牛奶富含豐富的礦物質(zhì)，是人體鈣的最佳來源， 其加工方式包括巴氏殺菌法、超高溫滅菌法及噴霧干燥法，不同殺菌方法對牛奶營養(yǎng)價(jià)值有不同的影響。 氣味的檢測方式有很多種，其中包括電子鼻，傳統(tǒng)的電子鼻是通過陣列傳感器對氣味的感知產(chǎn)生電信號(hào)傳輸?shù)诫娔X中形成數(shù)據(jù)，由于傳感器的種類有限，因此對化合物的鑒定就有了一定的局限性。 Heracles II超快速氣相電子鼻是一種新型的氣味分析儀器，利用了氣相的分離原理，將分離的色譜峰作為影響因子，通過化學(xué)計(jì)量學(xué)得到主成分分析，建立各種模型。同時(shí)，結(jié)合正構(gòu)烷烴進(jìn)行校準(zhǔn)，將保留時(shí)間換算成保留指數(shù)，通過Aro Chem base數(shù)據(jù)庫進(jìn)行定性分析。與以往的傳統(tǒng)型電子鼻相比，氣相輸出信號(hào)替代了傳感器型電子鼻中有限的傳感信號(hào)，可以分離出更多的化合物信號(hào)，同時(shí)通過保留指數(shù)的定性能夠給出一些未知化合物的風(fēng)味信息，以便于進(jìn)一步深入研究其性質(zhì)。超快速氣相電子鼻已成功應(yīng)用于花椒油、沙蔥醬、白酒等樣品的氣味分析。本研究為實(shí)現(xiàn)對不同加工方式牛奶的快速鑒別，以巴氏奶、超巴氏奶、超高溫滅菌奶、奶粉這四種不同加工方式的牛奶作為研究對象，對其氣味進(jìn)行化學(xué)計(jì)量學(xué)分析，為后期的風(fēng)味研究奠定基礎(chǔ)。 材料與方法 材料與儀器 生牛乳 某奶牛場；正構(gòu)烷烴nC6～nC16混合標(biāo)品 Heracles II超快速氣相電子鼻 法國Alpha M.0.S公司 實(shí)驗(yàn)方法 樣品制備 巴氏奶(樣品編號(hào)1)；超巴氏奶(樣品編號(hào)2)；超高溫滅菌奶(樣品編號(hào)3)；奶粉(樣品編號(hào)4)。生牛乳經(jīng)過不同加工方式后，樣品保存于4℃冷藏冰箱，待檢測。 氣相電子鼻檢測參數(shù) 樣品使用全自動(dòng)超快速氣相色譜電子鼻HeraclesII進(jìn)行檢測分析，分析參數(shù)如表1所示。HeraclesII的氣相部分有兩根色譜柱，型號(hào)分別為MXT一5和MXT一1701，柱長10 m，柱徑180μm。MXT一5是弱極性色譜柱，MXT一1701是中極性色譜柱。
數(shù)據(jù)處理 對電子鼻采集的樣品數(shù)據(jù)運(yùn)用儀器Alphasoft軟件中多變量統(tǒng)計(jì)分析，來實(shí)現(xiàn)主成分分析、樣品間區(qū)別指數(shù)分析和主成分載荷圖分析；結(jié)合保留指數(shù)和AroChembase數(shù)據(jù)庫對未知化合物進(jìn)行定性分析。 結(jié)果與分析 主成分分析(PCA) 對四種不同處理方式的牛奶作PCA分析，結(jié)果如圖1所示。第一主成分的方差貢獻(xiàn)率為99．923％，第二主成分的方差貢獻(xiàn)率為0．0571％，兩者累積的總貢獻(xiàn)率為99．97％，表明此圖譜能夠較好地反應(yīng)出所測樣品中氣味數(shù)據(jù)的完整性。同時(shí)，判別指數(shù)(discrimination index，DI)是數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)軟件分析PCA時(shí)用于表征樣品之間區(qū)分度的體現(xiàn)。DI值在80～100之間表示該數(shù)據(jù)區(qū)分分析結(jié)果為有效結(jié)果，DI值越大效果越佳。圖中PCA的判別指數(shù)為87，表明此樣品間的區(qū)分效果為有效區(qū)分。在主成分分析中，樣品之間的相對距離越近，表明樣品的整體氣味越近，則差異越小，反之差異則越大。 從圖1中可以看出四種加工方式的樣本之間均存在著較為明顯的差異，其中奶粉與其他三種加工方式樣品的相對氣味距離均較遠(yuǎn)，差異較大。超巴氏奶與超高溫滅菌奶的氣味距離相對較近，表明差異較小。 
樣品間區(qū)別指數(shù)分析 區(qū)別指數(shù)是基于主成分分析圖中的兩個(gè)樣品組簇團(tuán)之間的相對距離計(jì)算而出的，兩個(gè)樣品組間簇團(tuán)距離越大同時(shí)樣品組內(nèi)的差異越小，則兩個(gè)樣品組的區(qū)別指數(shù)就越接近100％，即區(qū)別指數(shù)越大則表示樣品組間的區(qū)別越大，反之越小。如表2所示，4號(hào)奶粉樣品與1號(hào)巴氏奶、2號(hào)超巴氏奶及3號(hào)超高溫滅菌奶的區(qū)別指數(shù)均較大，且與3號(hào)超高溫滅菌奶的差異最大。同時(shí)，2號(hào)超巴氏奶與3號(hào)超高溫滅菌奶的區(qū)別指數(shù)最小，則表明差異最小。
主成分載荷圖分析 載荷圖是在主成分分析的基礎(chǔ)上把第一和第二主成分的載荷點(diǎn)出一個(gè)二維圖用以直觀地顯示原來的變量，在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上區(qū)分不同樣品的同時(shí)給出造成差異的主要貢獻(xiàn)因子，因子越靠近樣品則表示其貢獻(xiàn)度越大。Heracles II儀器載荷圖中的因子是色譜峰。篩選峰樣品區(qū)分較為明顯(Discrimination Power>0．900)且峰面積較大(Range>1000)分離效果好的色譜峰，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。經(jīng)過篩選色譜峰后，樣品整體分布趨勢與圖1未經(jīng)篩選的分布趨勢整體保持一致，則表明所選取的因子能夠代表樣品組整體的氣味信息，同時(shí)表3標(biāo)注了貢獻(xiàn)的色譜峰的保留時(shí)間信息。例如17．46—1：表示保留時(shí)間一色譜柱，其中色譜柱1為MXT一5色譜柱，色譜柱2為MXT一1701色譜柱。
物質(zhì)定性分析 結(jié)合保留指數(shù)和Aro Chem base數(shù)據(jù)庫對特異性化合物進(jìn)行定性及含量分析，不同加工方式牛奶的氣相色譜圖如圖3所示，可能含有的化合物見表4所示。閾值的大小代表了物質(zhì)氣味的強(qiáng)弱，相同含量的兩種物質(zhì)，閾值越低則表示氣味越強(qiáng)烈。在表4物質(zhì)定性中假設(shè)各物質(zhì)含量相同的前提下，水介質(zhì)中氣味最強(qiáng)的物質(zhì)是1一辛烯(閾值是5X 10‘4)。同時(shí)，由于儀器的檢測器是氫離子火焰檢測器，為質(zhì)量型檢測器，物質(zhì)含量的高低則表現(xiàn)在峰面積大小上，表4中列出了在各個(gè)保留時(shí)間上的峰面積，并通過峰面積大小對樣品含量的差別進(jìn)行排序。結(jié)果顯示隨著加工溫度升高，丙酮、2一丁醇、辛二烯、己酸和甲硫醚的含量也隨之增多。同時(shí)，甲基環(huán)己烷羧酸、丙酮、2一丁醇和水芹烯在奶粉的加工工藝中出現(xiàn)了大量的損失。甲硫醚是牛乳產(chǎn)品中特有的有機(jī)化合物，且其嗅覺閾值較低，氣味強(qiáng)度較高，其含量稍高便會(huì)產(chǎn)生異味。如表4所示，甲硫醚在巴氏奶中的含量比在超巴氏和超高溫滅菌奶中的低，因此加工工藝對甲硫醚的含量產(chǎn)生了一定的影響，從而影響了樣品的整體風(fēng)味。
結(jié)論 為了實(shí)現(xiàn)不同加工方式牛奶(巴氏奶、超巴氏奶、超高溫滅菌奶和奶粉)的快速鑒別，本研究利用Heracles II超快速氣相電子鼻對不同加工方式牛奶中的揮發(fā)性有機(jī)化合物進(jìn)行檢測。主成分分析、樣品問區(qū)別指數(shù)分析以及主成分載荷圖分析表明奶粉的整體風(fēng)味與巴氏奶、超巴氏奶、超高溫滅菌奶差異較大，而超巴氏奶與超高溫滅菌奶差異較小。通過對不同加工方式牛奶中的特異性化合物定性及含量分析，表明隨著加工溫度升高，丙酮、2一丁醇、辛二烯、己酸和甲硫醚的含量也隨之增多。同時(shí)，甲基環(huán)己烷羧酸、丙酮、2一丁醇和水芹烯在奶粉的加工工藝中出現(xiàn)了大量的損失。此外，巴氏奶中甲硫醚的含量比在超巴氏奶和UHT奶中的含量有所降低，表明加工工藝對甲硫醚的含量產(chǎn)生較大影響。 來源：感官科學(xué)與評(píng)定 轉(zhuǎn)載請注明來源。
參考文獻(xiàn)：高雅慧,徐良,董亞欣,李子杰.基于HeraclesⅡ超快速氣相電子鼻對不同加工方式牛奶的快速鑒別[J].食品工業(yè)科技,2019,40(14):260-263+269.DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2019.14.042.
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樣品間區(qū)別指數(shù)分析
結(jié)論
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