Application of an electronic nose to correlate with descriptive sensory analysis of Cheddar cheeseWord下载.docx
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描述性感官分析是一种分析感官技术，这种技术产生用以描述一个产品的所有风味的词汇，而这些产品是由一组受过培训的人评价。
描述性感官评价人员充当一种工具。
分析性的描述性的感官分析可以说是耗时、耗资源的。
建议至少七个小组成员和小组需要几个小时的首次培训,之后再保持培训（Meilgaard,Civille,&
Carr,1999;
Drake&
Civille,2003）。
就风味品质的相关性分析而言，风味仪器分析同样费时并且经常模棱两可的。
电子鼻，一种利用传感器阵列检测挥发性化合物的工具，提供了对多个样品歧视的潜在替代。
该仪器通常不提供样品之间的定性和定量的差异的具体信息，但当校准感官结果或特定的仪器数据，可成功地用于监测和区分产品。
许多不同的传感器已被用于电子鼻，最常见的是有机高分子，金属氧化物和石英晶体微量天平。
最近，质谱仪已被用来作为传感器，每个丰富的质量分析在电子鼻区分香气方面提供了一个对化学性质有一定的了解的基础，潜在的增加可获得的信息（Marsili,1999;
Harper,2000）。
电子鼻已应用于多种应用，包括牛肉腐败识别（Blixt&
Borch,1999），香肠发酵监测（Eklov,Johansson,Winquist,&
Lundstrom,1998），谷物的微生物质量（Borjesson,Eklov,Jonsson,Sundgren,&
Schnurer,1996;
Jonsson,Winquist,Schnurer,Sundgren,&
Lundstrom,1997），草莓和梨品种分化（Hirschfelder,Hanrieder,&
Ulrich,1998;
Wiesenfeld,1997），葡萄柚汁的分化（Bazemore,Rouseff,Nordby,Goodner&
Jella,1997），和牛奶的微生物质量（Haugen,Kvaal,&
Rodbotton,1997;
Marsili,1999），电子鼻也被用于奶酪（Jou&
Harper,1998;
Wijesundera&
Walsh,1998）。
以往的奶酪研究是利用奶酪分级机而不是描述性感官分析，是利用瑞士干酪或比较单一品种的几种奶酪。
本研究的目的是要确定一种电子鼻利用质谱仪与陈年切达干酪描述性感官分析相关的能力。
2．方法
2.1电子鼻
安捷伦科技化学传感器4400操作为电子鼻对奶酪香气进行仪器分化（Kenner,LA,USA）。
它是由一个顶空自动进样装置（HP7649），质量选择检测器（MSD9753），和气相色谱仪构成（GC）（HP6890）。
无论是从化学工作站的仪器控制屏还是气相色谱控制面板上，所有的操作参数都直接进行了设定。
质量扫描（MS）从质量35至200在负化学电离模式下（NCI），甲烷作为电离气体。
每一个质量单位作为传感器，输出大量给定质量。
（在电子电离模式（EI）下的操作也没有区分）
切碎的奶酪（2.5克）放入20毫升顶空瓶，用表面涂有聚四氟乙烯的硅橡胶帽盖住。
一式三份的小瓶被随机放置在自动进样器的顶空进样系统。
每个瓶平衡在这个温度60℃30分钟。
这个温度为重复样品提供比40℃更好的可重复性，不改变不同质量单位的质量丰度的比值。
顶空挥发物再转移到气相色谱。
传输回路保持在90℃防止结露。
填充回路0.15分钟，总的注入时间为1.3分钟。
气相色谱配备了30.0m×
250μm×
0.25μm薄膜厚度的毛细管柱（5%苯基甲基硅氧烷）。
在40磅的压力下氦气作为载气使用。
一微升的头部空间以脉冲不分流进样模式，75磅脉冲压力被引入，注射温度为250℃。
柱温为220℃6分钟。
单个组件没有发生分离。
样本之间1.5分钟的清洗时间。
利用PCA载荷图确定了与不同的奶酪顶空挥发物分化相关的质量（Beebe,Pell,&
Seaholts,1998）随后通过方差分析装置分离（PROCGLM）确定这些质量显著差异之间的奶酪。
在甲烷负化学电离质谱中形成的预期质量基础上确定了鉴别化合物的初步鉴定（Harrison,1992）使用由美国俄亥俄州立大学风味实验室编制的切达干酪化合物的一份参考。
2.2描述性的感官分析
十二个人，七男五女，21-44岁从大学的工作人员，根据实际情况，学生的兴趣选择，并且表现出喜欢奶酪。
专家组接受75小时的培训，使用光谱法用先前确定的语言进行切达干酪风味的感官评价（Drake,Mcingvale,Cadwallader,&
Civille,2001;
Suriyaphan,Drake,Chen,&
Cadwallader,2001）。
另外指出的是，该描述符中硫被进一步细分为硫/蛋状和硫/火柴状（表1）。
因为小组成员的参与将获得在当地的餐厅的食物和每月的礼品券。
在培训过程中，小组成员提出了评估参考值（食物或化学）和用于识别的描述性术语奶酪风味的例子。
专家们评估和讨论了奶酪，尽量减少组内变异。
奶酪被切成1英寸的立方体，并放入2盎司的带盖的蛋奶酥杯中进行感官评价。
奶酪被评估之前回火，在室温下反应30分钟，并在白灯下分别使用纸票进行评估。
评估每一个奶酪后,小组成员用泉水洗嘴。
咳痰是鼓励的但非强制性的。
每个小组成员评价每节四个奶酪。
在不同时期用随机平衡块的设计重复评估每个奶酪。
2.3奶酪
十一种陈年巴氏杀菌切达奶酪从在四大地理区六家不同的公司选取（表2）。
奶酪年龄不一，但年龄最小为6个月，并在感觉的或仪器评测之前进行了表征，零售为“尖锐或老化”。
基于选择和可用性得到了奶酪和被购买或捐赠10-20磅块。
从同一家公司在同一工厂选址生产奶酪但销售不同类型的陈年切达奶酪。
所有的奶酪被标记为切达奶酪。
块被切成两半，真空密封，每一块奶酪在一夜之间出货蓝色冰（胶装）到密西西比州立大学。
奶酪被存储在黑暗中的4℃直到在每个站点的分析。
仪器分析在俄亥俄州立大学进行；
感官分析进行了在密西西比州立大学。
由于奶酪的成熟差异，个别奶酪的仪器和感官分析在2周内彼此进行，以减少变化。
表1
奶酪风味的感官评价
Young/undevelopedflavors
CookedAromaticsassociatedwithcookedmilk
WheyAromaticsassociatedwithCheddarcheesewhey
DiacetylAromaassociatedwithdiacetyl
Milkfat/lactoneAromaticsassociatedwithmilkfat
Aged/developedflavors
FruityAromaticsassociatedwithdifferentfruits
Sulfur/eggySulfuraromaassociatedwithhard-boiledeggs
Sulfur/matchSulfuraromaassociatedwithafreshlystruckmatch
FreefattyacidAromaticsassociatedwithshort-chainfreefattyacids
BrothyAromaticsassociatedwithboiledmeatorvegetablesoup
NuttyNut-likearomaticassociatedwithdifferentnuts
CattyAromaassociatedwithtomcaturine
Cowy/phenolicAromasassociatedwithbarnsandstocktrailers
AgedFlavorsassociatedwithagedCheddarcheeses
BitterBasictastesensationelicitedbycaffeine,quinine
SaltyBasictastesensationassociatedwithsalts
SourBasictastesensationassociatedwithacids
UmamiChemicalfeelingfactorassociatedwithcertainpeptidesandnucleotides
Drakeetal.（2001）.
表2
研究中使用的奶酪
CheeseCompanyGeographicallocationAge（mo）
NW11Northwest>
9
NW21Northwest>
15
M12Midwest>
6
M23Midwest>
NE14Northeast>
NE24Northeast>
14
NE35Northeast>
11
NE45Northeast>
NE56Northeast>
NE66Northeast>
NE76Northeast>
2.4统计分析
方差分析装置分离（PROCGLM）和相关分析（PROCCORR,Pearson’sproductmomentcorrelation）对感官数据进行分析。
一个非结构化处理安排的单向模型被用于感官数据。
主成分分析（PROCPRINCOMP）和聚类分析（PROCCLUS）单独研究了感官和仪器数据的处理方法。
进行卵石图的检查来确定保留哪些主成分以供进一步检查（Lawless&
Heymann,1999）。
聚类分析采用平均连锁法。
立方聚类准则与伪F和T2一起用来评估集群目前的数量。
意义是在P<
00.05建立。
采用SAS8.0版进行数据分析（Cary,NC,USA）。
3.结果
EI（数据未显示）和甲烷NCI模式均区分这11种奶酪的香气（Figs.1and2）。
操作NCI的模式给了相当好的分化，这被认为是由于在质量检测中出现较少片段。
根据加载曲线进行PCA分析，干酪的分化与166个质量单位中有26相关，剩余的质量在一个非常紧的簇（数据未示出）。
这些分化的质量和在化学电离形成的最可能的质量单位的基础上相关联的化合物在表3中给出。
所有这些化合物是已知存在于切达干酪（Maarse,Visscher,Willemsens,Nijssen&
Boelens,1991）。
化学电离质谱法最初被开发来确认有机分子的分子量（M），在NCI过程中形成的来自分子量M的化合物的最可能的质量的是[M+1][M+C2H5]，[（M+1）-H2O],[（M+1）-CO2]，连同不同量的碱化合物（M）（Harrison,1992）。
在许多情况下，一个以上的化合物具有相同的质量单位（Harrison,1992）。
在大多数情况下，M+1是最丰富的种类，[（M+1）-H2O]是常见的醇类，[（M+1）+C2H5]是常见的酯类，[（M+1）-C2H5]与酸有关（Harrison,1992）。
在初步鉴定而言，与三个预期的质量有关的化合物是最可信的。
奶酪间的质量在数值上发现显著不同的分别为59，61，73，73，77，89和133（表3）。
与这些质量相关的化合物包括丁烷硫醇，二甲基硫醚和巯基-4-甲基-戊-2酮。
后者化合物已被用作一种基准化合物来对奶酪的香气和风味进行感官分析（Drakeetal.,2001）。
Fig.1.Principalcomponentplotfromelectronicnoseanalysisofcheeses.
Fig.2.Principalcomponentplotfromelectronicnoseanalysisofcheeses.
表3
CompoundsassociatedwiththedifferentiationofagedCheddarcheesebasedonmatchingexpectedmassesM+1or[（M+1）–18]or[（M+29）orM
3.1感官分析
对这20描述的个别处理方法在表4中展示。
主成分分析显示了三种在奶酪中描述了79%的反差的成分（Figs.3and4）。
其中可解释39%的方差的主成分一是由成熟风味总硫，游离脂肪酸，catty和与乳脂/内酯风味的负相关的成熟强度组成。
表现出高强度硫，catty和成熟风味的奶酪不太可能有高强度的并解释了为什么这些术语是负相关的淡味乳脂。
主成分二（方差的26%）与水果，火柴味，甜味，有鸡蛋味道的鲜味和牛膻味负相关相关。
表现出类似风味的奶酪也往往表现出果味和甜味以此来解释这些术语的关联。
火柴味和蛋味在奶酪之间是负相关的（表4和表5）也解释了主成分分析的反比关系。
主成分三（方差的14％）与正熟，乳清，双乙酰，肉汤味，咸味和酸味呈正相关。
坚果味与主成分三呈负相关。
陈年切达干酪一般不具有年轻的未开发的蒸煮味，乳清和双乙酰，因此它们装在主成分三上。
新鲜未开发的口味，蒸煮味，乳清，双乙酰，乳脂在这些陈年奶酪的整体风味影响上扮演着起到了一致但是次要的角色。
自从较强的陈年/开发的风味如硫和肉汤味开发为切达干酪的成熟，这些不太明显的风味强度预计将用于成熟的干酪（Drakeetal.,2001）。
在老化的/已开发的风味中，牛膻味只是在两个奶酪间较低水平（＞1）提到。
牛膻味在切达奶酪中不是一种典型的风味，只是在两个原料奶或国际切达奶酪的以前研究中提到（Drakeetal.,2001;
Suriyaphanetal.,2001）。
游离脂肪酸（FFA）和果味也不会在高强度下检测也通常不以高强度的切达干酪检测。
整体的硫味是奶酪的主导味道。
硫味被认为是切达干酪的风味特色（Fox,1993）。
德雷克确定的干酪风味词汇报道了硫在切达干酪的重要风味。
术语catty也被认为作为单独的亚硫酸味切达干酪和化学化合物4-巯基-4-甲基戊-2酮是用作化学参考在描述符方面培养感官评价人员的一种硫醇化合物（Drakeetal.,2001;
Polak,Fetison,Fombon,&
Skalli,1988）。
提到了进一步分离硫磺风味及把它描述成卵圆形或火柴样的可能（Drakeetal.,2001）。
在目前的研究中，我们通过进一步分类硫味的卵圆形或火柴样，进一步研究了成熟切达奶酪的硫味。
catty被认为是一个单独的风味，总硫也被小组成员进行了定量分析。
成熟切达干酪在总硫强度和蛋状，火柴样，catty强度方面差别很大。
如先前报道（Drakeetal.,2001），总硫和catty均与年龄强度有关（表5,图1）。
四种与硫相关的术语（总硫，蛋状，火柴样，catty）看起来彼此是非冗余的（图1和图2）。
强度互相单独地变化（表4），与该异常的火柴样和catty无关（表5）。
3.2聚类分析和主成分分析
感官和电子鼻数据产生了三个簇，大多数奶酪在第一主簇（表6）。
奶酪是按在群组中他们的位置顺序（从左至右）列出。
在簇1-3中的奶酪是相同的电子鼻和感官数据当感觉数据只使用四种与硫相关的术语（总硫，蛋状，火柴样，catty）分析。
当包括所有感官数据时感官和电子鼻的簇与一个例外相似。
奶酪NE3–NE4和NE5–NE7都来自于同一家公司。
电子鼻簇数据发现在簇1中按顺序分组时这些奶酪是密切相关的。
当所有的感官描述符都包括在内，还发现这些奶酪与所有在簇1中分组的奶酪有相似的感官数据；
然而，NE3和NE4在簇1中更具差异化。
当只是感官硫味被认为更具差异化，这些奶酪再次在簇1中分组。
表4
表5
表6
主成分图（图1-4）证实了聚类分析表明这两种技术间的差异的一些相似之处和不同之处。
主成分的感官检查提供了一些这些差异的可能解释。
通过感官和仪器技术，奶酪M2与其他奶酪不同。
通过感官分析，这种奶酪在主成分二上与其他奶酪更不同，它的特点是强烈的蛋香味和苦味。
通过感官分析主成分二，奶酪NE1，NE7，和NE5呈正相关，表现出高强度的火柴味和果味（图3和4）。
这三个奶酪也被紧密地彼此相关联通过电子鼻分析主成分一（图1和2）。
奶酪M1，NW2，和NE3密切相关，通过对主成分一进行感官分析，它们的特征是中等水平的总硫和成熟强度。
通过对主成分1和2进行电子鼻分析，这些奶酪也被聚集在一起。
奶酪NE2，NW1，NE2通过感官分析主成分一进行分组，他们表现出低度到中度的硫和成熟强度的风味（图3）。
奶酪NE2因为坚果味的存在而与奶酪NW1和NE4有差异（图4）。
这些奶酪没有通过电子鼻分析聚集（图1和2）。
4讨论
在本研究使用的电子鼻不同于其他研究，主要涉及一种质谱仪评估在电离过程中形成的的质量碎片的使用。
这提供了一个基础，电子鼻使用更常见的传感器，如有机聚合物，金属氧化物，和石英微量天平获得香气不可能差异化学基础的一些理解（Marsili,1999;
据我们所知，这个特定的传感器（MS/NCI）过去一直没有被用来制造一种电子鼻。
负化学电离提供关于促成了奶酪香气分化的化合物的可能的性质的更多信息。
缺乏大规模库来帮助从NCI化合物的精确识别（Harrison,1992），因此化合物的精确识别来区分奶酪的香味需要进一步的研究。
本研究中使用的电子鼻相关联的特定的化合物的确定通过一个事实，即不同类型的化合物给出不同的片段模式和一个以上的化合物通常是与一个特定质量相关的。
例如,尽管M+1是最常见的片段,[（M+1）-H2O]是一种常见的醇片段、（M+C2H5）是一种常见的酯片段和[（M+1）-（C2H5）]是一种常见的酸片段（Harrison,1992）。
大多数的统计学显著质量单位有超过可能促成该质量的一种化合物。
质量58可能来自丙醛，丙酮和/或戊酸;
质量73来自戊醛，丁酮，1-丁硫醇和/或异戊酸；
和质量89可能来自丁酸，丙酸甲酯和/或戊醇的片段。
我们建议将对于给定的化合物的三个单独的预期质量的存在，提供该化合物参与奶酪香味的分化的初步鉴定。
这将包括化合物乙烷硫醇，二甲基硫醚，丁酸，和4-巯基-4-甲基-戊2-1（表3）。
零售时被指定为强烈的11种（>
6个月）切达奶酪是由感官分析和电子鼻区分的，用两种分析方法之间的异同。
这两种方法之间的精确匹配的缺乏并不意外，因为有两个方法不精确地测量相同的挥发性成分的良好概率。
HarperandKleinhenz（1999）表明电子鼻和感觉阈值是相似的挥发性化合物。
然而，电子鼻测量挥发性顶空成分时，在感官分析过程中在口中咀嚼将进一步释放的挥发物（Delahunty,Piggott,Conner,&
Paterson,1996;
Druaux&
Voilley,1997）。
此外，基本的味道不是由电子鼻评价，奶酪也在促味剂强度中不同（表4）。
极为明显的奶酪是感觉和电子鼻区分的（如奶酪M2），表明电子鼻能有效地筛选奶酪来进行一致性和质量的控制。
在人类的感官角度很重要的轻微的味道的细微差别需要在电子鼻和一个经过训练的描述性分析小组之间的进一步的研究来恰当地解释结果。
含硫化合物是众所周知的在切达干酪风味是重要的（Fox,1993;
Dias&
Weimer,1999）。
硫/蛋在切达奶酪的感官分析中先前已有描述（Muir,Hunter,Banks,&
Horne,1996;
Hulin-Beraud,Kilcawley,Wilkinson,&
Delahunty,2000）。
然而，硫味细分为总硫，硫/蛋，硫/火柴，catty先前没有报道过。
硫化合物与切达奶酪成熟度和风味的发展有关。
在目前的研究中所有的奶酪表现出的硫味的一些类型正如在陈年切达奶酪中所预料的。
个别硫味化合物蛋状，火柴状和catty，在11种奶酪中独立地变化。
显然，感觉和电子鼻分化的某些方面似乎是类似的，通过电子鼻4-巯基-4-甲基-戊-2酮是一个重要的鉴别化合物，通过描述性感官分析catty也是一个重要的鉴别风味。
进一步的相似之处可能变得明显，感官描述性语言变得更加强烈引起化学香精挥发物相关，并为更多的研究进行了探讨，通过电子鼻分析而不是该仪器作为一个“黑盒子”的应用确定差异化的成分。
在硫味的开发和切达奶酪风味领域的进一步的工作是必要的。
研究正在进行中，以在切达奶酪中更详细地确定硫化合物和确定这些不同硫感官风味描述符的贡献。
在此研究的基础上，使用MS传感器的电子鼻可用于筛选和鉴别各种来源的陈年切达奶酪。
致谢
这项工作是由乳品管理公司的密西西比州农林实验站（MAFES），密西西比州立大学，北卡罗莱纳州立大学试验站，J.T.ParkerChairinDairyFoods，俄亥俄州立大学部分资助。
感谢Dr.P.M.T.Hansen在电子鼻数据的统计分析方面的协助。
北卡罗莱纳州罗利，北卡罗莱纳州立大学，食品科学系的手稿02-53。
本出版物中使用的贸易名称并不意味着由北卡罗来纳州农业研究服务支持也没有类似的批评没有提及。
参考文献
Bazemore,R.,Rouseff,
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