基于电子舌和电子鼻结合氨基酸分析鱼香肉丝调料风味的差异

　　

　　材料与方法

　　

　　不同品牌鱼香肉丝调料，编号为A、B、C、D、E、F。

　　

　　实验方法

　　

　　电子鼻分析 电子鼻的传感器阵列由 18 种金属氧化物传感器组成，分布在主机的 3 个矩阵室，每个矩阵室有 6 根非专一性传感器，对一类或几类物质敏感。

　　

　　电子舌分析 电子舌实验采用 Astree 电子舌第六套传感器，该套传感器包括 AHS-Sourcess，PKS，CTS-Saltiness，NMS-umami，CPS，ANS，SCS 共 7 根传感器，选择 Ag/AgCl 作为参比电极。

　　

　　结果与分析

　　

　　通过电子鼻分析鱼香肉丝调料的气味指纹图谱，也称气味雷达图，结果见图 1。图中为不同品牌鱼香肉丝调料对电子鼻 18 个传感器相应信号强度大小 ， 除 LY2/LG、 LY2/G、 LY2/AA、 LY2/Gh、LY2/gCT1 和 LY2/gCT 传感器信号强度差异不明显，其余 12 个传感器信号强度差异较为明显，其中传感器 T30/1、P10/1、P10/2、P40/1、T70/2、PA/2、P30/1、P40/2、P30/2 信号响应强度大小顺序为：D>C= B>A>F>E。表 2 列出 18 个传感器对应敏感物质类型，结合图 1 可知 ，LY2/LG、LY2/G、LY2/AA、LY2/Gh、LY2/gCT1 和 LY2/gCT 传感器对应敏感类物质如氮氧化合物、硫化物、丙酮、丙烷和丁烷等，说明样品在以上该类型物质方面差异性不明显，而剩余的传感器对极性物质、非极性物质（碳氢化合物类、氨、氯）、芳香类（甲苯、二甲苯）、胺类和氯类等物质敏感，表明样品在以上该类型物质方面差异性显著。
 

　
　
 

　　采用 PCA 分析鱼香肉丝调料的香气，结果如图 2 所示。在图 2 中，第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2）的累积贡献率为 95.3%，大于 80.0%，表明主成分可以反映样品香气的整体信息。鱼香肉丝调料的香气成分区域无重叠，说明 PCA 分析法可以对其进行有效区分。PC1 贡献率远大于 PC2，说明样品在横坐标距离越大，其差异性越大。样品的横坐标大小排列顺序为 D>C=B>A>F>E，该顺序与雷达信号响应强度大小顺序相同。同时，样品 B 和C 的横坐标分布距离较近，说明样品 B 和 C 二者的香气较为相似，其它样品 A、D、F 和 E 的横坐标存在差异，表明样品 A、D、F 和 E 香气差异性明显。
 

　　
 

　　电子舌对不同品牌鱼香肉丝调料的滋味分析

　　

　　图 3 为电子舌分析鱼香肉丝调料的滋味雷达图。由图 3 可见，电子舌的传感器相对强度值存在明显差异，表明电子舌可有效地区分不同样品的滋味。不同样品的酸、咸、鲜、甜和苦 5 种味觉相对强度值从大到小的顺序为：咸味为 E>F>C>B>A>D，鲜味为 E>B>F>C>D>A，苦味为 E>F>C>B>D>A，酸味为 D>A>B>C>F>E，甜味为 A>E>B>C>D>F，表明不同样品的滋味存在明显差异。
 

　　电子舌对鱼香肉丝调料滋味进行 PCA 分析，其主成分载荷矩阵如图 4 所示。由图 4 可见，第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2）的累积贡献率为89.3%，大于 80.0%，表明电子舌 PCA 分析能够反映样品滋味的整体信息。样品的数据点相对集中，说明样品的电子舌测定结果的稳定性相对较高，而不同样品的数据点分布于四个象限，表明样品的滋味差异性明显。载荷图是将对第一、二主成分贡献大的影响因子在 PCA 分析的二维图中表示出来，影响因子越靠近样品所在的二维坐标（x，y），则说明载荷因子对其影响越大。图中鲜味和咸味对样品 E、C 和 F 的识别贡献较大，酸味对样品 A、B 和 D 的识别贡献较大。
 

　　
 

　　不同品牌香肉丝调料游离氨基酸呈味贡献分析

　　

　　氨基酸是一种重要的呈味物质，与滋味的形成密切相关，可进一步区分不同样品滋味的差异性，结果如表 3 所示。由表 3 可见，鱼香肉丝调料共检测出21 种氨基酸，其中存在 6 种必需氨基酸，总游离氨基酸总量（TFAA）分布范围为 451.40~3017.30 mg/kg。根据味觉强度可分为鲜味氨基酸（Asp、Glu）、甜味氨基酸（Gly、Ala、Thr、Ser、Pro）、苦味氨基酸（Val、Ile、Leu、Phe、His、Tyr、Lys、Arg）和无味氨基酸（Ps、Cys、Met、β-Ala、HYP、Orn）味道强度值（Taste active value，TAV）来评价整体滋味的贡献，当 TAV 大于 1 时，该物质被认为对样品呈味贡献较大，当 TAV<1 时，表明物质对样品呈味贡献不明显[22] ，样品的氨基酸 TAV 值列于表 3。表中样品中 TAV 大于 1 的氨基酸有谷氨酸、丙氨酸、丝氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、组氨酸和精氨酸，其中所有样品中谷氨酸的 TAV 值最大，表明所有样品的鲜味氨基酸对整体的滋味呈味贡献较大。同样，在甜味氨基酸中，只有样品 E 中丙氨酸和丝氨酸的TAV 值大于 1，说明除样品 E 以外，样品 A、B、C、D 和 F 中甜味氨基酸对甜味贡献不明显。此外，在苦味氨基酸中，样品 E 的缬氨酸、苯丙氨酸和组氨酸以及样品 B 的精氨酸的 TAV 大于 1，但是，苦味通常被鲜味和甜味所掩盖不具有呈味活性[22]。分析表明样品 E 的鲜味氨基酸和甜味氨基酸对整体滋味贡献显著。
 

　　
 

　　将游离氨基酸采用归一化法绘制聚类热图，结果如图 5 所示。由图 5 可见，21 种氨基酸可分为2 个大聚类，其中聚类 1 大部分是由苦味和无味氨基酸组成，聚类 2 大部分则是由甜味和鲜味氨基酸组成。同时，不同调料的聚类可分为 2 个大聚类，其中大聚类 1 为样品 E，聚类 2 由其它 5 种调料组成，说明样品 E 与其它样品的滋味差异明显。
 

　　
 

　　电子舌滋味特性与游离氨基酸相关性分析

　　

　　以游离氨基酸为自变量 X，电子舌滋味特性为因变量 Y 进行偏最小二乘法分析（PLS），其相关性分析结果如图 6 所示。在 PLS 模型中，自变量和因变量之间的距离表明二者之间的相关性，距离越近，正相关性越强。图中酸味与苏氨酸和羟脯氨酸相关性密切，鲜味、咸味和苦味与谷氨酸相关性密切，甜味与甘氨酸、丙氨酸和蛋氨酸相关性密切。

　　

　　为进一步探究不同样品的呈味氨基酸和电子舌 滋味特性的相关性，Pearson 相关系数用于确定每一个电子舌滋味特性正相关的呈味氨基酸，一般况下，相关系数|r|在 0.8~1.0 之间表示极强相关，0.6~0.8 之间表示强相关，0.4~0.6 之间表示中等强相关，02~0.4 之间表示弱相关]。由图 7 可见，电子舌滋味特性与呈味氨基酸呈现相关性。酸味与苏氨酸和精氨酸呈现强相关，其中与苏氨酸相关性显著（P<0.05）。甜味与甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸和蛋氨酸呈现强相关，其中与甘氨酸相关性显著（P<0.05）。咸味与谷氨酸、缬氨酸和鸟氨酸呈现强相关，鲜味与谷氨酸、丝氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、胱氨酸和鸟氨酸呈现强相关，苦味与谷氨酸、丝氨酸、缬氨酸、胱氨酸和鸟氨酸呈现强相关，其中咸味、鲜味和苦味均是与谷氨酸相关性极显著（P<0.01），结果与氨基酸结果不同，这可能是由于调料的原料中含有咸味肽和苦味肽，呈味多肽分解可增加谷氨酸的含量，并且咸味肽也可以呈现出鲜味 ，使得咸味和苦味与谷氨酸相关性显著。
 

　　
 

　　结论

　　

　　本文利用电子鼻、电子舌和氨基酸检测对不同品牌的鱼香肉丝调料进行分析，采用主成分（PCA）、聚类分析、Pearson 相关系数和偏最小二乘法（PLS）对调料风味的差异性进行区分。结果表明：电子鼻中 12 个传感器的响应强度差异性明显，其中碳氢化合物、芳香类、胺类和氯类差异显著。PCA 分析法可以有效地区分不同品牌鱼香肉丝调料的香气，样品 B 和 C 的香气较为相似，其它样品的香气差异明显。

　　

　　电子舌和氨基酸分析可见，不同品牌鱼香肉丝调料在滋味上存在差异性，其中样品 D 的酸味较为突出，样品 A 的甜味较为突出，样品 E 在咸味和鲜味较为突出。同时，在样品 E 中，鲜味氨基酸和甜味氨基酸对整体滋味贡献显著。不同品牌鱼香肉丝调料的滋味特性与大部分游离氨基酸呈现正相关，其中酸味和甜味分别与苏氨酸和甘氨酸相关性显著（P<0.05），咸味、鲜味和苦味与谷氨酸相关性极显著（P<0.01）。