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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430023）

白酒是由麥?zhǔn)颉⒂衩?、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(wú)色透明，故稱(chēng)為白酒。白酒芳香濃郁，醇和軟潤(rùn)，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(dá)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(lèi)化合物、酸類(lèi)化合物、低分子有機(jī)酸及其酯類(lèi)、高分子有機(jī)酸及其酯類(lèi)、氨基酸、吡嗪類(lèi)化合物、多元醇、微量元素等。

電子舌是模仿人體味覺(jué)機(jī)理制成的一種新型的現(xiàn)代化分析檢測(cè)儀器，主要評(píng)價(jià)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(cè)量迅速、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)[3-4]。由于樣品不需要前處理，對(duì)樣品不存在破壞，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在飲料、酒類(lèi)、茶類(lèi)、肉制品、乳制品等食品質(zhì)量分析檢測(cè)的方面[5-17]。

本試驗(yàn)通過(guò)電子舌對(duì)酸、咸、苦、澀、鮮、苦味回味、澀味回味、豐富性味覺(jué)指標(biāo)的量化，對(duì)不同品牌、不同香型及不同種類(lèi)的白酒進(jìn)行差異分析，旨在檢驗(yàn)電子舌對(duì)白酒樣品的區(qū)分能力，為白酒工業(yè)進(jìn)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(hào)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(jué)分析系統(tǒng)：日本Insent公司。TS-5000Z味覺(jué)分析系統(tǒng)由測(cè)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(jué)細(xì)胞工作原理類(lèi)似。在測(cè)量過(guò)程中，傳感器上的脂膜通過(guò)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(shì)發(fā)生變化，然后通過(guò)數(shù)字電壓轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，被傳感器輸出終端的計(jì)算機(jī)檢測(cè)到。TS-5000Z可以直觀(guān)地表達(dá)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(jué)指標(biāo)[3-5]。

本試驗(yàn)運(yùn)用了酸味、苦味、澀味、鮮味、咸味5種不同類(lèi)型的傳感器來(lái)檢測(cè)樣品，各傳感器的特點(diǎn)及性能見(jiàn)表1。

表1 5種脂膜傳感器特點(diǎn)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(gè)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(zhuān)用杯靜置3 min后進(jìn)行檢測(cè)。每個(gè)樣品循環(huán)檢測(cè)4次，5個(gè)味覺(jué)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(cè)試的數(shù)據(jù)。

1.3.2 數(shù)據(jù)處理與分析

運(yùn)用TS-5000Z味覺(jué)分析系統(tǒng)配置的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（database management system，DBMS）和APACHE2網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，對(duì)測(cè)得的味覺(jué)值進(jìn)行主成分分析（principal component analysis，PCA），然后根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康倪x擇合適的圖形展示試驗(yàn)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(gè)變量間相關(guān)性的統(tǒng)計(jì)方法，主要研究如何通過(guò)少數(shù)幾個(gè)主成分來(lái)揭示多個(gè)變量間的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。基本思想是將原始數(shù)量較多的具有一定相關(guān)性的指標(biāo)線(xiàn)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(chēng)作主成分，主成分中貢獻(xiàn)率最大的為第一主成分，貢獻(xiàn)率次之的為第二主成分，總的貢獻(xiàn)率越大，說(shuō)明主成分越能反映原來(lái)多指標(biāo)的信息。通過(guò)主成分分析發(fā)現(xiàn)，PC1為苦味，貢獻(xiàn)率為91.5%；PC2為酸味，貢獻(xiàn)率為5.8%，二者總的貢獻(xiàn)率是97.3%，說(shuō)明PC1和PC2包含了PCA轉(zhuǎn)換中絕大部分的貢獻(xiàn)率，能較好地反映原本多指標(biāo)的信息。7種酒味覺(jué)的PC1、PC2因子得分圖見(jiàn)圖1。

圖1 7種酒味覺(jué)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(jué)比較接近，被區(qū)分為同一類(lèi)；2#、3#和5#樣品的味覺(jué)比較接近，被區(qū)分為同一類(lèi)；6#、7#樣品與其他樣品的味覺(jué)都不一樣，各自單獨(dú)分為一類(lèi)?？梢?jiàn)不同味覺(jué)的樣品能夠很好地落在各自的區(qū)域類(lèi)內(nèi)，味覺(jué)相近的樣品相隔的近，差別大的樣品相隔的遠(yuǎn)。這些分類(lèi)與實(shí)際情況相吻合，說(shuō)明了TS-5000Z電子舌對(duì)樣品的區(qū)分辨識(shí)能力較強(qiáng)。

2.2 不同類(lèi)型的酒具體味覺(jué)特征的雷達(dá)圖

雷達(dá)圖可以客觀(guān)、具體地反映各個(gè)樣品之間的味覺(jué)差異大小，雷達(dá)圖橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的單位表示味覺(jué)的單位，一個(gè)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(jué)到，但如果相差低于20%的濃度，也就是低于一個(gè)單位，正常人則不能感覺(jué)到樣品之間的差異。不同類(lèi)型的酒味覺(jué)特征雷達(dá)見(jiàn)圖見(jiàn)圖2。

圖2 7種酒的味覺(jué)雷達(dá)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(qiáng)，7#樣品酸味最弱；7#樣品澀味最強(qiáng)，2#樣品澀味最弱；7#樣品苦味最強(qiáng)，4#樣品苦味最弱。

2.3 不同類(lèi)型的酒酸味和苦味的二維散點(diǎn)圖

通過(guò)不同因素試驗(yàn)對(duì)比分析，苦味和酸味是對(duì)味覺(jué)指標(biāo)影響最大的兩個(gè)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(diǎn)圖，結(jié)果見(jiàn)圖3。

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

由圖3可知，散點(diǎn)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(qiáng)，6號(hào)樣品次之；4#樣品苦味最弱。這與雷達(dá)圖的結(jié)果一致。

2.4 穩(wěn)定性試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

每個(gè)樣品測(cè)試4次，去掉第1次循環(huán)測(cè)試的數(shù)據(jù)，其他的結(jié)果與1#樣品進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 樣品測(cè)定穩(wěn)定性試驗(yàn)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(jué)值第2次、第3次和第4次循環(huán)測(cè)試的數(shù)據(jù)差別不大，說(shuō)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(jiàn)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(shí)，表明傳感器不能有效識(shí)別；一般認(rèn)為m2≤50%時(shí)，傳感器能有效識(shí)別樣品的味覺(jué)指標(biāo)，測(cè)試結(jié)果有效，否則判定測(cè)試數(shù)據(jù)無(wú)效。由表4可知，本試驗(yàn)酸、甜、苦、澀、鮮、苦味回味、澀味回味及豐富性所有的味覺(jué)指標(biāo)的m2均＜50%，說(shuō)明傳感器對(duì)樣品進(jìn)行了有效地分析。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)采用TS-5000Z對(duì)不同類(lèi)型的7種酒檢測(cè)分析。由主成分分析可知，PC1為苦味，貢獻(xiàn)率為91.5%；PC2為酸味，貢獻(xiàn)率為5.8%。1#和4#樣品味覺(jué)相近，分為一類(lèi)；2#、3#和5#樣品味覺(jué)相近，分為一類(lèi)；6#、7#樣品與其他樣品的味覺(jué)都不一樣，各自單獨(dú)分為一類(lèi)?？梢?jiàn)電子舌能有效地進(jìn)行不同類(lèi)型的酒聚類(lèi)分析。

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

試驗(yàn)中同一樣品多次測(cè)得的數(shù)據(jù)差別不大，且所有的味覺(jué)指標(biāo)誤差率m2＜50%，可見(jiàn)電子舌傳感器響應(yīng)穩(wěn)定，重現(xiàn)性好，對(duì)樣品的所有味覺(jué)指標(biāo)能有效識(shí)別。