油炸时间对荔浦芋感官评价和电子鼻分析的影响

苏可珍 罗杨合 黎小椿 李官丽

(1. 贺州学院，广西 贺州 542899；2. 大连工业大学，辽宁 大连 116034)

芋头(ColocasiaesculentaL.Schott)别名芋、毛芋、土芝，俗称芋艿[1]，天南星科多年生草本植物，常作一年生作物栽培。芋头的食用部分主要是地下球茎，是一种重要的蔬菜兼粮食作物，富含淀粉、蛋白质、多种维生素和矿物质[2]，其营养价值与土豆相似[3]，具有健脾胃、消肿止痛、化痰解毒、宽肠通便、助消化、美容养颜等功效，是制作各种零食、点心和佳肴的上乘原料，也是药食两用佳品。品种主要有红牙芋、白牙芋、九头芋和槟榔芋，其中被称为“芋中之王”的荔浦芋属槟榔芋种，是槟榔芋的著名品种[4]。荔浦芋经过长期的反复优选和组培提纯复壮培育，已成为广西荔浦县的优良农家品种，是广西久负盛名的特产[5]，其在清朝年间被列为贡品，享有“皇室贡品”之称。熟制后的荔浦芋肉质细致松粉，风味独特，香气备受欢迎，但加工产品仅限于荔浦芋糕、罐头、芋酥、芋条等传统食品，技术含量低，产品档次不高。而荔浦芋香味形成的监测方法为人工感官评定，不能突出荔浦芋甘润的口感和芳香细腻的浓郁香气，且具有一定的主观性[6]，重复性和稳定性差。

电子鼻是由一系列气敏传感器与适当的模式识别系统结合而成的仪器，是一种模拟人生理嗅觉的传感技术[7]。与气相色谱仪、液相色谱仪、质谱仪等化学分析仪器不同，电子鼻不需要破坏样品，而且检测的是样品挥发性成分的整体信息，即“指纹”数据[8]。电子鼻是测试物质关键香气成分的有效技术手段，可从单一物质与综合分析两个维度揭示香气成分对食品香气系统的贡献[9]，可有效避免人为误差，检测结果更客观准确，具有重复性好、响应时间短、检测速度快和操作简便等优点，被广泛应用于茶叶、果蔬、奶制品、肉制品、水产品、调味品和酒醋类[10-11]等领域，而关于电子鼻对芋头风味分析的研究尚未见报道。试验拟运用感官评价与电子鼻技术相结合，对不同油炸时间(0.0，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0 min)的荔浦芋进行评分和检测，采用主成分分析(PCA)、传感器载荷分析(LA)及线性判别分析(LDA)等多元统计方法进行分析，为电子鼻技术在芋头烹饪食品风味中的应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料

荔浦芋：1.0～1.5 kg/个，广西贺州；

鲁花花生油：市售。

1.1.2 仪器与设备

电子鼻：PNE3型，由10个传感器按一定阵列组合而成(见表1)，北京盈盛恒泰科技有限公司；

数显恒温油浴锅：HH-S型，金坛区西域新瑞仪器厂；

表1 电子鼻标准传感器阵列性能

电子天平：JJ1000型，常熟市双杰测试仪器厂。

1.2 试验方法

1.2.1 前处理 挑选新鲜、个体均匀完整、无机械损伤、无腐烂变质的荔浦芋，洗净并去皮，沿纵向切成长约8 cm，宽约4 cm，厚约1 cm的芋片。使用恒温油浴锅和鲁花花生油进行油炸，锅里倒入2/3锅的油，待油温升至195 ℃，放入芋片并开始计时，油炸时间分别为0.0(YZ 0.0)，1.0(YZ 1.0)，1.5(YZ 1.5)，2.0(YZ 2.0)，2.5(YZ 2.5)，3.0(YZ 3.0) min，取出沥油3 min，待用。

1.2.2 感官评价 参照殷剑美等[12-13]的方法。感官评价小组由10名身体状况良好的食品专业人员组成，其中男性5名，女性5名，年龄22～35岁。从口感(硬度、沙性、糯性)形状、色泽、气味4个方面进行评定(见表2)，每个样品平行5次。

表2 感官评价标准

1.2.3 电子鼻检测 称取油炸荔浦芋7.0 g于250 mL样品杯中，精确至0.000 2 g，盖上封口膜并编号，室温静置平衡30 min后检测。传感器室流量400 mL/min，测试样品载气速度400 mL/min，清洗时间60 s，电子鼻采样间隔1 s，样品准备时间5 s，测试时间120 s。测试样品6组，每组样品平行测试5次。

1.3 数据处理

采用Excel 2016和SPSS 25软件对感官评定结果进行分析；利用PEN3型电子鼻内部自带的WinMuster软件分析电子鼻测试数据，包括主成分分析、传感器载荷分析及其线性判别分析，并使用Origin 8.5软件作图。

2 结果与分析

2.1 感官评定分析

由表3可知，油炸2.0 min的荔浦芋样品感官评分最高(80.4)，其他样品评分均较低，其中色泽的评分差异最大。不同油炸时间的硬度、沙性、糯性、形状、色泽和气味评分具有极显著性差异(P<0.01)。硬度、沙性、色泽方面，油炸1.0～2.0 min的评分随时间的延长而升高，2.0～3.0 min的评分随时间的延长而降低；形状方面，不同油炸时间的评分差异不明显，油炸1.0～2.5 min的评分较高，3.0 min的评分稍低；气味方面，油炸1.0～2.0 min的评分差异不大，2.0～3.0 min的评分降低；糯性方面，油炸1.5～3.0 min的评分较高且差异不大。油炸1.0 min的荔浦芋还未熟透，总体口感较差；1.5 min的刚好熟，硬度偏硬，肉和花纹色泽不够均匀；2.0 min的总体口感和风味较佳，形状完整，表面均匀，硬度、沙性、糯性适中，肉呈金黄色，花纹深紫色，特有香味浓郁；2.5 min的稍油炸过度，颜色变暗，焦边若隐若现；3.0 min的油炸过度，肉呈黄褐色，焦边明显且有焦糊味。综上，最佳油炸时间为2.0 min。

表3 荔浦芋感官评定结果

2.2 挥发性风味物质电子鼻数据分析

2.2.1 传感器响应雷达图分析 由图1可知，荔浦芋样品在S1、S3、S4、S5、S6、S8、S10传感器的响应值较小且重叠，其中S1、S3、S4、S5、S10的响应值约为1，说明不同油炸时间荔浦芋中这5个传感器对应的物质含量低且相近，S6(甲基类)、S8(醇、醛酮类)对应的物质含量较低；传感器S2(氮氧化物)、S7(硫化物)、S9(芳香成分，有机硫化物)对油炸荔浦芋样品的响应值较大，且随油炸时间的延长而增大，说明S2、S7、S9分别所代表的物质氮氧化物、硫化物、有机硫化物和芳香成分的含量随油炸时间的延长而增多，其中S7所代表的物质硫化物含量最为突出。研究[14]表明，挥发性的含硫化合物阈值较低，对食品整体挥发性风味有着重要贡献，杂环硫化物在高温加热过程中大量形成。综上，油炸荔浦芋的特征风味来自硫化物、有机硫化物、芳香成分和氮氧化物，且浓度随油炸时间的延长而增大。

图1 荔浦芋电子鼻传感器响应雷达图

2.2.2 PCA分析 由图2可知，荔浦芋的第1主成分(PC1)贡献率为99.46%，第2主成分(PC2)的贡献率为0.47%，累积贡献率为99.93%>85.00%，表明PC1和PC2能体现样品的大部分信息特征且以PC1区分为主，PCA分析具有可行性。不同油炸时间的样品能明显区分，无重叠现象，且在PC1上变化明显并呈一定的变化趋势，说明不同油炸时间使荔浦芋挥发性风味物质的种类、含量发生了变化。YZ 0.0在PC2方向上的距离较其他样品远，是因为油炸0.0 min即鲜样不经过油炸无油炸特征性风味；YZ 3.0在PC1、PC2方向上的距离均较其他样品远，可能是由于油炸3.0 min时样品已产生焦味所致；YZ 0.0和YZ 3.0的样品在气味上与其他样品存在的差异相对较大，油炸时间过短或过长都会产生不良气味，使感官评分降低，与陈美花等[15-16]的研究结果类似。综上，不同油炸时间的荔浦芋挥发性风味物质成分存在差异，电子鼻可将其很好地区分开。

图2 荔浦芋PCA图

2.2.3 LA分析 由图3可知，LA1贡献率为99.46%，LA2贡献率为0.47%，累计贡献率为99.93%，能较好地反映样品的总体信息。传感器S1(W1C)、S3(W3C)、S4(W6S)、S5(W5C)、10(W3S)的分布接近于零坐标，位置接近并重叠，说明这些传感器作用较小，对第1、2主成分的贡献率接近于零。S7(W1W)对LA1的贡献率最大，S2(W5S)、S9(W2W)依次递减；S2(W5S)对LA2的贡献率最大，S6(W1S)、S9(W2W)、S8(W2S)依次递减且S6、S8对LA1的贡献率几乎为零，说明氮氧化物、硫化物、芳香成分、有机硫化物对荔浦芋挥发性风物质的区分贡献较大。由于传感器S2对氮氧化物灵敏，S7对硫化物灵敏，S9对芳香成分、有机硫化物灵敏，LA分析说明油炸荔浦芋中的挥发性氮氧化物、硫化物、芳香成分、有机硫化物含量较多，与2.2.1的结果相符。

图3 荔浦芋LA图

2.2.4 LDA分析 由图4可知， LDA1贡献率为89.47%，LDA2贡献率为7.92%，累计贡献率为97.39%，涵盖了样品的大部分信息。不同油炸时间的样品在LDA1、LDA2方向上呈一定的变化趋势，且相互之间不重叠，区分效果较好。其中YZ 0.0与其他样品偏离较远，说明油炸后荔浦芋挥发性风味物质发生了较大变化；YZ 0.0～YZ 2.0距离较远，且在LDA1、LDA2上变化明显，说明油炸0.0～2.0 min时荔浦芋挥发性风味物质成分变化较大；YZ 2.0与YZ 2.5距离较近并有些许重叠，表明油炸2.0～2.5 min时荔浦芋挥发性风味物质具有相似成分；YZ 2.0、YZ 2.5与YZ 3.0距离较近，表明油炸2.0～3.0 min时荔浦芋挥发性风味物质成分变化不明显。LDA分析结果说明不同油炸时间荔浦芋挥发性风味物质存在差异。

图4 荔浦芋LDA图

3 结论

使用感官评价对不同油炸时间的荔浦芋进行探究，结合电子鼻检测，并采用PCA、LA及LDA方法进行分析。

结果表明，油炸2.0 min的荔浦芋感官评分品质最佳。PCA1、PCA2累计贡献率为99.93%，可有效区分不同油炸时间的荔浦芋；LA1、LA2累计贡献率为99.93%，其中LA1起关键作用，传感器S7、S2对LA1和LA2的贡献均较大，即硫化物、氮氧化物对不同油炸时间的样品贡献较大；LDA1、LDA2累计贡献率为97.39%，能区分不同油炸时间的荔浦芋。不同油炸时间的荔浦芋挥发性风味存在明显区别，说明油炸时间对荔浦芋挥发性风味有很大影响。由于电子鼻只能检测样品的整体风味，不能对特征性风味物质进行定性定量分析，后续需结合GC-MS、GC-O等仪器，进一步分析荔浦芋挥发性风味成分的组成。