保圣設(shè)備在腐乳發(fā)酵研究中的關(guān)鍵作用

昆明理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院通過保圣電子鼻結(jié)合機器學(xué)習(xí)方法無損測定腐乳發(fā)酵過程中的揮發(fā)性化合物并預(yù)測氨基酸態(tài)氮含量

 一、研究背景

腐乳作為中國傳統(tǒng)的大豆發(fā)酵食品，其獨特風(fēng)味和口感深受消費者喜愛。在腐乳發(fā)酵過程中，氨基酸態(tài)氮含量是衡量發(fā)酵程度和產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)，它與腐乳的鮮味及營養(yǎng)價值密切相關(guān)。傳統(tǒng)檢測氨基酸態(tài)氮含量的方法，如甲醛滴定法和比色分析法，存在耗時久、操作繁瑣且需破壞樣品等缺點，難以滿足現(xiàn)代食品工業(yè)高效、無損檢測的需求。同時，腐乳發(fā)酵過程中揮發(fā)性化合物的變化也影響著其風(fēng)味品質(zhì)，對這些揮發(fā)性化合物的監(jiān)測同樣具有重要意義。在此背景下，保圣設(shè)備憑借其先進的技術(shù)和獨特的功能，為腐乳發(fā)酵研究提供了新的解決方案。

 二、實驗方法

在本研究中，為全面探究腐乳發(fā)酵過程，采用了多種實驗方法，保圣設(shè)備在其中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

在揮發(fā)性化合物檢測方面，運用保圣電子鼻技術(shù)。將10g研磨后的腐乳樣品放入30mL頂空瓶，密封后在60°C富集20分鐘，通過電子鼻系統(tǒng)（cNose）配備的18個金屬氧化物氣體傳感器，對揮發(fā)性化合物進行表征。該設(shè)備的進樣流速保持在1L/min，傳感器清洗流速為6L/min，樣品采集時間設(shè)為90s，傳感器清洗時間180s ，利用清潔空氣作為吹掃氣，配合BosinTechNose軟件進行數(shù)據(jù)采集和分析。這種檢測方式模擬人類嗅覺機制，能夠快速捕捉腐乳發(fā)酵過程中揮發(fā)性化合物的指紋數(shù)據(jù)，為后續(xù)分析提供豐富的信息。

在其他實驗環(huán)節(jié)，雖然文章未明確提及保圣的其他設(shè)備，但基于保圣在食品檢測領(lǐng)域的產(chǎn)品布局，可合理推測其相關(guān)設(shè)備能發(fā)揮重要輔助作用。比如在樣品前處理階段，保圣的均質(zhì)設(shè)備可以確保腐乳樣品均勻一致，為后續(xù)檢測提供穩(wěn)定可靠的樣本；在數(shù)據(jù)處理和分析階段，保圣配套的數(shù)據(jù)分析軟件，憑借其強大的數(shù)據(jù)處理和模式識別能力，可對電子鼻采集的數(shù)據(jù)進行深度挖掘，幫助研究人員更好地理解數(shù)據(jù)背后的發(fā)酵機制。

 

 三、實驗結(jié)果

實驗結(jié)果表明，保圣電子鼻在腐乳發(fā)酵研究中展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。隨著腐乳發(fā)酵時間的延長，電子鼻信號值呈現(xiàn)規(guī)律性變化。在前期發(fā)酵階段，除傳感器S3和S10外，其他傳感器信號值隨發(fā)酵時間逐漸增加；而傳感器S11和S12響應(yīng)值顯著上升，這與腐乳產(chǎn)生的揮發(fā)性化合物密切相關(guān)。到了后期發(fā)酵階段，傳感器S5和S16響應(yīng)值明顯升高，與GC/MS檢測到的醛類和酮類化合物含量增加的結(jié)果相契合。

這些結(jié)果充分證明保圣電子鼻能夠有效監(jiān)測腐乳發(fā)酵過程中揮發(fā)性化合物的動態(tài)變化。通過對電子鼻數(shù)據(jù)的深入分析，發(fā)現(xiàn)其與氨基酸態(tài)氮含量存在緊密聯(lián)系，為實現(xiàn)利用電子鼻信號預(yù)測氨基酸態(tài)氮含量提供了有力依據(jù)。

在構(gòu)建預(yù)測模型方面，基于偏最小二乘回歸（PLSR）、支持向量機（SVM）和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）的模型，均以電子鼻響應(yīng)作為輸入變量。保圣電子鼻采集的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)為這些模型的構(gòu)建奠定了堅實基礎(chǔ)，使得模型能夠更準(zhǔn)確地反映腐乳發(fā)酵過程中揮發(fā)性化合物與氨基酸態(tài)氮含量之間的復(fù)雜關(guān)系，進而實現(xiàn)對腐乳發(fā)酵程度的有效預(yù)測。 # 質(zhì)構(gòu)儀與電子舌：食品品質(zhì)研究的關(guān)鍵利器——以金針菇肉松為例

在食品科學(xué)研究領(lǐng)域，深入探究食品的品質(zhì)特性至關(guān)重要?！督疳樄饺馑傻募庸すに囇芯俊芬晃?，借助TA.XTC - 18型質(zhì)構(gòu)儀和CTongue電子舌，全面剖析了金針菇肉松的品質(zhì)，這兩款儀器在研究過程中展現(xiàn)出諸多顯著優(yōu)點。

 

TA.XTC - 18型質(zhì)構(gòu)儀在金針菇肉松的研究中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。它能對食品的質(zhì)地特征指標(biāo)進行精準(zhǔn)測定，為研究提供客觀、量化的數(shù)據(jù)支持。在對金針菇肉松進行質(zhì)構(gòu)特性測定時，研究人員采用TA/36R型探頭進行質(zhì)地多面分析下壓試驗，設(shè)定測試速度1mm/s、觸發(fā)力10N、量感應(yīng)元5kg、肉松壓縮比例50%等參數(shù)，通過這些精確設(shè)置，儀器能夠準(zhǔn)確測量出肉松的硬度、黏附性、內(nèi)聚力、彈性和咀嚼性等關(guān)鍵質(zhì)構(gòu)指標(biāo)。

 

從研究結(jié)果來看，質(zhì)構(gòu)儀清晰地呈現(xiàn)出不同配方金針菇肉松的物性特征變化。純?nèi)馑商砑咏疳樄胶?，除硬度（脆度）明顯升高外，其余參數(shù)明顯降低。在幾種不同組合的金針菇肉松中，通過質(zhì)構(gòu)儀的檢測發(fā)現(xiàn)，A?B?C?組合的脆度（硬度）、彈性、咀嚼性、膠著性和回復(fù)性在三者中最高，黏（著/附）性和內(nèi)聚力最低。結(jié)合感官評價可知，在一定范圍內(nèi)，這樣的質(zhì)構(gòu)特性使得金針菇肉松口感最佳。這充分體現(xiàn)了質(zhì)構(gòu)儀能夠為優(yōu)化食品配方提供有力依據(jù)，幫助研究人員確定最佳配方組合，提升產(chǎn)品品質(zhì)。

 

與傳統(tǒng)的感官評價相比，TA.XTC - 18型質(zhì)構(gòu)儀克服了主觀因素的干擾。不同評價人員對食品質(zhì)地的感知存在差異，而質(zhì)構(gòu)儀通過精確的物理測量，將質(zhì)地特性轉(zhuǎn)化為具體數(shù)值，確保了評價結(jié)果的客觀性和準(zhǔn)確性。這種客觀評價方式使得研究數(shù)據(jù)更具科學(xué)性和可靠性，能夠在不同研究之間進行有效對比和分析。

 

CTongue電子舌則為金針菇肉松的滋味研究帶來了新的視角。它能夠模仿哺乳動物的味覺，對食品的滋味進行定性和定量分析。在對金針菇肉松進行檢測時，研究人員精準(zhǔn)稱取10g肉松，以料水比1∶10（g∶mL）加入超純水，攪拌均勻并超聲處理，過濾后取澄清濾液進行測試。通過設(shè)置電壓為 -1~1V、脈沖間隔100mV等條件，電子舌可以全面考查試樣的呈味特征，有效分辨不同樣品的味覺差異。

 

從電子舌的檢測結(jié)果來看，它與電子鼻的測試結(jié)果相互印證，能夠很好地區(qū)分不同配方的金針菇肉松。通過LDA降維分析圖可以發(fā)現(xiàn)，不同樣品在電子舌檢測中能夠清晰區(qū)分，且第一主成分的區(qū)分貢獻率高達(dá)94.4381%，這表明電子舌對不同樣品滋味的區(qū)分效果顯著。此外，結(jié)合風(fēng)味雷達(dá)圖可知，金針菇肉松與純?nèi)馑娠L(fēng)味相近，這為金針菇肉松取代傳統(tǒng)肉松提供了有力的證據(jù)。

 

電子舌不受評價人員主觀偏好、生理狀態(tài)等因素的影響，其檢測結(jié)果穩(wěn)定可靠。在食品研發(fā)過程中，它可以快速、準(zhǔn)確地評估不同配方產(chǎn)品的滋味差異，幫助研發(fā)人員及時調(diào)整配方，提高研發(fā)效率。同時，電子舌能夠檢測出一些人類味覺難以察覺的細(xì)微滋味變化，為深入研究食品滋味特性提供了更精確的手段。

 

在金針菇肉松的研究中，TA.XTC - 18型質(zhì)構(gòu)儀和CTongue電子舌從質(zhì)地和滋味兩個重要方面，為研究提供了全面、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。它們的優(yōu)點不僅體現(xiàn)在能夠精確量化食品的品質(zhì)指標(biāo)，克服主觀評價的局限性，還在于能夠深入挖掘食品的品質(zhì)特性，為食品配方優(yōu)化和新產(chǎn)品開發(fā)提供關(guān)鍵依據(jù)，推動食品科學(xué)研究不斷向前發(fā)展。未來，隨著技術(shù)的不斷進步，這兩款儀器在食品領(lǐng)域的應(yīng)用前景將更加廣闊，有望為消費者帶來更多品質(zhì)優(yōu)良的食品。