畜禽骨中富含蛋白（主要為骨膠原蛋白）、多糖、礦物質等多種營養組分，是生產功能性骨源食品的重要原料。電子舌是近年發展起來的由交互敏感傳感器陣列、信號調整電路以及自帶的模式識別算法軟件構成的一種新型味覺分析檢測儀器，通過模擬人體5 種基本味感（酸、甜、苦、咸、鮮）將食品液體的滋味特征轉化為電信號響應值經分析將滋味特征量化，具有客觀性強、穩定性好、工作效率高、檢測閾低的優點，便于實時檢測、快速分析。本實驗基于不同畜禽骨原料生產的骨蛋白肽的味覺特征差異，探究利用電子舌快速判別鑒定不同物種畜禽骨蛋白肽的可行性。
材料與試劑 牦牛骨蛋白肽（YBPs）、黃牛骨蛋白肽（BBPs）、豬骨蛋白肽（PBPs）、雞骨蛋白肽（CBPs）。每個物種畜禽骨蛋白肽包含4 份種內樣本，成品均為干燥粉末狀，將4 份種內樣本均勻混合用于電子舌分析檢測。
一、材料與方法
方法
采用電子舌檢測系統，包含由7 根味覺傳感器組成的交叉敏感電位傳感器陣列、Ag/AgCl參比電極、機械攪拌器、16 位自動進樣器以及數據采集分析系統。表1列出了7 種傳感器的性能，傳感器的分子膜可選擇性吸附不同的滋味物質，將滋味特征轉化為電信號數據。電子舌經過活化和校準后，取80 mL畜禽骨蛋白肽溶液按順序加入125 mL檢測杯中。單次采樣時間120 s，樣品間采用超純水清洗10 s，采集周期為1 次/s，攪拌速率3 r/s，室溫下采集數據。每份畜禽骨蛋白肽樣品重復檢測7 次，不區分畜禽骨蛋白肽種內樣本來源，將4 份種內樣本均勻混合用于畜禽骨蛋白肽種間樣本的檢測判別。4 種畜禽骨蛋白肽一共產生28 組滋味數據以進行滋味特征分析。
數據分析
畜禽骨蛋白肽溶液滋味檢測數據由電子舌軟件系統進行主成分分析（PCA）和判別因子分析（DFA），使用SIMCA 14.1軟件進行偏最小二乘判別分析（PLS-DA）、正交偏最小二乘判別分析（OPLS-DA）。
二、結果與分析
電子舌檢測對畜禽骨蛋白肽的響應信號曲線
圖1顯示電子舌味覺傳感器對畜禽骨蛋白肽的響應強度，表明4 種畜禽骨蛋白肽的滋味特征接近。味覺傳感器的響應強度均為SCS（對苦味敏感）＞ANS（對甜味敏感）＞PKS（通用傳感器）＞NMS（對鮮味敏感）＞CTS（對咸味敏感）＞CPS（通用傳感器）＞AHS（對酸味敏感）。0～5 s內傳感器響應強度發生顯著變化，10 s后趨于平衡，說明電子舌用于分析樣品滋味物質強度時具有良好的穩定性，選取每個傳感器在120 s的穩定滋味數值。
畜禽骨蛋白肽的滋味特征及差異分析
電子舌分析系統基于傳感器的響應信號強度得到4 種畜禽骨蛋白肽的滋味強度，進一步分析畜禽骨蛋白肽的滋味特征以及種間滋味差異。
表4的滋味強度分析結果表明，畜禽骨蛋白肽在酸、甜、苦、咸、鮮5 種基本味覺強度上均存在差異。其中，鮮味的差異相對最為明顯，這可能是由于鮮味氨基酸呈味閾值低。表5的種間滋味差異分析顯示，4 種畜禽骨蛋白肽兩兩之間均具有顯著滋味差異（P＜0.01）。其中，PBPs和CBPs之間的距離和模式識別指數均最大，表明PBPs和CBPs之間滋味特征差異最大。
畜禽骨蛋白肽滋味的雷達指紋圖譜
由圖2可知，4 種畜禽骨蛋白肽在SCS、NMS和PKS傳感器上的響應強度存在差異，在AHS、ANS、CTS、CPS傳感器上的響應強度無明顯差異，表明畜禽骨蛋白肽在鮮味、苦味屬性上差異較顯著，酸味、咸味、甜味差異不顯著。電子舌具備根據滋味物質差異而判別不同物種畜禽骨蛋白肽的潛力。
畜禽骨蛋白肽滋味差異的多元統計分析
PCA
將電子舌傳感器提取的多指標數據信息進行降維轉換得到特征向量并進行線性分類，在轉換中得到的PC1和PC2的貢獻率越大，說明降維后的綜合指標可越好地反映原來多指標的信息。
圖3中每個多邊形代表一種畜禽骨蛋白肽的整體滋味特征，多邊形之間的距離代表畜禽骨蛋白肽種間的整體滋味差異。PC1和PC2的貢獻率分別為86.019%和11.266%，兩者累計貢獻率達97.285%，判別指數為64，表明PC1和PC2包含了原始數據的大多數信息，能夠反映樣品的整體信息。畜禽骨蛋白肽種間較明顯地分為互不干擾的4 個區域，BBPs和PBPs之間差異相對較小。PCA結果表明，基于電子舌滋味檢測對不同物種畜禽骨蛋白肽的定性判別效果良好。
PLS-DA和OPLS-DA
PLS-DA是常見的數據分類方法，對數據降維并進行線性擬合建立回歸模型，而OPLS-DA是在PLS-DA的基礎上進行正交變換矯正，濾除與分類信息無關的噪音以獲得更好的組間分離效果。如圖4A1、B1所示，變量投影重要性值（VIP）的結果（圖4C1）表明，NMS、ANS為主要差異因素（VIP＞1），即鮮味、甜味對4 種畜禽骨蛋白肽判別的貢獻較大，與電子舌滋味分析的結果一致。表明PLS-DA可對CBPs、YBPs、BBPs和PBPs進行良好判別，但對于BBPs和PBPs的判別效果不理想，故對兩者進一步作OPLS-DA分析。如圖4A2、B2所示，VIP值的結果（圖4C2）顯示，NMS、CPS、ANS是BBPs和PBPs滋味差異的主要因素，即鮮味、甜味對BBPs與PBPs的判別貢獻較大。
以上結果表明，鮮味、甜味、苦味為不同物種畜禽骨蛋白肽的主要滋味差異，建立的PLS-DA模型可對CBPs、YBPs、BBPs和PBPs進行良好判別，OPLS-DA模型可進一步判別BBPs、PBPs，PLS-DA和OPLS-DA模型擬合效果和穩定性好、預測能力高，表明基于電子舌檢測結合多元統計分析根據滋味特征差異判別不同物種畜禽骨蛋白肽具有較好的靈敏度和穩定性。
DFA
DFA是針對傳感器數據進行優化重組，從而使組間距離最大同時保證組內差異最小以提高樣品間區分度的分類技術。
由圖5可知，DF1和DF2的貢獻率分別為75.100%和23.883%，累計貢獻率達98.983%，前2 個主成分包含了原始數據的絕大部分信息。4 種畜禽骨蛋白肽樣本組內分布集中、離散度小，樣本組間分布距離遠、離散度大。表明電子舌檢測結合DFA對4 種畜禽骨蛋白肽樣本的判別效果好、靈敏度高。
三、結 論
本研究以16 份畜禽骨蛋白肽為原料，電子舌采集滋味特征數值，結合PCA、PLS-DA、OPLS-DA、DFA等多元統計分析方法對不同物種畜禽骨蛋白肽的滋味特征進行判別分析，探究基于電子舌滋味特征檢測判別不同物種畜禽骨蛋白肽的可行性。結果表明，通過PCA和DFA均可良好的判別4 種畜禽骨蛋白肽，但DFA明顯優于PCA；PLS-DA可有效判別CBPs、YBPs、BBPs和PBPs，OPLS-DA可有效判別BBPs、PBPs。鮮味、甜味、苦味是4 種畜禽骨蛋白肽的主要差異滋味特征。綜上，電子舌滋味檢測結合多元統計分析根據滋味特征差異能夠有效判別不同物種畜禽骨蛋白肽。
來源：感官科學與評定 ，轉載請注明來源。
參考文獻：劉泓,郭玉杰,陳永凱,李俠,張鴻儒,韓東,張春暉,姜珊.基于電子舌檢測快速判別不同物種畜禽骨蛋白肽[J].食品科學,2022,43(04):127-134.DOI:10.5376/mpb.cn.2011.09.0084
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