本研究以鴨梨為試驗對象,應用電子鼻監(jiān)測不同貯藏時間及不同損傷程度果實的揮發(fā)性氣體變化情況,通過主成分分析(PCA)、線性判別分析(LDA)、載荷分析(LA)等方法,探討基于電子鼻判別鴨梨新鮮度及損傷程度的可行性,并確定對鴨梨果實損傷敏感的特征傳感器,以期為鴨梨采后品質(zhì)評估提供參考依據(jù)。（河北省農(nóng)林科學院生物技術(shù)與食品科學研究所）

檢測設(shè)備：PEN3型電子鼻：德國Airsense公司

實驗樣品：對鴨梨進行不同程度機械傷(跌落角度:20°、40°、60°)處理,分別記為輕度損傷(G1)、中度損傷(G2)、重度損傷(G3),以不經(jīng)機械傷碰撞的鴨梨作為對照,記為完好果實(G0)。

結(jié)果分析：

1、主成分分析

圖3A顯示了電子鼻結(jié)合PCA對貯藏期間鴨梨揮發(fā)性物質(zhì)變化的區(qū)分,第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)的貢獻率分別為80.67%和11.96%,兩個主成分可以解釋整體變異的92.63%,基本代表樣品的所有信息。圖中僅貯藏4d和8d的分布區(qū)域略有重疊,其他貯藏點均能完全分開。圖3B顯示了電子鼻結(jié)合PCA對不同損傷程度鴨梨揮發(fā)性物質(zhì)變化的區(qū)分,PC1和PC2貢獻率分別為73.06%和13.94%,總貢獻率87.00%。G0、G1、G2和G3揮發(fā)性氣體分布區(qū)域彼此相互獨立,無交叉重疊,說明損傷程度改變時,鴨梨果實揮發(fā)性氣體發(fā)生了明顯變化,且損傷鴨梨分布區(qū)域明顯偏離完好鴨梨,損傷程度越大,在PC1和PC2正方向上值越大。電子鼻可以對不同損傷程度鴨梨揮發(fā)性氣體的變化進行區(qū)分。

2、線性判別分析

圖4A顯示了電子鼻結(jié)合LDA對貯藏期間鴨梨揮發(fā)性物質(zhì)變化的區(qū)分,相較于PCA中4d和8d的分布區(qū)域略有重疊,LDA能將不同貯藏點完全分開。這進一步說明,電子鼻結(jié)合LDA分析可以評價梨果實貯藏期間揮發(fā)性氣體的變化。圖4B顯示了電子鼻結(jié)合LDA對不同損傷程度鴨梨揮發(fā)性物質(zhì)變化的區(qū)分,LD1和LD2貢獻率分別為85.12%和6.88%,總貢獻率92.00%。LDA能將不同損傷程度的鴨梨完全分開。電子鼻結(jié)合PCA、LDA判別機械損傷時,LDA優(yōu)于PCA。

3、載荷分析

由圖 5 可知, 10 個傳感器對梨果實氣味響應不一, 在區(qū)分鴨梨不同貯藏點和不同損傷程度(G0、 G1、 G2、 G3)的揮發(fā)性氣體時, W1S、 W5S、 W1W、 W2W 和 W2S 傳感器距離原點較遠, 是區(qū)別揮發(fā)性氣體變化的敏感傳感器。其中, W1S、 W1W 為貢獻率最大的 傳感器, 說明 隨著鴨梨受損和新鮮度的 下降, 甲 烷(W1S)、 硫化物和萜烯類物質(zhì)(W1W)含量變化顯著。 但兩者在傳感器貢獻率略有差別, 相較于圖 5A, 不同損傷程度果實中 W1S、W2S 特征值沿 PC1 正向移動, W2W、W5S特征值沿 PC2 正向移動, 說明果實受損可能刺激了甲烷、醇類、 芳香族化合物、 氮氧化合物和有機硫化物的生成,也進一步說明果實受損后與果實正常成熟衰老的揮發(fā)性物質(zhì)在成分及含量上有所區(qū)別。

4、為衡量損傷鴨梨揮發(fā)性氣體各傳感器響應值與損傷程度的關(guān)系

由表可知,除W5S、W5C和W2W傳感器響應值與損傷程度關(guān)系不顯著外,其他傳感器與損傷程度均有較好的相關(guān)性,且相關(guān)系數(shù)均極顯著。其中,W2S傳感器響應值與損傷程度相關(guān)性最大,相關(guān)系數(shù)為0.930,其次為W1C、W1W、W3S、W1S、W6S、W3C,相關(guān)系數(shù)分別為?0.886、0.853、0.852、0.706、0.657、?0.637。結(jié)合LA可知,W1S、W5S、W1W、W2W和W2S為區(qū)分不同損傷程度鴨梨的敏感傳感器。因此,可以選擇與損傷程度相關(guān)性最高的傳感器W2S作為判斷鴨梨損傷程度的特征傳感器。

結(jié)論本研究以鴨梨為試材,應用電子鼻探究常溫貯藏下鴨梨果實揮發(fā)性氣體的變化,并利用PCA、LDA對不同貯藏點和損傷程度的鴨梨進行區(qū)分。結(jié)果顯示氣味響應值的變化主要集中于傳感器W5S、W1S、W1W、W2S和W2W,其中W2S可作為檢測鴨梨損傷程度的敏感傳感器。電子鼻結(jié)合PCA、LDA能對鴨梨不同貯藏期和損傷程度進行區(qū)分,且LDA更適用于電子鼻檢測鴨梨貯藏期揮發(fā)性氣體變化的數(shù)據(jù)分析。

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