上海保圣电子鼻cNose：解锁面包风味奥秘的关键利器

一、研究背景

面包作为全球广泛消费的食品，其风味是影响消费者接受度的关键因素之一。传统小麦面包在市场中占据重要地位，但随着人们健康意识的提升，对面包营养与风味的多元化需求日益增长。玫瑰茄和紫米因富含多种营养成分，如玫瑰茄含有的膳食纤维、有机酸、抗氧化剂，紫米富含的膳食纤维、多酚、花青素等，成为改良面包营养结构的优质原料。

然而，将玫瑰茄粉和紫米粉添加到小麦粉制作面包时，在提升营养的同时，也会对面包的风味产生复杂影响。面包的风味由多种挥发性有机化合物（VOCs）共同构成，这些成分的微妙变化都会改变面包的整体气味，进而影响消费者的喜好。过往研究虽关注到原料替代对面包风味的影响，但对于其中具体挥发性成分的变化及整体风味特征的精准分析仍存在不足。电子鼻作为一种模拟人类嗅觉系统的检测设备，能够快速、全面地感知面包气味中的挥发性成分变化，在研究玫瑰茄和紫米粉对面包风味影响的过程中，具有不可替代的重要性，为深入了解面包风味变化规律提供了有力的技术支持。

2、 实验方法

（一）面包制作

从当地农贸市场采购玫瑰茄花和紫米，经过清洗、冷冻干燥、研磨以及100 - 120目筛网筛选，获取玫瑰茄粉和紫米粉。选用特定的高 - 蛋白小麦粉和低 - 蛋白小麦粉，并搭配牛奶、糖、盐、酵母、黄油和鸡蛋等原料。实验设置不同比例，分别用5%、10%、15%的紫米粉和0%、4%、8%的玫瑰茄粉替代部分高 - 蛋白小麦粉（总面粉量为200g）。

将各种原料加入搅拌器（SM - 201），先以10rpm的速度搅拌5分钟，使原料初步混合均匀，接着以30rpm的速度快速搅拌10分钟，制成面团。把面团放入温度20℃、相对湿度55%的发酵箱（SM - 35S）中发酵1小时，此时面团体积约变为原来的两倍。随后取出面团，进行拍打排气、分割成100g的小块、滚圆并松弛15分钟，再放入温度32℃、相对湿度85%的环境中进行二次发酵45分钟。最后，将面团放入185℃的烤箱（SM - 630）烘烤18分钟，得到面包样品，每批制作6个面包用于后续实验。

（二）上海保圣电子鼻cNose检测

称取约5g面包粉末，放入20mL的顶空瓶中，在25℃的环境下富集20分钟，让面包的挥发性成分充分挥发到顶空瓶的气相中。采用上海博迅实业发展有限公司生产的电子鼻进行检测，检测时设置温度为25℃、湿度为55%，进样准备时间60秒，气体流速10mL/s，检测时间60秒，清洗时间120秒。电子鼻内部包含多个对不同挥发性化合物具有特异性响应的传感器，这些传感器会与面包挥发出来的气味成分发生相互作用，产生相应的电信号变化。通过对这些电信号数据的采集和分析，就能够获取面包气味成分的特征信息，进而对面包的整体气味进行评估和比较。

三、实验结果

（一）上海保圣电子鼻cNose对面包气味的初步评估

上海保圣电子鼻cNose的18个传感器对不同面包样品的气味成分产生了不同程度的响应。从雷达图结果可以看出，除传感器 - 3外（该传感器对氢气物质有响应，但在所有样品中均未检测到相关物质），相较于对照组（CON）面包，添加玫瑰茄粉和紫米粉的面包样品，其气味响应值在一定程度上有所增加。这初步表明，玫瑰茄粉和紫米粉的添加改变了面包的风味物质组成，使面包释放出更多能被电子鼻检测到的挥发性成分，从而引起传感器响应值的变化。这种变化为进一步探究面包风味变化提供了重要线索，说明电子鼻能够敏锐地捕捉到因原料改变而引起的面包气味差异。

（二）结合HS - GC - MS对面包挥发性成分的深入分析

为了更精确地了解面包挥发性成分的变化，研究人员结合HS - GC - MS（顶空固相微萃取 - 气相色谱 - 质谱联用技术）对面包进行分析。结果发现，共检测出152种VOCs，其中有21种在所有样品中都存在。值得注意的是，对照组面包中含有14种独特的挥发性化合物，而添加玫瑰茄粉和紫米粉后，面包中VOCs的种类随着小麦粉替代量的增加而增多。

在主要的挥发性化合物类别中，酯类物质在所有样品中含量最高，且添加玫瑰茄粉和紫米粉后，其含量相较于对照组有所增加。酯类是面包产生水果和甜味香气的重要来源，如Octanoic acid, ethyl ester和Decanoic acid, ethyl ester等，它们具有广泛的水果风味，包括青苹果、黑莓、甜水果和葡萄酒的香气，为面包增添了丰富的果香。

与酯类相反，醇类物质的含量随着玫瑰茄粉和紫米粉的添加显著下降，例如在P15R8样品中，醇类物质含量相较于CON样品降低了74.93%。通常，酯类的分解和醛类的还原会产生醇类，而在本实验中，醇类物质的减少可能与酯类物质的增加存在关联。

醛类物质总体变化较小，其中Benzene acetaldehyde对面包的蜂蜜样气味有贡献。酮类物质具有黄油和奶油的气味，其相对含量的增加可能与紫米粉中较高的淀粉含量有关，在烘焙过程中，淀粉引发的美拉德反应促进了酮类物质的产生。

此外，酸类、烷烃类和杂环化合物在对照组面包中的占比较小，但添加玫瑰茄粉和紫米粉后，它们的比例有所上升。其中，Nonanoic acid和Butanoic acid, 2 - methyl - 与水果风味相关，而美拉德反应和Strecker反应的相互作用产生了具有独特烧焦和“烘烤”香气的烷烃类和杂环化合物，丰富了面包的风味层次。

（三）上海保圣电子鼻cNose在面包风味研究中的重要性体现

综合上海保圣电子鼻cNose和HS - GC - MS的实验结果可以看出，电子鼻能够快速、直观地反映出添加玫瑰茄粉和紫米粉后面包气味的变化趋势，为后续更精确的成分分析指明了方向。通过电子鼻的初步检测，研究人员能够及时发现面包风味的改变，确定需要进一步深入分析的样品和成分。

同时，电子鼻检测结果与HS - GC - MS的分析相互印证，从整体气味特征到具体挥发性化合物成分的变化，全面地揭示了面包风味的变化规律。这不仅有助于深入理解玫瑰茄粉和紫米粉对面包风味的影响机制，而且为优化面包配方、开发具有独特风味和高品质的面包产品提供了重要的数据支持。在实际生产中，电子鼻可以作为一种快速检测工具，对不同配方的面包进行风味筛选，大大提高了研发效率，降低了研发成本，充分彰显了其在面包风味研究中的重要价值。