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【智能感官】基于电子鼻和电子舌评价1-甲基环丙烯对红香酥梨感官和风味品质的影响
发布日期:2025-12-08
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红香酥梨作为中国特色的优良品种,以其独特的鲜甜口感、脆嫩多汁的特性而备受消费者青睐。红香酥梨在贮藏期间易出现果皮黄化、油腻化及果心褐变等品质劣变现象,严重影响梨果实的商品价值。当前商业保鲜主要依赖冷藏与1-甲基环丙烯(1-MCP)处理本研究以红香酥梨为材料,通过电子鼻与电子舌技术,结合人工感官评价与气相色谱-质谱联用(GC-MS)验证,系统解析其在多时间点(冷藏0d60d120d及货架期120+3d120+6d)贮藏过程中的感官品质与风味物质动态变化规律。
贮藏期间红香酥梨硬度、SSC、TA、IAD的变化
贮藏期间红香酥梨硬度、TAIAD呈现下降趋势,SSC变化较小,1-MCP处理延缓了IAD值的下降。
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贮藏期间红香酥梨果皮色度的变化
1-MCP组和CK红香酥梨果皮a*值随着贮藏时间的增加呈现上升趋势,贮藏120+3d1-MCP组梨果实a*低于CK组,表明1-MCP在贮藏期间保持果皮绿色(图2A)。但随着贮藏时间的增加,1-MCP组和CK组红香酥梨果皮L*和b*值无显著变化(图2B和C)。
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贮藏期间红香酥梨糖类物质含量的变化糖类物质是影响水果风味和口感的重要成分,其代谢动态直接影响采后品质。贮藏期间红香酥梨中果糖、山梨醇、葡萄糖、蔗糖含量的影响如表5所示。红香酥梨1-MCPCK组果糖含量在贮藏期间无显著变化。在冷藏期(贮藏0、60、120d)梨果CK组葡萄糖含量表现出上升的趋势,1-MCP组基本不变。在货架期1-MCP和CK组的葡萄糖含量表现出下降趋势。随着贮藏时间的增加,CK组山梨醇含量呈现波动上升趋势,1-MCP组的山梨醇含量在贮藏60d达到最高为0.94±0.06mg/g后逐渐下降。蔗糖含量在贮藏120+3d前呈现显著下降趋势,在贮藏120+6d时升高,贮藏120+6d时1-MCP组蔗糖含量比CK组高29.4%(P<0.05)。
贮藏期间红香酥梨糖类物质含量及甜度值的变化
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贮藏期间红香酥梨有机酸含量的变化
由表6可知,红香酥总有机酸含量在贮藏过程中呈显著下降趋势,酒石酸、奎宁酸、乳酸及富马酸等有机酸也呈现出类似的衰减模式。贮藏期间红香酥梨果总酸和苹果酸含量呈下降趋势,1-MCP处理通过抑制乙烯信号传导,显著延缓了贮藏期间梨果实总酸含量的下降速率,有效缓解了苹果酸等关键酸代谢物的降解。
贮藏期间红香酥梨有机酸化合物含量的变化
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贮藏期间红香酥梨挥发性物质成分含量的变化
由图3和表7可知,红香酥梨中共检测出51种化合物,其中包括酯类14种、醛类9种、醇类9种、烯类12种、酮类5种和烷烃类2种(表7)。贮藏过程中1-MCP组和CK组的VOCs种类及浓度存在显著差异,CK组VOCs总浓度在贮藏60d时略有降低,随后总浓度不断增加;而1-MCP组VOCs总浓度在贮藏120d略有增加,随后无显著变化。从贮藏60d后CK组VOCs总浓度始终高于1-MCP组。
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表7 贮藏期间红香酥梨挥发性物质成分的组成与含量变化
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感官评价
红香酥梨感官评价结果标度法及喜好度结果如图4AB所示,随着贮藏时间增加,红香酥梨CK组质地、酸度和涩度感官评分呈下降趋势;甜度、外观、色泽、酥脆度感官评分呈先上升后下降趋势;多汁度呈先下降后上升趋势;香味感官评分呈上升趋势(图4A)。在冷藏期,1-MCP与CK组外观、色泽、酥脆度、多汁度、香味指标感官评分相似。在货架期1-MCP与CK组相比,外观、色泽、酥脆度、质地感官评分较高,甜度、多汁度、香味较低(图4A)。
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电子舌分析
如图5所示电子舌热图显示,随着贮藏时间的延长,红香酥梨CK组酸味响应值呈持续下降趋势,丰富度呈先上升后下降趋势,在贮藏120d达最大值;咸味、甜味、鲜味略增加。这与前述TA含量下降、人工感官评价的结果相一致,表明贮藏进程中红香酥梨味觉层次逐渐单一化。1-MCP组中红香酥的酸味下降幅度显著缓和,与贮藏0d相比,贮藏1206d仍保留较高的响应值,甜味、鲜味及丰富度的衰减更平缓,咸味无明显波动。
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电子鼻分析
由红香酥梨电子鼻的PCA得分分析图(图6A)可知PC1PC2的贡献率分别为81.99%13.53%,总贡献率为95.52%。红香酥梨不同贮藏时期样品主要在PC1上分布,其中CK组红香酥梨随着贮藏时间的延长沿着PC1正向延伸且远离贮藏初期。1-MCP组红香酥梨贮藏60d特征值与CK组贮藏60d无重叠,说明在处理早期,1-MCP便抑制了红香酥梨挥发性气体的产生;1-MCP处理后不同贮藏时期红香酥梨果实的分布基本接近贮藏初期,说明1-MCP处理果实贮藏挥发性成分未有明显变化。在人工感官评价中我们发现,1-MCP组的红香酥梨香味变化不显著,但均明显高于贮后初期的香味,这表明电子鼻智能感官评价的结果也与前述的人工感官评价结果一致。
对红香酥梨挥发性气体不同传感器响应值经Loading分析显示,第一(PC1)、第二主成分(PC2)贡献率分别达81.99%和13.53%,总贡献率为95.52%(图6B),分析结果基本包含了主要的样品信息,这是电子鼻进一步区分CK组和1-MCP组红香酥梨不同贮藏时间挥发性气体的基础。由电子鼻的PCA载荷分析图(图6B)可知,传感器W1W(硫化物和萜烯类化合物)、W5S(氮氧化合物)、W2S(醇类和醛酮芳香化合物)、W2W(有机硫化物和芳香族化合物)、W1S(甲基类芳香物)在第一主成分上距离原点较远,说明这几个传感器是区分红香酥梨挥发性气体的敏感传感器。贮藏期间不同处理果实挥发性气体的传感器信号响应值变化情况如图6C所示。CK组果实挥发性气体的传感器信号响应值在贮藏期间呈现先升高后降低再升高的变化趋势,而1-MCP组果实的传感器信号响应值变化波动较小。
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感官特征与理化性质之间的关系
为了确定梨的感官特征和理化性质之间的关系,通过偏最小二乘回归(PLSR)方法,分别建立了梨非挥发性指标和挥发性化合物(多自变量X)与感官特征(多因变量Y)之间的回归模型。PLSR分析首先揭示了红香酥梨非挥发性指标(X变量;n=22)与除香味之外的感官特征(Y变量;n=13)之间的关系,X变量(R2X=0.987)解释了Y变量(R2Y=0.981)的变化(图7A)。PLSR模型通过200次置换检验得到相应的Q2,Q2在Y轴上的截距均小于0,表明该模型具有良好的拟合度和可预测性。VIP值是PLSR模型中筛选差异变量的重要指标,一般VIP值大于1的物质可作为区分不同贮藏时间红香酥梨的标志物,VIP值大于1的指标如图7B所示。由回归模型可知,贮后0d红香酥梨的感官特征表现为具有更高的酸度、涩度和质地,这与其乳酸、蔗糖、柠檬酸、苹果酸、可滴定酸含量和硬度等指标密切相关;冷藏期间1-MCP组的红香酥梨的感官特征具有更好的外观,这与其葡萄糖、富马酸和色差指标密切相关。贮藏120+6d时,1-MCP组的红香酥梨的感官特征具有更高的甜度和色泽,这与其SSC、色度a*值指标密切相关。
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进一步采用PLSR分析了红香酥梨果肉的挥发性指标(X变量;n=51)与感官特征梨味(Y变量;n=11)之间的关系,X变量(R2X=0.868)解释了Y变量(R2Y=0.99)的变化(图8A)。其中VIP大于1的挥发性物质如图8B所示。挥发性指标与梨味感官特征的回归模型PLS回归模型通过200次置换检验进行验证,其Q2回归线在Y轴上的截距小于0,表明其具有良好的模型拟合度和可预测性。由该回归模型可知,不同贮藏时间红香酥梨的感官特征和果肉挥发性化合物明显不同。贮后0d的红香酥梨的香气与B22-己烯醛、B4壬醛、B5壬醛等物质密切相关;1-MCP组的红香酥梨具有相似的梨味,这与D61-辛烯-3-醇、C61-乙基-3-甲基苯、F22-壬酮、E32-丁基四氢呋喃等物质密切相关。贮藏120+6d的CK组红香酥梨感官香味和电子鼻传感器W5S密切相关,这与A9甲酸辛酯、D111,3-二叔丁基苯乙酸丁酯、A4乙酸丁酯、A8丁酸甲酯、A1乙酸己酯等物质密切相关。
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人工感官、智能感官检测及理化性质之间的关系
为了进一步了解人工感官、智能感官及理化性质之间的相关性,本研究对红香酥梨果的硬度、SSCTAIAD、色度、甜度值、总有机酸含量、香气物质含量、人工感官喜好度、电子鼻和电子舌结果进行相关性分析,Pearson相关系数热图如图9所示,电子舌的酸味与质地、酸度、涩度、硬度、总有机酸和醛类物质含量呈正相关,与甜度、L*值、a*值、b*值、酯类和烷烃类物质含量呈负相关;甜味与烷烃类物质含量呈正相关,与涩度、甜度值呈负相关,说明电子舌的酸味强度可部分代替人工感官的质地、酸度、涩度评分。电子舌感应鲜味与酮类呈负相关;咸味与色差L*值、烷烃类物质呈正相关,与酥脆度、质地、涩度、总有机酸、醛类呈负相关。电子鼻传感器W5S与香味呈正相关,说明电子鼻传感器W5S可部分代替人工感官的香味评分。本试验研究表明智能感官评价在在一定程度上可有效反映传统人工感官评价方法,进而实现对梨果实感官特征的高效、精准且客观的量化表征。
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来源:感官科学与评定,转载请注明来源。
参考文献:裴冉冉,张楠,王永霞,等.基于电子鼻和电子舌评价1-甲基环丙烯对红香酥梨感官和风味品质的影响[J/OL].食品工业科技,1-22[2025-11-28].
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