近紅外光譜對椰子水定性分析
椰子水又稱液體胚乳，是存在于椰子果實(shí)中富含營養(yǎng)成分的一種天然植物水,。根據(jù)一些椰子研究機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn),，椰子水中主要含多種氨基酸、維生素,、礦物質(zhì)和蛋白,，其中精氨酸、丙氨酸,、胱氨酸和絲氨酸的含量比牛奶中的還要高,。因其高營養(yǎng)價(jià)值和良好的口感，在近些年的消費(fèi)市場嶄露頭角,，贏得眾多消費(fèi)者的青睞,。
市面椰子水種類繁多，不過國內(nèi)的主要來源還是高株椰子和矮株椰子這兩大類,。其中高株椰子是在全球都是廣泛種植的一個(gè)品種,，矮株椰子由于其椰子水的特殊口感而被市場關(guān)注。通常椰子在 11 至 12 個(gè)月成熟,，隨著時(shí)間的變化,，可以分為 6 到 8 個(gè)月的嫩椰，9 到 11 個(gè)月的熟椰,，以及 12 個(gè)月以上過熟的椰子,。在 8 個(gè)月左右椰子中的椰子水的口感是最佳的，太早或太晚都會(huì)有酸澀感,，主要就是因?yàn)檫@個(gè)時(shí)期的椰子中水分和糖是椰子水的主要成分,，而像有機(jī)酸和氨基酸等酸性物質(zhì)的含量普遍偏低。在椰子生長過程中,，椰子水也是逐漸填滿椰子腔體內(nèi)部的,，等到 11 個(gè)月成熟后，其含量又會(huì)慢慢減少,，此時(shí)通過晃動(dòng)殼體發(fā)出的聲響就能大致判斷椰子的成熟度,。但對于未熟透的椰子,，目前沒有有效的檢測手段去分析其中成分的變化。
除了椰子生長時(shí)間會(huì)影響椰子水口感以外,，不同椰子品種以及采摘后保存時(shí)間同樣對感官評價(jià)有著重要作用,。我國海南是椰子主產(chǎn)地，有因高產(chǎn)量而聞名的文椰2號(hào)到6號(hào)五大品種,，其中文椰2號(hào)和3號(hào)分別是從馬來西亞引進(jìn)的馬來亞黃矮椰和紅矮椰子中經(jīng)過篩選培養(yǎng)的新品種,，4號(hào)是從東南亞引進(jìn)的香味椰子中篩選改良的。通常椰子在采摘后一周以內(nèi)的口感是較好的,，隨著儲(chǔ)存時(shí)間的增加,，其中的一些如氨基酸、有機(jī)酸,、糖,、酚類等代謝產(chǎn)物含量就會(huì)發(fā)生變化，從而影響其風(fēng)味,，存放超過兩周的椰子水就難以被大眾接受了,。暫時(shí)也沒有比較有效的方法去判斷椰子水不同品種來源和存儲(chǔ)時(shí)間。
近紅外作為一項(xiàng)快速無損的檢測方法,，無論是定性鑒別還是定量分析,，都能一展拳腳。今天和大家分享的一篇文獻(xiàn)便是使用 BUCHI NIRFlex N500 傅里葉近紅外光譜儀對椰子水進(jìn)行定性和定量分析,。
▲BUCHI NIRFlex N-500 Fiber
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
同年同季采摘的文椰 2 號(hào) 8 個(gè)月,、文椰 2 號(hào) 10 個(gè)月、文椰 4 號(hào) 6 個(gè)月和文椰 4 號(hào) 8 個(gè)月分別有 198 個(gè),，77 個(gè),，63 個(gè)和 206 個(gè)。每天從 2 號(hào) 10 個(gè)月與 4 號(hào) 6 個(gè)月中隨機(jī)取三個(gè)樣,，從 2 號(hào) 8 個(gè)月和 4 號(hào) 8 個(gè)月中隨機(jī)取五個(gè)樣,，首先進(jìn)行可溶性固形物和 pH 的快速檢測，剩余樣品保存在液氮中,，隨后進(jìn)行糖含量的測定和近紅外光譜的收集,。
在其它指標(biāo)測定結(jié)束后，將樣品水浴平衡至室溫,，然后在同一天用 NIRFlex N500 光纖探頭測量加熱至 35 ℃ 的 1mL 樣品 3 次,，每次測量掃描 32 次，光譜范圍10000 – 4000 cm-1,，所得光譜用于后續(xù)建模分析,。
鑒別存儲(chǔ)時(shí)間
實(shí)驗(yàn)將存儲(chǔ)在 7 天以內(nèi)的樣品定為新鮮的F級(jí)，將存儲(chǔ)超過兩周的樣品定為久放的A ji,，將每天的 5 個(gè)隨機(jī)選取的 2 號(hào) 8 個(gè)月和 4 號(hào) 8 個(gè)月中的 3 個(gè)樣品,，以及每天 3 個(gè)隨機(jī)選取的 2 號(hào) 10 個(gè)月和 4 號(hào) 6 個(gè)月中的 2 個(gè)樣品分到校正集,，剩余樣品分到驗(yàn)證集。通過 PCA 在 95 % 的置信區(qū)間下用霍特林統(tǒng)計(jì)量 T2 去除建模集中的異常樣品,。最終各集合中樣品數(shù)量如下表：
表1 定性分析樣品集合劃分情況：
NO.2-8M | NO.2-10M | NO.4-6M | NO.4-8M | |
校正集 | 97 | 35 | 27 | 98 |
驗(yàn)證集 | 65 | 19 | 14 | 68 |
通過結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法對上述樣品的存儲(chǔ)時(shí)間建立模型,，各類椰子水的模型和結(jié)果分別由 表2 和 圖1 到 圖4 所示：
表2 基于 OPLS-DA 建立不同類型椰子水的存儲(chǔ)時(shí)間模型結(jié)果：
▲圖1 文椰 2 號(hào) 8 個(gè)月的存儲(chǔ)時(shí)間模型統(tǒng)計(jì)
▲圖2 文椰 2 號(hào) 10 個(gè)月的存儲(chǔ)時(shí)間模型統(tǒng)計(jì)
▲圖3 文椰 4 號(hào) 6 個(gè)月的存儲(chǔ)時(shí)間模型統(tǒng)計(jì)
▲圖4 文椰 4 號(hào) 8 個(gè)月的存儲(chǔ)時(shí)間模型統(tǒng)計(jì)
鑒別品種
考慮市場實(shí)際需求，樣品從文椰 2 號(hào)和 4 號(hào)中生長時(shí)間均在 8 個(gè)月且新鮮程度為F級(jí)的樣品,，其中校正集有 49 個(gè),，驗(yàn)證集有 31 個(gè)樣品，經(jīng)過相同處理檢測到 1 個(gè)校正集中的異常值,，剔除后建立的模型結(jié)果如下：
表3 基于 OPLS-DA 建立不同類型椰子水品種的模型結(jié)果:
▲圖5 文椰 2 號(hào)和 4 號(hào)品種鑒別模型統(tǒng)計(jì)
鑒別成熟度
過熟的樣品通過簡單的物理晃動(dòng)就能夠分辨,，并且利用價(jià)值不高。實(shí)際需求往往是要在成熟之前分辨樣品的成熟狀態(tài),，從而鑒定其感官價(jià)值,。因此實(shí)驗(yàn)針對文椰 2 號(hào)和文椰4號(hào)分別選擇 47 個(gè)和 48 個(gè)樣品建模,，15 個(gè)和 16 個(gè)樣品驗(yàn)證,，最佳的結(jié)果如下：
表4 基于 OPLS-DA 建立不同類型椰子水品種的模型結(jié)果：
▲圖6 文椰 2 號(hào)和 4 號(hào)成熟度識(shí)別模型統(tǒng)計(jì)
從以上結(jié)果不難看出，對椰子水的存儲(chǔ)時(shí)間,、品種和成熟度的定性鑒別都取得了比較理想的結(jié)果,，除了文椰 2 號(hào) 8 個(gè)月和文椰 4 號(hào) 8 個(gè)月的存儲(chǔ)時(shí)間判斷中分別有 3 個(gè)和 2 個(gè)誤判，其模型的總體識(shí)別率在 95% 和 97%,，剩余的應(yīng)用模型都達(dá)到了 100% 的識(shí)別水平,。近紅外光譜分析在椰子水定性方面展現(xiàn)了十分優(yōu)異的結(jié)果，同時(shí)也在水果的快速定性這一應(yīng)用領(lǐng)域顯露出巨大的潛力,。
參考文獻(xiàn)
Foods 2023, 12, 2415. doi.org/10.3390/foods12122415
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