基于電子鼻分析熬制工藝對茶樹菇菌湯風味的影響

劉樹萍

(哈爾濱商業大學 旅游烹飪學院，哈爾濱　150076)

茶樹菇是一種高蛋白、低脂肪，營養豐富，具有保健作用的高檔食用菌類[1,2]。近年來，隨著人們對健康生活的追求，食用菌湯逐漸成為研究的熱點之一。王慧清等人[3]以松茸菌為主要原料，研究了松茸菌湯熬制的工藝參數，并對菌湯中的氨基酸、呈味核苷酸和風味成分進行了分析。郭磊等[4]采用氨基酸自動分析儀研究了不同熬制工藝以及不同煮制時間的牛肝菌湯的游離氨基酸含量。李琴等[5]利用電子鼻技術對香菇、雙孢蘑菇、牛肝菌3種食用菌湯進行了測定，并利用主成分分析和線性判別分析了菌湯的風味。目前，對菌湯的風味研究較少，特別是對茶樹菇菌湯熬制過程中風味的變化鮮見報道。

本文以茶樹菇為原料，通過單因素和正交實驗，研究了茶樹菇菌湯的熬制工藝參數，并對茶樹菇菌湯中風味成分進行了分析，以期為茶樹菇菌湯工業化生產提供一定的理論依據。

1　材料與儀器

1.1　實驗材料

茶樹菇、食鹽均為市售。

1.2　主要儀器設備

方瑞JA系列電子天平上海方瑞儀器有限公司；VC3038油溫槍香港恒高電子集團；iNose電子鼻上海瑞玢國際貿易有限公司。

2　實驗方法

2.1　工藝流程

茶樹菇預處理→煮沸→熬制→調味→成品。

2.2　操作要點

挑選新鮮干凈的茶樹菇，洗凈，瀝干水分，切成3 cm長的段。按照茶樹菇與水的不同料液比進行熬制，先大火加熱使水沸騰，然后調至小火熬制一定的時間。加入適量的食鹽進行調味，備用。

2.3　茶樹菇菌湯熬制工藝的單因素實驗

固定烹制條件為熬制溫度95 ℃、熬制時間50 min、鹽的用量4 g，考察不同茶樹菇與水的料液比(1∶5，1∶10，1∶15，1∶20，1∶25)對菌湯熬制的影響；固定烹制條件為茶樹菇與水比1∶15、熬制時間50 min、鹽的用量4 g，考察不同熬制溫度(80，85，90，95，100 ℃)對菌湯熬制的影響；固定烹制條件為茶樹菇與水比1∶15、熬制溫度95 ℃、鹽的用量4 g，考察不同熬制時間(10，30，50，70，90 min)對菌湯熬制的影響；固定烹制條件為茶樹菇與水比1∶15、熬制溫度95 ℃、熬制時間50 min，考察不同鹽的用量(1，2.5，4，5.5，7 g)對菌湯熬制的影響。

2.4　茶樹菇菌湯熬制工藝的正交實驗

在單因素實驗的基礎上，選擇采用L9(34)正交表優化茶樹菇湯熬制工藝，正交水平見表1。

表1　茶樹菇菌湯熬制工藝的正交實驗因素和水平表

2.5　電子鼻的測定

將茶樹菇菌湯裝入40 mL樣品瓶中，加蓋密封，平衡后直接將進樣針頭插入樣品瓶采用頂空吸氣法進行電子鼻分析實驗。傳感器整列包含14個氣敏傳感器，不同傳感器對不同類別的氣體揮發敏感。測定條件：傳感器清洗時間120 s，樣品準備時間10 s，進樣流量500 mL/min，檢測時間60 s。電子鼻數據采用自帶的軟件系統進行主成分分析(PCA)。

3　結果與分析

3.1　茶樹菇菌湯熬制工藝的單因素實驗結果

3.1.1不同茶樹菇與水比對菌湯品質的影響

主成分分析(PCA)是將所提取的電子鼻傳感器多指標的信息進行數據轉換和降維的一種分析方法[6]。不同茶樹菇與水的料液比熬制的菌湯的PCA圖譜見圖1。

圖1　不同茶樹菇與水比的電子鼻PCA圖

注：1號為1∶5，2號為1∶10，3號為1∶15，4號為1∶20，5號為1∶25。

由圖1可知，第1主成分的貢獻率為91.4%，第2主成分的貢獻率為5.8%，累計貢獻率為97.2%，表明提取的信息能夠反映原始數據的大部分信息。而且主成分1的貢獻率明顯大于主成分2的貢獻率，表明不同比例熬制菌湯的風味差異主要由第1主成分決定。1號樣品橫跨第二、第三象限，但是其重心落在第三象限。而且1號樣品與2～5號樣品組間距大，說明1號樣品在氣味上與其他組存在差異，這可能是因為1號樣品的加水量最少，影響了茶樹菇風味物質的浸出。3號樣品橫跨第一、第四象限，可以推測出重心落在第四象限，其與2，4，5號樣品距離較遠[7]。2，4，5號樣品分別分布在第二、第一和第四象限，樣品間在第1主成分上變化不大，表明這3組樣品的氣味成分差異相對較小。另外，判別指數(DI)是指進行PCA時樣品區分程度的表征值，當判別指數在80～100之間時說明區分有效。圖1顯示的判別指數為95.6%，說明5組茶樹菇與水比的菌湯可以用電子鼻區分出來。結合感官評價，4號樣品(茶樹菇與水的比例為1∶20)的感官評分最高。

3.1.2不同熬制溫度對菌湯品質的影響

不同熬制溫度的電子鼻PCA圖見圖2。

圖2　不同熬制溫度的電子鼻PCA圖

注：1號為80 ℃；2號為85 ℃；3號為90 ℃；4號為95 ℃；5號為100 ℃。

2個主成分的貢獻率分別為91.8%和8.0%，總貢獻率為99.8%，說明2個主成分能夠反映樣品的整體信息。判別指數為93.3%，說明不同熬制溫度的菌湯氣味有明顯區別。由圖2橫坐標可知，4號和5號樣品的分布區域較近，說明在氣味上2種樣品比較接近。1，2，3號樣品分別分布第四、第三和第三象限，其分布區域與4，5號樣品的分布區域較遠，說明在氣味上差別明顯。這可能是由于4，5號樣品的熬制溫度較高，使得茶樹菇與水能夠形成強烈對流，提高了茶樹菇中水溶性物質的溶出速度[8]。結合感官評價，3號樣品(熬制溫度90 ℃)的感官評分最高。

3.1.3不同熬制時間對菌湯品質的影響

不同熬制時間的電子鼻PCA圖見圖3。

圖3　不同熬制時間的電子鼻PCA圖

注：1號為10 min；2號為30 min；3號為50 min；4號為70 min；5號為90 min。

第1主成分的貢獻率為94.8%，第2主成分的貢獻率為3.6%，總貢獻率為98.4%，說明這2個主成分構成的二維平面可以表征不同熬制時間菌湯氣味的差異。判別指數達到98.2%，說明5組菌湯在氣味上存在著顯著差別。1號樣品的數據分布在第一象限，且在第1主成分上的得分最高，與其他4組數據的采集點在橫坐標上差別很大，表明1號樣品的氣味明顯區別其他4組樣品。2～5號樣品數據都分布在Y軸的左側，且在橫坐標方向上距離較近，表明4組菌湯的揮發性氣味比較相近。這可能是因為當熬制溫度為10 min時，湯汁中的香味物質溶出量不足；隨著熬制時間的增加，茶樹菇中的風味物質逐漸溶到湯汁中，香氣增加。結合感官評價，3號樣品(熬制時間50 min)的感官評分最高。

3.1.4不同鹽的用量對菌湯品質的影響

鹽的用量的電子鼻PCA圖見圖4。

圖4　不同鹽的用量的電子鼻PCA圖

注：1號為1 g，2號為2.5 g，3號為4 g，4號為5.5 g，5號為7 g。

主成分1和主成分2貢獻率分別為99.2%和0.4%，累計貢獻率為99.6%，同時判別指數為94%，表明樣品間有著明顯差異。5個樣品分布在4個象限，說明電子鼻能夠在氣味上將它們有效區分。1號和2號樣品的數據均分布在第二象限，3號樣品數據分布在第三象限，3個樣品在橫坐標上距離較近，表明茶樹菇菌湯在3個條件下風味差異較小。4號樣品橫跨第一、第三和第四象限，其4個點構成的圖形重心落在第四象限；5號樣品遠離其他4組樣品，數據分布在第一象限，表明整體風味上有一定的差異。結合感官評價，3號樣品(鹽的用量4 g)的感官評分最高。

3.2　茶樹菇菌湯熬制工藝的正交實驗結果

茶樹菇菌湯熬制的關鍵因素是茶樹菇與水的比例、熬制溫度、熬制時間及鹽的用量，各個因素在制作過程中相互影響、相互制約。因此，為更好地確定最佳工藝，以單因素實驗為基礎，采用茶樹菇與水的料液比1∶20、熬制溫度90 ℃、熬制時間50 min及鹽的用量4 g為基準設計正交實驗。茶樹菇菌湯正交實驗的電子鼻PCA圖見圖5。

圖5　正交實驗電子鼻的PCA圖

第1主成分的貢獻率為98.3%，第2主成分的貢獻率為1.4%，累計貢獻率為99.7%，說明兩組分基本綜合了全部傳感器的響應結果。9組樣品分布在4個象限，判別指數為98.9%，表明PCA方法可以對菌湯氣味進行區分。1，2，3號樣品均分布在第一象限，3組樣品的數據采集點在第1主成分上變化不大，在第2主成分上基本無變化，表明彼此間氣味差異不大[9]。5號和6號樣品分布在第二象限，4號和9號分布在第三象限，且樣品間距離較近，表明菌湯間的氣味差異較小。7號和8號樣品分別分布在第四、第三象限，在PCA圖中明顯遠離其他7組樣品，表明其與其他7組樣品間風味差異較大。結合感官評價，最佳的熬制工藝是茶樹菇與水的比例為1∶17，熬制溫度為90 ℃，熬制時間為40 min，鹽的用量為3 g。

4　結論

本文以茶樹菇為原料，利用電子鼻研究了茶樹菇菌湯熬制工藝的風味變化。研究表明：茶樹菇菌湯的最佳工藝條件為：茶樹菇與水的比例1∶17，熬制溫度90 ℃，熬制時間40 min、鹽的用量3 g，在此條件下制得的茶樹菇菌湯色澤清澈透亮、香氣濃郁、味道鮮美。電子鼻研究結果表明：利用PCA能很好地區分不同茶樹菇與水的比例、熬制溫度、熬制時間、鹽的用量條件下茶樹菇菌湯的風味變化。而且9組正交樣品的判別指數為98.9%，說明茶樹菇菌湯在氣味上有著明顯差異。以上研究對茶樹菇菌湯風味指紋圖譜的建立和標準化生產具有一定的指導意義。

參考文獻：

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[4]郭磊，郭娟，范方宇，等.不同熬制工藝對美味牛肝菌湯中氨基酸成分的影響[J].食品工業，2017(2)：17-19.

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