牛奶作為常見的乳制品之一，其中含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、乳糖、維生素等多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，深受人們喜愛。研究表明，電子鼻能夠?qū)Σ煌庸ず筒煌N類的成品乳進(jìn)行快速區(qū)分鑒別，但在生乳地區(qū)溯源，生乳異常方面的鑒別研究較少。文章中以牛生乳為分析對(duì)象，利用電子鼻，針對(duì)不同地區(qū)生乳以及異常乳的氣味成分進(jìn)行快速分析和鑒別，利用化學(xué)計(jì)量學(xué)分析其氣味，文章中以牛生乳為分析對(duì)象，利用電子鼻，針對(duì)不同地區(qū)生乳以及異常乳的氣味成分進(jìn)行快速分析和鑒別，利用化學(xué)計(jì)量學(xué)分析其氣味。
1 不同地區(qū)生乳鑒別分析
1.1 不同地區(qū)生乳氣味指紋圖譜分析
通過電子鼻對(duì)不同地區(qū)生乳進(jìn)行檢測(cè)，生乳氣味指紋圖譜，如圖1所示。對(duì)各地區(qū)指紋圖譜進(jìn)行對(duì)比分析后，發(fā)現(xiàn)生乳氣味指紋圖譜中共檢出16個(gè)共有峰，不同地區(qū)生乳樣品峰的數(shù)量幾乎沒有差異，，結(jié)合16個(gè)特征峰相對(duì)峰面積熱圖（圖2）分析，不同地區(qū)生乳特征峰基本相同，但特征峰含量有明顯區(qū)別。
1.1 不同地區(qū)生乳氣味指紋圖譜分析
通過電子鼻對(duì)不同地區(qū)生乳進(jìn)行檢測(cè)，生乳氣味指紋圖譜，如圖1所示。對(duì)各地區(qū)指紋圖譜進(jìn)行對(duì)比分析后，發(fā)現(xiàn)生乳氣味指紋圖譜中共檢出16個(gè)共有峰，不同地區(qū)生乳樣品峰的數(shù)量幾乎沒有差異，，結(jié)合16個(gè)特征峰相對(duì)峰面積熱圖（圖2）分析，不同地區(qū)生乳特征峰基本相同，但特征峰含量有明顯區(qū)別。
圖1 不同地區(qū)生乳氣味峰指紋圖譜
圖2 不同地區(qū)生乳氣味峰相對(duì)峰面積熱圖分析
1.2 生乳氣味定性分析
為明確不同地區(qū)生乳氣味信息成分，對(duì)比正構(gòu)烷烴nC6～nC16標(biāo)準(zhǔn)品的保留時(shí)間，將氣味指紋圖譜中16個(gè)共有峰保留時(shí)間轉(zhuǎn)換為保留指數(shù)之后，與AroChembase數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，鑒定出16個(gè)可能共有化合物，如表1所示。結(jié)果表明，特征峰峰面積相對(duì)最大的兩組峰為1和3號(hào)峰可能為異丙醇和2-丁酮。
表1 生乳中可能化合物及感官描述信息
圖3為生乳氣味特征成分氣味輪，圖中顯示，16個(gè)可能化合物主要分為6個(gè)主觀感知類別，被感知為“蠟質(zhì)的”和“潑辣”的化合物個(gè)數(shù)相對(duì)較多，主要感官描述為奶油的、奶制品、甜的，都為生乳特征感官風(fēng)味。綜上所述，通過電子鼻指紋圖譜檢測(cè)方法可以快速對(duì)樣品進(jìn)行定性分析，以此鑒別生乳成分。
圖3 生乳氣味特征成分（外圈）和主觀感知類別（內(nèi)圈）的氣味輪
1.3 不同地區(qū)生乳的主成分分析
對(duì)不同地區(qū)生乳進(jìn)行PCA分析，結(jié)果如圖4所示。在PCA模型中，主成分貢獻(xiàn)率為（PC1：67.272%；PC2：27.608%），累計(jì)貢獻(xiàn)率能夠達(dá)到94.88%，因此主成分分析結(jié)果可以較好地代表樣品氣味信息。對(duì)其進(jìn)行區(qū)分后，樣品中達(dá)拉特旗生乳樣品（B）與巴彥淖爾生乳樣品（A）、和林格爾生乳樣品（C）及寧夏生乳樣品（E）在以PC2為區(qū)分軸時(shí)區(qū)分開，達(dá)拉特旗生乳樣品（B）在以PC2為區(qū)分軸時(shí)距離相對(duì)較遠(yuǎn)，和林格爾生乳樣品（C）、涼城生乳樣品（D）及寧夏生乳樣品（E）與巴彥淖爾生乳樣品（A）以PC1軸作為區(qū)分。結(jié)果表明PCA分析能夠較好區(qū)分生乳氣味信息。
對(duì)不同地區(qū)生乳進(jìn)行PCA分析，結(jié)果如圖4所示。在PCA模型中，主成分貢獻(xiàn)率為（PC1：67.272%；PC2：27.608%），累計(jì)貢獻(xiàn)率能夠達(dá)到94.88%，因此主成分分析結(jié)果可以較好地代表樣品氣味信息。對(duì)其進(jìn)行區(qū)分后，樣品中達(dá)拉特旗生乳樣品（B）與巴彥淖爾生乳樣品（A）、和林格爾生乳樣品（C）及寧夏生乳樣品（E）在以PC2為區(qū)分軸時(shí)區(qū)分開，達(dá)拉特旗生乳樣品（B）在以PC2為區(qū)分軸時(shí)距離相對(duì)較遠(yuǎn)，和林格爾生乳樣品（C）、涼城生乳樣品（D）及寧夏生乳樣品（E）與巴彥淖爾生乳樣品（A）以PC1軸作為區(qū)分。結(jié)果表明PCA分析能夠較好區(qū)分生乳氣味信息。
圖4 不同地區(qū)生乳的PCA分析
1.4 不同地區(qū)生乳聚類分析
為初步判定峰面積較大的異丙醇、2-丁酮和環(huán)己酮含量對(duì)生乳地區(qū)歸屬的影響，以生乳中檢測(cè)的相關(guān)含量為變量，歐式距離平方為度量標(biāo)準(zhǔn)，通過組間平均數(shù)聯(lián)結(jié)法完成聚類分析，結(jié)果如圖5所示。其中，和林格爾生乳樣品（C）與寧夏生乳樣品（E）先聚為一類，此類生乳異丙醇、2-丁酮和環(huán)己酮含量相對(duì)偏低，再與巴彥淖爾生乳樣品（A）聚為一類后與涼城生乳樣品（D）聚為一類，最后與達(dá)拉特旗生乳樣品（B）聚類，達(dá)拉特旗生乳樣品的各物質(zhì)含量較高。
為初步判定峰面積較大的異丙醇、2-丁酮和環(huán)己酮含量對(duì)生乳地區(qū)歸屬的影響，以生乳中檢測(cè)的相關(guān)含量為變量，歐式距離平方為度量標(biāo)準(zhǔn)，通過組間平均數(shù)聯(lián)結(jié)法完成聚類分析，結(jié)果如圖5所示。其中，和林格爾生乳樣品（C）與寧夏生乳樣品（E）先聚為一類，此類生乳異丙醇、2-丁酮和環(huán)己酮含量相對(duì)偏低，再與巴彥淖爾生乳樣品（A）聚為一類后與涼城生乳樣品（D）聚為一類，最后與達(dá)拉特旗生乳樣品（B）聚類，達(dá)拉特旗生乳樣品的各物質(zhì)含量較高。
圖5 不同地區(qū)生乳的聚類分析
1.5 不同地區(qū)生乳軟獨(dú)立建模分析圖6為不同地區(qū)生乳SIMCA，從圖中可以看出，以和林格爾樣品（C）為參照對(duì)4類不同地區(qū)的生乳樣品進(jìn)行SIMCA分類，由圖可知，巴彥淖爾、達(dá)拉特旗、涼城、寧夏生乳樣品均在參照區(qū)域外，表明SIMCA為有效模型，能將不同地區(qū)的生乳進(jìn)行準(zhǔn)確、有效的區(qū)分。
圖6 不同地區(qū)生乳SIMCA分類
2 生乳和異常乳鑒別分析
2.1 生乳和異常乳氣味指紋圖譜分析
通過在樣品中混入草料，表示在擠奶過程中生乳遭受污染，豆奶變質(zhì)會(huì)產(chǎn)生酸臭味，因此以混入變質(zhì)豆奶粉來表示生乳發(fā)酸情況。將混入不同物質(zhì)的生乳樣品作為異常乳，利用電子鼻對(duì)比氣味差異，如圖7所示。與生乳樣品相比，異常乳的色譜圖出現(xiàn)了新的色譜峰，原有特征峰面積也發(fā)生明顯變化，與AroChembase數(shù)據(jù)庫(kù)信息進(jìn)行對(duì)比從而定性分析生乳和異常乳樣品氣味成分，確定了可能差異化合物名稱、化合物氣味信息，如表2所示。其中主要差異化合物為乙醇、異戊醛、2-甲基丁醛、2-乙基呋喃和3-甲基-2-丁烯-1-醇。結(jié)果表明，電子鼻可以快速、準(zhǔn)確地鑒別出生乳和異常乳間的氣味差異。
2.1 生乳和異常乳氣味指紋圖譜分析
通過在樣品中混入草料，表示在擠奶過程中生乳遭受污染，豆奶變質(zhì)會(huì)產(chǎn)生酸臭味，因此以混入變質(zhì)豆奶粉來表示生乳發(fā)酸情況。將混入不同物質(zhì)的生乳樣品作為異常乳，利用電子鼻對(duì)比氣味差異，如圖7所示。與生乳樣品相比，異常乳的色譜圖出現(xiàn)了新的色譜峰，原有特征峰面積也發(fā)生明顯變化，與AroChembase數(shù)據(jù)庫(kù)信息進(jìn)行對(duì)比從而定性分析生乳和異常乳樣品氣味成分，確定了可能差異化合物名稱、化合物氣味信息，如表2所示。其中主要差異化合物為乙醇、異戊醛、2-甲基丁醛、2-乙基呋喃和3-甲基-2-丁烯-1-醇。結(jié)果表明，電子鼻可以快速、準(zhǔn)確地鑒別出生乳和異常乳間的氣味差異。
圖7 生乳和異常乳氣味峰指紋圖譜
表2 主要差異化合物及感官描述信息
對(duì)生乳進(jìn)行DFA分析，結(jié)果如圖9所示，圖中橫、縱坐標(biāo)判別因子1、2累積區(qū)分指數(shù)達(dá)到100%，2種樣品未出現(xiàn)重合部分，且相距較遠(yuǎn)。8批生乳樣品均能得到有效分離，所有樣品按其性質(zhì)分為2類，結(jié)果表明，通過DFA能夠快速、有效地區(qū)分生乳和異常乳樣品，且區(qū)分效果良好。
圖8 生乳和異常乳判別因子分析
3 結(jié)論基于超快速電子鼻，對(duì)比分析不同地區(qū)生乳的色譜圖以及特征峰峰面積情況，從而鑒定出16種共有化合物。通過建立PCA、SIMCA模型的統(tǒng)計(jì)分析，能夠?qū)Σ煌貐^(qū)生乳樣品氣味進(jìn)行快速鑒別分析。同時(shí)對(duì)比分析生乳和異常乳樣品的色譜，評(píng)價(jià)其質(zhì)量整體特征，結(jié)果表明，生乳和異常乳中存在的可能化合物與感官描述信息出現(xiàn)明顯差異，異常乳中出現(xiàn)了新的可能化合物，為生乳異味的可能來源。DFA的統(tǒng)計(jì)分析能夠快速鑒別生乳和異常乳樣品。
來源：感官科學(xué)與評(píng)定，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來源。
參考文獻(xiàn)：張琳,胡婭潔,康海龍,等.基于超快速電子鼻對(duì)生乳快速鑒別及應(yīng)用[J].中國(guó)食品添加劑,2024,35(08):208-216.
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