一、材料與方法

        方法

        采用電子舌檢測系統(tǒng)，包含由7 根味覺傳感器組成的交叉敏感電位傳感器陣列、Ag/AgCl參比電極、機械攪拌器、16 位自動進樣器以及數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)。表1列出了7 種傳感器的性能，傳感器的分子膜可選擇性吸附不同的滋味物質(zhì)，將滋味特征轉(zhuǎn)化為電信號數(shù)據(jù)。電子舌經(jīng)過活化和校準后，取80 mL畜禽骨蛋白肽溶液按順序加入125 mL檢測杯中。單次采樣時間120 s，樣品間采用超純水清洗10 s，采集周期為1 次/s，攪拌速率3 r/s，室溫下采集數(shù)據(jù)。每份畜禽骨蛋白肽樣品重復檢測7 次，不區(qū)分畜禽骨蛋白肽種內(nèi)樣本來源，將4 份種內(nèi)樣本均勻混合用于畜禽骨蛋白肽種間樣本的檢測判別。4 種畜禽骨蛋白肽一共產(chǎn)生28 組滋味數(shù)據(jù)以進行滋味特征分析。

        數(shù)據(jù)分析

        畜禽骨蛋白肽溶液滋味檢測數(shù)據(jù)由電子舌軟件系統(tǒng)進行主成分分析（PCA）和判別因子分析（DFA），使用SIMCA 14.1軟件進行偏最小二乘判別分析（PLS-DA）、正交偏最小二乘判別分析（OPLS-DA）。

        二、結(jié)果與分析

        電子舌檢測對畜禽骨蛋白肽的響應信號曲線

        圖1顯示電子舌味覺傳感器對畜禽骨蛋白肽的響應強度，表明4 種畜禽骨蛋白肽的滋味特征接近。味覺傳感器的響應強度均為SCS（對苦味敏感）＞ANS（對甜味敏感）＞PKS（通用傳感器）＞NMS（對鮮味敏感）＞CTS（對咸味敏感）＞CPS（通用傳感器）＞AHS（對酸味敏感）。0～5 s內(nèi)傳感器響應強度發(fā)生顯著變化，10 s后趨于平衡，說明電子舌用于分析樣品滋味物質(zhì)強度時具有良好的穩(wěn)定性，選取每個傳感器在120 s的穩(wěn)定滋味數(shù)值。

        畜禽骨蛋白肽的滋味特征及差異分析

        電子舌分析系統(tǒng)基于傳感器的響應信號強度得到4 種畜禽骨蛋白肽的滋味強度，進一步分析畜禽骨蛋白肽的滋味特征以及種間滋味差異。

        表4的滋味強度分析結(jié)果表明，畜禽骨蛋白肽在酸、甜、苦、咸、鮮5 種基本味覺強度上均存在差異。其中，鮮味的差異相對最為明顯，這可能是由于鮮味氨基酸呈味閾值低。表5的種間滋味差異分析顯示，4 種畜禽骨蛋白肽兩兩之間均具有顯著滋味差異（P＜0.01）。其中，PBPs和CBPs之間的距離和模式識別指數(shù)均最大，表明PBPs和CBPs之間滋味特征差異最大。

        畜禽骨蛋白肽滋味的雷達指紋圖譜

        由圖2可知，4 種畜禽骨蛋白肽在SCS、NMS和PKS傳感器上的響應強度存在差異，在AHS、ANS、CTS、CPS傳感器上的響應強度無明顯差異，表明畜禽骨蛋白肽在鮮味、苦味屬性上差異較顯著，酸味、咸味、甜味差異不顯著。電子舌具備根據(jù)滋味物質(zhì)差異而判別不同物種畜禽骨蛋白肽的潛力。

        畜禽骨蛋白肽滋味差異的多元統(tǒng)計分析

        PCA

        將電子舌傳感器提取的多指標數(shù)據(jù)信息進行降維轉(zhuǎn)換得到特征向量并進行線性分類，在轉(zhuǎn)換中得到的PC1和PC2的貢獻率越大，說明降維后的綜合指標可越好地反映原來多指標的信息。

        圖3中每個多邊形代表一種畜禽骨蛋白肽的整體滋味特征，多邊形之間的距離代表畜禽骨蛋白肽種間的整體滋味差異。PC1和PC2的貢獻率分別為86.019%和11.266%，兩者累計貢獻率達97.285%，判別指數(shù)為64，表明PC1和PC2包含了原始數(shù)據(jù)的大多數(shù)信息，能夠反映樣品的整體信息。畜禽骨蛋白肽種間較明顯地分為互不干擾的4 個區(qū)域，BBPs和PBPs之間差異相對較小。PCA結(jié)果表明，基于電子舌滋味檢測對不同物種畜禽骨蛋白肽的定性判別效果良好。

        PLS-DA和OPLS-DA

        PLS-DA是常見的數(shù)據(jù)分類方法，對數(shù)據(jù)降維并進行線性擬合建立回歸模型，而OPLS-DA是在PLS-DA的基礎(chǔ)上進行正交變換矯正，濾除與分類信息無關(guān)的噪音以獲得更好的組間分離效果。如圖4A1、B1所示，變量投影重要性值（VIP）的結(jié)果（圖4C1）表明，NMS、ANS為主要差異因素（VIP＞1），即鮮味、甜味對4 種畜禽骨蛋白肽判別的貢獻較大，與電子舌滋味分析的結(jié)果一致。表明PLS-DA可對CBPs、YBPs、BBPs和PBPs進行良好判別，但對于BBPs和PBPs的判別效果不理想，故對兩者進一步作OPLS-DA分析。如圖4A2、B2所示，VIP值的結(jié)果（圖4C2）顯示，NMS、CPS、ANS是BBPs和PBPs滋味差異的主要因素，即鮮味、甜味對BBPs與PBPs的判別貢獻較大。

        以上結(jié)果表明，鮮味、甜味、苦味為不同物種畜禽骨蛋白肽的主要滋味差異，建立的PLS-DA模型可對CBPs、YBPs、BBPs和PBPs進行良好判別，OPLS-DA模型可進一步判別BBPs、PBPs，PLS-DA和OPLS-DA模型擬合效果和穩(wěn)定性好、預測能力高，表明基于電子舌檢測結(jié)合多元統(tǒng)計分析根據(jù)滋味特征差異判別不同物種畜禽骨蛋白肽具有較好的靈敏度和穩(wěn)定性。

        DFA

        DFA是針對傳感器數(shù)據(jù)進行優(yōu)化重組，從而使組間距離最大同時保證組內(nèi)差異最小以提高樣品間區(qū)分度的分類技術(shù)。

        由圖5可知，DF1和DF2的貢獻率分別為75.100%和23.883%，累計貢獻率達98.983%，前2 個主成分包含了原始數(shù)據(jù)的絕大部分信息。4 種畜禽骨蛋白肽樣本組內(nèi)分布集中、離散度小，樣本組間分布距離遠、離散度大。表明電子舌檢測結(jié)合DFA對4 種畜禽骨蛋白肽樣本的判別效果好、靈敏度高。

        三、結(jié) 論

        本研究以16 份畜禽骨蛋白肽為原料，電子舌采集滋味特征數(shù)值，結(jié)合PCA、PLS-DA、OPLS-DA、DFA等多元統(tǒng)計分析方法對不同物種畜禽骨蛋白肽的滋味特征進行判別分析，探究基于電子舌滋味特征檢測判別不同物種畜禽骨蛋白肽的可行性。結(jié)果表明，通過PCA和DFA均可良好的判別4 種畜禽骨蛋白肽，但DFA明顯優(yōu)于PCA；PLS-DA可有效判別CBPs、YBPs、BBPs和PBPs，OPLS-DA可有效判別BBPs、PBPs。鮮味、甜味、苦味是4 種畜禽骨蛋白肽的主要差異滋味特征。綜上，電子舌滋味檢測結(jié)合多元統(tǒng)計分析根據(jù)滋味特征差異能夠有效判別不同物種畜禽骨蛋白肽。

        來源：感官科學與評定 ，轉(zhuǎn)載請注明來源。

        參考文獻：劉泓,郭玉杰,陳永凱,李俠,張鴻儒,韓東,張春暉,姜珊.基于電子舌檢測快速判別不同物種畜禽骨蛋白肽[J].食品科學,2022,43(04):127-134.DOI:10.5376/mpb.cn.2011.09.0084