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電子鼻檢測(cè)花椒葉中揮發(fā)性物質(zhì)的探討
發(fā)布日期:2023-04-21
       人們從花椒葉中可以分離出 10 種黃酮類(lèi)化學(xué)物質(zhì),具有比較高的抗氧化能力。花椒葉有揮發(fā)性氣味,其主要成分是揮發(fā)油,揮發(fā)油主要用來(lái)評(píng)價(jià)樣品香氣值。本次實(shí)驗(yàn)是對(duì)樣品中揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定,一定程度上反映不同干燥方法及不同溫度對(duì)花椒葉揮發(fā)油的損耗程度,選出最優(yōu)方法使花椒葉能夠得到有效的使用。
       材料與方法
       實(shí)驗(yàn)材料及預(yù)處理
       經(jīng)初步篩選,選取完整無(wú)腐爛的花椒葉片,用紗布擦拭表面塵土,冷藏備用。將預(yù)處理后同批次花椒葉分別采用微波干燥、自然曬干、真空冷凍干燥、紅外干燥、熱風(fēng)干燥進(jìn)行干燥處理至恒重。
       討論與分析
       樣品傳感器信號(hào)分析
       分析不同處理方式的葉片以及新鮮葉片經(jīng)電子鼻檢測(cè)后的數(shù)據(jù)。檢測(cè)系統(tǒng)的十個(gè)金屬檢測(cè)物記錄香氣成分每一秒的變化,每條曲線代表 60 s 中每秒金屬檢測(cè)器對(duì)氣味的檢測(cè)值。曲線變化的高低反映了被檢測(cè)香氣成分含量的變化以及各傳感器對(duì)各自感應(yīng)成分的靈敏程度。過(guò)低的峰值則說(shuō)明對(duì)應(yīng)成分含量相對(duì)較低,檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)其的敏感程度較弱。分析數(shù)據(jù)可知經(jīng)過(guò)微波干燥處理的葉片,在檢測(cè)剛開(kāi)始的時(shí)候金屬檢測(cè)器對(duì)其氣味較為敏感,經(jīng)過(guò)時(shí)間的推移敏感程度下降,檢測(cè)香氣的成分含量依舊比較高;經(jīng)過(guò)熱風(fēng) 50℃干燥處理的葉片的檢測(cè)曲線,在開(kāi)始時(shí)敏感度也較高,后面逐漸趨向平緩;經(jīng)過(guò)微波干燥處理的葉片在檢測(cè)的最初時(shí)間內(nèi)起伏較大且數(shù)值較高;未經(jīng)處理的新鮮葉片曲線幾乎快與 x 軸重合,說(shuō)明金屬檢測(cè)器對(duì)于這種處理方法的葉片氣味幾乎不敏感且香氣含量很低;經(jīng)過(guò)真空干燥處理的葉片檢測(cè)器對(duì)它的敏感程度是最高的;在自然干燥處理下的葉片檢測(cè)結(jié)果同熱風(fēng) 50℃干燥較相似。分析得知,檢測(cè)系統(tǒng)中 10 個(gè)傳感器對(duì)不同干燥條件的花椒葉有較明顯的響應(yīng)程度。傳感器對(duì)真空冷凍干燥后的葉片敏感程度最強(qiáng),響應(yīng)程度最大。而對(duì)未作任何處理的新鮮葉片響應(yīng)值不足 20 。在實(shí)際測(cè)定中,將金屬檢測(cè)器最大的數(shù)值定為特征值。
       線性判別分析(LDA)
       這是一種將研究對(duì)象根據(jù)所屬進(jìn)行歸類(lèi)的統(tǒng)計(jì)方法。六種干燥條件下的樣品 LDA 分析的二維散點(diǎn)圖,二維圖中不同橢圓間距離越遠(yuǎn),說(shuō)明不同干燥方法間的區(qū)分度越好;二維圖的橫、縱坐標(biāo)分別表示一、二主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率,越大越能反應(yīng)原始指標(biāo)的信息。
       根據(jù)我們測(cè)量的不同干燥條件處理后花椒葉在測(cè)試第 50 s 的分析結(jié)果,第二主成分(LD2)為 19.5%,第一主成分(LD2)為 69.3%,累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá) 88.8%,高于 85%,能夠較好的反映原始指標(biāo)的香氣特征情況。測(cè)量得到的圖表中不同干燥方法處理的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)沒(méi)有重疊區(qū),說(shuō)明 LDA 線性分析能夠?qū)⑦@幾種方法很好地區(qū)分開(kāi)來(lái)。從數(shù)據(jù)區(qū)域位置來(lái)看,真空干燥與新鮮葉片與其他四種方法距離較遠(yuǎn),能明顯的區(qū)分開(kāi)來(lái)。真空干燥對(duì)香氣成分保存好。加熱干燥這一類(lèi)熱干燥方法其溫度都對(duì)花椒葉香氣造成損失,而新鮮葉片與真空冷凍干燥葉片都較好的保存了第二主成分。熱風(fēng)干燥 50℃與紅外、微波、真空冷凍、自然曬干這四種方法相比,它對(duì)花椒葉揮發(fā)成分的影響更大;真空干燥的損耗最小。
本次實(shí)驗(yàn)中熱風(fēng)干燥采用了溫度梯度 (50℃、60℃、 70℃、80℃ ) 對(duì)花椒葉進(jìn)行處理,經(jīng)軟件 LDA 分析后,繪制圖表,二維圖中各數(shù)據(jù)采集點(diǎn)區(qū)分效果不理想,不同溫度處理方法后分析結(jié)果橢圓區(qū)域部分發(fā)生重疊,進(jìn)而說(shuō)明花椒葉經(jīng)受不同溫度熱風(fēng)處理后,揮發(fā)性成分差異較小。
結(jié)合上文分析地知,就不同干燥方法而言,對(duì)花椒葉揮發(fā)性成分影響有差異;就熱風(fēng)干燥而言,梯度溫度對(duì)其的影響甚微。
       傳感器貢獻(xiàn)率分析(LA)
       LA 能夠判斷識(shí)別檢測(cè)器的響應(yīng)值在識(shí)別物質(zhì)時(shí)的重要程度。點(diǎn)坐標(biāo)代表某種傳感器在測(cè)定香氣成分的敏感程度和分析主成分的重要程度,其系數(shù)值越接近 1 就說(shuō)明該傳感器的識(shí)別及分析能力越大;反之,則越小。經(jīng)過(guò)不同干燥條件下傳感器貢獻(xiàn)率測(cè)量數(shù)據(jù)的分析可以得到,W1W 傳感器坐標(biāo)點(diǎn)大于 0.9 接近于 1,故分析不同干燥條件處理的花椒葉揮發(fā)成分時(shí)起作用的主要是 W1W 傳感器。因此可得出初步結(jié)論,花椒葉中主要香氣揮發(fā)成分為氮氧化合物和醇醛類(lèi)化合物。
       結(jié)論
       本次實(shí)驗(yàn)通過(guò)電子鼻對(duì)不同干燥條件花椒葉揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè),對(duì)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)采用樣品傳感器信號(hào)分析、LDA 分析以及傳感器貢獻(xiàn)率分析。結(jié)果顯示:花椒葉經(jīng)不同干燥條件干燥后,可以通過(guò)電子鼻進(jìn)行明顯區(qū)分,說(shuō)明不同干燥方式對(duì)花椒葉氣味有差異性影響。LA 分析得到花椒葉揮發(fā)成分中氮氧化合物、醇類(lèi)酮類(lèi)化合物兩類(lèi)對(duì)傳感器最敏感的物質(zhì)。五種干燥條件處理的花椒葉所含揮發(fā)性物質(zhì)差異顯著。紅外干燥、熱風(fēng)干燥對(duì)花椒葉香氣物質(zhì)損耗較大,真空冷凍干燥和微波干燥對(duì)花椒葉保存較好。熱風(fēng)干燥不同溫度對(duì)花椒葉揮發(fā)物質(zhì)影響甚微。電子鼻技術(shù)已經(jīng)作為無(wú)損檢測(cè)的一種新手段,為花椒綜合利用,花椒葉變廢為寶提供給了參考依據(jù)。
       來(lái)源:感官科學(xué)與評(píng)定 轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)源。
       參考文獻(xiàn):朱文軍.電子鼻檢測(cè)花椒葉中揮發(fā)性物質(zhì)的探討[J].世界最新醫(yī)學(xué)信息文摘,2019,19(21):97+143.DOI:10.19613/j.cnki.1671-3141.2019.21.063.轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)源。
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