基于電子鼻檢測(cè)‘霞暉5號(hào)’桃果實(shí)的冷害

朱 娜，潘磊慶，鄔慧穎，張 嬙，屠 康,*，尹方平，趙吉宇，譚學(xué)成

（1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，江蘇 南京 210095；2.浙江省臺(tái)州市路橋區(qū)食品藥品監(jiān)督管理局，浙江 臺(tái)州 318050）

基于電子鼻檢測(cè)‘霞暉5號(hào)’桃果實(shí)的冷害

朱 娜1,2，潘磊慶1，鄔慧穎1，張 嬙1，屠 康1,*，尹方平1，趙吉宇1，譚學(xué)成1

（1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，江蘇 南京 210095；2.浙江省臺(tái)州市路橋區(qū)食品藥品監(jiān)督管理局，浙江 臺(tái)州 318050）

為了建立桃果實(shí)冷害的無(wú)損檢測(cè)方法，將桃果實(shí)于0、5℃條件下冷藏，通過(guò)對(duì)感官評(píng)分、理化指標(biāo)的綜合分析建立果實(shí)冷害等級(jí)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；采用PEN3電子鼻獲取桃果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)的傳感器響應(yīng)值，并利用氣-質(zhì)聯(lián)用技術(shù)測(cè)定桃果實(shí)的氣味變化。研究建議了桃果實(shí)冷害的4級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)：感官評(píng)分達(dá)90分以上為0級(jí)；感官評(píng)分在80～90分之間，出庫(kù)后硬度正常降低的果實(shí)為1級(jí)；感官評(píng)分在70～80分之間，出庫(kù)后硬度未正常降低的果實(shí)為2級(jí)；感官評(píng)分低于70分的果實(shí)為3級(jí)。利用Fisher判別建立的數(shù)學(xué)模型判別準(zhǔn)確率為91.7%，果實(shí)發(fā)生冷害時(shí)青香型物質(zhì)的相對(duì)含量增大，果香型物質(zhì)的相對(duì)含量降低；僅在發(fā)生冷害的果實(shí)中檢出的物質(zhì)為十四烷、十六烷、十九烷，其相對(duì)含量隨冷藏時(shí)間延長(zhǎng)而增大，可作為監(jiān)測(cè)桃果實(shí)冷害發(fā)生情況的特征氣體。研究結(jié)果可為實(shí)現(xiàn)桃果實(shí)冷害的無(wú)損、快速檢測(cè)提供參考。

桃果實(shí)；冷害；電子鼻；檢測(cè)

水蜜桃成熟于高溫多雨的夏季，采后后熟迅速，耐藏性較差[1]。低溫雖可有效延長(zhǎng)果實(shí)的貯藏期，但水蜜桃屬于冷敏性果實(shí)，不適的低溫條件下易發(fā)生冷害。發(fā)生冷害的果實(shí)外觀正常，但品質(zhì)已經(jīng)劣變，表現(xiàn)為果肉褐變，組織木質(zhì)化或發(fā)綿，風(fēng)味變淡及出現(xiàn)異味等[2]，易受微生物侵染而腐爛，若不及時(shí)剔除出流通環(huán)節(jié)將造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。目前我國(guó)水果分級(jí)主要采用人工檢測(cè)的方法，對(duì)內(nèi)部品質(zhì)的評(píng)價(jià)采用破壞性檢測(cè)的方法，以樣本品質(zhì)衡量總體質(zhì)量，分級(jí)效率較低且漏檢率高[3]。分級(jí)方法落后及標(biāo)準(zhǔn)的滯后嚴(yán)重影響了我果實(shí)水果產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[4]，為了實(shí)現(xiàn)果實(shí)冷害的全量、無(wú)損、在線檢測(cè)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者以蘋果為對(duì)象進(jìn)行了研究并取得了一定成果[5-7]，相較于蘋果，水蜜桃更易發(fā)生冷害，目前關(guān)于電子鼻檢測(cè)水蜜桃冷害的的研究未見報(bào)道。

風(fēng)味變化是桃果實(shí)產(chǎn)生冷害的重要特征之一，電子鼻技術(shù)是一種智能仿生設(shè)備，能夠在不破壞檢測(cè)對(duì)象完整性的前提下快速獲取對(duì)象的揮發(fā)性物質(zhì)的指紋圖譜，據(jù)此進(jìn)行分析可進(jìn)行果實(shí)品質(zhì)檢測(cè)。目前已被用于果實(shí)品種、成熟度、貨架期、病害及人為缺陷的檢測(cè)[8-14]?！紩?號(hào)’桃與其他品種水蜜桃相比具有品質(zhì)優(yōu)良、產(chǎn)量高、抗逆性好等優(yōu)點(diǎn)，是我國(guó)目前重點(diǎn)推廣的主要優(yōu)良品種之一[15]。本研究以‘霞暉5號(hào)’桃果實(shí)為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，從感官評(píng)定、褐變指數(shù)、硬度、總可溶性固形物、可滴定酸、出汁率等理化指標(biāo)入手，研究桃果實(shí)低溫冷藏下冷害的發(fā)生、發(fā)展情況，確定桃果實(shí)冷害的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，繼而利用電子鼻檢測(cè)發(fā)生冷害的桃果實(shí)的氣味變化，通過(guò)多元統(tǒng)計(jì)分析建立發(fā)生冷害的桃果實(shí)的檢測(cè)及分級(jí)模型并進(jìn)行驗(yàn)證；同時(shí)，結(jié)合頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對(duì)不同程度冷害的桃果實(shí)的風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，確定桃果實(shí)特征性風(fēng)味物質(zhì)在果實(shí)發(fā)生不同程度的冷害時(shí)的相對(duì)含量，以及發(fā)生冷害的桃果實(shí)的特征氣體，揭示電子鼻檢測(cè)發(fā)生冷害的桃果實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為‘霞暉5號(hào)’，采自江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果園，選擇果皮底色呈乳白且果面開始轉(zhuǎn)紅的果實(shí)，采后2 h內(nèi)運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室，挑選大小一致、無(wú)病害、無(wú)機(jī)械傷的果實(shí)備用。

1.2 儀器與設(shè)備

TA.XT2i質(zhì)構(gòu)分析儀 英國(guó)Stable Micro Systems公司；TD-45數(shù)字折光儀 浙江托普儀器有限公司；pH計(jì)新加坡Trans-Wiggens公司；BD-SPX生化培養(yǎng)箱 南京貝帝儀器有限公司；PEN3電子鼻 德國(guó)Airsense公司；7890A/5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國(guó)安捷倫公司；75 μm CAR/PDMS頂空固相微萃取裝置 美國(guó)Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 桃果實(shí)低溫冷藏處理

桃果實(shí)在2.2～7.6 ℃條件下容易出現(xiàn)冷害癥狀，在5 ℃條件下尤為敏感，在0 ℃冷藏反而可以更好的延長(zhǎng)貨架期[16]。本研究測(cè)定果實(shí)在0、5 ℃條件下冷藏不同時(shí)間后，20 ℃模擬貨架至第3天的品質(zhì)情況，研究果實(shí)冷害發(fā)生、發(fā)展規(guī)律，以建立桃果實(shí)冷害的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，每周從每組55個(gè)果實(shí)中取出10個(gè)冷藏的果實(shí)轉(zhuǎn)至20 ℃、相對(duì)濕度90%左右條件下放置3 d，進(jìn)行感官評(píng)定，并測(cè)定果實(shí)的褐變指數(shù)、硬度、出汁率、總可溶性固形物含量、可滴定酸含量等理化指標(biāo)，測(cè)定重復(fù)3次，取10個(gè)果實(shí)測(cè)得數(shù)據(jù)的平均值用于進(jìn)一步分析；每周從每組果實(shí)中隨機(jī)取出5個(gè)用于氣體成分的測(cè)定；余下每組40個(gè)果實(shí)用于桃果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)的電子鼻傳感器響應(yīng)值測(cè)定。

1.3.2 桃果實(shí)感官評(píng)定

感官指標(biāo)體系的建立及體系中各指標(biāo)權(quán)重的確定是進(jìn)行感官評(píng)定的前提。參照張海英等[17]的研究結(jié)果，結(jié)合桃果實(shí)的冷害癥狀，建立如表1所示感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，由10名食品專業(yè)本科生組成的感官評(píng)定小組進(jìn)行評(píng)定，每人對(duì)每個(gè)果實(shí)評(píng)定1次，取10個(gè)果實(shí)測(cè)得數(shù)據(jù)的平均值用于進(jìn)一步分析。

1.3.3 桃果實(shí)褐變指數(shù)的測(cè)定

參考郜海燕等[18]的方法進(jìn)行測(cè)定。將果實(shí)沿縫合線縱切，按照褐變面積大小將果實(shí)分為4級(jí)，定義如下：0級(jí)，無(wú)褐變；1級(jí)，輕度褐變，褐變面積小于25%；2級(jí)，中度褐變，褐變面積介于25%～50%之間；3級(jí)，重度褐變，褐變面積大于50%。褐變指數(shù)按式（1）計(jì)算。

1.3.4 桃果實(shí)硬度的測(cè)定

自果實(shí)向陽(yáng)面中心位置開始每隔90°取一個(gè)測(cè)定點(diǎn)，共4個(gè)，測(cè)定前用刀片將測(cè)定點(diǎn)處果皮削去1 cm2左右。用TA-XT2i質(zhì)構(gòu)分析儀進(jìn)行測(cè)定，探頭直徑為5 mm，探頭深入果肉10 mm。以4個(gè)點(diǎn)的平均值作為該果實(shí)的硬度[19]。

1.3.5 桃果實(shí)出汁率的測(cè)定

參考馮磊等[20]的研究方法。將果肉切碎稱取5 g（m1）置于放有脫脂棉的離心管中，1 500 r/min離心10 min后取出脫脂棉測(cè)定剩余果肉質(zhì)量（m2）。出汁率按式（2）計(jì)算。

1.3.6 桃果實(shí)可溶性固形物含量的測(cè)定

將果肉去皮切成小塊，用無(wú)菌紗布擠出汁液利用數(shù)字折光儀進(jìn)行測(cè)定。每個(gè)果實(shí)重復(fù)測(cè)定3次，取平均值，結(jié)果以%表示。

1.3.7 桃果實(shí)可滴定酸的測(cè)定

參照GB/T 12293—1990《水果、蔬菜制品：可滴定酸度的測(cè)定》中的酸堿滴定法進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果以蘋果酸的含量（%）表示。

1.3.8 桃果實(shí)的電子鼻響應(yīng)值測(cè)定

將1個(gè)桃果實(shí)置于容積為1 L的燒杯中，每周每組測(cè)定40個(gè)。測(cè)定時(shí)以錫紙將放有桃果實(shí)的燒杯封口，24 ℃靜置頂空10 min后測(cè)定電子鼻響應(yīng)值，測(cè)定參數(shù)如下：流速300 mL/min，測(cè)定時(shí)間60 s，洗氣時(shí)間80 s，樣品準(zhǔn)備時(shí)間5 s，自動(dòng)清零時(shí)間5 s。多次預(yù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)桃果實(shí)電子鼻響應(yīng)值在測(cè)定過(guò)程的第40秒左右開始趨于穩(wěn)定，為了保證數(shù)據(jù)的可比性選擇測(cè)定過(guò)程第50秒的數(shù)據(jù)用于后續(xù)分析[21]。

1.3.9 桃果實(shí)氣體成分的測(cè)定

每處理隨機(jī)挑選5個(gè)果實(shí)，四分法切樣，切碎混勻、液氮冷凍后－18 ℃冷藏備用。測(cè)定時(shí)稱取5 g果肉加入5 mL飽和NaCl研磨，研磨液置于20 mL樣品瓶中，放入磁力轉(zhuǎn)子，40 ℃頂空30 min。

1）萃取頭老化：選用CAR/ PDMS萃取頭，測(cè)定前將萃取頭于氣相色譜進(jìn)樣口老化，溫度為250 ℃，載氣流速控制在1 mL/min，老化時(shí)間30 min。2）萃?。簩⒗匣蟮妮腿☆^通過(guò)瓶蓋內(nèi)的聚四氟乙烯隔墊插入樣品瓶中，推出纖維頭萃取40 min，測(cè)定前在進(jìn)樣口解吸3 min。3）色譜條件：色譜柱：HP-5MS毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；升溫程序：50 ℃，保持2 min，2 ℃/min升至100 ℃，保持3 min，10 ℃/min升至220 ℃保持3 min；載氣流速（He）1 mL/min；不分流。4）質(zhì)譜條件：電子轟擊離子源；電子能量70 eV；四極桿溫度150 ℃；離子源溫度230 ℃；質(zhì)量掃描范圍m/z 29～540。5）將各組分總離子流圖在NIST譜庫(kù)進(jìn)行檢索定性分析，選擇匹配度大于80%的組分。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用SPSS 18軟件進(jìn)行相關(guān)性分析，F(xiàn)isher判別模型的建立及驗(yàn)證。

2 結(jié)果與分析

2.1 冷藏期桃果實(shí)品質(zhì)變化及冷害等級(jí)的確定

2.1.1 冷藏期桃果實(shí)感官評(píng)分的變化

桃果實(shí)在0 ℃條件下冷藏時(shí)果實(shí)感官評(píng)價(jià)結(jié)果見圖1。隨著冷藏期的延長(zhǎng)桃果實(shí)感官評(píng)價(jià)體系中各指標(biāo)得分均呈下降趨勢(shì)，0 ℃冷藏1周并3 d貨架期后的果實(shí)感官評(píng)分高于90分，各品質(zhì)特性都處于較佳水平；冷藏2周貨架3 d后果實(shí)感官評(píng)分降到90分以下，顯示冷藏處理影響了果實(shí)的食用品質(zhì)；冷藏3周貨架3 d后的果實(shí)感官評(píng)分持續(xù)下降，但可接受度仍維持在較高水平；冷藏4周貨架3 d后的果實(shí)食用品質(zhì)明顯下降，表現(xiàn)為果實(shí)表面色澤暗淡，果肉褐變加劇，口感寡淡，果實(shí)香氣變淡并出現(xiàn)異味；冷藏5周貨架3 d后果實(shí)皺縮，色澤暗淡，果肉完全褐變，中心呈水漬狀，感官評(píng)分低于70分，失去食用價(jià)值。

圖1 0℃貯藏期桃果實(shí)感官評(píng)價(jià)結(jié)果Fig.1 Sensory scores of peach stored at 0 ℃

桃果實(shí)在5 ℃條件下冷藏時(shí)果實(shí)感官評(píng)價(jià)結(jié)果見圖2。各感官評(píng)價(jià)指標(biāo)得分的變化趨勢(shì)與在0 ℃條件下冷藏的相似，但變化幅度大于0 ℃冷藏的果實(shí)，在冷藏1周貨架3 d后的感官評(píng)分高于80分，低于0 ℃冷藏同期值，且冷藏2周貨架3 d后果實(shí)品質(zhì)急劇下降，表現(xiàn)為果實(shí)表面色澤暗淡，果肉組織褐變明顯，質(zhì)地綿軟，口感寡淡，果實(shí)特有的香氣減弱，出現(xiàn)可感的異味，隨著冷藏期的延長(zhǎng)，果實(shí)品質(zhì)持續(xù)快速惡化，冷藏4周后失去食用價(jià)值。

圖2 5℃貯藏期桃果實(shí)感官評(píng)價(jià)結(jié)果Fig.2 Sensory scores of peach stored at 5 ℃

2.1.2 冷藏期桃果實(shí)褐變指數(shù)的變化

表2 冷藏期桃果實(shí)品質(zhì)的變化Table 2 Changes in peach fruit quality during storage

冷藏期桃果實(shí)褐變指數(shù)的變化見表2，0 ℃冷藏的桃果實(shí)在冷藏2周貨架3 d后產(chǎn)生可見褐變，隨后逐漸變大；5 ℃冷藏的桃果實(shí)在冷藏1周后貨架期即出現(xiàn)褐變，整個(gè)冷藏過(guò)程中褐變指數(shù)隨冷藏時(shí)間延長(zhǎng)而變大，且整個(gè)測(cè)定周期的褐變指數(shù)均高于0 ℃冷藏的果實(shí)。

2.1.3 冷藏期桃果實(shí)硬度的變化

冷藏期桃果實(shí)硬度變化見表2，0 ℃冷藏的果實(shí)硬度隨冷藏期延長(zhǎng)而逐漸下降，5 ℃冷藏的果實(shí)在1周后的硬度低于0 ℃果實(shí)的同期值，在冷藏2周后硬度異常變大，至冷藏4周后迅速下降。將5 ℃冷藏2周、3周的果實(shí)取出于20 ℃、相對(duì)濕度90%條件下繼續(xù)放置并每天測(cè)定其硬度變化，冷藏2周的果實(shí)在貨架過(guò)程中硬度可正常降低，而低溫冷藏3周的果實(shí)則一直維持較高的硬度直至果實(shí)衰老變質(zhì)。

2.1.4 冷藏期桃果實(shí)出汁率的變化

冷藏期桃果實(shí)出汁率變化見表2，0 ℃冷藏的果實(shí)出汁率逐步上升，5 ℃冷藏的果實(shí)1周后的出汁率高于冷藏前的值，也高于0 ℃冷藏果實(shí)的同期值，在2周后出汁率呈下降趨勢(shì)。冷藏1周時(shí)果實(shí)生理反應(yīng)處于正常水平，5 ℃冷藏的果實(shí)后熟速度高于0 ℃冷藏果實(shí)，故前者出汁率高于后者；冷藏2周后5 ℃的果實(shí)產(chǎn)生生理異常，導(dǎo)致果實(shí)出汁率下降。

2.1.5 冷藏期桃果實(shí)可溶性固形物含量的變化

冷藏期桃果實(shí)可溶性固形物含量變化見表2，在0、5 ℃冷藏的果實(shí)1周后的可溶性固形物含量高于冷藏前，隨后5 ℃冷藏的果實(shí)可溶性固形物含量急速下降；0 ℃冷藏的果實(shí)可溶性固形物含量在前3周沒有明顯變化，至第4周后迅速降低，但冷藏結(jié)束時(shí)其值依然高于5 ℃冷藏的果實(shí)。桃果實(shí)中的可溶性固形物來(lái)源于有機(jī)化合物的分解，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示不適的低溫條件（時(shí)間、溫度）影響了果實(shí)有機(jī)物的正常代謝，最終導(dǎo)致了果實(shí)品質(zhì)的劣變。

2.1.6 冷藏期桃果實(shí)可滴定酸含量的變化

冷藏期桃果實(shí)可滴定酸含量變化見表2，0、5 ℃冷藏的果實(shí)可滴定酸含量均隨冷藏期的延長(zhǎng)而降低，5 ℃冷藏的果實(shí)可滴定酸含量下降速率更快。在整個(gè)冷藏期桃果實(shí)不斷進(jìn)行著生理代謝活動(dòng)，有機(jī)物分解速度大于合成速度，有機(jī)酸含量逐漸下降，冷藏溫度對(duì)桃果實(shí)生理代謝速度有很大的影響，在一定范圍內(nèi)環(huán)境溫度越高果實(shí)生理代謝活動(dòng)越旺盛，因此5 ℃冷藏的果實(shí)有機(jī)酸含量下降速度大于0 ℃冷藏的果實(shí)的相應(yīng)值。

2.1.7 感官指標(biāo)與理化指標(biāo)的相關(guān)性分析

感官評(píng)價(jià)的結(jié)果是否能夠如實(shí)反映評(píng)價(jià)對(duì)象的品質(zhì)取決于評(píng)價(jià)結(jié)果與評(píng)價(jià)對(duì)象理化指標(biāo)的契合度。為了衡量感官評(píng)價(jià)的有效性，利用SPSS 18對(duì)冷藏期桃果實(shí)感官評(píng)價(jià)結(jié)果與理化指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，5 ℃冷藏的果實(shí)感官評(píng)價(jià)指標(biāo)與理化指標(biāo)相關(guān)性分析結(jié)果見表3。由表3可知，冷藏期果實(shí)可接受度與各理化指標(biāo)均有顯著相關(guān)性，各理化指標(biāo)間也顯著相關(guān)。對(duì)0 ℃冷藏的果實(shí)進(jìn)行分析具有相似結(jié)果。表明果實(shí)冷藏期品質(zhì)的變化是各指標(biāo)綜合變化的反應(yīng)，而本研究所建立的感官評(píng)價(jià)方法可有效表征果實(shí)品質(zhì)的變化。

表3 冷藏期（5 ℃）桃果實(shí)感官評(píng)價(jià)指標(biāo)與理化指標(biāo)的相關(guān)性分析結(jié)果Table 3 Correlation of sensory score with physicochemical indexes at 5 ℃

2.1.8 果實(shí)冷害等級(jí)及樣本量的確定

感官評(píng)分及褐變指數(shù)、硬度、可溶性固形物含量、可滴定酸含量、出汁率等理化指標(biāo)在冷藏期的變化反映了果實(shí)品質(zhì)的具體變化，且各指標(biāo)間具有顯著相關(guān)性，根據(jù)冷害等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)，0、5 ℃冷藏的果實(shí)中確定為0級(jí)冷害的果實(shí)有120個(gè)，1級(jí)冷害的果實(shí)有80個(gè)，2級(jí)冷害的果實(shí)有160個(gè)，3級(jí)冷害的果實(shí)有120個(gè)，為保持各等級(jí)樣本量相同，選擇每個(gè)冷害等級(jí)的果實(shí)各80個(gè)進(jìn)行桃果實(shí)冷害的電子鼻預(yù)測(cè)模型建立及驗(yàn)證，其中每個(gè)等級(jí)50個(gè)共200個(gè)用于模型建立，每個(gè)等級(jí)30個(gè)共120個(gè)用于模型驗(yàn)證。

2.2 桃果實(shí)冷害電子鼻預(yù)測(cè)模型的建立及驗(yàn)證

2.2.1 隨冷害的發(fā)展桃果實(shí)的電子鼻響應(yīng)值變化

圖3 不同冷害等級(jí)果實(shí)電子鼻響應(yīng)值Fig.3 Sensor responses for chilling injury in peach

不同冷害等級(jí)的桃果實(shí)的電子鼻響應(yīng)值變化如圖3所示。不同冷害等級(jí)的桃果實(shí)的2號(hào)、4號(hào)和9號(hào)傳感器的響應(yīng)值S2、S4、S9幾乎無(wú)變化，10號(hào)傳感器的響應(yīng)值S10呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，1、3、5、6、7、8號(hào)傳感器的響應(yīng)值S1、S3、S5、S6、S7、S8隨冷害等級(jí)的變大而逐漸減小。

2.2.2 變量相關(guān)性分析及特征變量集的確定

表4 桃果實(shí)的冷害等級(jí)與其傳感器響應(yīng)值相關(guān)性分析結(jié)果Table 4 Correlation of peach chilling injury with sensor response values

為了衡量桃果實(shí)的各傳感器響應(yīng)值與冷害等級(jí)的關(guān)系，利用SPSS 18進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見表4。由表4可知，除2號(hào)、4號(hào)和9號(hào)傳感器響應(yīng)值S2、S4和S9與冷害等級(jí)基本無(wú)關(guān)外，其他各傳感器響應(yīng)值與冷害程度有一定相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)均顯著。其中，5號(hào)傳感器的響應(yīng)值S5與冷害等級(jí)的相關(guān)性最大，相關(guān)系數(shù)為0.893。1、3、8號(hào)傳感器的響應(yīng)值S1、S3、S8與S5具有高度相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.8以上，從減少方程變量，優(yōu)化模型的角度考慮，選擇與冷害等級(jí)相關(guān)性最高的S5作為特征變量之一，另外，S6、S7、S10與冷害等級(jí)均有顯著相關(guān)性。綜上，確定特征變量集為5、6、7、10號(hào)傳感器（對(duì)芳香類物質(zhì)、萜烯類及烷烴類物質(zhì)敏感）響應(yīng)值S5、S6、S7、S10。

2.2.3 Fisher判別模型的構(gòu)建及驗(yàn)證

Fisher線性判別分析方法是模式識(shí)別中一種行之有效的特征提取方法，通過(guò)將原始變量投影到最佳的方向上，以實(shí)現(xiàn)區(qū)分訓(xùn)練集中不同類別的樣本的最佳區(qū)分[22]。從每個(gè)冷害等級(jí)的80個(gè)果實(shí)中隨機(jī)挑選50個(gè)共200個(gè)進(jìn)行Fisher判別的模型構(gòu)建，每個(gè)冷害等級(jí)余下的果實(shí)30個(gè)共120個(gè)用于模型驗(yàn)證。利用逐步回歸法（P＜0.05時(shí)引入變量，P＞0.1時(shí)剔除該變量）進(jìn)行基于馬氏距離的判別分析，引入S5、S6、S7和S10作為變量時(shí)模型具有最高的判別準(zhǔn)確率，判別式為：

式中：S5、S6、S7和S10分別為5、6、7和10號(hào)傳感器的響應(yīng)值；y0、y1、y2和y3為不同冷害等級(jí)，將未知分組的樣品傳感器響應(yīng)值帶入方程計(jì)算，得出的y值最大組即為所屬冷害等級(jí)。

表5 Fisher判別模型驗(yàn)證Table 5 Validation the Fisher model

對(duì)模型進(jìn)行Willks λ檢驗(yàn)，引入的各變量P值均小于0.000 1，模型整體P值亦小于0.000 1，表明所建模型具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。建模組和驗(yàn)證組的判別結(jié)果見表5，建模組總體準(zhǔn)確率為93.5%，驗(yàn)證組總體準(zhǔn)確率為91.7%，說(shuō)明該模型能較好的區(qū)分不同冷害等級(jí)的桃果實(shí)。

2.3 貯藏期桃果實(shí)特征香氣物質(zhì)相對(duì)含量的變化

圖4 貯藏期桃果實(shí)青香型化合物相對(duì)含量變化Fig.4 Changes in the relative content of grass-type flavor compounds in peach during storage

圖5 貯藏期桃果實(shí)果香型化合物相對(duì)含量變化Fig.5 Changes in the relative content of fruit-type flavor compounds in peach during storage

根據(jù)香氣物質(zhì)帶給人的感官體驗(yàn)，可以將其分為青香型、果香型、辛香型、木香型及醛香型等物質(zhì)。桃果實(shí)特征香氣物質(zhì)包括己醛、反-2-己烯醛、順-3-己烯醇、苯甲醛、γ-癸內(nèi)酯和δ-癸內(nèi)酯等6種化合物，其中醛類和醇類屬于青香型物質(zhì)，具有青草香味，內(nèi)酯屬于果香型物質(zhì)，使桃果實(shí)具有桃香尾韻[23-24]。不同溫度貯藏過(guò)程中果實(shí)青香型物質(zhì)、果香型物質(zhì)相對(duì)含量的變化情況如圖4、5所示。由圖4可知，0、5 ℃貯藏期過(guò)程中果實(shí)青香型物質(zhì)相對(duì)含量的變化趨勢(shì)相同，均為先降低再升高，隨后又逐漸下降，5 ℃貯藏的果實(shí)青香型物質(zhì)相對(duì)含量在第2周時(shí)升高，在第3周出現(xiàn)峰值，0 ℃貯藏的果實(shí)青香型物質(zhì)相對(duì)含量在第4周時(shí)升高，隨后降低。由圖5可知，不同貯藏溫度條件下果實(shí)果香型物質(zhì)相對(duì)含量均呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)，5 ℃貯藏的果實(shí)果香型物質(zhì)相對(duì)含量的峰值出現(xiàn)在第1周，自第2周開始呈下降趨勢(shì)，0 ℃貯藏的果實(shí)果香型物質(zhì)相對(duì)含量自第4周開始呈下降趨勢(shì)。李楊昕[25]的研究表明大久保桃果實(shí)發(fā)生冷害時(shí)果香型物質(zhì)相對(duì)含量下降，青香型物質(zhì)相對(duì)含量上升，認(rèn)為低溫抑制了醛類物質(zhì)的轉(zhuǎn)化從而導(dǎo)致桃果實(shí)特征香氣物質(zhì)相對(duì)含量的變化。

2.4 果實(shí)產(chǎn)生冷害后的特征氣體分析

利用固相微萃取結(jié)合氣-質(zhì)聯(lián)用技術(shù)檢測(cè)不同溫度冷藏的‘霞暉5號(hào)’桃果實(shí)的揮發(fā)性物質(zhì)，經(jīng)N I S T譜庫(kù)檢索匹配度大于8 0%的物質(zhì)共3 5種，其中醛類1 0種、酮類2種、醇類4種、酯類6種、內(nèi)酯類2種、萜烯類2種、烷烴類4種、其他5種，僅在低溫冷藏的果實(shí)中檢出的物質(zhì)有十四烷、十六烷、十九烷，其中5 ℃冷藏的果實(shí)在在第2周時(shí)檢出上述物質(zhì)，0 ℃冷藏的果實(shí)在第3周時(shí)檢出，且其相對(duì)含量均隨冷藏期的延長(zhǎng)而逐漸增大。肖麗梅[26]在低溫冷藏的桃果實(shí)中檢測(cè)出了十六烷、十九烷等，其相對(duì)含量隨冷藏時(shí)間延長(zhǎng)而升高，但烷烴類物質(zhì)的存在對(duì)果實(shí)整體風(fēng)味的影響及其合成機(jī)理尚有待進(jìn)一步研究。

在篩選出的PEN3電子鼻特征傳感器5、6、7、10號(hào)中5號(hào)、6號(hào)、10號(hào)傳感器對(duì)烷烴類物質(zhì)有響應(yīng)，7號(hào)傳感器對(duì)萜烯類物質(zhì)敏感，其中10號(hào)傳感器對(duì)烷烴的存在尤其敏感，在桃果實(shí)電子鼻響應(yīng)值測(cè)定中10號(hào)傳感器的響應(yīng)值也隨果實(shí)冷害等級(jí)的升高而增大，該類物質(zhì)可作為監(jiān)測(cè)桃果實(shí)冷害的特征氣體。

3 結(jié) 論

綜合考慮感官評(píng)價(jià)結(jié)果和理化指標(biāo)變化，根據(jù)可接受度評(píng)分、出庫(kù)后硬度能否正常降低、外觀是否正常，將低溫冷藏期桃果實(shí)的冷害情況分為4級(jí)?；陔娮颖潜O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)Fisher線性判別所建立的冷害判別回歸模型及各相關(guān)系數(shù)均可通過(guò)顯著性檢驗(yàn)，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，對(duì)模型的驗(yàn)證結(jié)果顯示Fisher判別模型對(duì)驗(yàn)證組的判別準(zhǔn)確率為91.7%。

利用頂空固相微萃取結(jié)合氣-質(zhì)聯(lián)用儀測(cè)定果實(shí)揮發(fā)性氣體成分變化，桃果實(shí)發(fā)生冷害時(shí)其特征香氣物質(zhì)中青香型物質(zhì)的相對(duì)含量增大，果香型物質(zhì)的相對(duì)含量降低；僅在低溫冷藏的果實(shí)中檢出的物質(zhì)為十四烷、十六烷、十九烷，其相對(duì)含量隨冷藏時(shí)間延長(zhǎng)而增大，可作為監(jiān)測(cè)桃果實(shí)冷害發(fā)生情況的特征氣體。

利用電子鼻對(duì)桃果實(shí)冷藏期的品質(zhì)進(jìn)行跟蹤檢測(cè)，可以在果實(shí)產(chǎn)生冷害的初期將其轉(zhuǎn)移出低溫環(huán)境，一方面使冷害癥狀得到緩解，保持果實(shí)的食用品質(zhì)，避免造成更大的損失，另一方面提高冷庫(kù)利用率；還可以在出庫(kù)時(shí)對(duì)桃果實(shí)進(jìn)行檢測(cè)，判定果實(shí)的品質(zhì)等級(jí)，實(shí)現(xiàn)按質(zhì)定價(jià)，對(duì)提高果實(shí)的經(jīng)濟(jì)效益具有積極意義。

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Detection of Chilling Injury in “Xiahui No.5” Peach by Electronic Nose

ZHU Na1,2, PAN Lei-qing1, WU Hui-ying1, ZHANG Qiang1, TU Kang1,*, YIN Fang-ping1, ZHAO Ji-yu1, TAN Xue-cheng1
(1. College of Food Science and Technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China; 2. Taizhou Luqiao Food and Drug Administration, Taizhou 318050, China)

A new method to detect chilling injury in peaches by electronic nose (E-nose) was developed．Changes in sensory evaluation score, browning index, total soluble solids, titratable acid, extractable juice rate and hardness of peach during cold storage were measured. The volatile compounds emanating from peaches were assessed by using an E-nose (PEN3) and gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The suggested chilling injury classification was as follows: grade 0, scores above 90；grade 1, scores between 80 and 90 and normal softening after warehouse storage; grade 2, scores between 70 and 80 and fruits not normally softened after warehouse storage; and grade 3, scores below 70. The accuracy of the Fisher mathematical model was 91.7%. The relative content of grass-type flavor compounds increased along with increasing severity of chilling injury, whereas the relative content of fruit-type flavor compounds decreased. Tetradecane, hexadecane and nonadecane were found only in peaches with chilling injury, and their relative contents increased with storage time, indicating that they may be characteristic odor compounds of peach with chilling injury. The results obtained from this study could provide references for rapid and nondestructive determination of chilling injury in peach.

peach; chilling injury; electronic nose; detection

TS255.3

A

1002-6630（2014）04-0095-06

10.7506/spkx1002-6630-201404020

2013-06-22

國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目（31101282）；公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（201303088）；江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目

朱娜（1984—），女，碩士，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)。E-mail：znnjau@126.com

*通信作者：屠康（1968—），男，教授，博士，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)、貯藏與加工。E-mail：kangtu@njau.edu.cn