格瓦斯是東歐國家的一種傳統(tǒng)谷類非酒精飲料 ，主要是由麥芽、黑麥、黑麥面包以及蔗糖發(fā)酵而成，其酒精含量為l % vol左右 ，具有開胃、健脾、消除疲勞等功效。格瓦斯與德國啤酒 、加利亞布扎、美國可樂被公譽(yù)為“世界四大民族飲品”。
        食品的貨架期是指在推薦儲(chǔ)存的條件下，保證產(chǎn)品安全，能夠達(dá)到需要的風(fēng)味、化學(xué)、物理和微生物學(xué)特性，并滿足產(chǎn)品標(biāo)簽上規(guī)定的營養(yǎng)素指標(biāo)的時(shí)間。由于部分食品(速凍食品、酒精飲料等 )在常規(guī)實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)其貨架期進(jìn)行預(yù)測時(shí) ，存在周期長效率低的問題，所以多采用貨架期加速實(shí)驗(yàn)。貨架期加速實(shí)驗(yàn)(ASLT)是指可基于比產(chǎn)品實(shí)際貨架期顯著縮短的時(shí)間內(nèi)獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法。
        本研究利用電子鼻、電子舌，結(jié)合ALST實(shí)驗(yàn)，以感官、理化指標(biāo)變化為依據(jù)，判斷 25 、35、45 °C下隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長青稞格瓦斯品質(zhì)變化情況，并以此為基礎(chǔ)建立格瓦斯貨架期預(yù)測模型，以期為青稞格瓦斯的生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。
        ASLT實(shí)驗(yàn)
        本文采用溫度作為加速實(shí)驗(yàn)的變量條件，設(shè)置溫度25、35、45 °C 。不同溫度下電子鼻、電子舌及理化指標(biāo)檢測的時(shí)間間隔不同，其中：25 °C下分別于0、6、12、18、24 .. ...42、48 、54 d 測 定 ，即每隔 6 d 檢測；35 °C 下分別于 0 、4、8 、 12、16 .....28、32 d 測定，即每隔4 d檢測；45 °C下分別于 0、4 、6 、8 .. ...14、 16 d測定。
       結(jié)果與分析
       可溶性固形物、pH、透光率作為反映隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長青棵格瓦斯品質(zhì)變化的主要理化指標(biāo) ，在不同溫度下儲(chǔ)藏不同的時(shí)間，3個(gè)指標(biāo)均會(huì)出現(xiàn)不同程度的變化。實(shí)驗(yàn)主要從理化角度分析儲(chǔ)藏于25、35、45 °C下青棵格瓦斯的貨架期終點(diǎn)。2 5、35、45 °C下青稞格瓦斯不同儲(chǔ)藏時(shí)間理化指標(biāo)變化見圖1?圖3。        由圖1可知：25 °C下隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長，可溶性固形物含量維持在12.87%? 13.23%，整體趨勢變化幅度不大。pH在第 18天降低為3.56,過低的pH會(huì)影響格瓦斯的風(fēng)味與口感。隨著儲(chǔ)藏時(shí)間不斷延長，透光率從初始94.68%出現(xiàn)明顯下降，第 18天為9 2 . 5 2 % ,第24天降低為90.07%。根據(jù)實(shí)驗(yàn)可知，當(dāng)透光率降到％ %以下時(shí)，飲料色澤會(huì)變差、出現(xiàn)細(xì)小渾濁，因此設(shè)定透光率低于90 % 的儲(chǔ)藏時(shí)間為貨架期終點(diǎn)。目卩25 °C時(shí)青稞格瓦斯貨架期為24 d。         由圖2可知：在35 °C下 ，可溶性固形物含量在 13.47%? 12.80 % ,變化不明顯。隨著時(shí)間的延長pH呈下降趨勢，在第16天時(shí)降低明顯，降低至3.55。當(dāng)儲(chǔ)藏至 12、16 d, 透光率分別降低至91.33 %、90.73 %。綜合固形物、pH、透光率可知，青稞格瓦斯儲(chǔ)藏于35 °C下的貨架期為16 d。        由圖3可知：儲(chǔ)藏于45 °C下，可溶性固形物含量保持在13.33%? 12.87%, pH值在4.20左右，總體來說二者均維持相對(duì)穩(wěn)定。透光率隨著時(shí)間延長出現(xiàn)明顯降低，在第6天為93.11 % ，在第8天降至 85.78 % ?？梢缘贸銮囡裢咚箖?chǔ)藏于 45 °C下的貨架期在6?8 d，為后面建立模型計(jì)算方便，選取 7 d作為儲(chǔ)藏于35 °C下青稞格瓦斯的貨架期終點(diǎn)。
       由圖1?圖3可知：根據(jù)可溶性固形物、pH、透光率的變化，青棵格瓦斯在25、35、45 °C下貨架期終點(diǎn)為24、16、7 d。
       電子鼻指標(biāo)變化
       電子鼻響應(yīng)信號(hào)的變化可反映隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長青棵格瓦斯風(fēng)味的變化情況。實(shí)驗(yàn)根據(jù)電子鼻響應(yīng)值的變化從風(fēng)味的角度來判斷儲(chǔ)藏在25、35、45 °C下青棵格瓦斯的貨架期。由圖4 ?圖6可知，青稞格瓦斯的揮發(fā)性風(fēng)味在不同溫度下隨著儲(chǔ)藏時(shí)間延長的變化是不相同的。        由圖4 可知：在 25 °C時(shí) ，第一、二主成分的貢獻(xiàn)度分別為 47.75 % 、45.53 % , 總貢獻(xiàn)率達(dá)93.28%。一般坐標(biāo)軸上貢獻(xiàn)率之和大于85 % , 便可以較好地反映整體的信息，即兩主成分包含了樣品的大部分信息。隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長，樣品沿PC1軸向右，PC2軸先向下后向上，再向下分布。樣品儲(chǔ)藏在前24 d內(nèi)，由于風(fēng)味未發(fā)生較大變化，所以在PCA圖上各點(diǎn)分布較為集中；當(dāng)樣品儲(chǔ)藏時(shí)間超過24 d，由于揮發(fā)性風(fēng)味發(fā)生較大變化，各點(diǎn)分布與儲(chǔ)藏24 d前形成的區(qū)域距離較遠(yuǎn) 。所 以 ，從風(fēng)味的角度可以反映出儲(chǔ)藏于 25 °C下，青稞格瓦斯在24 d左右風(fēng)味便發(fā)生較大變化，貨架期為24 d, 最優(yōu)為18 d。        由圖5可知：在35 °C時(shí) ，第一、二主成分的貢獻(xiàn)度分別為 40.27 % 、54.71 % , 總貢獻(xiàn)率達(dá)94.98 % ,兩主成分基本上包含了樣品的大部分信息，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長，樣品沿PC1軸向右，PC2軸先向下后向上分布。樣品在12 d前各點(diǎn)分布集中，風(fēng)味變化不大，形成區(qū)域5-a; 12 d后各點(diǎn)在PCA圖譜上的分布與區(qū)域5-a距離較遠(yuǎn)，風(fēng)味發(fā)生顯著變化。從風(fēng)味變化的程度基本可推斷在該溫度下的貨架期為12 d。       由圖6可知：在45 °C時(shí) ，第一、二主成分的貢獻(xiàn)度分別為 61.32 % 、34.03 % , 總貢獻(xiàn)率達(dá)95.35 % ,說明主成分可以將原始髙維矩陣數(shù)據(jù)的信息較好地反映出來。樣品在6 d前各點(diǎn)分布集中，風(fēng)味無明顯變化；6 d后各點(diǎn)在PCA圖譜上的分布與區(qū)域6-a距離較遠(yuǎn)，風(fēng)味發(fā)生顯著變化。從風(fēng)味變化的角度分析，青稞格瓦斯儲(chǔ)藏在45 °C下貨架期為6 d。
由圖4?圖6可知：根據(jù)對(duì)電子鼻對(duì)風(fēng)味的分析，青稞格瓦斯在25、35、45 °C下貨架期分別為18、12、6 d。
        電子舌指標(biāo)變化
        電子舌響應(yīng)信號(hào)的變化可反映隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長青棵格瓦斯滋味的變化情況。實(shí)驗(yàn)根據(jù)電子舌響應(yīng)值的變化從滋味的角度來判斷儲(chǔ)藏在25、35、45 °C下青稞格瓦斯的貨架期。        由圖7可知：隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長，青稞格瓦斯電子舌響應(yīng)信號(hào)發(fā)生變化。在溫度為25 °C時(shí) ，第一、二、三主成分的貢獻(xiàn)度分別為 36.36 %、28.47 %、 14.97 % ,總貢獻(xiàn)率達(dá)79.8%, 3個(gè)主成分基本上包含了樣品的大部分信息。隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長，樣品在PCA三維圖譜上延PC1與PC2構(gòu)成的底面由內(nèi)至外分布，延PC3軸由下至上分布。當(dāng)儲(chǔ)藏時(shí)間在18 d之前，各樣品在PCA圖譜上分布集中，形成三維區(qū)域7-a。18 d后各點(diǎn)與三維區(qū)域7-a距離較遠(yuǎn)且較為分散。所以，從滋味的角度可以反映出儲(chǔ)藏于25 °C下 ，青稞格瓦斯在18 d左右便發(fā)生較大變化，貨架期為18 d。         由圖8可知：當(dāng)儲(chǔ)藏溫度為35 °C時(shí) ，第一、二、三主成分的貢獻(xiàn)度分別為32.22%、25.85%、21.40%,總貢獻(xiàn)率達(dá)79.47%,基本上解釋了樣品的大部分信息。在三維圖譜上可以看出，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長，樣品延PC1、PC2構(gòu)成的底面從左至右開始分布，延PC3軸先向下后向上開始分布。在儲(chǔ)藏時(shí)間32 d內(nèi)，隨著滋味的變化樣品在PCA三維圖譜上形成了3個(gè)分布界限較為明顯的區(qū)域 ，8-a、8-b、8-c , 儲(chǔ)藏時(shí)間分界線分別是 12 d、16?20 d、 18 ? 24 d。
        12 d后由于滋味變化程度較大，所以樣品在電子舌上的響應(yīng)信號(hào)較為雜亂，可能導(dǎo)致在PCA三維圖譜上分布的規(guī)律性差。綜合理化與電子鼻的分析結(jié)果，判定儲(chǔ)藏于35 °C時(shí)，滋味在12 d發(fā)生較大變化。         由圖9可知：在溫度為 45°C時(shí) ，第 一 、二 、三 主 成 分 的 貢獻(xiàn)度分別為 29.79 % 、28.37 % 、27.21 % ,總貢獻(xiàn)率達(dá)85.37%, PCA三維圖譜基本上反映樣品的大部分信息。由圖9可知，樣品基本上延PC3軸向上分布，形成9-a、9-b、9-c 3個(gè)分界明顯的區(qū)域。6 d前各點(diǎn)分布緊密，形成區(qū)域9-a;6 d后隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長樣品在PCA三維圖譜上的分布較區(qū)域9-a較遠(yuǎn)，且各自分布松散，可能是由于儲(chǔ)藏時(shí)間較長，導(dǎo)致滋味呈無規(guī)律變化。從滋味角度可以反映出儲(chǔ)藏于45 °C ，青稞格瓦斯的貨架期為6 d。
       由圖7?圖9可知：根據(jù)電子舌對(duì)滋味的分析可知，青稞格瓦斯在25、35、45 °C下貨架期分別為 18、12、6 d 。
       實(shí)驗(yàn)利用理化分析手段并結(jié)合電子鼻與電子舌 ，從理化、風(fēng)味、滋味3個(gè)方面來判定儲(chǔ)藏于25、35、45 °C下青棵格瓦斯的貨架期。從理化角度反映出25、35、45 °C下的貨架期為24、16、7d; 利用電子鼻從風(fēng)味角度反映貨架期分別為18、12、6 d ; 利用電子舌從滋味角度反映貨架期分別為 18、 12、6 d 。對(duì)于格瓦斯而言，在滿足理化相應(yīng)要求的基礎(chǔ)上，還應(yīng)滿足消費(fèi)者對(duì)風(fēng)味與滋味的追求。所以，根據(jù)理化、風(fēng)味、滋味綜合考慮，判定儲(chǔ)藏于25、35、45 °C下的青棵格瓦斯貨架期為18、12、6 d。
       Q10計(jì)算及曲線擬合         Q10值為溫度相差10 °C時(shí)食品的貨架期之比，該值用來確定溫度對(duì)反應(yīng)的敏感程度，大多數(shù)據(jù)為2。由表1可知，3種溫度下青棵格瓦斯的貨架期數(shù)據(jù)，計(jì)算得Q10為 1.5?2.0，平均值為 1.75。應(yīng)用Origin軟件對(duì)貨架期Y和溫度X的關(guān)系進(jìn)行曲線擬合，發(fā)現(xiàn)Y與X的關(guān)系最符合一次函數(shù)，擬合方程為Y=-0.6X+33, R2=1。為驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性 ，實(shí)驗(yàn)選取28、38 °C儲(chǔ)藏，所得格瓦斯的貨架期分別為 18、10 d, 模型預(yù)測值為16.2、10.2 d,預(yù)測值的相對(duì)誤差率在-1 0 %?2 % , 誤差較小，說明此模型可快速地對(duì)青棵格瓦斯貨架期進(jìn)項(xiàng)初步預(yù)測。         結(jié)論
        采用電子鼻與電子舌技術(shù)，結(jié)合ASLT加速實(shí)驗(yàn) ，綜合考慮可溶性固形物、pH、透光率、風(fēng)味 與滋味變化，結(jié)果表明：電子鼻、電子舌能夠很好地區(qū)分隨著時(shí)間的延長青棵格瓦斯風(fēng)味與滋味的變化，即可以利用電子鼻與電子舌判定儲(chǔ)藏于不同溫度下青稞格瓦斯的貨架期。綜合分析理化與電子鼻、電子舌的測定結(jié)果得出，儲(chǔ)藏于25、35、45 °C下青稞格瓦斯貨架期為18、12、6 d。計(jì)算得出Q10為 1.5?2.0 ,平均值為 1.75，貨架期Y與儲(chǔ)藏溫度X的擬合方程為Y=— 0.6X+33, R2=1 。為驗(yàn)證模型準(zhǔn)確性選取28、38 °C儲(chǔ)藏，實(shí)驗(yàn)得出貨架期分別為18、10 d, 模型預(yù)測值為16.2、10.2d, 預(yù)測值的相對(duì)誤差率在-1 0 % ?2 % ，誤差較小，說明此模型可快速地對(duì)青稞格瓦斯貨架期進(jìn)項(xiàng)初步預(yù)測，該模型的建立可以提高青稞格瓦斯的生產(chǎn)價(jià)值。 
        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)：唐紅梅,李玉斌,王浩文,吳華昌,任鋒,倪學(xué)敏,鄧靜.基于電子鼻與電子舌建立青稞格瓦斯貨架期預(yù)測模型[J].食品科技,2019,44(08):341-347.轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來源。
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