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电子鼻检测花椒叶中挥发性物质的探讨
发布日期:2023-04-21
       人们从花椒叶中可以分离出 10 种黄酮类化学物质,具有比较高的抗氧化能力。花椒叶有挥发性气味,其主要成分是挥发油,挥发油主要用来评价样品香气值。本次实验是对样品中挥发性物质进行测定,一定程度上反映不同干燥方法及不同温度对花椒叶挥发油的损耗程度,选出最优方法使花椒叶能够得到有效的使用。
       材料与方法
       实验材料及预处理
       经初步筛选,选取完整无腐烂的花椒叶片,用纱布擦拭表面尘土,冷藏备用。将预处理后同批次花椒叶分别采用微波干燥、自然晒干、真空冷冻干燥、红外干燥、热风干燥进行干燥处理至恒重。
       讨论与分析
       样品传感器信号分析
       分析不同处理方式的叶片以及新鲜叶片经电子鼻检测后的数据。检测系统的十个金属检测物记录香气成分每一秒的变化,每条曲线代表 60 s 中每秒金属检测器对气味的检测值。曲线变化的高低反映了被检测香气成分含量的变化以及各传感器对各自感应成分的灵敏程度。过低的峰值则说明对应成分含量相对较低,检测系统对其的敏感程度较弱。分析数据可知经过微波干燥处理的叶片,在检测刚开始的时候金属检测器对其气味较为敏感,经过时间的推移敏感程度下降,检测香气的成分含量依旧比较高;经过热风 50℃干燥处理的叶片的检测曲线,在开始时敏感度也较高,后面逐渐趋向平缓;经过微波干燥处理的叶片在检测的最初时间内起伏较大且数值较高;未经处理的新鲜叶片曲线几乎快与 x 轴重合,说明金属检测器对于这种处理方法的叶片气味几乎不敏感且香气含量很低;经过真空干燥处理的叶片检测器对它的敏感程度是最高的;在自然干燥处理下的叶片检测结果同热风 50℃干燥较相似。分析得知,检测系统中 10 个传感器对不同干燥条件的花椒叶有较明显的响应程度。传感器对真空冷冻干燥后的叶片敏感程度最强,响应程度最大。而对未作任何处理的新鲜叶片响应值不足 20 。在实际测定中,将金属检测器最大的数值定为特征值。
       线性判别分析(LDA)
       这是一种将研究对象根据所属进行归类的统计方法。六种干燥条件下的样品 LDA 分析的二维散点图,二维图中不同椭圆间距离越远,说明不同干燥方法间的区分度越好;二维图的横、纵坐标分别表示一、二主成分的累计贡献率,越大越能反应原始指标的信息。
       根据我们测量的不同干燥条件处理后花椒叶在测试第 50 s 的分析结果,第二主成分(LD2)为 19.5%,第一主成分(LD2)为 69.3%,累计贡献率达 88.8%,高于 85%,能够较好的反映原始指标的香气特征情况。测量得到的图表中不同干燥方法处理的数据采集点没有重叠区,说明 LDA 线性分析能够将这几种方法很好地区分开来。从数据区域位置来看,真空干燥与新鲜叶片与其他四种方法距离较远,能明显的区分开来。真空干燥对香气成分保存好。加热干燥这一类热干燥方法其温度都对花椒叶香气造成损失,而新鲜叶片与真空冷冻干燥叶片都较好的保存了第二主成分。热风干燥 50℃与红外、微波、真空冷冻、自然晒干这四种方法相比,它对花椒叶挥发成分的影响更大;真空干燥的损耗最小。
本次实验中热风干燥采用了温度梯度 (50℃、60℃、 70℃、80℃ ) 对花椒叶进行处理,经软件 LDA 分析后,绘制图表,二维图中各数据采集点区分效果不理想,不同温度处理方法后分析结果椭圆区域部分发生重叠,进而说明花椒叶经受不同温度热风处理后,挥发性成分差异较小。
结合上文分析地知,就不同干燥方法而言,对花椒叶挥发性成分影响有差异;就热风干燥而言,梯度温度对其的影响甚微。
       传感器贡献率分析(LA)
       LA 能够判断识别检测器的响应值在识别物质时的重要程度。点坐标代表某种传感器在测定香气成分的敏感程度和分析主成分的重要程度,其系数值越接近 1 就说明该传感器的识别及分析能力越大;反之,则越小。经过不同干燥条件下传感器贡献率测量数据的分析可以得到,W1W 传感器坐标点大于 0.9 接近于 1,故分析不同干燥条件处理的花椒叶挥发成分时起作用的主要是 W1W 传感器。因此可得出初步结论,花椒叶中主要香气挥发成分为氮氧化合物和醇醛类化合物。
       结论
       本次实验通过电子鼻对不同干燥条件花椒叶挥发性物质进行检测,对实验所得数据采用样品传感器信号分析、LDA 分析以及传感器贡献率分析。结果显示:花椒叶经不同干燥条件干燥后,可以通过电子鼻进行明显区分,说明不同干燥方式对花椒叶气味有差异性影响。LA 分析得到花椒叶挥发成分中氮氧化合物、醇类酮类化合物两类对传感器最敏感的物质。五种干燥条件处理的花椒叶所含挥发性物质差异显著。红外干燥、热风干燥对花椒叶香气物质损耗较大,真空冷冻干燥和微波干燥对花椒叶保存较好。热风干燥不同温度对花椒叶挥发物质影响甚微。电子鼻技术已经作为无损检测的一种新手段,为花椒综合利用,花椒叶变废为宝提供给了参考依据。
       来源:感官科学与评定 转载请注明来源。
       参考文献:朱文军.电子鼻检测花椒叶中挥发性物质的探讨[J].世界最新医学信息文摘,2019,19(21):97+143.DOI:10.19613/j.cnki.1671-3141.2019.21.063.转载请注明来源。
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