基于電子鼻的不同保鮮處理鮮濕堿面貯藏品質(zhì)變化分析

馬小海，徐歡歡，周代發(fā)

（陳克明食品股份有限公司，湖南 長沙 410000）

鮮濕面是以小麥粉為主要原料，加入水，經(jīng)和面、壓延、切條、截斷工藝制成的面條，與掛面相比，其水分含量較高（含水量為28%～33%），新鮮爽口有嚼勁，從而廣受消費者喜愛[1]。湖南地區(qū)氣候潮濕溫暖，通常會在鮮濕面配方中加入堿性鹽來抑制微生物的生長，以達到延長保質(zhì)期的目的，而鮮濕堿面也因其獨特的香氣和風味，受到我國南方地區(qū)消費者的青睞[2]。然而，鮮濕堿面因其營養(yǎng)豐富、水分含量高，為微生物生長繁殖提供了非常適宜的環(huán)境，特別是在夏季高溫環(huán)境下，鮮濕堿面極易發(fā)生酸敗和霉變等現(xiàn)象，成為制約其大規(guī)模生產(chǎn)銷售的“瓶頸”[3-4]。

電子鼻分析作為一種新型無損檢測技術，能夠快速、準確獲取檢測對象揮發(fā)性成分的指紋圖譜，以此對樣品進行品質(zhì)檢測[5-6]。賈哲等[7]采用電子鼻技術對冷藏保鮮的雙斑東方鲀揮發(fā)性風味物質(zhì)進行差異性分析，其結(jié)果與常規(guī)的頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析檢測結(jié)果具有一致性。祝紅等[8]利用電子鼻檢測鮮濕米粉新鮮度，得到較好的區(qū)分結(jié)果。李超等[9]用自制電子鼻分析發(fā)現(xiàn)正常大米和霉變大米的揮發(fā)性風味物質(zhì)存在顯著差異，從而實現(xiàn)不同程度霉變大米的快速鑒別。鮮濕堿面在貯藏期間氣味不斷發(fā)生變化，是否也可根據(jù)其揮發(fā)性風味物質(zhì)的變化來反映品質(zhì)的差異呢？基于此，筆者以鮮濕堿面為原料，利用電子鼻無損檢測比較了普通包裝（K-P組，對照）、氣調(diào)包裝（K-Q組）、等離子殺菌處理-氣調(diào)包裝（D-Q組）、氣調(diào)包裝-等離子殺菌處理（D-D組）4種不同保鮮處理的鮮濕堿面在28和37℃貯藏期間揮發(fā)性風味物質(zhì)的變化，并通過菌落總數(shù)和感官評定的方法來評估電子鼻分析鮮濕堿面貨架期的可行性。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

鮮濕堿面均由陳克明食品股份有限公司提供；包裝盒和包裝膜由上海優(yōu)選包裝科技有限公司生產(chǎn)。

主要儀器和設備有生化培養(yǎng)箱（SHP-250型，上海培因?qū)嶒瀮x器有限公司）、雙人單面凈化工作臺（SW-CJ-2FD型，青島聚創(chuàng)世紀環(huán)?？萍加邢薰荆庹{(diào)包裝機（MAP-V550型，上海炬鋼機械制造有限公司）、面片等離子體殺菌設備（湖南志行科技有限公司）、成品等離子體殺菌設備（南京蘇曼等離子體有限公司）、電子鼻（PEN3型，德國Airsense公司）。

1.2 試驗方法

根據(jù)不同包裝和殺菌方式，設置4個處理，各處理操作如下。K-P處理組：稱取120 g鮮濕堿面于塑料托盒內(nèi)、熱壓封口。K-Q處理組：稱取120 g鮮濕堿面于塑料托盒內(nèi)，進行氣調(diào)包裝，氣體體積比例為N2∶CO2=98∶2。D-Q處理組：鮮濕堿面面片經(jīng)等離子體殺菌處理，處理條件為儀器輸出電壓50 kV，頻率10 kHz，面片速度16 m/min，處理后面片切條，稱取120 g樣品進行氣調(diào)包裝。D-D處理組：稱取120 g鮮濕堿面經(jīng)氣調(diào)包裝后采用等離子體殺菌處理，處理條件為電極高度120 mm，電壓50 kV，頻率75 Hz，放電次數(shù)2次，放電時間20 s，間隔時間10 s。各處理組的樣品分別放入28和37℃恒溫培養(yǎng)箱中，貯藏0、1、2、3、4 d后取樣進行菌落總數(shù)、感官評價和電子鼻分析。

1.3 檢測指標及方法

1.3.1菌落總數(shù)按GB 4789.2—2016所述方法測定菌落總數(shù)[10]。因后期菌落數(shù)值過大，作圖時前3 d數(shù)值差異不明顯，所以采用菌落總數(shù)的對數(shù)值來作圖。1.3.2感官評定感官評定分析參考克明面業(yè)股份有限公司企業(yè)標準執(zhí)行，感官評分標準詳見表1。

表1 鮮濕堿面感官評分標準

1.3.3電子鼻分析鮮濕堿面樣品在25℃下平衡30 min后進行電子鼻分析。測定參數(shù)設置為：準備時間5 s，測試時間120 s，傳感器清洗時間120 s，自動調(diào)零時間10 s，內(nèi)部流量400 mL/min，進樣流量400 mL/min；每個樣品設3個平行。

1.4 數(shù)據(jù)處理

運用Winmuster軟件對數(shù)據(jù)進行線性判別函數(shù)分析（Linear Discriminant Analysis，LDA分析）和Loadings分析；采用Excel 2016進行菌落總數(shù)和感官評價數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 菌落總數(shù)分析

由圖1可知，鮮濕堿面貯藏開始時菌落總數(shù)對數(shù)值小于3 lg（CFU/g），等離子體殺菌處理可以降低鮮濕堿面原始帶菌量；隨著貯藏時間的延長，不同貯藏溫度鮮濕堿面菌落總數(shù)均呈上升趨勢，且37℃條件下貯藏的鮮濕堿面菌落總數(shù)顯著高于28℃；與對照相比，3種不同保鮮處理的鮮濕堿面的菌落總數(shù)均有所減少。貯藏4 d后，28℃條件下K-P、K-Q、D-Q和D-D處理組菌落總數(shù)對數(shù)值分別為7.89、6.91、5.71和5.63 lg（CFU/g），37℃條件下K-P、K-Q、D-Q和D-D處理組菌落總數(shù)對數(shù)值分別為9.02、8.51、7.00、6.98 lg（CFU/g），其中28℃貯藏條件下D-D處理組菌落總數(shù)最低，說明氣調(diào)包裝后在整體進行等離子體殺菌可延長鮮濕堿面的貨架期。

圖1 鮮濕堿面貯藏期間菌落總數(shù)變化

2.2 感官評價分析

如表2所示，28℃貯藏環(huán)境下，K-P組貯藏3 d時出現(xiàn)異味，K-Q組貯藏4 d時出現(xiàn)異味，D-Q組和D-D組貯藏4 d時口感有所下降，有輕微異味，均不可食用。37℃貯藏環(huán)境下，K-P組貯藏2 d時出現(xiàn)明顯的酸味和霉味，產(chǎn)品完全不能接受；K-Q組貯藏3 d時出現(xiàn)明顯酸味，D-Q組貯藏3 d時出現(xiàn)酸味，D-D組貯藏3 d時出現(xiàn)異味，均不可接受。相同貯藏時間，37℃環(huán)境下貯藏的鮮濕堿面感官評分均低于28℃，說明溫度高不利于鮮濕堿面的貯藏。

表2 鮮濕堿面貯藏期間感官評分 （分）

2.3 電子鼻分析

2.3.1不同處理鮮濕堿面貯藏期間揮發(fā)性風味物質(zhì)的LDA分析線性判別函數(shù)分析（LDA分析）主要是利用投影原理將數(shù)據(jù)降維，使組間數(shù)據(jù)分開，而組內(nèi)數(shù)據(jù)聚集[11]。與PCA相比，LDA是一種有監(jiān)督學習的降維技術，數(shù)據(jù)集的每個樣本都是有類別輸出，因此能夠從所有數(shù)據(jù)里收集有效信息，提高分類精度[12]。由圖2A可知，第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2）的貢獻率分別為68.10%和28.36%，總貢獻率為96.46%；圖2B中PC1和PC2的貢獻率分別為86.73%和10.54%，總貢獻率為97.27%；均可以用來代表鮮濕堿面樣品的所有信息。

由圖2分析可知，K-0與D-0區(qū)分明顯，說明等離子體殺菌處理使鮮濕堿面揮發(fā)性風味物質(zhì)發(fā)生了變化。D-D處理組樣品揮發(fā)性風味與其余3組出現(xiàn)明顯區(qū)分，說明氣調(diào)包裝后再進行等離子體殺菌處理，鮮濕堿面揮發(fā)性氣體組分發(fā)生了明顯變化。從圖2A中可以看出，K-Q-1、K-Q-2與K-0距離較近，表明在28℃貯藏環(huán)境下，鮮濕堿面經(jīng)氣調(diào)保鮮包裝貯藏2 d揮發(fā)性風味物質(zhì)變化較小，K-Q-3距離較遠，說明揮發(fā)性風味物質(zhì)出現(xiàn)了較明顯的變化，且差異主要為第一主成分；D-Q-1、D-Q-2與D-0距離較近，D-Q-3開始出現(xiàn)偏離，D-Q-4距離較遠，表明經(jīng)等離子體殺菌處理后氣調(diào)包裝樣品在貯藏4 d時揮發(fā)性風味物質(zhì)出現(xiàn)較大變化，主要差異體現(xiàn)在第一主成分；D-D-1與D-D-2距離較近，D-D-3出現(xiàn)偏離，D-D-4與三者距離較遠，說明氣調(diào)包裝后再經(jīng)等離子體殺菌樣品在貯藏4 d時變化較大，且第一主成分與第二主成分均存在差異。圖2B與圖2A變化趨勢相一致，主要區(qū)別在于37℃貯藏溫度下，氣味出現(xiàn)較大變化的時間更靠前，這與感官評價和菌落總數(shù)測定結(jié)果基本一致。

圖2 不同處理鮮濕堿面貯藏期間揮發(fā)性風味物質(zhì)LDA分析

2.3.2不同處理鮮濕堿面貯藏期間揮發(fā)性風味物質(zhì)的Loadings分析利用Loadings分析可區(qū)分當前模式下傳感器的相對重要性，傳感器在模式識別中負載參數(shù)接近0，則識別能力可以忽略；若響應值較高，則該傳感器為識別傳感器[13]。圖3是不同貯藏條件下鮮濕堿面揮發(fā)性風味物質(zhì)Loadings傳感器貢獻率的分析結(jié)果，負載因子由2個主成分表示，圖3A中負載因子分別占總方差的64.11%和30.07%，傳感器W1W（硫化物）、W6S（氫氣）、W1S（甲基類）在LA1中占比較大；W2S（乙醇）、W1W（硫化物）、W2W（有機硫化物）在LA2中占比較大。圖3B中負載因子分別占總方差的75.24%和21.65%，傳感器W1W（硫化物）、W2W（有機硫化物）、W2S（乙醇）在LA1中占比較大，W6S（氫氣）和W1S（甲基類）在LA2中占比較大。結(jié)合Loadings分析結(jié)果和感官評價結(jié)果可知，鮮濕堿面在貯藏過程中出現(xiàn)的主要異味物質(zhì)為硫化物、有機硫化物、短鏈烷烴和乙醇等。研究還發(fā)現(xiàn)，氣調(diào)包裝后再進行離子體殺菌處理（D-D組）的鮮濕堿面貯藏過程中產(chǎn)生了氫氣。

圖3 不同處理鮮濕堿面貯藏期間揮發(fā)性風味物質(zhì)Loadings傳感器貢獻率分析

3 結(jié)論與討論

試驗通過菌落總數(shù)測定、感官評價和電子鼻分析比較了不同保鮮處理的鮮濕堿面在28和37℃環(huán)境中貯藏0～4 d時其品質(zhì)的變化。結(jié)果表明，等離子殺菌處理可降低鮮濕堿面的原始帶菌量，再與氣調(diào)包裝結(jié)合，可推遲鮮濕堿面出現(xiàn)異味的時間，延長產(chǎn)品貨架期。電子鼻分析能夠明顯區(qū)分不同貯藏溫度下各處理組鮮濕堿面的揮發(fā)性風味物質(zhì)的差異，其變化規(guī)律與感官評價和菌落總數(shù)結(jié)果相吻合，說明采用電子鼻分析來評價鮮濕堿面品質(zhì)的變化是可行的。結(jié)合Loadings分析結(jié)果和感官評價結(jié)果可知，鮮濕堿面在貯藏過程中出現(xiàn)的主要異味物質(zhì)為硫化物、有機硫化物、甲基類和乙醇等。研究還發(fā)現(xiàn)，氣調(diào)包裝后再進行離子體殺菌處理（D-D組）的鮮濕堿面貯藏過程中產(chǎn)生了氫氣。