- 上海保圣電子鼻cNose：解鎖面包風(fēng)味奧秘的關(guān)鍵利器
- 發(fā)布日期：2025-03-20 瀏覽次數(shù)：201
一、研究背景
面包作為全球廣泛消費(fèi)的食品，其風(fēng)味是影響消費(fèi)者接受度的關(guān)鍵因素之一。傳統(tǒng)小麥面包在市場(chǎng)中占據(jù)重要地位，但隨著人們健康意識(shí)的提升，對(duì)面包營(yíng)養(yǎng)與風(fēng)味的多元化需求日益增長(zhǎng)。玫瑰茄和紫米因富含多種營(yíng)養(yǎng)成分，如玫瑰茄含有的膳食纖維、有機(jī)酸、抗氧化劑，紫米富含的膳食纖維、多酚、花青素等，成為改良面包營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)質(zhì)原料。
然而，將玫瑰茄粉和紫米粉添加到小麥粉制作面包時(shí)，在提升營(yíng)養(yǎng)的同時(shí)，也會(huì)對(duì)面包的風(fēng)味產(chǎn)生復(fù)雜影響。面包的風(fēng)味由多種揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）共同構(gòu)成，這些成分的微妙變化都會(huì)改變面包的整體氣味，進(jìn)而影響消費(fèi)者的喜好。過往研究雖關(guān)注到原料替代對(duì)面包風(fēng)味的影響，但對(duì)于其中具體揮發(fā)性成分的變化及整體風(fēng)味特征的精準(zhǔn)分析仍存在不足。電子鼻作為一種模擬人類嗅覺系統(tǒng)的檢測(cè)設(shè)備，能夠快速、全面地感知面包氣味中的揮發(fā)性成分變化，在研究玫瑰茄和紫米粉對(duì)面包風(fēng)味影響的過程中，具有不可替代的重要性，為深入了解面包風(fēng)味變化規(guī)律提供了有力的技術(shù)支持。
二、實(shí)驗(yàn)方法
（一）面包制作
從當(dāng)?shù)剞r(nóng)貿(mào)市場(chǎng)采購(gòu)玫瑰茄花和紫米，經(jīng)過清洗、冷凍干燥、研磨以及100 - 120目篩網(wǎng)篩選，獲取玫瑰茄粉和紫米粉。選用特定的高 - 蛋白小麥粉和低 - 蛋白小麥粉，并搭配牛奶、糖、鹽、酵母、黃油和雞蛋等原料。實(shí)驗(yàn)設(shè)置不同比例，分別用5%、10%、15%的紫米粉和0%、4%、8%的玫瑰茄粉替代部分高 - 蛋白小麥粉（總面粉量為200g）。
將各種原料加入攪拌器（SM - 201），先以10rpm的速度攪拌5分鐘，使原料初步混合均勻，接著以30rpm的速度快速攪拌10分鐘，制成面團(tuán)。把面團(tuán)放入溫度20℃、相對(duì)濕度55%的發(fā)酵箱（SM - 35S）中發(fā)酵1小時(shí)，此時(shí)面團(tuán)體積約變?yōu)樵瓉淼膬杀丁ｋS后取出面團(tuán)，進(jìn)行拍打排氣、分割成100g的小塊、滾圓并松弛15分鐘，再放入溫度32℃、相對(duì)濕度85%的環(huán)境中進(jìn)行二次發(fā)酵45分鐘。最后，將面團(tuán)放入185℃的烤箱（SM - 630）烘烤18分鐘，得到面包樣品，每批制作6個(gè)面包用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)。
（二）上海保圣電子鼻cNose檢測(cè)
稱取約5g面包粉末，放入20mL的頂空瓶中，在25℃的環(huán)境下富集20分鐘，讓面包的揮發(fā)性成分充分揮發(fā)到頂空瓶的氣相中。采用上海博迅實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司生產(chǎn)的電子鼻進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)時(shí)設(shè)置溫度為25℃、濕度為55%，進(jìn)樣準(zhǔn)備時(shí)間60秒，氣體流速10mL/s，檢測(cè)時(shí)間60秒，清洗時(shí)間120秒。電子鼻內(nèi)部包含多個(gè)對(duì)不同揮發(fā)性化合物具有特異性響應(yīng)的傳感器，這些傳感器會(huì)與面包揮發(fā)出來的氣味成分發(fā)生相互作用，產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào)變化。通過對(duì)這些電信號(hào)數(shù)據(jù)的采集和分析，就能夠獲取面包氣味成分的特征信息，進(jìn)而對(duì)面包的整體氣味進(jìn)行評(píng)估和比較。
三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果
（一）上海保圣電子鼻cNose對(duì)面包氣味的初步評(píng)估
上海保圣電子鼻cNose的18個(gè)傳感器對(duì)不同面包樣品的氣味成分產(chǎn)生了不同程度的響應(yīng)。從雷達(dá)圖結(jié)果可以看出，除傳感器 - 3外（該傳感器對(duì)氫氣物質(zhì)有響應(yīng)，但在所有樣品中均未檢測(cè)到相關(guān)物質(zhì)），相較于對(duì)照組（CON）面包，添加玫瑰茄粉和紫米粉的面包樣品，其氣味響應(yīng)值在一定程度上有所增加。這初步表明，玫瑰茄粉和紫米粉的添加改變了面包的風(fēng)味物質(zhì)組成，使面包釋放出更多能被電子鼻檢測(cè)到的揮發(fā)性成分，從而引起傳感器響應(yīng)值的變化。這種變化為進(jìn)一步探究面包風(fēng)味變化提供了重要線索，說明電子鼻能夠敏銳地捕捉到因原料改變而引起的面包氣味差異。
（二）結(jié)合HS - GC - MS對(duì)面包揮發(fā)性成分的深入分析
為了更精確地了解面包揮發(fā)性成分的變化，研究人員結(jié)合HS - GC - MS（頂空固相微萃取 - 氣相色譜 - 質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)）對(duì)面包進(jìn)行分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，共檢測(cè)出152種VOCs，其中有21種在所有樣品中都存在。值得注意的是，對(duì)照組面包中含有14種獨(dú)特的揮發(fā)性化合物，而添加玫瑰茄粉和紫米粉后，面包中VOCs的種類隨著小麥粉替代量的增加而增多。
在主要的揮發(fā)性化合物類別中，酯類物質(zhì)在所有樣品中含量最高，且添加玫瑰茄粉和紫米粉后，其含量相較于對(duì)照組有所增加。酯類是面包產(chǎn)生水果和甜味香氣的重要來源，如Octanoic acid, ethyl ester和Decanoic acid, ethyl ester等，它們具有廣泛的水果風(fēng)味，包括青蘋果、黑莓、甜水果和葡萄酒的香氣，為面包增添了豐富的果香。
與酯類相反，醇類物質(zhì)的含量隨著玫瑰茄粉和紫米粉的添加顯著下降，例如在P15R8樣品中，醇類物質(zhì)含量相較于CON樣品降低了74.93%。通常，酯類的分解和醛類的還原會(huì)產(chǎn)生醇類，而在本實(shí)驗(yàn)中，醇類物質(zhì)的減少可能與酯類物質(zhì)的增加存在關(guān)聯(lián)。
醛類物質(zhì)總體變化較小，其中Benzene acetaldehyde對(duì)面包的蜂蜜樣氣味有貢獻(xiàn)。酮類物質(zhì)具有黃油和奶油的氣味，其相對(duì)含量的增加可能與紫米粉中較高的淀粉含量有關(guān)，在烘焙過程中，淀粉引發(fā)的美拉德反應(yīng)促進(jìn)了酮類物質(zhì)的產(chǎn)生。
此外，酸類、烷烴類和雜環(huán)化合物在對(duì)照組面包中的占比較小，但添加玫瑰茄粉和紫米粉后，它們的比例有所上升。其中，Nonanoic acid和Butanoic acid, 2 - methyl - 與水果風(fēng)味相關(guān)，而美拉德反應(yīng)和Strecker反應(yīng)的相互作用產(chǎn)生了具有獨(dú)特?zé)购?ldquo;烘烤”香氣的烷烴類和雜環(huán)化合物，豐富了面包的風(fēng)味層次。
（三）上海保圣電子鼻cNose在面包風(fēng)味研究中的重要性體現(xiàn)
綜合上海保圣電子鼻cNose和HS - GC - MS的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，電子鼻能夠快速、直觀地反映出添加玫瑰茄粉和紫米粉后面包氣味的變化趨勢(shì)，為后續(xù)更精確的成分分析指明了方向。通過電子鼻的初步檢測(cè)，研究人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)面包風(fēng)味的改變，確定需要進(jìn)一步深入分析的樣品和成分。
同時(shí)，電子鼻檢測(cè)結(jié)果與HS - GC - MS的分析相互印證，從整體氣味特征到具體揮發(fā)性化合物成分的變化，全面地揭示了面包風(fēng)味的變化規(guī)律。這不僅有助于深入理解玫瑰茄粉和紫米粉對(duì)面包風(fēng)味的影響機(jī)制，而且為優(yōu)化面包配方、開發(fā)具有獨(dú)特風(fēng)味和高品質(zhì)的面包產(chǎn)品提供了重要的數(shù)據(jù)支持。在實(shí)際生產(chǎn)中，電子鼻可以作為一種快速檢測(cè)工具，對(duì)不同配方的面包進(jìn)行風(fēng)味篩選，大大提高了研發(fā)效率，降低了研發(fā)成本，充分彰顯了其在面包風(fēng)味研究中的重要價(jià)值。
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