用颜色和电子鼻评价番茄短期贮藏品质

摘要

采用电子嗅觉系统对番茄果实在采后贮藏21 d内的挥发性物质进行测定C在黑暗中。嗅觉系统的测量与颜色值相结合。气味剖面和衰老参数每7天进行一次。对电子鼻数据进行判别函数分析，得到三个分量，占总方差的99.2%。在本实验中，野生型按保存时间(0、7、14天)进行组间分离。番茄过表达(赚钱者)株系/植株在第0天和第21天表现出不同的气味特征，即使在第7天和第14天观察到没有明显的区别。水果的体重几乎与保质期成线性关系()平均亏损21% ()对于过表达(赚钱者)系/植物，13% ()， 14% ()，冷藏21天。颜色值，,数据显示，在存储过程中，考虑的所有线条的颜色属性都发生了变化。结果表明，电子鼻是一种有效的番茄短期贮藏监测技术。

1.介绍

风味被定义为人类感官感知到的香气和味道，因此是食品质量的一个重要属性[1]．番茄的风味主要来自于芳香的挥发性化合物和味道的糖和酸的组合。人们对新鲜番茄的香气组成进行了研究，已经鉴定出400多种成分，但只有少数成分可以用来解释全球新鲜番茄的香气。一些研究报告了不同品种的香气组成[2，成熟的阶段[3.，不同的文化条件[4]，以及治疗[5表明这些参数影响番茄的香气组成。

为了保持最佳的视觉质量(如颜色一致、不褪色等)来吸引顾客，公司做出了许多努力。因此，内部质量属性，如味道、质地和营养价值，在分类操作中不容易察觉，很少受到关注。

视觉外观是决定最初购买选择的关键因素，但随后的购买很大程度上受饮食质量的影响。番茄的色泽是衡量其成熟程度和采后寿命的最重要的外在特征。成熟程度通常由颜色图表来估计。另一方面，色度计是用数字的方式来表示颜色的，,轴。然而，大多数关于西红柿的文献，主要是通过不同的数学组合来表达颜色的变化和在色赤道平面上。如López Camelo和Gómez所述[6，不同的颜色会同时出现在番茄成熟过程中。叶绿素由绿色化合物降解为无色化合物的同时，类胡萝卜素由无色前体(叶绿烯)合成ξ-胡萝卜素(淡黄色)，番茄红素(红色)，β-胡萝卜素(橙色)、叶黄素和羟基类胡萝卜素(黄色)是一种平行的生物合成途径。

另一方面，当食物的挥发物进入喉咙后部的鼻腔时，嗅觉系统的感受器就能感知到食物的气味。7]．目前，测量番茄风味最常用的方法包括感官和仪器研究。在感官分析中，食品的味道和香气是由经过专门培训的人员组成的小组进行评估的。消费者研究提供了关于食品接受程度的独特信息，这也被广泛用于确定整体质量。

影响感官分析的最重要的问题包括测量的标准化、训练的正确性、稳定性、准确性和可靠性。

电子鼻(E-nose)方法的引入采用了基于导电聚合物、金属氧化物、表面声波装置、石英晶体微天平或这些装置的组合的化学传感器阵列，为传统仪器分析提供了一种替代[8]．基本上，传感器元件给出了样品顶空中挥发分混合物的信号模式特征。

然后使用模式识别技术(如神经网络和多元统计技术)对信号模式进行评估[9]．在园艺方面，电子鼻已经成功地监测了梨[10)、苹果(11，以及其他水果和蔬菜[12]．

本研究的目的是利用由金属氧化物传感器和衰老参数技术组成的电子鼻来研究不同转基因番茄植株的感官成熟。利用多元分析技术对果实的短期贮藏品质进行了监测。

2.材料和方法

2．1．水果材料

野生型番茄植株cv。利用启动子35S和B33控制过表达和沉默Asr1基因的Money Maker和番茄植株在温室(200μmol PAR s-1 m-2, 60% RH, 23℃)。

果实是在夏季从国家农业技术研究所种植的植物的成熟期(浅红色)人工收获的(美国农业部1975年彩色图表)。选择形状、大小一致、无真菌感染的果实。收获后，用次氯酸盐溶液(150 ppm de Cl)清洗水果₂如钠的次氯酸盐)，在大气温度下风干，并分别贴上标签和称重。样本保存在°C, 85% RH，每周(7天)分析3周(21天)。

2．2．衰老参数的测量

每周一次测定单个果实的体重损失(美国Scout-Pro OHAUS)，作为收获时初始体重的百分比。每个采样周期的平均值为4个水果。使用ByK Gardner Spectro指南45/0 Gloss监测果皮颜色。颜色值在果实的厄瓜多尔线的四个点测量，使用CIELab系统。

在现有的几种颜色尺度中，CIELAB颜色空间是由三个比色坐标定义的三维球面系统。坐标就是所谓的光明。的坐标和形成一个垂直于亮度的平面。坐标定义与亮度对应的消色差点的偏差，当它是正的时候到红色的偏差，如果是负的时候到绿色的偏差。同样,坐标定义在正数时转为黄色，在负数时转为蓝色。

颜色指数(CI)根据

2．3.电子鼻

利用电子鼻(EN)和质谱系统(NE-MS, Alpha Prometheus, Alpha MOS)组成的18个半导体氧化物金属传感器鉴别水果的气味。

所使用的装置有两种类型的传感器:P和T传感器和LY传感器。P和T是基于二氧化锡SnO的金属氧化物传感器₂(n型半导体)，它们之间的区别在于传感器的几何形状。LY传感器是基于氧化铬钛(p型半导体)和氧化钨(n型半导体)的金属氧化物传感器。表格1介绍了电子鼻传感器的概况，以及它们所敏感的化合物。在还原气体的存在下，有气体对传感器的电子交换的吸收:n型的电导增加，而p型的电阻将增加，因为n型是基于二氧化锡snoo₂p型是基于氧化钛铬[13]．


气体/气味描述		传感器			应用程序
		p型	衣架式	LY-type	应用程序

易燃气体	碳氢化合物	X	X		烹饪、烘焙石油化学乳制品新鲜的食物宠物食品
	甲烷	X	X
	丙烷和丁烷	X		X
	氢	X	X

有机化合物	醛	X	X		酸败气味酒精饮料的香水发酵涂料及聚合物工业(PE, PP)
	溶剂	X	X
	酒精	X	X	X
	芳香族化合物(甲苯、二甲苯)	X	X

有毒气体	氨、胺	X	X	X	新鲜的食物环境
	硫化氢		X	X
	一氧化碳			X

氧化气体	面粉	X	X	X	环境包装 Trichloroanisol
	氯	X	X	X
	氮的氧化物			X
	臭氧			X

烹饪控制	通用	X	X		食物的香气自然的香气挥发物石油化学
	湿度	X	X
	燃烧气体监测	X	X

空气质量控制	一般空气污染监测	X	X		环境空气质量控制
	香烟烟雾	X
	一氧化碳和气体监测	X		X

不同元素的掺杂增加了SnO₂对不同气体的选择性。所采用的配置结果对于一般用途非常灵活，便于广泛的应用。传感器是相对非特异性的，可以将所有传感器的信号组合成一个独特的信号(图)1）.每条曲线代表一个不同的传感器。曲线表示传感器电导率(y-轴)随时间变化(x-轴)，当水果挥发份到达测量室时，相对于载气到达传感器时测量的值。

采用主成分分析、判别函数分析等多元方法对电子鼻数据进行分析。使用这些方法得到的结果是二维图，轴是由对区分气味贡献最大的传感器确定的。另一方面，相似的气味往往会聚集在一起。

2.3.1。电子鼻样品

每一个属于野生型(非转基因)植物和转基因植物的单个果实在胃机中浸泡30 s, 60 g果肉与15 mL饱和CaCl混合₂溶液(一次性加入)在胃里再放5秒[14]．为电子鼻测量，样品g放入5个装有螺旋盖和硅隔膜的10 mL玻璃瓶中。

实验部分分为两个步骤。在第一步中，以野生型番茄为试验材料，评估电子鼻传感器的响应，优化电子鼻的试验条件。一旦建立了电子鼻的实验条件和方法，就用过表达的番茄植株进行感官评价。由于果实的数量不够，因此不可能分析沉默的植物。

2.3.2。电子鼻分析参数

样品在40°C下稳定10分钟(孵育时间)，并摇动(500 rpm)。然后注入1ml顶空样品，采集时间为120 s，频率为0.5 s。以合成空气为载气，流量为30ml min⁻¹．样品分析三次。

２.４.统计分析

在本研究中，统计分析采用两种方法:完全随机设计的单因素分析和Pearson相关;多元判别和主成分分析。统计软件为SPSS v. 12(美国伊利诺斯州)。

3.结果与讨论

3．1.一般衰老参数

3.1.1。失去的重量

随着贮藏时间的增加，果实失重率几乎呈线性下降()，平均损失21% ()，过度表达(《赚钱高手》)，13% ()， 14% ()，贮藏21天后获得。Maharaj等人[5]的研究表明，成熟的青番茄果实(var. Capello)在16°C和较高相对湿度下贮藏35天，在21天的贮藏期间体重下降16%。据报道，马哈拉杰也观察到了类似的结果，但处于不同的成熟阶段。

3.1.2。颜色

最初，所有的水果都是浅红色(等级5)2）.加工和贮藏时间对亮度的影响，,每个样品的坐标和颜色指数见表2，3.和4．


样品	颜色值	存储时间(天)

		0	7	14	21

野生型

	CI

同一行小写字母表示样本差异显著．


样品	颜色值	存储时间(天)

		0	7	14	21

沉默的植物

	CI

同一行小写字母表示样本存在显著差异．


样品	颜色值	存储时间(天)

		0	7	14	21

过表达

	CI

同一行小写字母表示样本存在显著差异．

显著的差异和对番茄野生型样品进行了数值测定。观察到由于贮存而产生的价值下降。短期贮藏表明，西红柿的颜色比新鲜样品更暗，颜色也不那么黄。另一方面，数值呈上升趋势，在第14天达到最大值，然后呈下降趋势。CI在贮藏期间增加，在第14天达到最大值2）.

对于沉默的(赚钱的)番茄，显著的差异和观察到相应的存储值。新鲜番茄含量最高和值。的储存7天后的平均值表示绿色的显著损失。颜色指数在储存期间增加(见表)3.）.

和值在贮藏期间降低，在第14天达到最低。参数增加在存储。CI显示第7天和第1天之间的差异最大4）.

番茄的显色对温度敏感，在温度高于12℃和低于30℃时，质体转化率较好[6]．Tijskens和Evelo [15)表明,当番茄在高温(30℃以上)成熟时，由于抑制了番茄红素的合成和黄色/橙色类胡萝卜素的积累，发生了黄变。另一方面，在低温(12℃以下)下，叶绿素不会降解，番茄红素不会积累。

当红色颜料开始合成时，其含量下降值表示红色的加深。所有样品在储存7到14天期间都观察到了这种行为。

在这项研究中参数在第7天之后观测。另一方面，Brunink等人[8)报道,在成熟过程中，价值变化很小。这可能与ζ-胡萝卜素(淡黄色)在完全成熟前达到最高浓度，其中番茄红素(红色)和β-胡萝卜素(橙色)达到峰值[16，17]．

3.2。电子鼻

3.2.1之上。野生型和过表达样本

应用判别函数(DFA)对电子鼻数据进行分析;采用Wilks的lambda逐步变量选择方法进行分析。

选择DFA是因为它考虑指定类的数据点的关系。另一方面，DFA考虑了类内的分布和类间的距离。因此，它允许我们从所有传感器收集信息，以提高类的分辨率。

使用的标准是显著性最大0.05进入，最小0.10退出。随着时间的推移，允许对气味轮廓进行分类的传感器有LY2/LG、LY2/G、LY2/AA、LY2/gCTl、LY2/Gct、P10/2和T40/1。

在野生型和过表达(Money Maker)株系/植物样本中发现了3个判别函数(DFs)，占总变异的99.2%(图)3.）.野生型样品按贮藏时间(0、7、14天)分为3组。另一方面，根据贮藏时间(0、7、14和21天)，将过表达番茄样品分为3组。储存在第7天和第14天，对过度表达的样品没有显示气味的区别。经过21天的储存，过表达的样品显示出气味的差异。这些结果可以归因于在储存过程中挥发分组成的差异，这影响了它们的气味特征。Berna等人[18]在番茄(l . esculentum机)。

3.2.2。E-Nose数据与颜色的相关性

为了观察电子鼻的性能，以监测水果在贮藏期间的品质行为，嗅觉测量与颜色参数相关。只考虑DFA选取的传感器(LY2/LG、LY2/G、LY2/AA、LY2/gCTl、LY2/Gct、P10/2、T40/1)，对彩色和电子鼻数据进行主成分分析。得到的两个成分解释了总方差的88.2%(图4）.个人电脑₁与颜色参数呈正相关和LY2/G, LY2/AA, LY2/gCTl, LY2/Gct。只有样品在储存时间T0(初始时间)与PC呈正相关₁．另一方面，PC₁与颜色参数呈负相关和传感器LY2/LG、P10/2、T40/1。贮藏时间T21与PC呈负相关₁．这一结果表明，电子鼻可以监测番茄不同的贮藏时间。

图4

电子数据(LY2/G(−)，LY2/LG(-)， LY2/AA())主成分分析(PCA))、LY2/gCTl(□)、LY2/gCT(∆)、P10/2(×)、T40/1())对过表达番茄在贮藏期0 (T0，绿色菱形)、7 (T7，蓝色菱形)、14 (T14，红色菱形)和21 (T21，灰色菱形)的感官成熟和颜色参数((绿色广场),(蓝色平方)(红色广场))。

4.结论

在马铃薯35S启动子和patatin B33启动子下过表达和沉默ASR1基因的转基因番茄Money Maker细胞系对感官成熟植株的研究表明，贮藏过程中颜色发生了变化。

无论是过度表达的番茄还是野生番茄，电子鼻在短期储存期间都显示出了气味特征的差异。为了比较番茄品系对贮藏7天和14天的反应，还需要进一步的研究。

在过去的十年中，气味研究主要集中在识别强效气味，确定它们的气味相关性，以及它们在不同食物中的释放。如今，电子鼻方法的发展，加上化学传感阵列，提供了一个强大的工具来分析气味作为一组气味存在于给定的样品。感官分析，作为食品工业的一个分支，将受益于这种方法的采用。

承认

作者要感谢Mónica Pecile女士在这个项目中的合作。

参考文献

K. Tandon, M. Jordan, K. Goodner，和E. Baldwin，“用gc -嗅觉法表征新鲜番茄香气挥发物”，Hortical社会，第114卷，142 - 144,2001年。视图:谷歌学者
A.阿隆索，R. García-Aliaga, S. García-Martínez, J. J. Ruiz，和A. A. Carbonell-Barrachina，“利用香气成分和判别分析的西班牙番茄特征”，国际食品科学与技术，第15卷，第5期。1，第47-55页，2009。视图:出版商的网站|谷歌学者
S. Mohammadi-Aylar, S. Jamaati-e-Somarin, S. Jafar Azim，“成熟阶段对番茄果实机械损伤的影响”。American-Eurasian。”农业与环境科学学报，第9卷，第5期。3, pp. 297-302, 2010。视图:谷歌学者
J. Gubiš， Z. Lajchová， J. Faragó， Z. Jureková，“生长调节剂对番茄茎蘖诱导和植株再生的影响”(Lycopersicon esculentum机),“Biologia，第59卷，第59期3，页405 - 408,2004。视图:谷歌学者
R. Maharaj, J. Arul, and P. Nadeau， "光化学处理在保鲜番茄中的作用(Lycopersicon esculentum简历。卡佩罗)通过延缓衰老，”采后生物学与技术，第15卷，第5期。1，页13-23,1999。视图:出版商的网站|谷歌学者
A. F. López Camelo和P. A. Gómez，“番茄成熟颜色指标的比较”，Horticultura Brasileira巴西利亚第22卷第2期3，页534-537,2004。视图:谷歌学者
J. H. F. Bult, R. A. de Wijk，和T. Hummel，“多模式感觉整合的研究:纹理、味道和正鼻和后鼻嗅觉刺激的一致，”神经学字母第411卷第4期1，页6-10,2007。视图:出版商的网站|谷歌学者
J. A. J. Brunink, C. Di Natale, F. Bungaro等，“金属卟啉作为石英微平衡化学传感器涂层材料的应用”，分析Chimica学报号，第325卷。1-2, 53-64页，1996。视图:出版商的网站|谷歌学者
C. Di Natale, R. Paolesse, A. Macagnano, A. Mantini, C. Goletti，和A. D'Amico，“用于电子鼻应用的基于卟啉的广泛选择性化学传感器的表征和设计，”B号，第52卷。第1-2页，162-168页，1998。视图:谷歌学者
张慧，王杰，叶树生，“利用电子鼻技术预测梨的酸度、可溶性固形物和硬度，”食品工程杂志，第86卷，第86期3，页370-378,2008。视图:出版商的网站|谷歌学者
S. Saevels, J. Lammertyn, a . Z. Berna, E. a . Veraverbeke, C. Di Natale，和B. M. Nicolaï，“电子鼻和基于质谱的电子鼻用于评估货架期苹果质量，”采后生物学与技术第31卷第1期1，页9-19,2004。视图:出版商的网站|谷歌学者
唐国强，赵淑娟，潘家华，谢宏辉，梁玉生，刘淑娟，“一种用于探测和分类水果气味的便携式电子鼻系统的研制”，传感器， vol. 10, pp. 9179-9193, 2010。视图:谷歌学者
B. Dittmann, B. Zimmermann, C. Engelen, G. Jany和S. Nitz，“使用ms传感器来区分番茄酱中不同剂量的大蒜调味料，”农业与食品化学杂志，第48卷，第48期7、2000年。视图:出版商的网站|谷歌学者
p .扎巴拉Maduración post cosecha de tomate cv Moneymaker y su impacto sobre las propiedades físico-químicas y sensoriales，毕业论文，Universidad de Morón中国农业食品学院，2011。
L. M. M. Tijskens和R. G. Evelo，《番茄采后贮藏期间的颜色建模》，采后生物学与技术，第4卷，第4期。1-2页，85-98,1994。视图:谷歌学者
P. D. Fraser, M. R. Truesdale, C. R. Bird, W. Schuch, and P. M. Bramley，“番茄果实发育过程中的类胡萝卜素生物合成”。组织特异性基因表达的证据，”植物生理学第105卷第1期1，页405-413,1994。视图:谷歌学者
F. Díaz de León-Sánchez, C. Pelayo-Zaldívar, F. Rivera-Cabrera et al， "冷藏对番茄果实香气和酒精脱氢酶活性的影响"，采后生物学与技术第54卷第5期2，第93-100页，2009。视图:出版商的网站|谷歌学者
A. Z. Berna, J. Lammertyn, S. busens, C. Di Natale，和B. M. Nicolaï，“用快速香味分析技术绘制消费者对番茄的喜爱，”采后生物学与技术第38卷第2期2，页115-127,2005。视图:出版商的网站|谷歌学者

国际电化学杂志

摘要