電子舌對不同類型酒味覺的辨識研究

鄧 莉

（武漢輕工大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院 湖北省農(nóng)產(chǎn)品加工與轉(zhuǎn)化重點實驗室，湖北 武漢 430023）

白酒是由麥?zhǔn)?、玉米、高粱、紅薯、米糠等糧食或其他果品發(fā)酵、曲釀、蒸餾而成的一種飲料，其無色透明，故稱為白酒。白酒芳香濃郁，醇和軟潤，風(fēng)味多樣。目前白酒中被發(fā)現(xiàn)的香味組分總數(shù)已經(jīng)達到350多種，其香型包括醬香型、清香型、濃香型、米香型和其他香型等[1-2]。白酒成分主要包括醇類化合物、酸類化合物、低分子有機酸及其酯類、高分子有機酸及其酯類、氨基酸、吡嗪類化合物、多元醇、微量元素等。

電子舌是模仿人體味覺機理制成的一種新型的現(xiàn)代化分析檢測儀器，主要評價樣品的酸、甜、苦、澀、鮮、咸及苦味回味、澀味回味和豐富性，具有重復(fù)性好、測量迅速、操作簡單等優(yōu)點[3-4]。由于樣品不需要前處理，對樣品不存在破壞，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在飲料、酒類、茶類、肉制品、乳制品等食品質(zhì)量分析檢測的方面[5-17]。

本試驗通過電子舌對酸、咸、苦、澀、鮮、苦味回味、澀味回味、豐富性味覺指標(biāo)的量化，對不同品牌、不同香型及不同種類的白酒進行差異分析，旨在檢驗電子舌對白酒樣品的區(qū)分能力，為白酒工業(yè)進一步發(fā)展提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

7種酒樣品均為市售，編號為1#～7#。1#樣品為兼香型白酒，酒精度42%vol；2#樣品為清香型白酒，酒精度43%vol；3#樣品為濃香型白酒，酒精度42%vol；4#樣品為醬香型白酒，酒精度43%vol；5#樣品為米香型白酒，酒精度52%vol；6#樣品為黃酒，酒精度12%vol；7#樣品為保健酒，酒精度35%vol。

1.2 儀器與設(shè)備

TS-5000Z味覺分析系統(tǒng)：日本Insent公司。TS-5000Z味覺分析系統(tǒng)由測試系統(tǒng)、服務(wù)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)三部分組成。該設(shè)備采用人工脂膜傳感技術(shù)，與人的舌頭的味覺細(xì)胞工作原理類似。在測量過程中，傳感器上的脂膜通過疏水作用和靜電作用與呈味物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致脂膜上的膜電勢發(fā)生變化，然后通過數(shù)字電壓轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，被傳感器輸出終端的計算機檢測到。TS-5000Z可以直觀地表達食品或者藥品等物質(zhì)中的酸味、甜味、苦味、澀味、鮮味、咸味以及苦味回味、澀味回味、鮮味豐富性等味覺指標(biāo)[3-5]。

本試驗運用了酸味、苦味、澀味、鮮味、咸味5種不同類型的傳感器來檢測樣品，各傳感器的特點及性能見表1。

表1 5種脂膜傳感器特點及性能Table 1 Characteristics and performance of 5 kinds of lipid membrane sensors

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

準(zhǔn)確量取每種酒樣30 mL，分別置于7個150 mL錐形瓶中，用蒸餾水稀釋至90 mL，混合均勻。移取稀釋后的酒樣80 mL置于電子舌專用杯靜置3 min后進行檢測。每個樣品循環(huán)檢測4次，5個味覺傳感器將分別獲取4組數(shù)據(jù)，去掉第1次循環(huán)，取后面3次循環(huán)測試的數(shù)據(jù)。

1.3.2 數(shù)據(jù)處理與分析

運用TS-5000Z味覺分析系統(tǒng)配置的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（database management system，DBMS）和APACHE2網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，對測得的味覺值進行主成分分析（principal component analysis，PCA），然后根據(jù)試驗?zāi)康倪x擇合適的圖形展示試驗結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 主成分分析結(jié)果

主成分分析是一種考察多個變量間相關(guān)性的統(tǒng)計方法，主要研究如何通過少數(shù)幾個主成分來揭示多個變量間的內(nèi)部結(jié)構(gòu)?；舅枷胧菍⒃紨?shù)量較多的具有一定相關(guān)性的指標(biāo)線性組合成一組新的互不相關(guān)的綜合指標(biāo)，通常把新的指標(biāo)稱作主成分，主成分中貢獻率最大的為第一主成分，貢獻率次之的為第二主成分，總的貢獻率越大，說明主成分越能反映原來多指標(biāo)的信息。通過主成分分析發(fā)現(xiàn)，PC1為苦味，貢獻率為91.5%；PC2為酸味，貢獻率為5.8%，二者總的貢獻率是97.3%，說明PC1和PC2包含了PCA轉(zhuǎn)換中絕大部分的貢獻率，能較好地反映原本多指標(biāo)的信息。7種酒味覺的PC1、PC2因子得分圖見圖1。

圖1 7種酒味覺的PC1、PC2因子得分圖Fig.1 Factor score diagram of PC1 and PC2 of taste of seven kinds of liquor

由圖1可知，1#和4#樣品味覺比較接近，被區(qū)分為同一類；2#、3#和5#樣品的味覺比較接近，被區(qū)分為同一類；6#、7#樣品與其他樣品的味覺都不一樣，各自單獨分為一類?？梢姴煌队X的樣品能夠很好地落在各自的區(qū)域類內(nèi)，味覺相近的樣品相隔的近，差別大的樣品相隔的遠(yuǎn)。這些分類與實際情況相吻合，說明了TS-5000Z電子舌對樣品的區(qū)分辨識能力較強。

2.2 不同類型的酒具體味覺特征的雷達圖

雷達圖可以客觀、具體地反映各個樣品之間的味覺差異大小，雷達圖橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的單位表示味覺的單位，一個單位表示樣品之間濃度相差20%，相關(guān)研究表明，相差20%的濃度正常人能夠感覺到，但如果相差低于20%的濃度，也就是低于一個單位，正常人則不能感覺到樣品之間的差異。不同類型的酒味覺特征雷達見圖見圖2。

圖2 7種酒的味覺雷達圖Fig.2 Rader chart of taste of seven kinds of liquor

由圖2可知，7種酒中的酸味、澀味、苦味差別明顯，2#樣品酸味最強，7#樣品酸味最弱；7#樣品澀味最強，2#樣品澀味最弱；7#樣品苦味最強，4#樣品苦味最弱。

2.3 不同類型的酒酸味和苦味的二維散點圖

通過不同因素試驗對比分析，苦味和酸味是對味覺指標(biāo)影響最大的兩個因素，選擇橫坐標(biāo)代表酸味，縱坐標(biāo)代表苦味作二維散點圖，結(jié)果見圖3。

圖3 不同類型的酒味覺指標(biāo)的二維散點圖Fig.3 Two-dimensional scatter plot of taste index of different kinds of liquor

由圖3可知，散點圖顯示了不同酒在酸味和苦味的區(qū)別，2#和3#酒樣酸味和苦味相近，7#樣品酸味最弱，苦味最強，6號樣品次之；4#樣品苦味最弱。這與雷達圖的結(jié)果一致。

2.4 穩(wěn)定性試驗數(shù)據(jù)分析

每個樣品測試4次，去掉第1次循環(huán)測試的數(shù)據(jù)，其他的結(jié)果與1#樣品進行對比，結(jié)果見表3。

表3 樣品測定穩(wěn)定性試驗結(jié)果Table 3 Experimental results of stability of samples

由表3可看出，同種樣品同一種味覺值第2次、第3次和第4次循環(huán)測試的數(shù)據(jù)差別不大，說明傳感器響應(yīng)穩(wěn)定，重現(xiàn)性好。

2.5 傳感器分辨能力分析

傳感器分辨能力分析結(jié)果見表4。

表4 傳感器分辨能力分析Table 4 Resolution capability analysis of sensor

當(dāng)m2=100%時，表明傳感器不能有效識別；一般認(rèn)為m2≤50%時，傳感器能有效識別樣品的味覺指標(biāo)，測試結(jié)果有效，否則判定測試數(shù)據(jù)無效。由表4可知，本試驗酸、甜、苦、澀、鮮、苦味回味、澀味回味及豐富性所有的味覺指標(biāo)的m2均＜50%，說明傳感器對樣品進行了有效地分析。

3 結(jié)論

本試驗采用TS-5000Z對不同類型的7種酒檢測分析。由主成分分析可知，PC1為苦味，貢獻率為91.5%；PC2為酸味，貢獻率為5.8%。1#和4#樣品味覺相近，分為一類；2#、3#和5#樣品味覺相近，分為一類；6#、7#樣品與其他樣品的味覺都不一樣，各自單獨分為一類?？梢婋娮由嗄苡行У剡M行不同類型的酒聚類分析。

雷達圖和二維散點圖清楚客觀的反映了7種酒的具體味感特征，2#樣品酸味最強，澀味最弱；7#樣品酸味最弱、澀味最強、苦味最強；4#樣品苦味最弱。

試驗中同一樣品多次測得的數(shù)據(jù)差別不大，且所有的味覺指標(biāo)誤差率m2＜50%，可見電子舌傳感器響應(yīng)穩(wěn)定，重現(xiàn)性好，對樣品的所有味覺指標(biāo)能有效識別。