基于差別度的電子舌對(duì)花椒麻味物質(zhì)的定量預(yù)測(cè)

王素霞，趙 鐳*，史波林，支瑞聰，汪厚銀，周先禮*

（1.西南交通大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，四川 成都 610031；2.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院食品與農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究所，北京 100191）

基于差別度的電子舌對(duì)花椒麻味物質(zhì)的定量預(yù)測(cè)

王素霞1,2，趙 鐳2,*，史波林2，支瑞聰2，汪厚銀2，周先禮1,*

（1.西南交通大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，四川 成都 610031；2.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院食品與農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究所，北京 100191）

以建立一套快速批量的電子感官麻度評(píng)價(jià)方法為目的。以干花椒麻味提取液為研究對(duì)象，基于感官評(píng)價(jià)對(duì)照差別檢驗(yàn)的方法和原理，對(duì)未知樣品與參比樣采取對(duì)比平行測(cè)定，以歐氏距離作為參比與樣品間電子舌區(qū)分的差別度，探索建立花椒麻味物質(zhì)含量電子舌預(yù)測(cè)模型。結(jié)果表明：差別度能很好地反應(yīng)麻味物質(zhì)不同質(zhì)量濃度之間的差異，該差異可用線性數(shù)學(xué)模型表示。采用該模型對(duì)樣品的預(yù)測(cè)值與實(shí)際值之間的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于20%，滿足感官評(píng)價(jià)對(duì)風(fēng)味屬性量化評(píng)價(jià)的要求。本研究實(shí)現(xiàn)了對(duì)花椒麻味物質(zhì)定量預(yù)測(cè)的突破，同時(shí)也對(duì)利用電子感官進(jìn)行半定量和定量測(cè)定研究提供了方法借鑒。

電子舌；花椒；麻味；定量；差別度；歐氏距離

花椒（Zanthoxylum bungeanum Maxim.）屬于中國(guó)傳統(tǒng)“八大調(diào)味品”之一，辛麻味是其主要的風(fēng)味特性和品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)。目前，國(guó)內(nèi)外尚未建立有關(guān)花椒麻味評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)化方法，這嚴(yán)重制約著花椒質(zhì)量控制和加工工藝的改良?，F(xiàn)今，花椒 的麻味評(píng)價(jià)除通過測(cè)定麻味物質(zhì)含量來(lái)間接評(píng)價(jià)麻味強(qiáng)度之外，主要是利用感官評(píng)價(jià)方法。基于麻味物質(zhì)的含量多少影響麻味強(qiáng)度大小的理論，不少學(xué)者利用光譜或色譜手段，測(cè)定花椒中麻味物質(zhì)的含量，從而間接評(píng)價(jià)麻味的強(qiáng)度。但不難發(fā)現(xiàn)，在推廣應(yīng)用層面，此方法還存在很多不足之處，主要表現(xiàn)在：1）其忽略了不同麻味物質(zhì)因麻味分子構(gòu)造或構(gòu)型的差異導(dǎo)致麻味強(qiáng)度存在較大差別的事實(shí)；2）對(duì)照品的選擇隨機(jī)性大，沒有一定的標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)；3）忽略花椒中其他化學(xué)成分對(duì)麻味強(qiáng)度的影響，麻味強(qiáng)度是花椒樣品的

整體特性，花椒中其他成分，如揮發(fā)油、脂類等成分的存在，會(huì)對(duì)麻味的強(qiáng)度產(chǎn)生相生或相克作用。在味覺檢驗(yàn)的過程中，重點(diǎn)并不在于精確檢測(cè)各組分的含量，而是要把涉及到成分相互作用的內(nèi)在信息翻譯成諸如味覺強(qiáng)度和質(zhì)量之類的概念[1]。感官評(píng)價(jià)法是以人為儀器，利用人的感覺去評(píng)價(jià)產(chǎn)品的特點(diǎn)，最能體現(xiàn)人的感受對(duì)花椒的質(zhì)量要求，敏銳、簡(jiǎn)單、便捷。但因評(píng)價(jià)人員的身體狀況、感情傾向、利益沖突等原因，感官評(píng)價(jià)結(jié)果的客觀性和一致性較差。加之，花椒麻味感官評(píng)價(jià)過程中，因麻味感覺在舌頭存留時(shí)間較長(zhǎng)，易使評(píng)價(jià)員產(chǎn)生疲勞，從而減緩了評(píng)價(jià)效率并影響評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確度。在智能化設(shè)備迅猛發(fā)展的時(shí)代，能否利用模擬天然味覺的電子舌達(dá)到花椒麻味強(qiáng)度評(píng)價(jià)的目的。

電子舌開發(fā)與應(yīng)用的終極目的是使感官評(píng)價(jià)工作科學(xué)化、客觀化和量化。其除了能快速分辨酸、甜、苦、咸和鮮5種存在于液體中的主要味道以外，在產(chǎn)品在線監(jiān)測(cè)[2]、新鮮度評(píng)價(jià)和保質(zhì)期檢測(cè)[3]、食品鑒別與區(qū)分[4]、質(zhì)量控制[5]及定量分析過程[6]中已得到廣泛應(yīng)用，這源于其無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)：1）簡(jiǎn)便、快捷、無(wú)損，電子舌不需要對(duì)樣品進(jìn)行任何處理，就能達(dá)到無(wú)損快速的目的；2）客觀、準(zhǔn)確、重復(fù)性好，規(guī)避了人的感覺器官存在疲勞和主觀傾向性行為的缺陷。

對(duì)于特定品種的花椒樣品，其麻味強(qiáng)度由花椒麻味提取物質(zhì)量濃度決定，即麻味強(qiáng)度的測(cè)定可間接轉(zhuǎn)化為提取物質(zhì)量濃度的測(cè)定。如果電子舌能夠預(yù)測(cè)花椒麻味提取物的質(zhì)量濃度，便可以此來(lái)指導(dǎo)花椒麻味強(qiáng)度的測(cè)定，這便涉及到電子舌在定量分析中的應(yīng)用。定量分析涵蓋2 個(gè)層次，一是絕對(duì)測(cè)量，二是相對(duì)測(cè)量?，F(xiàn)有電子舌的量化研究，基本是利用偏最小二乘法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、軟獨(dú)立簇類模式分類等模式識(shí)別算法進(jìn)行樣品特征參數(shù)，諸如酸度、pH值、化學(xué)成分含量及感官評(píng)分等的絕對(duì)預(yù)測(cè)[7]。此法能夠達(dá)到很高的預(yù)測(cè)精度，但是需要的訓(xùn)練樣本量比較大，給取樣帶來(lái)了不便。此外，張素平等[8]研究表明，智舌傳感器陣列在長(zhǎng)期的檢測(cè)過程中存在系統(tǒng)漂移，也就是說長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)過程中絕對(duì)測(cè)量值會(huì)發(fā)生變化，這會(huì)影響模型在長(zhǎng)期預(yù)測(cè)過程中的精度。但其研究又表明，這種漂移為線性漂移，具有方向性。若是這樣的話，采用金標(biāo)來(lái)計(jì)算樣品間的相對(duì)空間距離就可以解決這個(gè)問題，這便涉及到定量分析中的相對(duì)測(cè)量。在相對(duì)測(cè)量方面，Holmin等[9]提出用方差距離來(lái)表征樣品間相對(duì)差別，但一直沒有被推廣和應(yīng)用。張愛霞等[10]在此基礎(chǔ)上，提出了差別度的概念，并將其定義為：在幾何空間上，對(duì)兩個(gè)樣品差別程度大小的度量，并利用歐式距離（Euclidean distance，DE）和方差距離表征樣品間的差異程度，發(fā)現(xiàn)距離與樣品質(zhì)量濃度呈現(xiàn)正相關(guān)，說明電子舌能夠很好地應(yīng)用于樣品的相對(duì)空間距離測(cè)定。

本研究基于差別度理論，以DE作為參比與樣品間電子舌區(qū)分的差別度，以探索建立花椒麻味物質(zhì)含量電子舌預(yù)測(cè)模型為目的。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

花椒（精選韓城大紅袍）果皮樣品由北京羽利興商貿(mào)有限公司提供，將樣品抽真空后于冰箱（4 ℃）中保存?zhèn)溆谩?/p>

體積分?jǐn)?shù)95%酒精（食品級(jí)） 江蘇吳江永祥酒精制造有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

本研究采用的智能型電子舌（簡(jiǎn)稱智舌）是由浙江工商大學(xué)研制開發(fā)，屬于一種伏安型電子舌，由傳感器陣列、多頻脈沖掃描儀和電腦3部分組成（圖1）。采用標(biāo)準(zhǔn)的三電極系統(tǒng)，工作電極由Pt、Au、Pd、Wu、Ti、Ag 6 種不同的裸金屬構(gòu)成，輔助電極為鉑柱電極，參比電極為Ag/AgCl電極，外鹽橋?yàn)轱柡吐然浫芤?。采用的激發(fā)信號(hào)是以常規(guī)大幅脈沖激發(fā)信號(hào)為基元模式，脈沖幅度從1 V開始，每次變化-0.2 V，直至-0.8 V，每個(gè)脈沖具有1、10 Hz和100 Hz 3 個(gè)不同頻率段。傳感器不僅反映物質(zhì)在不同電勢(shì)下的電化學(xué)特征，還呈現(xiàn)出物質(zhì)在不同頻率段的響應(yīng)特征[11]。

圖1 基于MLAPS的電子舌結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Schemtics of the electronic tongue based on MLAPS

1.3 方法

1.3.1 樣品制備

將干花椒果皮去梗除雜以后，精確稱取20 g于250 mL圓底燒瓶中，加入100 mL食用酒精，超聲浸提30 min，過濾得到花椒提取液并將其作為母液，避光冷藏保存，母液質(zhì)量濃度200 mg/mL。溶液配制均采用電阻率大于18 MΩ·cm的超純水，其質(zhì)量濃度通過母液質(zhì)量濃度的稀釋倍數(shù)計(jì)算。系列梯度樣品的質(zhì)量濃度設(shè)置是通過感官評(píng)價(jià)得到的，首先利用三點(diǎn)選配法得到人能夠識(shí)別的麻味的最低質(zhì)量濃度1 mg/mL，逐漸增大麻味提取液的質(zhì)量濃度，利用三點(diǎn)選配法得到與1 mg/mL樣品能夠完全區(qū)分的花椒麻味提取液的質(zhì)量濃度。依次與前一個(gè)質(zhì)

量濃度點(diǎn)對(duì)比，得到涵蓋微弱、中等、高3 個(gè)麻味強(qiáng)度區(qū)段的8 個(gè)系列梯度，8 個(gè)質(zhì)量濃度系列如表1所示。在將母液稀釋為不同梯度的溶液時(shí)，隨之帶入酒精的含量存在差異，故分別設(shè)置如下所示的異溶劑體系和同溶劑體系。表1中異溶劑體系中酒精含量列，代表將母液稀釋本身所帶有酒精的含量；而表1中同溶劑體系中酒精含量列，是在稀釋本身帶有酒精的基礎(chǔ)上再加入了一定量的酒精，使各個(gè)樣品中酒精含量都相同，以忽略酒精差異對(duì)各個(gè)樣品差異性的影響。表2為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)溶液系列，配制過程與表1中配制過程類似。

表1 差別度研究溶液系列Table 1 Serial dilution concentrations for differential degrees

表2 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)溶液系列Table 2 Serial dilution concentrations for validation

1.3.2 電子舌測(cè)定

在測(cè)量樣品之前，都要將6 種金屬傳感器組成的傳感器陣列置于1.0 mg/mL的花椒麻味提取物中，以3 個(gè)頻率大幅脈沖作為激發(fā)掃描信號(hào)進(jìn)行預(yù)掃描，并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，使響應(yīng)信號(hào)趨于穩(wěn)定，然后依次置于盛有約15 mL待測(cè)液的25 mL燒杯中進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)時(shí)間180 s，每次測(cè)量前后，對(duì)傳感器都要進(jìn)行電化學(xué)清洗，清洗時(shí)間90 s，提取響應(yīng)電流信號(hào)的物理化學(xué)特征值，利用電子舌自帶的數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析和模式識(shí)別[12]。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理方法

根據(jù)傳感器采集的原始數(shù)據(jù)，采用主成分分析（principal component analysis，PCA）對(duì)不同質(zhì)量濃度的花椒麻味提取液進(jìn)行定性分析，其分析結(jié)果由判別指數(shù)（discrimination index，DI）進(jìn)行衡量。DI值的計(jì)算情況一般有2種：

各個(gè)區(qū)域都己經(jīng)明確區(qū)分開，則按公式（1）計(jì)算。

式中：Si是指單個(gè)樣品的區(qū)域面積；S總則表示的是所有區(qū)域的總體面積。DI值越大表示區(qū)分的效果越理想，2 種樣品之間的距離越遠(yuǎn)。

只要有重疊部分存在，則按公式（2）計(jì)算。

因此，DI為正數(shù)，且越接近100%則表示區(qū)分效果越理想。而在一般情況下，認(rèn)為DI大于80%即為區(qū)分效果非常理想。DI為負(fù)數(shù)時(shí)，表示有些樣品沒有被完全區(qū)分開，存在重疊現(xiàn)象。

2 結(jié)果與分析

2.1 電子舌對(duì)不同質(zhì)量濃度花椒提取液的定性區(qū)分

電子舌能夠應(yīng)用于花椒麻味質(zhì)量濃度預(yù)測(cè)的前提，必須是其能夠?qū)Σ煌|(zhì)量濃度的花椒麻味物質(zhì)進(jìn)行有效區(qū)分。為此，按照表1中樣品RT～T7的質(zhì)量濃度配制系列花椒麻味樣品。分別用6 個(gè)工作電極和3 個(gè)頻率段進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行PCA。在鉑電極10 Hz，金電極1 Hz和鈦電極10 Hz頻率段下，DI為98.3%，區(qū)分效果最好。主成分1和主成分2的PCA得分圖，如圖2所示。圖中每個(gè)四邊形代表這種樣品的整體特性，相互連接的4 個(gè)記號(hào)點(diǎn)分別代表此樣品的4 個(gè)重復(fù)樣品，主成分1和主成分2均保留了原始數(shù)據(jù)99.7%的信息量，說明主成分1、2能夠很好的代表整體特性。同一物質(zhì)不同質(zhì)量濃度的主成分得分值能夠很好的落在各自的質(zhì)量濃度區(qū)域范圍內(nèi)而互不干擾。說明多頻脈沖伏安法電子舌對(duì)花椒提取液質(zhì)量濃度系列具有很好的區(qū)分效果，為電子舌定性定量系統(tǒng)地建立提供了可能。

圖2 同溶劑體系PCA區(qū)分圖Fig.2 PCA score plot for serial concentrations in the same solvent

2.2 電子舌對(duì)不同質(zhì)量濃度花椒提取液的定量測(cè)定

2.2.1 測(cè)定中的溶劑因素影響考察

本研究中花椒麻味物質(zhì)的提取溶劑為酒精，而系列樣品稀釋溶劑為超純水。在用超純水稀釋母液過程中，各個(gè)樣品帶入的酒精含量存在差異。本實(shí)驗(yàn)以探討不同質(zhì)量濃度的花椒麻味樣品為目的，那么各個(gè)樣品帶入的酒精含量可能會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生一定的干擾，因此，為了研究樣品配制過程中統(tǒng)一溶劑的必要性，設(shè)置了異溶劑體系：忽略稀釋過程中不同質(zhì)量濃度樣品所帶入酒精的含量差異。

異溶劑體系檢測(cè)樣品溶液質(zhì)量濃度參見表1，將電子舌檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行PCA。從圖3可以看出，隨樣品Y0-RY-Y7質(zhì)量濃度的增大，在PCA圖中呈現(xiàn)從左到右的變化趨勢(shì)。為了判斷這種變化趨勢(shì)是否單純由花椒麻味質(zhì)量濃度差異所引起，為此，對(duì)比空白R(shí)Y（不含花椒麻味物質(zhì)）其他8 個(gè)質(zhì)量濃度點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)空白R(shí)Y是融合在樣品Y2和Y3系列梯度中間，參考RY與Y3的配制過程發(fā)現(xiàn)，RY與Y3的酒精體積分?jǐn)?shù)2.0%，說明酒精含量對(duì)不同麻味質(zhì)量濃度溶液電子舌響應(yīng)有很大的影響。本實(shí)驗(yàn)是以探討花椒麻味質(zhì)量濃度的規(guī)律性為研究目的，為了盡可能排除溶劑干擾，實(shí)驗(yàn)過程中均采用同溶劑體系進(jìn)行質(zhì)量濃度預(yù)測(cè)研究。

圖3 異溶劑體系PCA區(qū)分圖Fig.3 PCA score plot for serial concentrations in different solvents

2.2.2 不同質(zhì)量濃度樣品的電子舌區(qū)分差別度表示與模型建立

圖4 系列溶液P圖Fig.4 PCA score plot for serial solutions

選定同溶劑體系為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，在信號(hào)處理過程中，去除空白對(duì)照RT的信號(hào)，得到PCA圖如圖4所示。主成分1與主成分2均能對(duì)其他樣品進(jìn)行很好地區(qū)分，其DI為93.3%。更為重要的是，8 個(gè)質(zhì)量濃度點(diǎn)在PCA圖中的相對(duì)位置呈現(xiàn)一定的規(guī)律，即隨花椒麻味質(zhì)量濃度增大，主成分得分圖上對(duì)應(yīng)位置沿主成分1的逆方向呈線性的變化趨勢(shì)。這種變化趨勢(shì)的存在，為樣品間差異的量化表征提供了思路。

對(duì)兩個(gè)特定樣品而言，PCA圖上樣品間的距離越近說明其品質(zhì)特性越近，即距離可以量化樣品間的品質(zhì)差異。那對(duì)于系列梯度樣品而言，要通過距離表征系列樣品間的變化規(guī)律，需要選擇一個(gè)類似標(biāo)尺中零刻度點(diǎn)的樣品，為此引入感官特性中的參比樣。系列梯度中的樣品T0是人工感官能夠明顯辨別出麻味的最低質(zhì)量濃度，將其作為本研究定量分析中的參比樣。系列花椒麻味質(zhì)量濃度在PCA圖上的對(duì)應(yīng)位置呈線性的變化趨勢(shì)，差異化表征之后樣品差異是否存在類似的變化規(guī)律。為此本實(shí)驗(yàn)引入DE為量化差異的表征手段。分別將各個(gè)系列樣品與參比樣采取對(duì)比平行測(cè)定，以此計(jì)算樣品與參比樣之間的DE值，即分別得到T1～T7與T0間7 個(gè)DE值。而通過各個(gè)系列樣配制質(zhì)量濃度可容易得到其與參比樣間的質(zhì)量濃度差。分別以質(zhì)量濃度差為橫坐標(biāo)，以對(duì)應(yīng)DE值為縱坐標(biāo)，建立質(zhì)量濃度差和DE值的相關(guān)性曲線。由樣品檢測(cè)結(jié)果，結(jié)合回歸分析和數(shù)據(jù)擬合，得到最佳擬合方式為線性擬合，其方程式y(tǒng)=3.154×10-6x，判別系數(shù)R2為0.993 5，如圖5所示。結(jié)果說明，以差別度為量化差異表征方式，不僅在量化花椒麻味樣品的電子舌檢測(cè)差異方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，而且其量化結(jié)果與樣品間質(zhì)量濃度差存在很好的線性相關(guān)性。該相關(guān)性曲線的獲得，為未知麻味質(zhì)量濃度樣品的預(yù)測(cè)提供了可能。

圖5 花椒提取液規(guī)律性曲線Fig.5 Linear relationship for extracts of Zanthoxylum bungeanum

2.3 基于差別度的花椒麻味物質(zhì)含量電子舌預(yù)測(cè)模型驗(yàn)證

按照表2配制YT1-YT4和參比樣T0，并分別與參比樣T0同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)可計(jì)算各個(gè)樣品與參比樣之間的DE值。根據(jù)2.2節(jié)得到的相關(guān)性曲線，一個(gè)DE值對(duì)應(yīng)一個(gè)質(zhì)量濃度差，由此得到各個(gè)樣品與參比樣之間的質(zhì)量濃度差，從而得到未知樣品的質(zhì)量濃度，將此值定義為預(yù)測(cè)值。為了驗(yàn)證預(yù)測(cè)的可重復(fù)性，各個(gè)樣品從

配制、檢測(cè)到計(jì)算均連續(xù)重復(fù)3 次，即每個(gè)樣品得到3 個(gè)預(yù)測(cè)值。而將樣品的配制質(zhì)量濃度定義為真實(shí)值。預(yù)測(cè)效果的好壞，一般通過計(jì)算真實(shí)值和預(yù)測(cè)值間的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差來(lái)判定。在感官評(píng)價(jià)中，預(yù)測(cè)結(jié)果的要求是相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差不大于20%，對(duì)電子舌而言，只要其預(yù)測(cè)效果優(yōu)于此值，可認(rèn)為電子舌代替人體感官評(píng)價(jià)在花椒麻味濃度預(yù)測(cè)方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，所得真實(shí)值和預(yù)測(cè)值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于20%，而且樣品YT2和YT3樣品的3 次重復(fù)預(yù)測(cè)值小于10%，如表3所示。

表3 驗(yàn)證結(jié)果Table 3 Result of validation

在此基礎(chǔ)上，本研究試圖將預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)形象化，遂以真實(shí)值為橫坐標(biāo)，每個(gè)樣品的3 次預(yù)測(cè)值為縱坐標(biāo)，得到一系列散點(diǎn)，并利用y=x對(duì)這些散點(diǎn)進(jìn)行擬合時(shí)，R2越接近1，說明預(yù)測(cè)效果越好。本研究表明，利用曲線y=x對(duì)預(yù)測(cè)值和真實(shí)值進(jìn)行擬合時(shí)，其判別系數(shù)R2=0.964 6，如圖6所示。除YT4的預(yù)測(cè)結(jié)果偏差較大外，其他樣品的預(yù)測(cè)值與真實(shí)值都比較接近，說明利用真實(shí)值和預(yù)測(cè)值對(duì)y=x的擬合效果來(lái)判斷預(yù)測(cè)結(jié)果的方法具有可行性，相比于相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差表示法，此法更加直觀明了。

圖6 驗(yàn)證曲線Fig.6 Comparison curve showing the good agreement between predicted and actual values

3 結(jié)論與討論

本研究將感官評(píng)價(jià)中相對(duì)測(cè)量的概念引入到電子舌定量分析和花椒麻味物質(zhì)質(zhì)量濃度的預(yù)測(cè)之中，結(jié)果表明：PCA DI為93.3%，可判定電子舌能夠?qū)Σ煌|(zhì)量濃度花椒提取液進(jìn)行定性區(qū)分。PCA圖上的對(duì)應(yīng)位置隨質(zhì)量濃度呈現(xiàn)線性的變化趨勢(shì)，為基于差別度的量化差異表征提供依據(jù)。在以DE為差別度表征手段的基礎(chǔ)上得出差別度與質(zhì)量濃度差存在良好的線性關(guān)系。采用該模型對(duì)樣品的預(yù)測(cè)值與樣品真實(shí)值間的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于20%，滿足感官評(píng)價(jià)對(duì)風(fēng)味屬性量化評(píng)價(jià)的要求。本研究實(shí)現(xiàn)了對(duì)花椒麻味物質(zhì)定量預(yù)測(cè)的突破，為后期利用電子舌代替人工感官進(jìn)行花椒麻味強(qiáng)度評(píng)價(jià)提供理論支撐。更為重要的是拓寬了電子舌在定量分析中的應(yīng)用范圍。

本研究只是針對(duì)于花椒麻味物質(zhì)的質(zhì)量濃度預(yù)測(cè)，而要將其應(yīng)用于麻味感覺強(qiáng)度的預(yù)測(cè)中，還有以下待突破之處。模型優(yōu)化：花椒麻味主要由酰胺類物質(zhì)呈現(xiàn)，能否通過呈麻味的單體化合物建立麻味強(qiáng)度預(yù)測(cè)模型，這樣能更加真實(shí)的反映麻味品質(zhì)。相關(guān)性分析：傳感器響應(yīng)信號(hào)強(qiáng)度與人麻味感覺強(qiáng)度之間的相關(guān)性研究。影響因素與控制：樣品制備過程中除花椒酰胺之外的水溶性和醇溶性成分對(duì)規(guī)律性可能會(huì)受到影響，如何去除和控制干擾因素來(lái)建立麻味強(qiáng)度的預(yù)測(cè)模型。本課題組正在進(jìn)行相關(guān)的研究工作，以期對(duì)花椒麻味評(píng)價(jià)的應(yīng)用有進(jìn)一步的推進(jìn)。

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Quantitative Prediction of Pungency in Zanthoxylum bungeanum Using Electronic Tongue Based on Differential Degree

WANG Su-xia1,2, ZHAO Lei2,*, SHI Bo-lin2, ZHI Rui-cong2, WANG Hou-yin2, ZHOU Xian-li1,*
(1. College of Life Science and Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China; 2. Institute of Foods and Agriculture Standardization, China National Institute of Standardization, Beijing 100191, China)

The present work was undertaken to establish a rapid method for evaluating pungency in Zanthoxylum bungeanum using electronic sensors. The pungent substances extracted from the dried fruit pericarp of Zanthoxylum bungeanum were tested using an electronic tongue. Based on sensory difference tests, a predictive model for pungent substances in the dried fruit pericarp of Zanthoxylum bungeanum was proposed using Euclidean distance as the differential degree through comparative a nd parallel analysis of unknown and

amples. Results showed that the differential degree could well respond to serial concentrations in samples, and the concentration difference could be represented by a linear mathematical model. The prediction of unknown samples using this model showed that the relative standard deviation between the predicted and actual values was less than 20%, which meets the requirements for quantitative evaluation of taste attributes. This study is a breakthrough in predicting pungent concentration, and also has laid a solid foundation for quantitative prediction of pungent intensity by providing a method for semi-quantitative and quantitative detection.

electronic tongue; Zanthoxylum bungeanum Maxim.; pungency; quantitation; differential degree; Euclidean distance

TS207.7

A

1002-6630（2014）18-0084-05

10.7506/spkx1002-6630-201418016

2013-12-18

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（31171695）；四川省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2013SZ0083）

王素霞（1988—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)槲⑸锱c生化藥學(xué)。E-mail：wangsu.x@163.com

*通信作者：趙鐳（1968—），女，副研究員，博士，研究方向?yàn)槭称犯泄俜治?。E-mail：zhaolei@cnis.gov.cn周先禮（1969—），男，教授，博士，研究方向?yàn)樘烊凰幬锘瘜W(xué)。E-mail：xxbiochem@163.com