基于电子鼻辅助的酸辣花蛤酱研制开发

祝伦伟，刘波，朱文慧，步营*，李学鹏，张秀清，刘贺*，于志国

(1.渤海大学 食品科学与工程学院，辽宁省高校重大科技平台“食品贮藏加工及质量安全控制 工程技术研究中心”， 辽宁省高等学校生鲜食品产业技术研究院，辽宁 锦州 121013； 2.山东天博食品配料有限公司，山东 济宁 272010；3.丹东泰丰 食品有限公司，辽宁 丹东 118300)

1 概述

我国贝类资源十分丰富，2017年的海水养殖贝类总量达到143.7万吨，其中蛤类养殖产量为41.8万吨，产量位居第二[1]。花蛤(Ruditapesvariegata)便是一种重要的蛤类，其又被称为杂色蛤、菲律宾蛤仔、蚬子等。具有高蛋白、低脂肪的营养结构[2]，除此之外，花蛤制品具有降血糖、抑制ACE活性和清除自由基等功能特性[3-5]。糟辣椒是云南、贵州地区一种传统的乳酸发酵制品，挑选新鲜红线椒为原料，并加入适量的生姜和大蒜，将其混合剁碎，装入密封的坛中，然后在低盐的条件下，利用微环境中的乳酸菌进行发酵制作而成[6]。糟辣椒酸辣可口，具有发汗除湿、开胃的效果，并且富含有益人体健康的辣椒素[7]。

目前，花蛤多以冷冻、干制和鲜销为主，由于运输条件和地域等诸多因素的限制，使得花蛤的消费群体和范围受限。将其加工为休闲类的即食食品能有效解决以上难题，目前关于花蛤加工产品有通过酶解制备花蛤露[8]、即食肉糜[9]，加工种类单一。研究发现，海鲜酱类制品颇受消费者喜爱，并且加工技术成熟。目前关于海鲜酱制品的研究有扇贝香辣酱、鲍鱼内脏鲜味酱、虾仁干贝复合拌饭酱以及香辣虾酱[10-13]，关于花蛤酱制品的研究还相对较少。

感官评价在食品研发中有着举足轻重的地位，但是感官评价易受环境和自身条件的影响，因此本试验采用电子鼻技术对风味进行差异性分析，对感官评价结果进行辅助验证。PEN3型便携式电子鼻传感器是一种新颖的分析、识别和检测手段[14]。根据对不同样品的气味信息进行简单的比对分析，通过采集标样信息建立数据库，再利用化学计量学的统计分析方法对未知样品进行定性和定量分析，所得结果具有较高的可信度和重复性[15]。

本文以花蛤、糟辣椒等为主要原料，以感官评价为指标，使用电子鼻辅助分析，研制开发了口感和风味独特的酸辣花蛤酱，以期为花蛤酱工业化生产提供一定的理论依据。

2 材料与方法

2.1 材料与试剂

花蛤：辽宁丹东泰丰食品有限公司提供；杏鲍菇、菜籽油、大蒜、生抽酱油、料酒、白砂糖、味精、白芝麻、食盐：锦州万维超市；糟辣椒：贵州遵义；平板计数琼脂培养基：青岛海博生物有限公司。

2.2 主要仪器

DL-1型万用电炉 北京中兴伟业仪器有限公司；高精度电子天平 深圳安普特电子科技有限公司；电磁炉 美的集团；PEN3型电子鼻 德国Airsense公司；JHG-Q60-P100均质机 上海融合机械设备有限公司；LRH-150型生化培养箱 上海一恒科技有限公司；SW-CJ-2FD型洁净工作台 苏净集团苏州安泰空气技术有限公司；LDZX-40SC型灭菌锅 上海申安医疗器械厂。

2.3 方法

2.3.1 工艺流程

2.3.2 操作要点及注意事项

2.3.2.1 原料选择

选择新鲜的、肉质坚实饱满、具有浓郁香气和滋味的花蛤；选择新鲜、无发霉软烂、气味清香的杏鲍菇；选择酸度与辣度合适、色泽红润、无腐败变质的糟辣椒；选择个大饱满、未发芽、无霉变的大蒜。

2.3.2.2 风味调配

将菜籽油加热至150 ℃ 左右，放入计量好的糟辣椒、生姜、大蒜后炒制约1 min，将温度调至100 ℃左右后再加入计量好的花蛤、杏鲍菇炒制约8 min。加入称量好的食盐、味精、料酒、生抽酱油、白砂糖、白芝麻炒制约2 min，拌匀后出锅。

2.3.2.3 装罐

对空罐进行沸水消毒15 min，罐清洗消毒后沥干罐内的水分。将制作好的酸辣花蛤酱装入罐中并预留0.8 mm左右的顶隙，采用加热排气法减少罐内的空气，排气时间约5 min，然后旋紧罐盖。

2.3.2.4 灭菌冷却

采用115 ℃/15 min的灭菌条件进行灭菌处理，采用反压冷却法进行罐头的冷却，操作过程中注意调节压缩空气的大小以维持锅内的反压状态。

2.3.3 感官检验

根据试验设计制作产品，由10名食品专业人员组成评审小组对产品的色泽、香气、滋味和组织状态进行感官评定，总分100分，评分标准见表1。

表1 感官评价标准Table 1 The sensory evaluation standard

2.3.4 正交试验设计

酸辣花蛤酱的基础配方：大蒜1.5%，生抽酱油4.5%，料酒4.5%，白砂糖0.4%，食盐0.3%，味精0.5%，白芝麻0.4%。根据预试验结果，选择花蛤添加量(18%、21%、24%)、杏鲍菇添加量(21%、25%、29%)、菜籽油添加量(14%、18%、22%)、糟辣椒添加量(4%、8%、12%)设计4因素3水平L9(34)的正交试验，因素水平表见表2。

表2 正交试验因素水平表Table 2 The factors and levels of orthogonal experiment %

2.3.5 电子鼻分析

将9组正交试验按照顺序依次编号为1～9号，最佳配方组编号为10号，然后进行电子鼻分析。电子鼻传感器由10种金属氧化物半导体型(metal oxide semiconductor，MOS)化学传感元件组成，见表3。称取5 g样品于50 mL烧杯中，用保鲜膜封口，室温下平衡30 min，检测条件：取样间隔1 s，清洗时间100 s，测定时间150 s，重复3次。

表3 PEN3型电子鼻标准传感器阵列性能[16]Table 3 The performance of PEN3 electronic nose standard sensor array

2.3.6 产品质量标准的制定

参照GB 2762-2017《食品安全国家标准 食品中污染物限量》、GB 7098-2015《食品安全国家标准 罐头食品》、GB 10136-2015《食品安全国家标准 动物性水产制品》，同时通过保温试验、感官评价和理化、微生物指标的检测，初步制定出产品的质量标准。

2.4 数据处理

电子鼻数据用自带的Winmuster系统进行载荷(loadings)分析以及主成分分析(principal component analysis，PCA)，响应值雷达图用Origin 8.5软件绘制。

3 结果与分析

3.1 酸辣花蛤酱正交试验结果

根据预试验结果发现花蛤、杏鲍菇、菜籽油、槽辣椒等物料的添加量对产品的品质影响较大，因此选取花蛤、杏鲍菇、菜籽油、槽辣椒进行正交试验。通过感官评价确定酸辣花蛤酱的最佳配方，各因素水平及试验结果见表4。

表4 正交试验设计结果Table 4 The results of orthogonal experiment

由表4可知，影响酸辣花蛤酱品质的因素主次为D>C>B>A，即糟辣椒添加量的高低对酸辣花蛤酱的品质影响最大，其次是菜籽油含量、杏鲍菇含量，最后为花蛤含量，最优组合为A2B2C2D1。由正交设计试验所得出的最优配方为花蛤21%、杏鲍菇25%、糟辣椒4%、菜籽油18%、大蒜1.5%、生抽酱油4.5%、料酒4.5%、白砂糖0.4%、食盐0.3%、味精0.5%、白芝麻0.4%。

10位食品专业评价人员对最佳工艺条件制作的酸辣花蛤酱进行感官评价，评分平均之后的最终得分为96分。由表1可知，所得产品的感官评价结果为优。

3.2 电子鼻分析结果

3.2.1 传感器响应值分析

为了解不同组别样品的气味差异，采用电子鼻对样品的整体轮廓进行描述。电子鼻的响应值也称作相对电阻值，即样品气味与纯空气电阻率的比值(G/G0或G0/G)[17]。酸辣花蛤酱的电子鼻响应值雷达图见图1。

图1 传感器对不同酸辣花蛤酱芳香物的雷达图Fig.1 Radar map of sensor for different aromatic substances in clam sauce

由图1可知，电子鼻对酸辣花蛤酱的挥发性成分有明显响应，并且每一个传感器对样品的响应值各不相同，其中传感器W5S(对氮氧化合物敏感)的强度最大，传感器W5C(对短链烷烃芳香成分敏感)、W1S(对甲基类灵敏)和W2S(对醇类、醛酮类灵敏)的响应强度次之，其他传感器无明显响应。说明氮氧化合物、芳香族类、醛酮类物质可能是酸辣花蛤酱中主要的风味来源。10组样品间风味物质的种类较为相似，但之间存在强度差异，这表明样品间的风味有所不同。

3.2.2 载荷分析

载荷分析是电子鼻不同传感器对于主成分分析贡献率大小的分析，各传感器的载荷贡献率差异明显，据此可对传感器进行选择与优化，选取贡献率最大的传感器进行重点研究。

图2 正交试验样品的载荷分析图Fig.2 Loading analysis diagram of orthogonal experimental samples

由图2可知，W5S在横坐标上离原点距离最远，这表明其在第一主成分方面的贡献最大。而W1S在纵坐标上离原点最远，同样表明其在第二主成分方面的贡献率大。该结果与响应值分析吻合，综合来看，样品的气味物质主要是氮氧化合物和甲基类物质。

3.2.3 主成分分析

9组正交组和最优组的酸辣花蛤酱的PCA分析图谱见图3。

图3 正交试验样品的PCA分析图Fig.3 PCA analysis diagram of orthogonal experimental samples

主成分分析(PCA)是将所提取的电子鼻传感器多指标的信息进行数据转换和降维的一种分析方法，一般总贡献率大于85%便能较好地反映全部特征。PC1和PC2贡献率分别为99.65%和0.21%，总贡献率为99.86%，说明主成分可以很好地反映各组酸辣花蛤酱中挥发性气味的全部特征信息。由图3可知，1，3，8，9，10号样品距离很接近，表明彼此间气味差异很小。并且6号和7号，9号和10号分别出现重叠现象，表明彼此之间气味有相同之处。2号、4号和5号在PCA图中明显远离其他7组样品，表明与其他7组样品间风味差异较大。电子鼻PCA分析图与感官评价结果有一定的关联性，可以通过电子鼻的分析结果对感官评价结果进行进一步的验证。最佳的10号配方在分析谱图中位于1，3，8，9号的中间位置，表明10号配方的气味比较协调、适中，其在感官评价中得分也是最高的，适合大部分消费者的风味习惯。

3.3 产品指标

3.3.1 感官指标

成品具有花蛤的鲜香味，颜色红润，酸辣可口，组织状态良好。

3.3.2 微生物指标

符合罐头食品商业无菌的要求，按GB 4789.26-2013规定的方法检验。

3.3.3 污染物指标

铅(以Pb计)≤1.5 mg/kg；镉(以Cd计)≤2.0 mg/kg；汞(以Hg计)≤0.5 mg/kg；砷(以As计)≤0.5 mg/kg；铬(以Cr计)≤2.0 mg/kg；多氯联苯≤0.5 mg/kg。

4 结论

试验以花蛤、杏鲍菇、糟辣椒等原辅料制作酸辣花蛤酱。利用感官评价法进行正交试验，确定酸辣花蛤酱的配方为花蛤21%、杏鲍菇25%、糟辣椒4%、菜籽油18%、大蒜1.5%、生抽酱油4.5%、料酒4.5%、白砂糖0.4%、食盐0.3%、味精0.5%、白芝麻0.4%、适量水。制成的酸辣花蛤酱成品具有花蛤与杏鲍菇的鲜香味，颜色红润，酸辣可口，组织状态良好。采用电子鼻分析发现其挥发性成分包含氮氧类、甲基类、芳香类等化合物，各组的风味有差别，证明电子鼻技术能有效应用于酸辣花蛤酱特征风味的分析，可以佐证感官评价结果，辅助用于产品的开发。