基于電子舌和電子鼻結合氨基酸分析魚香肉絲調料風味的差異

袁 燦，何 蓮，胡金祥，林 丹，喬明鋒，蔡雪梅，彭毅秦，易宇文, （.四川旅游學院，四川 成都 6000；2.肉類加工四川省重點實驗室，四川 成都 6006）

魚香肉絲作為經典川菜之一，以其味道獨特、營養(yǎng)豐富而深受大眾喜愛[1]。目前，市場上關于魚香肉絲的調料種類繁多，調料的執(zhí)行標準、加工工藝等均有所不同，導致調料的風味和品質千差萬別[2]。風味作為食品的重要品質之一，由滋味和氣味組成[3]?，F(xiàn)階段，對于魚香肉絲的風味分析研究，多集中在感官評價和氣相色譜-質譜聯(lián)用（GC-MS）分析[4?6]。感官評價受到評鑒人員的主觀因素和環(huán)境條件主導，使得結果相差較大，且費時費力[7]。GC-MS檢測樣品周期較長，只能檢測單一揮發(fā)性組分，測定結果無法反映樣品的整體風味，具有一定的局限性[5?6]。

電子鼻（Electronic nose）和電子舌（Electronic tongue）是模仿人體嗅覺和味覺機理的仿生檢測設備，具有檢測周期短、樣品處理簡單、檢測靈敏度高、結果可靠等優(yōu)點，分別能夠從氣味和滋味方面識別樣品中整體風味信息[8?10]。本課題組易宇文分別采用電子鼻和電子舌分析川渝地區(qū)不同品牌的魚香肉絲調料差異性，結果表明電子鼻和電子舌可有效地區(qū)分樣品[2,4]。與單獨使用電子鼻和電子舌相比，電子鼻與電子舌結合使用可以綜合評價氣味和滋味信息?，F(xiàn)階段，電子鼻與電子舌結合使用已廣泛應用于區(qū)分奶制品、茶葉、醬油、鴨肉等食品差異性研究[11?17]。目前，電子鼻與電子舌結合使用區(qū)分魚香肉絲調料的差異性相關研究報道鮮少。因此，本文應用電子鼻、電子舌和氨基酸分析技術，從氣味和滋味角度對不同品牌魚香肉絲調料的風味品質進行檢測，旨在為魚香肉絲調料風味評價提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

不同品牌魚香肉絲調料 購自于京東商城，樣品信息見表1；蔗糖HPLC>98% 成都植標化純生物技術有限公司；咖啡因HPLC>99% 北京盛世康普化工技術研究院；磺基水楊酸 分析純AR，成都市科隆化學有限公司；去離子水（自制）。

表1 樣品信息Table 1 Information of samples

FOX 4000型電子鼻 法國Alpha MOS公司；Astree電子舌 法國Alpha MOS公司；S-433D全自動氨基酸分析儀 德國Sykam公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 電子鼻分析 電子鼻的傳感器陣列由18種金屬氧化物傳感器組成，分布在主機的3個矩陣室，每個矩陣室有6根非專一性傳感器，對一類或幾類物質敏感。準確稱量2.00 g樣品，移至10 mL頂空進樣瓶中，密封，進行電子鼻測定。頂空加熱溫度為70 ℃，加熱時間300 s，載氣（空氣）流量150 mL/s，進樣量（頂空氣體）500 μL，數(shù)據(jù)采集時間120 s，數(shù)據(jù)采集延遲180 s。不同品牌魚香肉絲調料測定8次重復，取后5次穩(wěn)定的測定結果進行分析。

1.2.2 電子舌分析 電子舌實驗采用Astree電子舌第六套傳感器，該套傳感器包括AHS-Sourcess，PKS，CTS-Saltiness，NMS-umami，CPS，ANS，SCS共7根傳感器，選擇Ag/AgCl作為參比電極。AHS-Sourcess，CTS-Saltiness，NMS-umami傳感器分別對酸、咸、鮮具有專一性識別；對甜味、苦味、澀味等其它滋味須結合標準品實現(xiàn)識別。樣品甜和苦味測定，分別以蔗糖和咖啡因作為標準品，分別配制以0.06 mg/mL為濃度梯度的250 mL蔗糖和咖啡因標準溶液（0～0.30 mg/mL），對不同的樣品進行測定。通過傳感器獲得的數(shù)據(jù)結合Alpha MOS電子舌分析軟件，能夠獲得樣品在0～10之間的酸、咸、鮮、甜和苦味的相對強度值。利用強度值可對樣品在酸、咸、鮮、甜和苦味維度上進行滋味強度排序。每個樣品準確稱量10.00 g，移至100 mL容量瓶，用去離子水定容至100 mL，然后用超聲波浸提30 min，而后取上清液備用。將80 mL濾液移至電子舌專用燒杯進行測定。設定電子舌測定條件為：數(shù)據(jù)采集時間為120 s，采集周期為1.0 s，采集延遲0 s，攪拌速度1 r/s。每個樣品測定8次重復，取后5次的穩(wěn)定值作為檢測結果。

1.2.3 游離氨基酸分析 樣品前處理參照周常義等[18]方法，準確稱取1.00 g樣品于50 mL的容量瓶中，加0.01 mol/L的鹽酸40 mL，旋渦混勻5 min，超聲處理20 min后，定容。避光靜置2 h后，取5 mL置于離心器10000 r/min離心4 min，準確取1 mL上清液，加入9 mL 1%磺基水楊酸水溶液，渦旋10 min，避光靜置1 h，10000 r/min離心5 min，取5 mL用0.22 μm的水相膜過濾后上機分析。色譜分析條件：色譜柱為 LCA K07/Li（150 mm×4.6 mm），進樣量為50 μL，檢測波長為570 nm、440 nm，茚三酮流速為0.25 mL/min，檸檬酸鋰緩沖溶液流動相流速為0.45 mL/min，反應器溫度為130 ℃。

1.3 數(shù)據(jù)處理

電子鼻和電子舌測定樣品的數(shù)據(jù)，經儀器自帶軟件直接進行主成分分析（Principal component analysis, PCA），采用Unscrambler（10.4 X）軟件進行偏最小二乘法分析（Partial least squae analysis，PLS），使用SPSS 20.0軟件進行Pearson相關性分析，并使用Origin2019作圖。

2 結果與分析

2.1 電子鼻對不同品牌魚香肉絲調料的氣味分析

通過電子鼻分析魚香肉絲調料的氣味指紋圖譜，也稱氣味雷達圖，結果見圖1。圖中為不同品牌魚香肉絲調料對電子鼻18個傳感器相應信號強度大 小，除LY2/LG、LY2/G、LY2/AA、LY2/Gh、LY2/gCT1和LY2/gCT傳感器信號強度差異不明顯，其余12個傳感器信號強度差異較為明顯，其中傳感器T30/1、P10/1、P10/2、P40/1、T70/2、PA/2、P30/1、P40/2、P30/2信號響應強度大小順序為：D>C=B>A>F>E。表2列出18個傳感器對應敏感物質類型[18]，結合圖1可知，LY2/LG、LY2/G、LY2/AA、LY2/Gh、LY2/gCT1和LY2/gCT傳感器對應敏感類物質如氮氧化合物、硫化物、丙酮、丙烷和丁烷等，說明樣品在以上該類型物質方面差異性不明顯，而剩余的傳感器對極性物質、非極性物質（碳氫化合物類、氨、氯）、芳香類（甲苯、二甲苯）、胺類和氯類等物質敏感，表明樣品在以上該類型物質方面差異性顯著。

表2 傳感器對應敏感物質類型Table 2 Sensitive substance type of each sensor

圖1 不同品牌魚香肉絲調料的電子鼻雷達圖Fig.1 The radar chart of Yu-shiang Shredded Pork Seasoning of different brands

采用PCA分析魚香肉絲調料的香氣，結果如圖2所示。在圖2中，第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2）的累積貢獻率為95.3%，大于80.0%，表明主成分可以反映樣品香氣的整體信息[18?19]。魚香肉絲調料的香氣成分區(qū)域無重疊，說明PCA分析法可以對其進行有效區(qū)分。PC1貢獻率遠大于PC2，說明樣品在橫坐標距離越大，其差異性越大[7]。樣品的橫坐標大小排列順序為D>C=B>A>F>E，該順序與雷達信號響應強度大小順序相同。同時，樣品B和C的橫坐標分布距離較近，說明樣品B和C二者的香氣較為相似，其它樣品A、D、F和E的橫坐標存在差異，表明樣品A、D、F和E香氣差異性明顯。

圖2 不同品牌魚香肉絲調料電子鼻的主成分（PCA）分析二維圖Fig.2 PCA analysis 2D image of E-nose date for different brands Yu-shiang Shredded Pork Seasoning

2.2 電子舌對不同品牌魚香肉絲調料的滋味分析

圖3為電子舌分析魚香肉絲調料的滋味雷達圖。由圖3可見，電子舌的傳感器相對強度值存在明顯差異，表明電子舌可有效地區(qū)分不同樣品的滋味。不同樣品的酸、咸、鮮、甜和苦5種味覺相對強度值從大到小的順序為：咸味為E>F>C>B>A>D，鮮味為E>B>F>C>D>A，苦味為E>F>C>B>D>A，酸味為D>A>B>C>F>E，甜味為A>E>B>C>D>F，表明不同樣品的滋味存在明顯差異。樣品E在咸味、鮮味和苦味貢獻較為突出，這可能是由于樣品E水溶液中含有高濃度的水溶性離子型有機物和無機物等咸味貢獻物質，如食用鹽，并且可能還含有較高濃度的核苷酸、氨基酸等鮮味貢獻物質[5,20]，如味精中谷氨酸鈉、5′-呈味核苷酸二鈉。樣品D的酸味較為突出，可能由于樣品D含有較高濃度的酸味貢獻物[21]，如添加食醋（添加量≥20%）。同時，樣品A的甜味較為突出，可能由于樣品A含有較高濃度的蔗糖。

圖3 不同品牌魚香肉絲調料的電子舌雷達圖Fig.3 The radar chart of Yu-shiang Shredded Pork Seasoning of different brands

電子舌對魚香肉絲調料滋味進行PCA分析，其主成分載荷矩陣如圖4所示。由圖4可見，第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2）的累積貢獻率為89.3%，大于80.0%，表明電子舌PCA分析能夠反映樣品滋味的整體信息。樣品的數(shù)據(jù)點相對集中，說明樣品的電子舌測定結果的穩(wěn)定性相對較高，而不同樣品的數(shù)據(jù)點分布于四個象限，表明樣品的滋味差異性明顯。載荷圖是將對第一、二主成分貢獻大的影響因子在PCA分析的二維圖中表示出來，影響因子越靠近樣品所在的二維坐標（x，y），則說明載荷因子對其影響越大。圖中鮮味和咸味對樣品E、C和F的識別貢獻較大，酸味對樣品A、B和D的識別貢獻較大。

圖4 不同品牌魚香肉絲調料電子舌的主成分（PCA）分析二維圖Fig.4 PCA analysis 2D image of E-tongue date for different brands Yu-shiang Shredded Pork Seasoning

2.3 不同品牌香肉絲調料游離氨基酸呈味貢獻分析

氨基酸是一種重要的呈味物質，與滋味的形成密切相關，可進一步區(qū)分不同樣品滋味的差異性，結果如表3所示。由表3可見，魚香肉絲調料共檢測出21種氨基酸，其中存在6種必需氨基酸，總游離氨基酸總量（TFAA）分布范圍為451.40～3017.30 mg/kg。根據(jù)味覺強度可分為鮮味氨基酸（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）和無味氨基酸（Ps、Cys、Met、β-Ala、HYP、Orn）[18]。不同味型的氨基酸含量排列順序分別為：鮮味為E>F>C>B>D>A，甜味為E>A>B>D>C>F，苦味為E>D>B>A>C>F。其中氨基酸的鮮味、甜味和苦味含量排列順序與電子舌相對強度值順序不同，這可能是由于甜味的呈味物質由蔗糖、麥芽糊精和氨基酸等物質組成，苦味呈味物質由陰陽離子半徑之和較大的無機鹽和氨基酸組成，進而導致樣品的氨基酸含量排列順序與電子舌不同?？辔栋被岵痪哂形队X活性，通常被鮮味和甜味所掩蓋[22]，因此，甜味氨基酸和鮮味氨基酸被視為構成魚香肉絲滋味的主要成分。

味道強度值（Taste active value，TAV）來評價整體滋味的貢獻，當TAV大于1時，該物質被認為對樣品呈味貢獻較大，當TAV<1時，表明物質對樣品呈味貢獻不明顯[22]，樣品的氨基酸TAV值列于表3。表中樣品中TAV大于1的氨基酸有谷氨酸、丙氨酸、絲氨酸、纈氨酸、苯丙氨酸、組氨酸和精氨酸，其中所有樣品中谷氨酸的TAV值最大，表明所有樣品的鮮味氨基酸對整體的滋味呈味貢獻較大。同樣，在甜味氨基酸中，只有樣品E中丙氨酸和絲氨酸的TAV值大于1，說明除樣品E以外，樣品A、B、C、D和F中甜味氨基酸對甜味貢獻不明顯。此外，在苦味氨基酸中，樣品E的纈氨酸、苯丙氨酸和組氨酸以及樣品B的精氨酸的TAV大于1，但是，苦味通常被鮮味和甜味所掩蓋不具有呈味活性[22]。分析表明樣品E的鮮味氨基酸和甜味氨基酸對整體滋味貢獻顯著。

表3 不同魚香肉絲調料游離氨基酸含量、閾值、呈現(xiàn)特性及TAV值Table 3 The contents, thresholds, taste attributes and TVA of free amino acids in different brands Yu-shiang Shredded Pork Seasoning

將游離氨基酸采用歸一化法繪制聚類熱圖，結果如圖5所示。由圖5可見，21種氨基酸可分為2個大聚類，其中聚類1大部分是由苦味和無味氨基酸組成，聚類2大部分則是由甜味和鮮味氨基酸組成。同時，不同調料的聚類可分為2個大聚類，其中大聚類1為樣品E，聚類2由其它5種調料組成，說明樣品E與其它樣品的滋味差異明顯。

圖5 不同品牌魚香肉絲調料聚類分析熱圖Fig.5 The heat map of cluster analysis for different brands Yu-shiang Shredded Pork Seasoning

2.4 電子舌滋味特性與游離氨基酸相關性分析

以游離氨基酸為自變量X，電子舌滋味特性為因變量Y進行偏最小二乘法分析（PLS），其相關性分析結果如圖6所示。在PLS模型中，自變量和因變量之間的距離表明二者之間的相關性，距離越近，正相關性越強[22?23]。圖中酸味與蘇氨酸和羥脯氨酸相關性密切，鮮味、咸味和苦味與谷氨酸相關性密切，甜味與甘氨酸、丙氨酸和蛋氨酸相關性密切。

圖6 游離氨基酸與電子舌PLS相關性分析Fig.6 PLS correlational analyses of free amino acids and E-tongue

為進一步探究不同樣品的呈味氨基酸和電子舌滋味特性的相關性，Pearson相關系數(shù)用于確定每一個電子舌滋味特性正相關的呈味氨基酸，一般情況下，相關系數(shù)|r|在0.8～1.0之間表示極強相關，0.6～0.8之間表示強相關，0.4～0.6之間表示中等強相關，02～0.4之間表示弱相關[24?25]。由圖7可見，電子舌滋味特性與呈味氨基酸呈現(xiàn)相關性。酸味與蘇氨酸和精氨酸呈現(xiàn)強相關，其中與蘇氨酸相關性顯著（P<0.05）。甜味與甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸和蛋氨酸呈現(xiàn)強相關，其中與甘氨酸相關性顯著（P<0.05）。咸味與谷氨酸、纈氨酸和鳥氨酸呈現(xiàn)強相關，鮮味與谷氨酸、絲氨酸、纈氨酸、苯丙氨酸、胱氨酸和鳥氨酸呈現(xiàn)強相關，苦味與谷氨酸、絲氨酸、纈氨酸、胱氨酸和鳥氨酸呈現(xiàn)強相關，其中咸味、鮮味和苦味均是與谷氨酸相關性極顯著（P<0.01），結果與氨基酸結果不同，這可能是由于調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現(xiàn)出鮮味[26?27]，使得咸味和苦味與谷氨酸相關性顯著。

圖7 電子舌和游離氨基酸Pearson相關性圖Fig.7 Pearson corrrelation map of E-tongue and free amino acids

3 結論

本文利用電子鼻、電子舌和氨基酸檢測對不同品牌的魚香肉絲調料進行分析，采用主成分（PCA）、聚類分析、Pearson相關系數(shù)和偏最小二乘法（PLS）對調料風味的差異性進行區(qū)分。結果表明：電子鼻中12個傳感器的響應強度差異性明顯，其中碳氫化合物、芳香類、胺類和氯類差異顯著。PCA分析法可以有效地區(qū)分不同品牌魚香肉絲調料的香氣，樣品B和C的香氣較為相似，其它樣品的香氣差異明顯。

電子舌和氨基酸分析可見，不同品牌魚香肉絲調料在滋味上存在差異性，其中樣品D的酸味較為突出，樣品A的甜味較為突出，樣品E在咸味和鮮味較為突出。同時，在樣品E中，鮮味氨基酸和甜味氨基酸對整體滋味貢獻顯著。不同品牌魚香肉絲調料的滋味特性與大部分游離氨基酸呈現(xiàn)正相關，其中酸味和甜味分別與蘇氨酸和甘氨酸相關性顯著（P<0.05），咸味、鮮味和苦味與谷氨酸相關性極顯著（P<0.01）。綜上所述，電子鼻、電子舌結合氨基酸檢測技術，可凸顯樣品風味的差異性，為魚香肉絲調料的風味品質差異性研究提供新思路和理論支持。