基于电子鼻分析熬制工艺对茶树菇菌汤风味的影响

刘树萍

(哈尔滨商业大学 旅游烹饪学院，哈尔滨　150076)

茶树菇是一种高蛋白、低脂肪，营养丰富，具有保健作用的高档食用菌类[1,2]。近年来，随着人们对健康生活的追求，食用菌汤逐渐成为研究的热点之一。王慧清等人[3]以松茸菌为主要原料，研究了松茸菌汤熬制的工艺参数，并对菌汤中的氨基酸、呈味核苷酸和风味成分进行了分析。郭磊等[4]采用氨基酸自动分析仪研究了不同熬制工艺以及不同煮制时间的牛肝菌汤的游离氨基酸含量。李琴等[5]利用电子鼻技术对香菇、双孢蘑菇、牛肝菌3种食用菌汤进行了测定，并利用主成分分析和线性判别分析了菌汤的风味。目前，对菌汤的风味研究较少，特别是对茶树菇菌汤熬制过程中风味的变化鲜见报道。

本文以茶树菇为原料，通过单因素和正交实验，研究了茶树菇菌汤的熬制工艺参数，并对茶树菇菌汤中风味成分进行了分析，以期为茶树菇菌汤工业化生产提供一定的理论依据。

1　材料与仪器

1.1　实验材料

茶树菇、食盐均为市售。

1.2　主要仪器设备

方瑞JA系列电子天平上海方瑞仪器有限公司；VC3038油温枪香港恒高电子集团；iNose电子鼻上海瑞玢国际贸易有限公司。

2　实验方法

2.1　工艺流程

茶树菇预处理→煮沸→熬制→调味→成品。

2.2　操作要点

挑选新鲜干净的茶树菇，洗净，沥干水分，切成3 cm长的段。按照茶树菇与水的不同料液比进行熬制，先大火加热使水沸腾，然后调至小火熬制一定的时间。加入适量的食盐进行调味，备用。

2.3　茶树菇菌汤熬制工艺的单因素实验

固定烹制条件为熬制温度95 ℃、熬制时间50 min、盐的用量4 g，考察不同茶树菇与水的料液比(1∶5，1∶10，1∶15，1∶20，1∶25)对菌汤熬制的影响；固定烹制条件为茶树菇与水比1∶15、熬制时间50 min、盐的用量4 g，考察不同熬制温度(80，85，90，95，100 ℃)对菌汤熬制的影响；固定烹制条件为茶树菇与水比1∶15、熬制温度95 ℃、盐的用量4 g，考察不同熬制时间(10，30，50，70，90 min)对菌汤熬制的影响；固定烹制条件为茶树菇与水比1∶15、熬制温度95 ℃、熬制时间50 min，考察不同盐的用量(1，2.5，4，5.5，7 g)对菌汤熬制的影响。

2.4　茶树菇菌汤熬制工艺的正交实验

在单因素实验的基础上，选择采用L9(34)正交表优化茶树菇汤熬制工艺，正交水平见表1。

表1　茶树菇菌汤熬制工艺的正交实验因素和水平表

2.5　电子鼻的测定

将茶树菇菌汤装入40 mL样品瓶中，加盖密封，平衡后直接将进样针头插入样品瓶采用顶空吸气法进行电子鼻分析实验。传感器整列包含14个气敏传感器，不同传感器对不同类别的气体挥发敏感。测定条件：传感器清洗时间120 s，样品准备时间10 s，进样流量500 mL/min，检测时间60 s。电子鼻数据采用自带的软件系统进行主成分分析(PCA)。

3　结果与分析

3.1　茶树菇菌汤熬制工艺的单因素实验结果

3.1.1不同茶树菇与水比对菌汤品质的影响

主成分分析(PCA)是将所提取的电子鼻传感器多指标的信息进行数据转换和降维的一种分析方法[6]。不同茶树菇与水的料液比熬制的菌汤的PCA图谱见图1。

图1　不同茶树菇与水比的电子鼻PCA图

注：1号为1∶5，2号为1∶10，3号为1∶15，4号为1∶20，5号为1∶25。

由图1可知，第1主成分的贡献率为91.4%，第2主成分的贡献率为5.8%，累计贡献率为97.2%，表明提取的信息能够反映原始数据的大部分信息。而且主成分1的贡献率明显大于主成分2的贡献率，表明不同比例熬制菌汤的风味差异主要由第1主成分决定。1号样品横跨第二、第三象限，但是其重心落在第三象限。而且1号样品与2～5号样品组间距大，说明1号样品在气味上与其他组存在差异，这可能是因为1号样品的加水量最少，影响了茶树菇风味物质的浸出。3号样品横跨第一、第四象限，可以推测出重心落在第四象限，其与2，4，5号样品距离较远[7]。2，4，5号样品分别分布在第二、第一和第四象限，样品间在第1主成分上变化不大，表明这3组样品的气味成分差异相对较小。另外，判别指数(DI)是指进行PCA时样品区分程度的表征值，当判别指数在80～100之间时说明区分有效。图1显示的判别指数为95.6%，说明5组茶树菇与水比的菌汤可以用电子鼻区分出来。结合感官评价，4号样品(茶树菇与水的比例为1∶20)的感官评分最高。

3.1.2不同熬制温度对菌汤品质的影响

不同熬制温度的电子鼻PCA图见图2。

图2　不同熬制温度的电子鼻PCA图

注：1号为80 ℃；2号为85 ℃；3号为90 ℃；4号为95 ℃；5号为100 ℃。

2个主成分的贡献率分别为91.8%和8.0%，总贡献率为99.8%，说明2个主成分能够反映样品的整体信息。判别指数为93.3%，说明不同熬制温度的菌汤气味有明显区别。由图2横坐标可知，4号和5号样品的分布区域较近，说明在气味上2种样品比较接近。1，2，3号样品分别分布第四、第三和第三象限，其分布区域与4，5号样品的分布区域较远，说明在气味上差别明显。这可能是由于4，5号样品的熬制温度较高，使得茶树菇与水能够形成强烈对流，提高了茶树菇中水溶性物质的溶出速度[8]。结合感官评价，3号样品(熬制温度90 ℃)的感官评分最高。

3.1.3不同熬制时间对菌汤品质的影响

不同熬制时间的电子鼻PCA图见图3。

图3　不同熬制时间的电子鼻PCA图

注：1号为10 min；2号为30 min；3号为50 min；4号为70 min；5号为90 min。

第1主成分的贡献率为94.8%，第2主成分的贡献率为3.6%，总贡献率为98.4%，说明这2个主成分构成的二维平面可以表征不同熬制时间菌汤气味的差异。判别指数达到98.2%，说明5组菌汤在气味上存在着显著差别。1号样品的数据分布在第一象限，且在第1主成分上的得分最高，与其他4组数据的采集点在横坐标上差别很大，表明1号样品的气味明显区别其他4组样品。2～5号样品数据都分布在Y轴的左侧，且在横坐标方向上距离较近，表明4组菌汤的挥发性气味比较相近。这可能是因为当熬制温度为10 min时，汤汁中的香味物质溶出量不足；随着熬制时间的增加，茶树菇中的风味物质逐渐溶到汤汁中，香气增加。结合感官评价，3号样品(熬制时间50 min)的感官评分最高。

3.1.4不同盐的用量对菌汤品质的影响

盐的用量的电子鼻PCA图见图4。

图4　不同盐的用量的电子鼻PCA图

注：1号为1 g，2号为2.5 g，3号为4 g，4号为5.5 g，5号为7 g。

主成分1和主成分2贡献率分别为99.2%和0.4%，累计贡献率为99.6%，同时判别指数为94%，表明样品间有着明显差异。5个样品分布在4个象限，说明电子鼻能够在气味上将它们有效区分。1号和2号样品的数据均分布在第二象限，3号样品数据分布在第三象限，3个样品在横坐标上距离较近，表明茶树菇菌汤在3个条件下风味差异较小。4号样品横跨第一、第三和第四象限，其4个点构成的图形重心落在第四象限；5号样品远离其他4组样品，数据分布在第一象限，表明整体风味上有一定的差异。结合感官评价，3号样品(盐的用量4 g)的感官评分最高。

3.2　茶树菇菌汤熬制工艺的正交实验结果

茶树菇菌汤熬制的关键因素是茶树菇与水的比例、熬制温度、熬制时间及盐的用量，各个因素在制作过程中相互影响、相互制约。因此，为更好地确定最佳工艺，以单因素实验为基础，采用茶树菇与水的料液比1∶20、熬制温度90 ℃、熬制时间50 min及盐的用量4 g为基准设计正交实验。茶树菇菌汤正交实验的电子鼻PCA图见图5。

图5　正交实验电子鼻的PCA图

第1主成分的贡献率为98.3%，第2主成分的贡献率为1.4%，累计贡献率为99.7%，说明两组分基本综合了全部传感器的响应结果。9组样品分布在4个象限，判别指数为98.9%，表明PCA方法可以对菌汤气味进行区分。1，2，3号样品均分布在第一象限，3组样品的数据采集点在第1主成分上变化不大，在第2主成分上基本无变化，表明彼此间气味差异不大[9]。5号和6号样品分布在第二象限，4号和9号分布在第三象限，且样品间距离较近，表明菌汤间的气味差异较小。7号和8号样品分别分布在第四、第三象限，在PCA图中明显远离其他7组样品，表明其与其他7组样品间风味差异较大。结合感官评价，最佳的熬制工艺是茶树菇与水的比例为1∶17，熬制温度为90 ℃，熬制时间为40 min，盐的用量为3 g。

4　结论

本文以茶树菇为原料，利用电子鼻研究了茶树菇菌汤熬制工艺的风味变化。研究表明：茶树菇菌汤的最佳工艺条件为：茶树菇与水的比例1∶17，熬制温度90 ℃，熬制时间40 min、盐的用量3 g，在此条件下制得的茶树菇菌汤色泽清澈透亮、香气浓郁、味道鲜美。电子鼻研究结果表明：利用PCA能很好地区分不同茶树菇与水的比例、熬制温度、熬制时间、盐的用量条件下茶树菇菌汤的风味变化。而且9组正交样品的判别指数为98.9%，说明茶树菇菌汤在气味上有着明显差异。以上研究对茶树菇菌汤风味指纹图谱的建立和标准化生产具有一定的指导意义。

参考文献：

[1]张莹，于士军，蒋岚，等.金针菇和茶树菇中非挥发性成分分析[J].食品与发酵工业，2011，37(12)：155-158.

[2]李晓英，薛梅.干制方式对茶树菇品质的影响[J].食品工业，2016(7)：146-150.

[3]王慧清，马栋，吴素蕊，等.松茸菌汤熬制工艺参数优化及风味成分分析[J].食品科学，2015，36(16)：25-30.

[4]郭磊，郭娟，范方宇，等.不同熬制工艺对美味牛肝菌汤中氨基酸成分的影响[J].食品工业，2017(2)：17-19.

[5]李琴，朱科学，周惠明.利用电子鼻分析熬制时间对3种食用菌汤风味的影响[J].食品科学，2010，31(16)：151-155.

[6]孙钦秀，董福家，陈倩，等.应用电子鼻技术检测肉与肉制品的风味和品质[J].食品研究与开发，2015，36(12)：123-126.

[7]乔明锋，易宇文，彭毅秦，等.基于电子鼻对东坡肘子加热前后特征风味变化的评价[J].食品工业科技，2017，38(8)：58-62.

[8]詹欢，靳国锋，马美湖.肉类营养汤类产品开发研究进展[J].肉类工业，2012(7)：50-56.

[9]田沁，吴珂剑，谢雯雯，等.鲢鱼头汤烹制工艺优化及烹饪模式对汤品质的影响[J].华中农业大学学报，2014，33(1)：103-111.