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 本研究以鴨梨為試驗(yàn)對(duì)象,應(yīng)用電子鼻監(jiān)測(cè)不同貯藏時(shí)間及不同損傷程度果實(shí)的揮發(fā)性氣體變化情況,通過主成分分析(PCA)、線性判別分析(LDA)、載荷分析(LA)等方法,探討基于電子鼻判別鴨梨新鮮度及損傷程度的可行性,并確定對(duì)鴨梨果實(shí)損傷敏感的特征傳感器,以期為鴨梨采后品質(zhì)評(píng)估提供參考依據(jù)。（河北省農(nóng)林科學(xué)院生物技術(shù)與食品科學(xué)研究所）

檢測(cè)設(shè)備：PEN3型電子鼻：德國(guó)Airsense公司

實(shí)驗(yàn)樣品：對(duì)鴨梨進(jìn)行不同程度機(jī)械傷(跌落角度:20°、40°、60°)處理,分別記為輕度損傷(G1)、中度損傷(G2)、重度損傷(G3),以不經(jīng)機(jī)械傷碰撞的鴨梨作為對(duì)照,記為完好果實(shí)(G0)。

結(jié)果分析：

1、主成分分析

圖3A顯示了電子鼻結(jié)合PCA對(duì)貯藏期間鴨梨揮發(fā)性物質(zhì)變化的區(qū)分,第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)的貢獻(xiàn)率分別為80.67%和11.96%,兩個(gè)主成分可以解釋整體變異的92.63%,基本代表樣品的所有信息。圖中僅貯藏4d和8d的分布區(qū)域略有重疊,其他貯藏點(diǎn)均能完全分開。圖3B顯示了電子鼻結(jié)合PCA對(duì)不同損傷程度鴨梨揮發(fā)性物質(zhì)變化的區(qū)分,PC1和PC2貢獻(xiàn)率分別為73.06%和13.94%,總貢獻(xiàn)率87.00%。G0、G1、G2和G3揮發(fā)性氣體分布區(qū)域彼此相互獨(dú)立,無交叉重疊,說明損傷程度改變時(shí),鴨梨果實(shí)揮發(fā)性氣體發(fā)生了明顯變化,且損傷鴨梨分布區(qū)域明顯偏離完好鴨梨,損傷程度越大,在PC1和PC2正方向上值越大。電子鼻可以對(duì)不同損傷程度鴨梨揮發(fā)性氣體的變化進(jìn)行區(qū)分。

2、線性判別分析

圖4A顯示了電子鼻結(jié)合LDA對(duì)貯藏期間鴨梨揮發(fā)性物質(zhì)變化的區(qū)分,相較于PCA中4d和8d的分布區(qū)域略有重疊,LDA能將不同貯藏點(diǎn)完全分開。這進(jìn)一步說明,電子鼻結(jié)合LDA分析可以評(píng)價(jià)梨果實(shí)貯藏期間揮發(fā)性氣體的變化。圖4B顯示了電子鼻結(jié)合LDA對(duì)不同損傷程度鴨梨揮發(fā)性物質(zhì)變化的區(qū)分,LD1和LD2貢獻(xiàn)率分別為85.12%和6.88%,總貢獻(xiàn)率92.00%。LDA能將不同損傷程度的鴨梨完全分開。電子鼻結(jié)合PCA、LDA判別機(jī)械損傷時(shí),LDA優(yōu)于PCA。

3、載荷分析

由圖 5 可知, 10 個(gè)傳感器對(duì)梨果實(shí)氣味響應(yīng)不一, 在區(qū)分鴨梨不同貯藏點(diǎn)和不同損傷程度(G0、 G1、 G2、 G3)的揮發(fā)性氣體時(shí), W1S、 W5S、 W1W、 W2W 和 W2S 傳感器距離原點(diǎn)較遠(yuǎn), 是區(qū)別揮發(fā)性氣體變化的敏感傳感器。其中, W1S、 W1W 為貢獻(xiàn)率最大的 傳感器, 說明 隨著鴨梨受損和新鮮度的 下降, 甲 烷(W1S)、 硫化物和萜烯類物質(zhì)(W1W)含量變化顯著。 但兩者在傳感器貢獻(xiàn)率略有差別, 相較于圖 5A, 不同損傷程度果實(shí)中 W1S、W2S 特征值沿 PC1 正向移動(dòng), W2W、W5S特征值沿 PC2 正向移動(dòng), 說明果實(shí)受損可能刺激了甲烷、醇類、 芳香族化合物、 氮氧化合物和有機(jī)硫化物的生成,也進(jìn)一步說明果實(shí)受損后與果實(shí)正常成熟衰老的揮發(fā)性物質(zhì)在成分及含量上有所區(qū)別。

4、為衡量損傷鴨梨揮發(fā)性氣體各傳感器響應(yīng)值與損傷程度的關(guān)系

由表可知,除W5S、W5C和W2W傳感器響應(yīng)值與損傷程度關(guān)系不顯著外,其他傳感器與損傷程度均有較好的相關(guān)性,且相關(guān)系數(shù)均極顯著。其中,W2S傳感器響應(yīng)值與損傷程度相關(guān)性最大,相關(guān)系數(shù)為0.930,其次為W1C、W1W、W3S、W1S、W6S、W3C,相關(guān)系數(shù)分別為?0.886、0.853、0.852、0.706、0.657、?0.637。結(jié)合LA可知,W1S、W5S、W1W、W2W和W2S為區(qū)分不同損傷程度鴨梨的敏感傳感器。因此,可以選擇與損傷程度相關(guān)性最高的傳感器W2S作為判斷鴨梨損傷程度的特征傳感器。

結(jié)論本研究以鴨梨為試材,應(yīng)用電子鼻探究常溫貯藏下鴨梨果實(shí)揮發(fā)性氣體的變化,并利用PCA、LDA對(duì)不同貯藏點(diǎn)和損傷程度的鴨梨進(jìn)行區(qū)分。結(jié)果顯示氣味響應(yīng)值的變化主要集中于傳感器W5S、W1S、W1W、W2S和W2W,其中W2S可作為檢測(cè)鴨梨損傷程度的敏感傳感器。電子鼻結(jié)合PCA、LDA能對(duì)鴨梨不同貯藏期和損傷程度進(jìn)行區(qū)分,且LDA更適用于電子鼻檢測(cè)鴨梨貯藏期揮發(fā)性氣體變化的數(shù)據(jù)分析。

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