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電子鼻技術(shù)在豬肉脯品質(zhì)判別分析中的應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間:2024-01-12

一、材料與方法

材料

市售12個(gè)品牌原味豬肉脯,分別編號1~12,每種樣品選擇3個(gè)批次,每個(gè)批次選取3個(gè)豬肉脯作為實(shí)驗(yàn)樣本。

儀器

上海瑞玢電子鼻

二、結(jié)果與分析

豬肉脯電子鼻風(fēng)味分析

以第1批次的樣品為例,電子鼻檢測豬肉脯的風(fēng)味信號響應(yīng)曲線如圖1所示,電子鼻設(shè)備中各傳感器信號在120 s后基本趨向于穩(wěn)定,截取電子鼻信號響應(yīng)時(shí)間曲線中120~150 s時(shí)間段的平均值作為電子鼻的最終表征值,然后使用10 個(gè)電子鼻傳感器陣列信號作響應(yīng)雷達(dá)圖。

由圖2可知,12 個(gè)品牌豬肉脯樣本的信號響應(yīng)基本相似,其中傳感器W1S、W1W、W5S響應(yīng)最為敏感,對應(yīng)響應(yīng)值均大于5倍初始值(G0),響應(yīng)較微弱的傳感器有W1C、W3C、W5C。依據(jù)電子鼻傳感器陣列中10 個(gè)傳感器性能的描述(表1)可知,豬肉脯VOCs組分中含有芳香族化合物、硫化物、烷烴和一些弱極性化合物;W2S的響應(yīng)值(G/G0)大于2,表明VOCs中含有醇、醛及醚等物質(zhì)。由于電子鼻的響應(yīng)信號無法直觀獲得VOCs組分的空間分布信息,因此,需要借助模式識別方法進(jìn)行進(jìn)一步分析。

豬肉脯品質(zhì)判別

將12 個(gè)品牌共108 個(gè)豬肉脯樣本的電子鼻響應(yīng)特征值作為表征變量,由于歸為合格等級的僅有8號品牌,特級僅有3號品牌,其余樣品屬于優(yōu)級或不合格產(chǎn)品,為便于分析將樣本劃分為合格品與不合格品,即合格品為品牌編號3、4、8、10、11、12的樣品,其余品牌均為不合格樣品。

選取樣本電子鼻響應(yīng)曲線中120~150 s時(shí)間段內(nèi)穩(wěn)定數(shù)據(jù)的平均值作為傳感器響應(yīng)值,最終每個(gè)樣本品質(zhì)屬性由10 個(gè)特征值(即10 個(gè)傳感器響應(yīng)值)表征,所有樣本形成108×10的二維矩陣,采用k最近鄰算法進(jìn)一步分析,數(shù)據(jù)經(jīng)PCA處理后取前2個(gè)主成分得分作為變量參與建模,對應(yīng)的貢獻(xiàn)率分別為74.57%、20.01%(累積貢獻(xiàn)率為94.58%),表明前2個(gè)主成分能夠表征大部分的原始數(shù)據(jù)信息。采用k最近鄰算法對PCA處理后的得分矩陣建立模型(k=3),以便觀察不同品質(zhì)豬肉脯樣品的歸屬分布。由圖3可知:大部分合格樣品均歸屬于同一個(gè)聚集區(qū)域,僅有4號品牌的1 個(gè)批次樣品遠(yuǎn)離歸屬邊界(圖中箭頭標(biāo)記處);不合格樣品分布區(qū)域較為廣泛,原因可能是不同豬肉脯使用的原料和生產(chǎn)工藝差異引起VOCs組分不同;最終k最近鄰判別方法分類的理論準(zhǔn)確率達(dá)89.81%,由此可知,基于電子鼻技術(shù)的豬肉脯品質(zhì)判別具有一定的可行性,后期需增加獨(dú)立樣品數(shù)量,用以驗(yàn)證模型的實(shí)用型。

三、結(jié) 論

采用上海瑞玢電子鼻技術(shù)對不同品質(zhì)豬肉脯的VOCs成分進(jìn)行分析檢測,輔以理化指標(biāo)分析豬肉脯樣品的品質(zhì)屬性,并建立基于風(fēng)味指紋圖譜的豬肉脯品質(zhì)判別模型。結(jié)果表明,用電子鼻系統(tǒng)檢測出豬肉脯的主要風(fēng)味成分為芳香族化合物、硫化物、烷烴及弱極性化合物,依據(jù)傳感器陣列的表征值結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法建立的理論判別模型準(zhǔn)確率達(dá)89.81%,表明該方法具有一定的應(yīng)用前景,可為豬肉脯等相關(guān)肉制品品質(zhì)的快速判別提供一種新思路。