李建軍，董倩倩，趙一，楊梅

（1.河南師范大學生命科學學院，河南新鄉(xiāng) 453007）（2.天津埃文森科技有限公司，天津 300384）

金銀花（Lonicera japonicaThunb.）為忍冬屬植物忍冬初開的花或經(jīng)干燥的花蕾，具有涼散風熱、清熱解毒的功效[1]。金銀花中含有綠原酸、木犀草苷、酚類物質(zhì)、黃酮類等生物活性物質(zhì)，其中以綠原酸為主，研究發(fā)現(xiàn)綠原酸具有顯著的抗菌抗氧化作用并且對心血管有保護作用[2]。以金銀花為原料制作金銀花酒可將金銀花中的活性成分轉(zhuǎn)移到酒中，達到保健的效果，馬宇等[3]對金銀花固態(tài)發(fā)酵酒中的活性成分進行檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)在金銀花酒中含有大量綠原酸，且槲皮素、木犀草苷等活性物質(zhì)也有較高含量。目前市場中主要的金銀花酒生產(chǎn)類型有釀造、配制和泡制三大類，不同生產(chǎn)類型的金銀花酒品質(zhì)和風味存在一定的差異，而風味是影響消費者喜好的關(guān)鍵，因此對不同生產(chǎn)類型的金銀花酒進行鑒別分析對金銀花酒市場的發(fā)展有重要作用。目前常用的酒類評價方法是人工感官評價和色譜技術(shù)分析，利用感官評價酒風味方法雖簡單易行，但因個人的主觀影響會造成誤差；色譜方法對酒類品質(zhì)區(qū)分的檢測結(jié)果雖然精確，但實驗分析時間較長、成本較高。新興的電子鼻和電子舌技術(shù)因其簡單快速、準確等優(yōu)點逐漸應(yīng)用于茶葉[4]、酒類[5]、飲料[6]、干果[7]等食品行業(yè)，為研究人員節(jié)省了大量的時間和經(jīng)濟成本。電子鼻技術(shù)能夠從綜合數(shù)據(jù)分析和單一物質(zhì)分析兩個方向揭示香氣成分對食品香氣系統(tǒng)的貢獻程度；電子舌可以模擬人味覺進行感官分析，以類似人的方式辨析味道，并將化學傳感信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字化信息[8,9]。電子鼻和電子舌技術(shù)在酒類飲料的應(yīng)用主要集中在對不同類型的鑒別及檢測條件的優(yōu)化等方面：門洪等[10]用電子鼻電子舌融合技術(shù)對不同品牌白酒進行鑒別研究，結(jié)果表明該技術(shù)能夠準確的將8 種品牌的白酒區(qū)分開。曹有芳等[11]對檢測蘋果酒的檢測參數(shù)進行優(yōu)化研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)最佳的電子鼻檢測參數(shù)為樣品稀釋30 倍，頂空生成時間5 min，頂空進樣50 mL，載氣流速300 mL/min，電子舌最佳檢測參數(shù)為樣品稀釋30 倍，本研究主要應(yīng)用于對不同生產(chǎn)類型金銀花酒的鑒別研究。

本試驗將采用電子鼻技術(shù)、電子舌技術(shù)及二者擬合技術(shù)結(jié)合感官評價對不同生產(chǎn)類型的金銀花酒進行鑒別研究。利用主成分分析法和判別因子分析法對所測數(shù)據(jù)進行分析，主成分分析可結(jié)合數(shù)據(jù)庫分析出原本樣品的特征信息；判別因子分析可根據(jù)樣品已知的信息重新組織所收集的信息，從而使結(jié)果盡量與已知信息一致，對2 個以上的樣品種類進行分類識別[12]。此研究可為不同金銀花酒鑒別提供新的方法，同時為金銀花酒的質(zhì)量控制和產(chǎn)品開發(fā)提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 主要材料與試劑

1.1.1 材料

本實驗采用不同生產(chǎn)類型的5 種金銀花酒和1 種小曲釀造白酒為研究樣品，其中金銀花酒由生產(chǎn)商提供，對照小曲白酒為市面上的商品酒。編號1～5 為不同生產(chǎn)類型的金銀花酒樣品，6 號樣品為小曲釀造白酒。詳見表1。

表1 酒樣品信息Table 1 The information of wine samples

1.1.2 試劑

校準液為正構(gòu)烷烴標準溶液（nC6～nC16），法國Alpha MOS 公司提供；0.1 mol/L 的HCl 溶液，法國Alpha MOS 公司提供。

1.2 儀器與設(shè)備

Heracles Ⅱ電子鼻系統(tǒng)，法國Alpha MOS 公司；ASTREE 電子舌系統(tǒng)，法國Alpha MOS 公司，選擇第6 套味覺傳感器系統(tǒng)，Ag/AgCl 為參比電極。

1.3 實驗方法

1.3.1 人工感官評價方法

選取經(jīng)過相關(guān)培訓合格的專業(yè)人員組成5 人評定小組，其中2 名為女性，3 人為男性。要求感官靈敏，掌握各類香型酒類的特征。品酒環(huán)境適宜，無雜余氣體。感官評價方法及評價標準參考白酒分析方法[13]。感官評價小組人員單獨對六種樣品進行品評，每測完一種樣品，品評人員漱口后進行下一種。對樣品的評價要公正、科學、準確，分別從色澤、香氣、滋味三個方面對樣品進行評價。

1.3.2 電子鼻檢測方法

超快速氣相色譜電子鼻包含兩根長度為10 m，柱徑為 180 μm 的色譜柱 MXT-5/MXT-1701。其中MXT-1701是弱極性色譜柱，MXT-5是非極性色譜柱[14]。檢測樣品時將溫度穩(wěn)定在25 ℃，用正構(gòu)烷烴標準溶液（nC6～nC16）對電子鼻設(shè)備進行開機診斷，準斷無誤后精密量取1 mL樣品于規(guī)格為20 mL的電子鼻專用頂空進樣瓶。將裝有樣品的頂空瓶放入自動進樣器的托盤上以125 μL/s 的進樣速度自動進樣，進樣后的樣品進入到捕集阱進行濃縮捕集，之后進入到兩根色譜柱中通過檢測器進行檢測，數(shù)據(jù)采集時間為130 s，每個樣品重復3 次。

1.3.3 電子舌檢測方法

電子舌系統(tǒng)采用第六套傳感器系統(tǒng)，包括AHS、PKS、CTS、NMS、CPS、ANS、SCS 共7 根傳感器。實驗開始前，對電子舌儀器的味覺傳感器系統(tǒng)進行活化、校正、診斷，待傳感器通過后開始實驗。將6 個樣品置于20 ℃的恒溫水浴鍋中，量取25 mL 樣品于電子舌專用燒杯放入傳感器進行檢測。單次信號采集時間為120 s，每次分析時間為3 min。每檢測一個樣品對所使用的傳感器用蒸餾水進行一次徹底清洗，清洗時間為10 s。每個樣品進行3 次重復。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用AlphaSoft 軟件對所得數(shù)據(jù)進行分析。

PCA：由所得的數(shù)據(jù)圖，主要區(qū)分不同樣品之間的差異性，觀察其相似性。在不知樣品特性的前提下，利用降維的計算方法，在損失最小信息基礎(chǔ)上，最大程度分析表達原來的樣品信息。在PCA 圖中橫坐標為第一主成分貢獻率，縱坐標為第二主成分貢獻率，綜合貢獻率越大，表明主成分可以較好地反映原來的信息，結(jié)合數(shù)據(jù)庫分析出樣品的特征信息[15]。

DFA：在主成分分析模型的基礎(chǔ)上，縮小同一組別數(shù)據(jù)間的差異，擴大不同組別之間的差異，從而建立數(shù)據(jù)識別模型。分析時要給出評估樣品與已知信息接近程度的判別函數(shù)，通常使用線性判別函數(shù)對樣品信息進行計算分析得到判別值，之后根據(jù)判別值對樣品進行分組鑒定[12]。

2 結(jié)果與分析

2.1 人工感觀評價結(jié)果

如表2所示，品評人員在統(tǒng)一的品評環(huán)境下進行品評，分別從外觀、氣味、滋味方面進行評價。外觀評價得出樣品的顏色和澄清度均為市場合格產(chǎn)品，其中4 號樣品大曲配制酒為黃色，5 號樣品小曲泡制酒為微黃色，二者在顏色上明顯與其他酒樣品有所差異；氣味上五種金銀花酒都帶有清新的果香味，這與于軍香等[16]對藍莓金銀花酒的感官評價一致，其中5 號小曲泡制酒果香味最為濃郁，與對照品小曲釀造白酒的米香味形成對比；口味上1 號和3 號大曲釀造金銀花酒的辣味突出，4 號的甜味濃郁但與其他金銀花酒并沒有明顯的區(qū)別。

表2 酒樣品感官評價結(jié)果Table 2 The results of wine samples by sensory evaluation

綜上，感官評價結(jié)果雖然能描述出每個樣品的外觀、香氣以及滋味的特征，但對樣品間的鑒別并不是很清晰，且結(jié)果不能排除品評人主觀性影響，因此在研究中應(yīng)用現(xiàn)代電子儀器對不同樣品鑒別十分必要。

2.2 電子鼻結(jié)果分析

圖1為電子鼻主成分分析原始圖，電子鼻主成分分析未能對6 個樣品準確的鑒別，這可能是因為6 個樣品中乙醇含量較高，對樣品氣味差異影響較大，故將各樣品中乙醇成分因子去除，對樣品進行重新分析，結(jié)果如圖2。

圖1 酒樣品電子鼻主成分分析原始圖Fig.1 The original image of the PCA analysis of wine samples by electronic nose

圖2為六個樣品的主成分分析圖。從圖中可以看出，PC1 為79.64%，PC2 為18.33%，總的貢獻率97.97%大于80%，說明這兩種主成分代表了大部分的樣品信息。從PC1 看1、3 號大曲釀造金銀花酒、2 號小曲釀造金銀花酒、5 號小曲泡制金銀花酒、4 號大曲配制金銀花酒四種生產(chǎn)類型的金銀花酒得到了很好的區(qū)分，同時小曲釀造白酒與金銀花酒類也區(qū)分開來，1 號和 3號樣品同為大曲釀造酒，因此差異較小，區(qū)分不明顯；從PC2 看，1、3 號大曲釀造酒與其它金銀花酒得到了很好的區(qū)分，與其他金銀花酒樣品的間距較大，6 號小曲釀造白酒與5 號小曲泡制金銀花酒間距較小，但基本可以進行區(qū)分。

圖2 酒樣品電子鼻主成分分析圖Fig.2 The PCA of wine samples by the electronic nose

對樣品進行判別因子分析，結(jié)果如圖3所示，DF1為47.99%，DF2 為41.73%，總的貢獻率89.72%，6 個樣品均能好地區(qū)分開來。DF1 中4 號大曲配制金銀花酒和5 號小曲泡制酒與其它樣品的間距較大得到很好的區(qū)分；DF2 中6 號小曲釀造白酒與其他金銀花酒類得到了明顯的區(qū)分。1、3 號大曲釀造酒和2 號小曲釀造金銀花酒在DF1 中間距較小，區(qū)分度低，但在DF2中的間距較大，整體能夠得到很好的區(qū)分。

圖3 酒樣品電子鼻判別因子分析Fig.3 The DFA of wine samples by electronic nose

綜上，電子鼻可以很好的鑒別不同生產(chǎn)類型的金銀花酒，主成分分析和判別因子分析結(jié)果一致，大曲配制金銀花酒在其中區(qū)分度最高，大曲釀造金銀花酒次之；小曲釀造金銀花酒和小曲泡制金銀花酒區(qū)分明顯；同時小曲釀造白酒與金銀花酒類之間也得到明顯的區(qū)分。

2.3 電子舌結(jié)果分析

如圖4所示，在酸味上，四種生產(chǎn)類型金銀花酒基本被鑒別，但5 號小曲釀造金銀花酒與6 號小曲釀造白酒幾乎完全重疊，未能在酸味上區(qū)分開；咸味上，1號大曲釀造金銀花酒與2號小曲釀造金銀花酒響應(yīng)度重合，未被區(qū)分，其余樣品基本能被鑒別；鮮味上，1號大曲釀造金銀花酒、4 號大曲配制金銀花酒、5 號小曲泡制金銀花酒響應(yīng)度重合，未能區(qū)分開，而2 號小曲釀造金銀花酒響應(yīng)度明顯高于其他樣品。此外在四個通用設(shè)置傳感器中，五種金銀花酒的響應(yīng)度顯示出差異，可被區(qū)分開。

圖4 酒樣品電子舌滋味強度雷達圖譜Fig.4 The radar chart of wine samples by electronic tongue

圖5為六種酒樣品電子舌PCA 分析圖，PC1 貢獻率為65.60%，PC2 的貢獻率為25.31%，PC1 和PC2的累積貢獻率之和為90.91%，主成分分析識別指數(shù)達到了90，且6 個樣品在電子舌主成分分析圖中均無交叉重疊，這表明電子舌技術(shù)可以在滋味方面對樣品進行準確的鑒別。1 號大曲配制金銀花酒、2 號小曲釀造金銀花酒得到了很好的區(qū)分；3 號大曲釀造金銀花酒、4 號大曲配制金銀花酒和5 號小曲泡制金銀花酒及6 號小曲釀造白酒從PC1 看有部分的重疊，區(qū)分度不是很明顯，但在PC2 中有明顯的間距，基本可以區(qū)分開來。

圖5 酒樣品電子舌主成分分析圖Fig.5 The PCA of wine samples by electronic tongue

綜上所述，電子舌能夠準確的鑒別出6 種酒樣品的差異。滋味雷達圖顯示小曲釀造白酒對咸味的響應(yīng)度較低與金銀花酒區(qū)分開，小曲釀造金銀花酒在鮮味上突出，與其他酒樣品差異明顯；主成分分析顯示大曲釀造和小曲釀造金銀花酒在滋味上明顯區(qū)別于其他生產(chǎn)類型的金銀花酒，大曲配制金銀花酒和小曲泡制金銀花酒在滋味上最接近，而小曲釀造白酒與大曲釀造和小曲泡制金銀花酒滋味相近。

2.4 電子鼻和電子舌擬合分析結(jié)果

圖6所示為電子鼻和電子舌擬合主成分圖，得出PC1 為48.39%，PC2 為12.86%，總的貢獻率61.26%，主成分分析識別指數(shù)達到95，六個樣品的分散度很大，能得到明顯區(qū)分。從PC1 可將1、3 號大曲釀造金銀花酒與其他金銀花酒進行很好的區(qū)分，間距較大；其他4種樣品的區(qū)分度相對較小，但能夠區(qū)分開。從PC2 上看，4 號大曲配制金銀花酒突出，與其他酒類間距較大；6 號小曲釀造白酒與金銀花酒類區(qū)分明顯，這些結(jié)果也與電子鼻和電子舌單獨的結(jié)果相互佐證。

圖6 酒樣品電子鼻和電子舌擬合主成分分析Fig.6 The PCA of wine samples by combination electronic nose and electronic tongue

電子鼻和電子舌擬合分析能準確對6 個樣品進行在氣味和滋味方面的差異鑒別，且其主成分分析區(qū)分度優(yōu)于二者單獨的結(jié)果。綜合來看，小曲釀造金銀花酒和小曲泡制金銀花酒的相似度最高，同時大曲釀造金銀花酒和小曲釀造金銀花酒的差異最大。

3 結(jié)論

本研究利用超快速氣相色譜電子鼻系統(tǒng)和電子舌第六套傳感器系統(tǒng)對不同生產(chǎn)類型的金銀花酒進行檢測，電子鼻在主成分分析中雖在對原樣品進行檢測時未能區(qū)分開，但去除乙醇成分之后金銀花酒樣品得到了明顯的區(qū)分；電子舌對滋味強度檢測中六種酒樣品在某些滋味上有重疊部分但基本能被區(qū)分開，主成分分析中金銀花酒樣品區(qū)分度較高，差異明顯；電子鼻和電子舌擬合技術(shù)檢測結(jié)果最好，且與電子鼻和電子舌單獨的結(jié)果一致。結(jié)果表明電子鼻和電子舌技術(shù)能夠準確的對不同生產(chǎn)類型的金銀花酒類進行鑒別研究，再結(jié)合感官評價，既彌補了人工感官評價的誤差，又結(jié)合儀器的客觀分析，結(jié)果更客觀精準。