基于电子鼻监测气调包装对受污染大蒜贮藏影响的研究及其意义

【字体: 时间:2025年02月19日 来源:Heliyon 3.4

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  为解决大蒜贮藏问题,研究人员开展了包装材料、包装气体及真菌感染对大蒜贮藏影响的研究。利用电子鼻(E-Nose)监测,结果显示这些因素影响大蒜品质,E-Nose 可用于质量监测。该研究为大蒜贮藏提供了科学依据 。

  在日常生活中,大蒜是一种常见且极具价值的调味食材,它不仅能为菜肴增添独特风味,还拥有丰富的营养价值和一定的药用功效。然而,作为季节性产品,大蒜的贮藏却面临诸多难题。在收获后的贮藏过程中,大蒜容易受到多种因素的影响,比如致病微生物的污染,其中真菌的侵害尤为严重。像镰刀菌(Fusarium spp.)、链格孢菌(Alternaria spp.)等真菌,会引发大蒜出现蜡质分解等病害,不仅降低大蒜品质,还可能产生有害毒素,威胁人体健康。同时,传统的贮藏方式和包装材料,如果选择不当,也会加速大蒜的变质,导致重量减轻、褐变加剧、营养成分流失等问题。因此,探索有效的大蒜贮藏条件并对其进行精准监测,成为亟待解决的重要课题。
为了攻克这些难题,来自伊朗布阿里?西纳大学(Bu-Ali Sina University)和德黑兰大学(University of Tehran)的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Heliyon》杂志上,为大蒜贮藏领域带来了新的思路和方法。

研究人员采用了多种关键技术方法。在实验设计方面,选取健康大蒜样本,在植物病理学实验室进行处理,用 75% 乙醇消毒后,分别接种尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum f. sp. Cepae)、埃默尔链格孢菌(Alternaria embellisia)和葱葡萄孢菌(Botrytis allii),设置未接种的对照样本。将处理后的样本分别装入低密度聚乙烯包装(LP)和有机硅纳米乳液包装(SP)中,部分包装注入 1% 、5% 和 94% 的气调环境(MAP),随后密封并在环境条件下贮藏 28 天。在指标检测环节,运用多种仪器测定大蒜的重量减少(WR)、褐变指数(BI)、酸度(pH)、总可溶性固形物(TSS)、组织温度(TT)、韧性(TN)和顶空成分(HC)等品质指标 。利用自制电子鼻(E-Nose)评估大蒜香气变化,该电子鼻内置 9 种金属氧化物半导体(MOS)传感器。最后,借助方差分析(ANOVA)、主成分分析(PCA)、反向传播神经网络(BPNN)、线性判别分析(LDA)和偏最小二乘法回归(PLSR)等统计方法,对实验数据进行全面分析。

研究结果如下:

  1. 品质指标变化:在贮藏期间,所有样本的 WR 和 BI 呈上升趋势,pH 升高,TSS、TT 和 TN 下降。真菌感染加速了这些变化,例如感染镰刀菌(FF)、链格孢菌(AF)和葡萄孢菌(BF)的样本,WR 和 BI 增长明显。而 SP 包装和 MAP 处理则能减缓变化,如 SP 包装配合 MAP 可降低 WR 和 BI 的变化速率。
  2. 电子鼻响应:电子鼻对不同处理组合(TCs)的香气响应呈现独特模式,但无明显单一趋势。不同包装材料和包装气体处理影响传感器响应,SP 包装使传感器对感染样本香气更敏感,MAP 因保鲜作用使传感器激发水平较低 。
  3. 主成分分析结果:PCA 结果显示,贮藏初期不同 TCs 的模式重叠,后期逐渐分离又再次重叠。MAP 处理使大蒜香气变化趋势相似且得分离散度降低,能更好区分不同真菌感染水平。
  4. 分类器结果:LDA 和 BPNN 分类结果表明,基于真菌感染的分类在贮藏前期效果良好,后期因大蒜腐败严重出现误判;基于包装材料的分类准确性随贮藏时间增加,说明其效果需长期体现;基于包装气体的分类在特定时期能准确区分,显示 MAP 可显著提升保鲜效果 。
  5. 偏最小二乘法回归结果:PLSR 结果证实大蒜香气变化与品质指标显著相关。其中,物理和机械特性与香气变化的相关性最高(97%)和最低(24%) 。

综合来看,研究表明包装材料、包装气体和真菌感染显著影响大蒜贮藏品质。MAP 和 SP 包装可有效减缓品质劣变。电子鼻能够反映大蒜香气变化,与品质指标存在紧密联系,可作为非破坏性监测大蒜贮藏品质的有效补充手段。这一研究成果为优化大蒜贮藏条件、开发高效保鲜技术提供了有力的理论支持,有助于减少大蒜产后损失,保障食品安全,推动农产品贮藏领域的发展。
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