本研究以鴨梨為試驗對象,應用電子鼻監測不同貯藏時間及不同損傷程度果實的揮發性氣體變化情況,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,并確定對鴨梨果實損傷敏感的特征傳感器,以期為鴨梨采后品質評估提供參考依據。（河北省農林科學院生物技術與食品科學研究所）

檢測設備：PEN3型電子鼻：德國Airsense公司

實驗樣品：對鴨梨進行不同程度機械傷(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),以不經機械傷碰撞的鴨梨作為對照,記為完好果實(G0)。

結果分析：

1、主成分分析

圖3A顯示了電子鼻結合PCA對貯藏期間鴨梨揮發性物質變化的區分,第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)的貢獻率分別為80.67%和11.96%,兩個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的分布區域略有重疊,其他貯藏點均能完全分開。圖3B顯示了電子鼻結合PCA對不同損傷程度鴨梨揮發性物質變化的區分,PC1和PC2貢獻率分別為73.06%和13.94%,總貢獻率87.00%。G0、G1、G2和G3揮發性氣體分布區域彼此相互獨立,無交叉重疊,說明損傷程度改變時,鴨梨果實揮發性氣體發生了明顯變化,且損傷鴨梨分布區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。電子鼻可以對不同損傷程度鴨梨揮發性氣體的變化進行區分。

2、線性判別分析

圖4A顯示了電子鼻結合LDA對貯藏期間鴨梨揮發性物質變化的區分,相較于PCA中4d和8d的分布區域略有重疊,LDA能將不同貯藏點完全分開。這進一步說明,電子鼻結合LDA分析可以評價梨果實貯藏期間揮發性氣體的變化。圖4B顯示了電子鼻結合LDA對不同損傷程度鴨梨揮發性物質變化的區分,LD1和LD2貢獻率分別為85.12%和6.88%,總貢獻率92.00%。LDA能將不同損傷程度的鴨梨完全分開。電子鼻結合PCA、LDA判別機械損傷時,LDA優于PCA。

3、載荷分析

由圖 5 可知, 10 個傳感器對梨果實氣味響應不一, 在區分鴨梨不同貯藏點和不同損傷程度(G0、 G1、 G2、 G3)的揮發性氣體時, W1S、 W5S、 W1W、 W2W 和 W2S 傳感器距離原點較遠, 是區別揮發性氣體變化的敏感傳感器。其中, W1S、 W1W 為貢獻率最大的 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(W1W)含量變化顯著。 但兩者在傳感器貢獻率略有差別, 相較于圖 5A, 不同損傷程度果實中 W1S、W2S 特征值沿 PC1 正向移動, W2W、W5S特征值沿 PC2 正向移動, 說明果實受損可能刺激了甲烷、醇類、 芳香族化合物、 氮氧化合物和有機硫化物的生成,也進一步說明果實受損后與果實正常成熟衰老的揮發性物質在成分及含量上有所區別。

4、為衡量損傷鴨梨揮發性氣體各傳感器響應值與損傷程度的關系

由表可知,除W5S、W5C和W2W傳感器響應值與損傷程度關系不顯著外,其他傳感器與損傷程度均有較好的相關性,且相關系數均極顯著。其中,W2S傳感器響應值與損傷程度相關性最大,相關系數為0.930,其次為W1C、W1W、W3S、W1S、W6S、W3C,相關系數分別為?0.886、0.853、0.852、0.706、0.657、?0.637。結合LA可知,W1S、W5S、W1W、W2W和W2S為區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。

結論本研究以鴨梨為試材,應用電子鼻探究常溫貯藏下鴨梨果實揮發性氣體的變化,并利用PCA、LDA對不同貯藏點和損傷程度的鴨梨進行區分。結果顯示氣味響應值的變化主要集中于傳感器W5S、W1S、W1W、W2S和W2W,其中W2S可作為檢測鴨梨損傷程度的敏感傳感器。電子鼻結合PCA、LDA能對鴨梨不同貯藏期和損傷程度進行區分,且LDA更適用于電子鼻檢測鴨梨貯藏期揮發性氣體變化的數據分析。

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