电子鼻在肉味香精质量控制中的应用研究

肖岚，辛松林，李诚，沈赵霞（.四川旅游学院食品科学系，四川成都6000；2.四川农业大学食品学院，四川雅安62504）



电子鼻在肉味香精质量控制中的应用研究

肖岚1，辛松林1，李诚2，*，沈赵霞1
（1.四川旅游学院食品科学系，四川成都610100；2.四川农业大学食品学院，四川雅安625014）

摘要：利用电子鼻系统分析了不同物理状态、不同香气特征以及不同生产批次的肉味香精气味的变化，采用多元统计方法对所获得的数据进行了主成分分析（PCA）、判别因子分析（DFA）以及统计质量控制分析（SQC），构建了质量控制模型并对样品的质量稳定性进行了评价。结果表明，电子鼻能够识别出不同生产批次的同一肉味香精；通过对电子鼻进行严格的训练并建立质量控制模型，可成功实现利用合格产品对未知样品进行质量控制。

关键词：电子鼻；肉味香精；统计质量控制分析

肉味香精是方便食品生产环节中不可缺少的食用香精之一，其生产工艺、原辅料配方是香精工业企业的核心技术，与香精企业品牌的树立与发展密切相关。肉味香精的主体香是多种香气成分协同作用下的综合表现，长期以来，香精企业对肉味香精的质量控制主要依靠理化指标和人工感官评价。理化检测方法需要复杂的前处理，分析时间长、操作复杂，不利于肉味香精的现场生产检验[1]；肉味香精感官评价往往存在主观性和抽象性。鉴于肉味香精香气成分的多样性和复杂性，应用电子鼻对其进行质量监控具有重要意义。

目前，电子鼻在国外食品和香精香料生产企业已广泛应用[2-4]，而在国内香精香料生产企业的应用则刚刚起步[5-9]，有关肉味香精产品质量控制方面的研究鲜见报道。本研究以肉味香精为研究对象，采用电子鼻检测技术，考察不同生产批次肉味香精产品质量的稳定性，旨在建立肉味香精的质量控制模型，为肉味香精的质量控制提供新方法。

1　材料与方法

1.1试验材料

某公司3种肉味香精，每种香精包含数个不同生产批次，样品信息见表1。

表1　肉味香精样品的物理状态、风味特征、生产批次Table 1 Physical states，flavor characteristics，production date of meat flavor samples

1.2主要仪器

AUW-D半微量分析天平（最小显示值0.1 mg）：日本岛津公司；FOX4000电子鼻：法国Alpha MOS公司。

1.3方法

1.3.1样品分析参数

每个样品准确称取0.1 g置于10 mL顶空瓶中，加盖密封待用。对每种肉味香精样品进行分析检测时选取其中某一批次的等量10份样品对电子鼻进行训练，其余批次等量4份样品进行检测[12]。

样品的检测参数为：载气（合成干燥空气）流速为150 mL/min，顶空产生温度为50℃，顶空产生时间为600 s，进样速度为1.5 mL/s，进样体积为0.15 mL，数据采集时间为120 s，延滞时间为800 s。

1.3.2数据处理与分析方法

在进行数据分析与处理时选择每个传感器的最大响应强度值进行统计学分析，包括判别因子分析（DFA）、主成分分析（PCA）和统计质量控制分析（SQC）。通过统计学分析可以获得更多的肉味香精信息，作为质量控制模型研究的基础。

2　结果与分析

2.1鸡肉粉末香精样品的分析

将4个生产批次的鸡肉粉末香精样品的电子鼻18根不同传感器下的响应强度峰值平均分布在圆周上，并描点成一个雷达指纹图谱，如图1所示。

从图1可以直观地看出：相同条件下，不同批次的鸡肉粉末香精在不同传感器下得到的信号强度具有一定的差异；在同一传感器下的不同批次鸡肉粉末香精的传感器信号强度具有一定的差异。因此，可以利用电子鼻判断同一品种不同生产批次香精之间的差异。

图1　不同生产批次的鸡肉粉末香精雷达图Fig.1 Radar fingerprinting for chicken powder flavor samples with different production date

利用多元统计方法对样品的电子鼻传感器信号数据进行了主成分分析，经分析，4个批次的鸡肉粉末香精的主成分1的贡献率为95.959 %，主成分2的贡献率为3.9 %，累计贡献率99.859 %，足以充分反映样品特征性信息。不同生产批次的鸡肉粉末香精PCA图见图2。

图2　不同生产批次的鸡肉粉末香精PCA图Fig.2 PCA chart for chicken powder flavor samples with different production date

如图2所示，4个批次的样品可被不同程度地区分开，4号样品与其他批次样品有显著区别，1、2、3号样品具有一定相似性；说明利用电子鼻可以区分同一品种但不同生产批次的肉用香精。

随机选取1号样品对电子鼻进行训练并建立统计质量控制分析图，对其余批次的香精样品进行SQC分析，如图3所示。

从图3可以看出，只有4号样品处于可接受区间以外，其他样品均处于可接受区间以内，说明4号样品与1号样品之间存在一定的差异。

图3　不同生产批次的鸡肉粉末香精SQC图Fig.3 SQC chart for chicken powder flavor samples with different production date

2.2鸡肉膏状香精样品的分析

为了清楚观察样品在空间的分布情况，建立了DFA三维判别图，如图4所示。

图4　不同生产批次的鸡肉膏状香精DFA图Fig.4 DFA chart for chicken extract flavor samples with different production date

在图4中，4个批次的样品可被不同程度地区分开，这说明利用电子鼻可以区分出不同生产批次的鸡肉膏状香精。

随机选取5号样品对电子鼻进行训练并建立统计质量控制分析图，对其余批次的香精样品进行SQC分析，如图5所示。

图5　不同生产批次的鸡肉膏状香精SQC图Fig.5 SQC chart for chicken extract flavor samples with different production date

图5中，不同生产批次的所有鸡肉膏状香精样品处于5号样品的可接受区间以内，说明6、7、8号样品与5号样品在气味上比较接近。

2.3肉味油状香精样品的分析

5个生产批次的肉味油状香精的PCA图见图6。

图6　不同生产批次的肉味油状香精PCA图Fig.6 PCA chart for meat oiliness flavor samples with different production date

如图6所示，5个生产批次的肉味油状香精样品可被不同程度地区分开，这说明利用电子鼻可以区分出不同生产批次的肉味油状香精。

随机选取12号样品对电子鼻进行训练并建立统计质量控制分析图，对其余批次的香精样品进行SQC分析，如图7所示。

图7　不同生产批次的肉味油状香精SQC图Fig.7 SQC chart for meat oiliness flavor samples with different production date

图7中，9号、10号样品处于12号样品可接受区间以外，说明其与12号样品在气味上有一定的差异；11号、13号样品处于12号样品可接受区间以内，说明其与12号样品在气味上比较接近。

3　结论

目前，香精企业对肉味香精的风味控制主要依靠人工感官评价；本次试验样品均为企业提供的合格产品。

本试验结果表明：不是所有批次样品都在训练参

照样品的可接受区间以内，即鸡肉膏状香精各批次间具有一定的风味质量稳定性，而鸡肉粉末香精、肉味油状香精各批次间存在一定的风味质量不稳定性。这与企业的感官评价结果不一致。分析感官评价与电子鼻检测结果不一致的原因，可能有以下几个方面：

1）鉴于感官检验存在主观性、抽象性、误差较大性，且企业需要控制产品的合格率，因此，企业在对产品进行感官检验的时候，对产品风味的把控不是非常精确，只需要“差不多”即可。

2）本试验随机选取“参照样品”对电子鼻进行训练并建立统计质量控制分析图，对其余批次的香精样品进行SQC分析，将其余批次的香精样品“指纹图谱”与经过“学习”和“训练”后建立的参照样品“指纹图谱”加以比较，从而得出结果。因此，“参照样品”的选择将直接影响待测样品是否在训练参照样品的可接受区间以内。

综上，香精生产企业应根据自身情况，既要考虑生产成本，又要考虑产品风味质量的稳定性，将感官评价和电子鼻技术相结合，建立适合本企业的统计质量控制分析流程，从而实现对肉味香精生产环节的质量控制。

参考文献：

[1]龙君,朱晓琼,杨涓,等.电子鼻对烟用香精香料检测参数的研究[J].化学研究与应用,2014,26(3):395-400

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[4] Vestergaard J S,Martens M,Turkki P.Application of an electronic nose system for prediction of sensory quality changes of a meat product (pizza topping) during storage[J].LWT-Food Science and Technology,2007,40(6):1095-1101

[5]蒋健,杨君,黄芳芳,等.电子鼻在烟用香精质量控制中的应用[J].烟草化学,2012(9):47-50

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[7]田怀香,肖作兵,徐霞,等.电子鼻技术结合多元统计方法在鸡肉香精开发中的应用[J].中国调味品,2011,36(6):61-65

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[9]蒋健,杨君,黄芳芳,等.电子鼻在烟用香精质量控制中的应用[J].烟草科技,2012(9):47-50

Application of Electronic Nose in Quality Control of Meat Flavor

XIAO Lan1，2，XIN Song-lin1，2，LI Cheng2，*，SHEN Zhao-Xia1
（1.Department of Food Science，Sichuan Tourism University，Chengdu 610100，Sichuan，China；2.College of Food Science，Sichuan Agricultural University，Ya'an 625014，Sichuan，China）

Abstract：Electronic nose was used to detecte the change of meat flavor with different physical states，different flavor characteristics，and different production date.The obtained data were analyzed with principal component analysis（PCA），discriminant factor analysis（DFA），and statistical quality control（SQC）by multivariate statistical method.The models of quality control were established，and the quality consistency of the samples was evaluated.The results showed that：meat flavors with different production date could be distinguished by electronic nose；the quality of unknown samples could be successfully control by qualified products which were trained by electronic nose along with established quality control model.

Key words：electronic nose；meat flavor；statistical quality control

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.05.026

基金项目：烹饪科学四川省高等学校重点实验室科研项目——咸味香精在中式菜肴中的应用研究及风味评价（13LB03）；四川旅游学院大学生科研项目（2014XKZ 05）

作者简介：肖岚（1981—），女（汉），讲师，在读博士研究生，研究方向：食品加工与质量安全。

*通信作者：李诚（1964—），男（汉），教授，博士生导师，研究方向：畜产品加工与质量安全。

收稿日期：2014-11-25