电子鼻在方便米饭气味识别中的应用

第２５卷第１ ｌ期
梁爱华等 电子鼻在方便米饭气味识别中的应用
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足以收集特征性信息。ＤＩ值为９３，表明对新鲜品和 冷冻品能够有效区分。在图５中，新鲜样品与冷冻 样品在横坐标上距离较大，因此可以看出新鲜品和 冷冻品之间存在较为明显的差异。 ２．４．２新鲜品与冷冻品的指纹对比
如图６所示，对新鲜品和冷冻品在１８个传感器 上的最大响应信号进行了对比。从图６中可以看 出，在所有传感器上冷冻品的响应值均小于新鲜品。 这说明通过真空冷冻保藏后，样品中的挥发性气味 物质有一定程度的减少。这与鸡米芽菜方便米饭和 榨菜肉末方便米饭中的结果恰好相反，其原因可能 与原料有关，但还需要进一步的研究。
摘要 采用电子鼻对３种不同方便米饭（鸡米芽菜方便米饭、榨菜肉末方便米饭、素什锦方便米饭）的
新鲜样品和真空冷冻保藏样品进行了分析。通过对所获得的数据进行主成分分析和气味指纹对比，结果表
明：电子鼻可以用于不同方便米饭样品的分析，可以区分不同的方便米饭，同时能区分真空冷冻保藏样品与新
鲜品，两者之间在气味识别上存在差异。真空冷冻保藏虽然可以作为一种很好的保存方式延长方便米饭的保
上的最大响应信号进行了对比。从图４中可以看
出，在Ｔ４０／１传感器上，冷冻品的最大响应值略低于
新鲜品，在其余传感器上冷冻品的响应值均大于新
鲜品。这说明通过真空冷冻保藏后，样品中的挥发
性气味物质有一定程度的增加。
通过各传感器信号的对比，新鲜品与冷冻品之
间的相似度为７９．５０％，这说明样品在经过了冷冻保
藏后，仍然保留了榨菜肉末方便米饭绝大多数的气
主成分分析是一种多元统计方法，它是将所提 取的传感器多指标的信息进行数据转换和降维，并 对降维后的特征向量进行线性分类，最后在ＰＣＡ分 析图上显示主要的两维图。当没有或缺乏有关样品 信息时，ＰＣＡ能迅速浏览所有数据，找出样品间相关 联的特征，并从中总结出有关样品的信息。
图ｌ为鸡米芽菜方便米饭的主成分分析图，在 图１中，横、纵坐标分别表示在ＰＣＡ转换中得到的第 一主成分（ＰＣＩ）和第二主成分（ＰＣ２）的贡献率（或权 重），贡献率（或权重）越大，说明主成分可以较好的 反映原来多指标的信息。即如果两个样品在横坐标 上的距离越大，说明它们的差异越大；而两个样品在 纵坐标上的距离即使很大，但由于第二主成分的贡 献率（或权重）很小，那么两个样品之间的实际差异 不会很明湿怕Ｊ。
在图１中，新鲜样品与冷冻样品在横坐标上距 离较大，由于在横坐标上距离越大，说明样品间的差
万方数据
１１２
中国粮油学报
２０１０年第１１期
异越大，因此可以看出新鲜品和冷冻品之间存在较 为明显的差异。
区分指数＝９５
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１．７８ ２．１７
２．２６ ２．１４
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—１．４６ １．５５ １．４６ １．９１ １．０９
一１．６８ １．７７ ３．傩２．８ｌ １．８４
—０．５０ ２．８７ ２．５８ ２．２３ １．２９
２．２鸡米芽莱方便米饭分析 ２．２．１ 鸡米芽菜方便米饭的主成分分析
２０１０年１１月 第２５卷第１１期
中国粮油学报
ＪｏｕｍＭ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｃｅｒｅａｌｓ ａｎｄ Ｏｉｌｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ
Ｖ０１．２５，Ｎｏ．１１ ＮＯＶ．２０１０
电子鼻在方便米饭气味识别中的应用
梁爱华１ 贾洪锋１ 秦 文２ 彭 涛１ 陈 迤１
（四川烹饪高等专科学校食品科学系１，成都６１００７２） （四川农业大学食品科学院２，雅安６２５０１４）
国外对电子鼻的研究最早可追溯到１９６１年口Ｊ。 它不仅可以根据各种不同的气味测到不同的信号， 而且可以将这些信号与数据库中的信号加以比较， 进行识别判断，因而具有类似鼻子的功能旧Ｊ。电子 鼻在饮料、食品、酒类、烟草、化妆品、石油化工、包装 材料、环境监测、临床、化学等领域得到了广泛应 用‘４—５｜。
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源自文库
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第一主成分贡献率／９５．７４７％
图３榨菜肉末方便米饭的主成分分析图
２．３．２新鲜品与冷冻品的指纹对比
如图４所示，对新鲜品和冷冻品在１８个传感器
同位置，呈现一定的分布趋势，样品之间能够很好区
分。在弧形虚线上方为冷冻品，下方为新鲜品，说明 样品在经过真空冷冻保藏后，其气味特征会发生一 定的变化，从而与新鲜品相区分。采用电子鼻能够
很好的区分和识别不同类型的方便米饭，同时对方 便米饭的冷冻品及新鲜品也能很好的区分和识别。
从前面的分析和表５可以看出，３种方便米饭在
ｌ材料和方法
１．１材料 方便米饭样品：鸡米芽菜方便米饭、榨菜肉末方
便米饭和素什锦方便米饭。 １．２仪器
ＦＯＸ ４０００电子鼻（传感器由１８各金属氧化物传 感器组成）、ＨＳｌ００自动进样器、Ａｌｐｈａ ＳＯＦＦＶｌ２软 件：法国Ａｌｐｈａ ＭＯＳ公司；ＭＤＦ—Ｕ３３８一ｃ低温冰 箱：大连三洋冷链有限公司。 １．３方法 １．３．１方便米饭的加工和保存
的影响也较明显。
表５新鲜样品和冷冻样品之间的相似系数
样品 鸡米芽菜方便米饭（新鲜样品和冷冻样品） 榨菜肉未方便米饭（新鲜样品和冷冻样品） 素什锦方便米饭（新鲜样品和冷冻样品）
相似系数／％
８５．９８ ７９．５０ ７５．６５
３ 结论
３．１ 电子鼻可以用于对方便米饭样品进行分析，可 以区分和识别不同类型的方便米饭及方便米饭的冷 冻品与新鲜品。 ３．２通过分析可以看出，方便米饭在经过真空冷冻 保藏后，虽然保留了原有的绝大多数气味特征，但是 其气味特征也发生了一定的变化，导致冷冻品与新 鲜品之间存在一定的差异。 ３．３通过真空冷冻保藏后，鸡米芽菜方便米饭和榨 菜肉末方便米饭中的气味物质有一定程度的增加， 而素什锦方便米饭样品中的气味物质有一定程度的 减少，这与鸡米芽菜方便米饭和榨菜肉末方便米饭 的结果恰好相反，其原因还需要进一步的研究。 ３．４在试验中可以看出冷冻样品与新鲜样品之间 存在差异，但是对于导致这种差异出现的物质变化， 还有待进一步的定性和定量研究。 ３．５真空冷冻保藏虽然可以作为一种很好的保存 方式延长方便米饭的保质期，但是这种方式对于方 便米饭气味特征的影响较明显，在应用过程中要注 意保持方便米饭原来的气味特征。
方便米饭的加工由四川烹饪高等专科学校烹饪 大师炒制。
样品分为新鲜样品和冷冻样品。冷冻样品采用 真空包装后，在一２０℃下冷冻３个月；新鲜样品在炒 制后采用密闭容器包装，低温冷藏箱保藏的方式，及 时送样分析。样品信息见表１。
表１样品信息
基金项目：四川省科技厅攻关项目（２００６２０６—００２—０５） 收稿日期：２００９—１０—２４ 作者简介：梁爱华，女，１９６７年出生，博士，教授，营养与食品卫
生学
万方数据
１．３．２样品准备和检测参数 每种方便米饭的新鲜样品和冷冻样品分别经过
搅碎混匀后，称取１ ｇ（准确至０．０１ ｇ）于１０ ｍＬ顶空
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梁爱华等电子鼻在方便米饭气味识别中的应用
瓶中，加盖密封待检。样品的检测参数见表２。
表２样品的检测参数
品重复３次，对每种方便米饭的新鲜样品和冷冻样 品分别进行对比，比较新鲜样品和冷冻样品的异同。
图３中ＰＣＩ和ＰＣ２的总贡献率达到了９７．９％， 足以收集特征性信息。ＤＩ值为９５，表明对新鲜品和 冷冻品能够有效区分。
在图３中，新鲜样品与冷冻样品在横坐标上距 离较大，因此可以看出新鲜品和冷冻品之间存在较 为明显的差异。
圈４榨菜肉末方便米饭新鲜品与冷冻品的指纹对比
２．４素什锦方便米饭分析
２．４．１ 素什锦方便米饭的主成分分析
３）。检测每一个样品时以采集时间为横坐标，共采 集１２０ ｓ，响应强度为纵坐标，每条曲线代表一个传感 器在１２０ Ｓ内的响应值变化，即传感器的原始数据。 在进行数据分析与处理时，选择每个传感器的最大 响应强度值进行分析。
表３传感器性能
阵列序号传感器名称
性能
参考物质
注：来自文献［６］
１．３．４数据分析方法 主成分分析（Ｐｒｉｎｃｉｐａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ，ＰＣＡ），
气味指纹对比（Ｓｍｅｌｌ Ｐｒｉｎｔ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ）分析，每个样
一０．７３ —２．４８ —２．９８ —０．８８ —２．２０ 一０．２２
—０．６７ —１．３０
—２．１９ —３．∞
—３．４３ —１．０４
一２．５９ 一１．５９
—１．７６ 一２．１９
—０．１６ —０．６３
—０．９０ １．５０ １．７３ １．“０．９６
经过真空冷冻保藏后，其气味特征均不同程度的发
生了变化，导致新鲜品和冷冻品之间存在差异。由
新鲜样品和冷冻样品的相似度可以看出，真空冷冻
保藏对３种方便米饭的影响程度有所不同，素什锦
方便米饭的气味特征变化与其他两种样品相比变化 较大。由此可以看出真空冷冻保藏虽然可以作为一 种很好的保存方式延长方便米饭的保质期，为消费 者提供方便，但是这种方式对于方便米饭气味特征
通过各传感器信号的对比，新鲜品与冷冻品之 间的相似度为７５．６５％，这说明样品在经过了真空冷 冻保藏后，仍然保留了素什锦方便米饭绝大多数的 气味特征，只是在经过真空冷冻保藏后，样品的气味 特征与新鲜品相比有了一定的变化和差异。
足以收集各个样品的特征性信息。 在图７中，相同样品分别聚类在３Ｄ图谱中的不
图５中ＰＣＩ和ＰＣ２的总贡献率达到了９９．０％，
Ⅸ分指数＝９３
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一０．２
一ｏ．１
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第一主成分贡献率，８５．１６１％
图５素什锦方便米饭的主成分分析图
万方数据
２ 结果与分析
２．１传感器和分析重复性 每个样品重复进样３次，测定样品在优选传感
器上的相对标准偏差（Ｒｅｌａｔｉｖｅ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄｅｖｉａｔｉｏｎ， ＲＳＤ）（表４）。从表４中可以看出，样品在优选传感 器上具有良好的重现性。
表４样品在优选传感器１－的ＲＳＤ值
１．３．３传感器信号分析 电子鼻共有１８个传感器（各传感器性能见表
味特征，只是在经过真空冷冻保藏后，样品的气味特
征与新鲜品相比有了一定的变化和差异。
图２鸡米芽菜方便米饭新鲜品与冷冻品的指纹对比
通过各传感器信号的对比，新鲜品与冷冻品之 间的相似度为８５．９８％，这说明同为鸡米芽莱方便米 饭的样品，在经过了真空冷冻保藏后，仍然保留了鸡 米芽菜方便米饭绝大多数的气味特征，只是在经过 真空冷冻保藏后，样品的气味特征与新鲜品相比有 了一定的变化和差异。 ２．３榨菜肉末方便米饭分析 ２．３．１榨菜肉末方便米饭的主成分分析
方便米饭作为一种非常具有代表性的食品，符 合现代人快节奏生活的要求。方便米饭采用真空冷 冻的方式可以达到长时间保藏的目的，但是真空冷 冻保藏对于其品质可能存在一定的影响。本研究将 电子鼻应用于方便米饭的分析中，评价真空冷冻保 藏方便米饭及其新鲜品之间的差异。电子鼻作为一 种可靠的分析方法，避免了人为的影响，因此分析结 果具有很强的客观性，可以避免人为因素的干扰和 影响。
一般情况下，总贡献率超过７０％一８５％的方法 即可使用＂】。图１中第一主成分和第二主成分的总 贡献率达到了９８．２％，足以收集特征性信息。
区分指数（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ Ｉｎｄｅｘ，ＤＩ）是区分样品 的程度表征，最大值为１００，ＤＩ在８０—１００之间就表 明有效的区分，值越大，区分越好。图１中ＤＩ值为 ９５，表明对新鲜品和冷冻品能够有效区分。
质期，但是这种方式对于方便米饭的香气影响较明显。
关键词 电子鼻方便米饭真空冷冻 气味识别
中图分类号：ＴＳ２１３．３
文献标识码：Ａ
文章编号：１００３—０１７４（２０１０）１１—０１１０—０５
电子鼻是２０世纪９０年代发展起来的分析、识别 和检测复杂嗅味和挥发性成分的仪器。其利用气体 传感器阵列的响应曲线来识别气味的电子系统，与 普通的分析仪器，如色谱仪、光谱仪等不同，得到的 不是被测样品各种成分的定性和定量结果，而是给 予样品中挥发成分的整体信息，也就是“指纹数 据”Ｅ１］。
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第一主成分贡献率／９３．‘０６６％
图１鸡米芽莱方便米饭的主成分分析图
２．２．２新鲜品与冷冻品的指纹对比 如图２所示，对新鲜品和冷冻品在１８个传感器
上的最大响应信号进行了对比。从图２中可以看 出，在所有传感器上冷冻品的响应值均大于新鲜品， 这说明通过真空冷冻保藏后，样品中的挥发性气味 物质有一定程度的增加。