全 文 ：四川汉源地区青花椒和红花椒的气味指纹图谱分析
阎红 ,辛松林＊ ,彭德川
(四川烹饪高等专科学校 ,成都　610072)
摘要:利用气味指纹分析技术(电子鼻)对四川汉源地区所产的青花椒和红花椒种进行了检测 ,运用主成
分分析(PCA)和判别因子分析(DFA)方法进行分析 ,二者之间的气味存在明显的差异 ,与感官分析得
出的结论一致。
关键词:电子鼻;指纹图谱;花椒;分析;检测
中图分类号:TS207.3　　　文献标识码:　　　文章编号:1000-9973(2010)04-0089-03
Fingerpr int analysis of the volatile chemical constituents in zanthoxylum
schinifolium sieb.et zucc and zanthorylum bungeanum of Sichuan Hanyuan
YAN Hong , XIN Song-lin＊ , PENG De-chuan
(Sichuan H igher Institute o f Cuisine , Chengdu 610072 , China)
Abstract:Detecting the zanthoxy lum schinifolium sieb.et zucc and zanthory lum bungeanum of sichuan
Hanyuan in use of fingerprint (elect ronic no se), analy sis the result w i th the method of PCA and
DFA.The result show s that , there is an obvious dif ference be tw een them , the conclusion is consist-
ent as Senso ry analy sis.
Key word:electronic nose;finge rprint;zanthoxy lum bungeanum;analy sis;detection
　　花椒(Zanthoxy lum L .)属芸香科(Rutaceae)落
叶灌木或小乔木 ,全世界约有 250种 ,分布于亚洲 、美
洲 、非洲及大洋洲的热带和亚热带地区 。我国约有 50
种 ,13个变种 。常见的种类主要是花椒 、野花椒 、川陕
花椒 、竹叶花椒 、青花椒 5种 ,是我国重要的经济作物 ,
并在长期栽培过程中经自然选择和人工选育 ,已形成
60多个栽培品种和类型。我国西部地区如四川 、陕
西 、甘肃 、青海等地花椒的种植面积很大 ,成为重要的
经济作物甚至是地方经济的支柱产业[ 1] 。
花椒的果皮含有挥发油 ,主要成分为芳樟醇 、柠檬
烯、桧烯 、月桂烯 、β-水芹烯 、4-萜品醇等 ,并含有植物甾醇
及不饱和有机酸等多种化合物。花椒的果皮气味芳香可
作为调味料 ,可提取芳香油 ,是我国重要的食用辛香料 ,
在川菜制作中更是不可或缺 ,而且其种子亦可作为增香
料食用。花椒又可入药 ,其性温味辛 ,有芳香健胃 、温中
散寒 、除湿止痛 、杀虫解毒 、止痒解腥的功效[ 2] 。
目前 ,花椒市场品种繁多 ,加工品的品质差别很
大 ,在具体的应用过程中常常出现品种混杂 、真伪混淆
等现象。国内外有关花椒的研究主要集中在对花椒有
效成分的分析测定 、抗氧化作用 、起源及遗传多样性 、
麻味物质的检测 、药理作用等方面 ,对花椒成分的分析
采用的方法为常规的水蒸气蒸馏法 、乙醚萃取法 、气质
联用分析等方法 。对花椒不同种类或品种的风味分
析 、品质鉴别等方面未见有相关的报道 。因此 ,笔者采
用了快速而便捷的气味指纹分析技术对四川汉源地区
所产的主要花椒品种进行了检测。
气味指纹分析技术是近十年来发展起来的一种专
门针对气味的分析技术 ,其分析原理和人类嗅觉完全
收稿日期:2009-12-06　　　　　　　　＊通讯作者
基金项目:四川省教育厅基金项目(08ZA048)
作者简介:阎红(1963-),女 , 河南宝丰人 , 四川烹饪高等专科学校食品科学系教授 ,主要从事烹饪原料学的教学和科研工作;
辛松林(1981-),男 ,辽宁大连人 , 四川烹饪高等专科学校川菜发展研究中心助理研究员。
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CHINA CONDIMENT 分析检测　　
类似 ,故亦称为电子鼻技术 。基于传感器阵列技术和
模式识别技术 ,电子鼻可以敏感的识别气味指纹及其
变化 ,因为传感器阵列系统不是单独的分析部分气味
信息 ,而是分析其综合的整体信息。由于气味的变化
通常与其品质的变化紧密相关 ,所以电子鼻成为了电
子感官分析的重要工具 ,让风味感官检测和品控成为
了客观 、可靠 、可行的重要手段[ 3 , 4] 。
在实际生活和工作中 ,对食品品质的鉴别往往采用
感官鉴别法 ,这种方法主观性强 、重复性差 ,而且 ,人的
鼻子对气味具有适应性 、容易出现嗅觉疲劳而影响分析
结果。依靠专业人员通过气相色谱法 、气质联用技术与
电化学方法进行判定鉴别 ,但测试周期长 ,而且气味分
离后的结果难以代表样品的整体性。而具有客观 、快
捷 、全面 、重复性好的气味指纹分析技术避免了以上两
种方法在气味分析上的缺陷 ,因而被广泛运用于原料新
鲜度的判断 、加工过程的品控 、食品检测等方面[ 5] 。
1　实验方法
1.1　材料与设备
本次实验所采用的样品购于成都市场 ,品种为四
川汉源红花椒和四川汉源青花椒。
气味指纹分析电子鼻:FOX 4000 ,法国 A lpha
M.O.S 公司 , 18个传感器 ,配套 SOFTV12 分析软
件;自动进样器:HS100 ,法国 Alpha M.O.S 公司;气
体发生器:AG2301EN ,意大利 CLAIND公司。
1.2　步骤与方法
1.2.1　样品准备
将每个样品称取 0.1 g 分别置于 10 mL 顶空瓶
中 ,每个样品制备 4个 ,加盖密封待检。
1.2.2　实验参数
样品的实验检测参数见表 1 。
表 1　样品的检测参数
载气 气体种类 合成干燥空气流速 150 m L/min
样品准备 小瓶中的样品量 0.1 g小瓶体积 10 m L
顶空产生参数
产生时间 300 s
产生温度 40 ℃
搅动速度 500 r/min
顶空注射参数
注射体积 25 m L
注射速度 0.25 m l/ s
注射针总体积 2.5 m L
注射针温度 50 ℃
获取参数 获取时间 120 s
2　结果与分析
2.1　数据分析软件
本实验中采用 Alpha sof t软件提供的多种数据分
析方法 , 包括主成分分析(PCA)、判别因子分析
(DFA)等分析方法。
2.2　样品信息
本实验所采用的样品详细信息见表 2 。
表 2　样品信息
编　号 样品信息
1 汉源红花椒
2 汉源青花椒
2.3　花椒样品的分析结果
图 1　汉源青 、红花椒气味响应强度谱图
图 2　汉源青花椒与汉源红花椒对比的雷达指纹图谱
FOX4000电子鼻共有 18根传感器 ,每一个传感
器对气味有不同的响应值 ,因而形成不同的相应曲线。
从图 1中可以看出 ,青花椒和红花椒实验样品的气味
具有明显差别(黑色箭头所指处)。从红 、绿两条曲线
所对应的传感器对气味的响应强度可以看出 ,青花椒
的最大响应值低于红花椒;而箭头所指的紫色 、蓝色曲
线所对应的传感器对气味的响应强度则表现出青花椒
的最大响应值高于红花椒 。
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分析检测　　2010 年第 4 期总第 35 卷
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CHINA CONDIMENT
汉源青花椒与汉源红花椒对比的雷达指纹图谱见图2。
为了更加直观的观察和分析电子鼻的 18个金属
氧化物传感器(MOS)对汉源青 、红花椒的气味的响应
情况 ,我们对响应强度数据用雷达图和条码直方图进
行比较分析。雷达图 ,又叫指纹图 ,它是把 18个传感
器按照间隔 20度均匀排列在圆周上 ,将每个传感器的
最大响应值取出并标识 ,形成雷达图;直方图即把每个
传感器的最大响应值以柱状图的形式表现出来。
FOX4000型电子鼻系统的 18个传感器均为金属
氧化物传感器 ,分布于电子鼻分析主机中检测室(de-
tecto r chambe r)中的三个传感器室(senso r chamber)。
Senso r chambe r 1中 6个传感器分别为:LY/LG ,
LY/G , LY/AA , LY/GH , LY/gCT L , LY/gCT 。
Senso r chamber 2中 6 个传感器分别为:T30/1 ,
P10/1 ,P10/2 ,P40/1 , T70/2 ,PA2。
Senso r chamber 3 中 6 个传感器分别为:P30/1 ,
P40/2 ,P30/2 ,T40/2 , T40/1 , TA/2。
从图 2中可以看出 ,汉源青花椒和红花椒在大部分
的传感器中的响应值基本相同 ,能够对二者进行很好区
分的主要集中在Sensor chamber 1中的六个传感器。
通过图 3条码直方图可以看出 ,汉源青花椒和红
花椒在每一个传感器上的响应值都不相同 ,说明二者
的气味具有明显的差异性 。
图 3　汉源青花椒与汉源红花椒对比的条码直方图
2.4　统计分析
图 4　花椒样品的主成分分析(PCA)图
图 4为花椒样品的主成分分析图(PCA),从图中
可以看出 ,汉源青 、红花椒存在明显的差异 ,分布于 X
轴的上下两侧。
实验中将青花椒与红花椒建立判别因子分析
(DFA)图 ,如图 5所示。DFA 通过一系列数学变化 ,
在充分保存现有信息的前提下 ,使同类数据间的差异
性尽量缩小 ,不同类数据间的差异尽量扩大。
图 5　花椒样品的判别分析(DFA)图
2.5　重现性分析
表 3为样品在优选传感器上的重现性(RSD)分
析 ,从表 3可以看出 ,样品在优选传感器上具有良好的
重现性。
表 3　样品在优选传感器上的 RSD
样品名 LY2/G LY2/ AA LY2/ GH T30/1 P10/1 P30/1 P40/ 2 P30/2 T40/2
汉源红花椒 -3.55 -4.10 -3.42 3.35 3.47 2.01 3.64 3.18 3.72
汉源青花椒 -3.00 -3.35 -3.47 2.44 0.55 0.89 2.07 1.32 2.11
3　结论
通过电子鼻对汉源青花椒和红花椒样品进行检
测 ,并对所获得的数据进行主成分分析(PCA)及判别
因子分析(DFA),发现二者之间的气味存在明显的差
异 ,与感官分析得出的结论一致。通过设计实验 ,可以
利用电子鼻对多个产地不同种类的花椒品种进行深入
的研究和分析 ,从而发现不同种类花椒间的差异性 ,为
花椒类产品的品质评定和快速检测提供依据 。
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