；蒸制5min时芋片刚好熟透，但香味不饱满，肉和花纹的色泽未彻底呈现，且咀嚼时偏硬，口感不佳。感官评价结果显示，蒸制时间为10min荔浦芋的总体挥发性风味物质最佳。

表3 不同蒸制时间荔浦芋感官评定结果

Table 3 Sensory evaluation of Lipu taro with different steaming time

2.2电子鼻数据与分析

2.2.1电子鼻传感器对不同蒸制时间荔浦芋的响应雷达图分析

不同蒸制时间荔浦芋的六组样品对传感器的相应雷达图如图1。传感器响应值越大，表明蒸制荔浦芋中该传感器代表的某类物质浓度越大，响应值差异越大表明传感器对六组不同蒸制时间荔浦芋挥发性气味的区分效果越好。由图可知传感器S6(对甲基类灵敏)、S7(对硫化物灵敏)、S8(对醇类、醛酮类灵敏)、S9(对芳香成分、有机硫化物灵敏)对不同蒸制时间的荔浦芋样品的响应值较大，其中S6区分能力最强。从0-12.5min，S1、S3、S4、S5、S10传感器响应值接近于1，说明不同蒸制时间荔浦芋中对应的化合物含量较低；从2.5-12.5min，S6、S7、S8、S9传感器的响应值随着蒸制时间的延长而增大，说明S6、S7、S8、S9所代表的挥发性风味物质的浓度随着蒸制时间的延长而增大，含量较为突出。响应雷达图分析说明，不同蒸制时间荔浦芋的特征挥发性风味物质均来自甲基类物质、硫化物、氮氧化物、醇类及醛酮类物质，而样品0min的氮氧化物、硫化物浓度较大。

2.2.2不同蒸制时间荔浦芋挥发性风味物质成分主成分分析

主成分分析在对样品特性一无所知的前提下，利用降维的思想把传感器多指标的信息转换为少数几个综合指标，挖掘有用的信息。该算法不丢失样品的任何信息，仅通过改变坐标轴来达到区分样品的目的。PC1和PC2上包含了PCA转换中得到的第一主成分和第二主成分的贡献率，贡献率越大，越能更好地反应样品信息。由图2可知，不同蒸制时间荔浦芋的第1主成分(PC1)贡献率为91.85％，第2主成分(PC2)的贡献率为7.96％，累积贡献率为99.81％，表明这两个主成分基本包含了原始数据的所有信息，即代表了样品的大部分信息特征且以PC1区分为主。各个不同蒸制时间的样品几乎可以区分开，且在PC1和PC2上呈现一定的变化趋势，样品HS 10和HS 12.5有重叠，表明这两个样品彼此间气味差异不大，HS 0样品在PC1方向与其他样品间距均较大，说明蒸制0min荔浦芋在气味上与其他样品存在较大差异。PCA分析表明经过蒸制的荔浦芋挥发性风味物质成分发生的变化较大。

2.2.3不同蒸制时间荔浦芋挥发性风味物质成分传感器载荷分析(LA)

LA通常用来体现传感器在识别模式中的重要程度，位点坐标表示其在主成分上的比重，坐标值越大，说明传感器对检测样品的挥发性风味物质反应较敏感，该传感器是识别传感器。根据图3不同蒸制时间荔浦芋LA图可知，第1主成分(LA1)的贡献率为91.85％，第2主成分(LA2)的贡献率为7.96％，累计贡献率为99.81％，反映了样品绝大部分信息特征。传感器S10、S5、S4、S3、S1的分布接近零坐标，且位置靠近，有部分重叠，表明其感应信号变化较弱，贡献率小，表明他们对不同蒸制时间荔浦芋挥发性气味的敏感程度较低。传感器S6(甲基类)、S7(硫化物)对第1主成分的贡献率较大，且S6对第2主成分的贡献率最大，S6是区别不同蒸制时间荔浦芋挥发性风味物质的主要传感器。LA分析说明甲基类物质和硫化物在对不同蒸制时间荔浦芋挥发性风味物质区分中贡献较大，与2.2.1雷达图分析结果相符。

2.2.4不同蒸制时间荔浦芋挥发性风味物质成分线性判别分析(LDA)

线性判别分析，是继PCA分析之后对传感器所感应的挥发性风味物质的响应信号进一步优化处理，扩大数据之间的差异性，进而反映样品香气的差异情况。线性判别分析时，可以利用所有的传感器信号以提高分类的准确性。线性判别分析相比于主成分分析来说更加注重样品在空间中的分布规律及各样品间的距离分析，通常与PCA法同时采用，达到更好的分析目的。这两种方法在电子鼻气味检测领域已取得良好的效果。根据图4可知，不同蒸制时间荔浦芋LDA图第1判别函数(LDA1)的贡献率为67.24％，第2判别函数(LDA2)的贡献率为31.96％，累计贡献率达到99.2％，能很好地反映样品的总体信息。随着蒸制时间的延长，除HS 0样品外，其他样品在LDA1上相差不大并没有规律，在LDA2上变化明显，并呈现一定的变化规律，其中HS 10与HS 12.5没有明显被区分开，说明这两个蒸制时间的荔浦芋挥发性风味物质成分差异不大。HS 0在LDA1和LDA2方向均表现出最大差异，说明蒸制后的荔浦芋挥发性风味物质发生的变化较大。相比其他样品，HS 2.5偏离HS 0最近，可能是由于蒸制2.5min荔浦芋尚未熟透，因此与蒸制0min样品相似的挥发性风味物质成分较多。LDA分析总体结果与2.2.2的PCA分析相似，说明电子鼻可以达到区分不同蒸制时间荔浦芋的目的。

3结论

利用感官评价并结合电子鼻结合多元统计分析方法对不同蒸制时间荔浦芋挥发性风味物质进行分析研究。感官评价结果显示蒸制10min的荔浦芋品质更佳。由雷达分布图、LA、PCA及LDA结果表明，电子鼻系统能够很好地区分不同蒸制时间荔浦芋样品，具有很好的识别不同蒸制时间荔浦芋的能力。不同蒸制时间荔浦芋LA分析说明第1主成分起关键作用，传感器S6、S7对第1主成分的贡献率较大，且S6对第2主成分的贡献率最大，即甲基类和硫化物对区分不同蒸制时间荔浦芋贡献较大。PCA分析时PC1和PC2的总贡献率为99.81％，LDA分析时，LD1和LD2的总贡献率为99.2％，同样能较好地区分不同蒸制时间的荔浦芋。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。