電子舌技術對不同產地紅茶的滋味識別

許芳　陳軒

摘要：將武夷山金駿眉和云南滇紅在不同水源和溫度條件下進行沖泡，采用TS-5000Z型味覺分析系統對其滋味進行分析。結果表明，電子舌的主成分分析圖可以區別不同產地和不同沖泡條件下的紅茶滋味，并能直觀地反映其味覺差異，為電子舌技術在紅茶沖泡條件和滋味品質的評判應用中提供了參考。關鍵詞：紅茶；電子舌；主成分分析；滋味識別

中圖分類號：TS272.7 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）09-2373-04

紅茶是一種全發酵茶，富含的黃酮類化合物能消除自由基，有幫助胃腸消化、促進食欲，利尿、消除水腫，并強壯心臟的功能。紅茶是世界上銷量最大的茶類。深受世界各國消費者的喜愛。目前。紅茶滋味品質差異主要為人為評定，

電子舌技術是20世紀80年代中期發展起來的一種分析、識別液體成分的智能儀器技術。模擬生物產生味感的基本途徑，當其與被檢測的液體接觸時，味覺傳感器表面敏感膜兩側的電勢將發生變化，從而對呈味物質產生響應獲得儀器“味覺”。該技術具有很高的靈敏度、可靠性、重復性和客觀性。它主要由傳感器陣列、信號處理和模式識別系統組成。傳感器陣列對液體樣品做出響應并輸出信號，信號經計算機系統進行數據處理后得到反映樣品味覺特征的結果，實現了由儀器“味覺”對產品進行客觀分析。味覺傳感器可以對樣品進行定性和定量分析，具有快速、實時、簡便、可靠、高靈敏度等特點，已廣泛應用于食品的味道數值化以及品質評價當中，比如酒類、水、米、面包、肉類、蔬菜類、水果、底湯精、湯品、茶、咖啡、調料和乳制品等。

本試驗以中國三大工夫紅茶之一的滇紅和世界紅茶的始祖小種紅茶武夷山金駿眉為研究對象，采用不同的水源和沖泡溫度，通過TS-5000Z電子舌（味覺分析系統）測試茶湯的酸、甜、苦、咸、鮮、澀、鮮味回味、澀味回味、苦味回味等風味指標，運用系統識別模型和多變量分析方法，分析紅茶滋味并驗證其沖泡條件，可為電子舌技術在紅茶沖泡條件和滋味品質的評判應用中提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用紅茶云南滇紅和武夷山金駿眉均為市購。兩種紅茶的沖泡條件見表1。

1.2 試驗儀器

試驗采用日本INSENT公司的最新一代電子舌產品TS-5000Z味覺分析系統（圖1）進行紅茶滋味分析。

該系統含有6個脂膜傳感器，分別是鮮味傳感器、咸味傳感器、酸味傳感器、苦味傳感器、澀味傳感器和甜味傳感器，可以客觀評價樣品的鮮味、咸味、酸味、苦味、澀味和甜味等感官指標，同時還可以分析苦味、澀味和鮮味的回味（豐富度）。各傳感器的特點和性能見表2。

1.3 味覺的測試方法

每個樣品準確稱取3g置于250mL燒杯中，用150mL燒開的水沖泡5min，不銹鋼篩網濾去茶渣，迅速在冰水浴中冷卻至室溫，取茶湯80mL，在室溫下（25℃）用電子舌檢測，每種樣品檢測4次。6個味覺傳感器測得相應的數據，測試過程分以下步驟完成（圖2）。

1.4 數據處理方法

測試數據采用TS-5000Z味覺分析系統自帶的DBMS數據庫和APACHE2網絡服務器進行處理。

2 結果與分析

2.1 主成分分析（principalcomponentanalysis，PCA）

主成分分析（PCA）是一種多元統計分析技術。該技術是將數據降維，排除互相重疊的化學信息，提取少數新變量。這些新變量是原變量的線性組合，并能盡量多地表征原變量的數據結構而不丟失信息。新變量互不相關，即正交。對原始數據的主成分分析結果見圖3。

由圖3可知，PC1和PC2的貢獻率分別為85.79%和8.29%，累計貢獻率94.08%，所以這2個主成分對應的特征向量能夠充分保存原始數據的信息。樣品之間沒有互相干擾，存在一定的差異，說明電子舌可以很好地區分這8種茶湯樣品的滋味。圖3中每個點代表一個樣品，同種茶葉品種落在相同的空間范圍，可直觀地看到，1#、3#、5#、7#金駿眉茶湯樣品落在橫坐標上部的空間，2#、4#、6#、8#滇紅茶湯樣品落在橫坐標下部的空間，這與實際情況相吻合。點之間的距離代表樣品之間特征差異的大小。由樣品間的距離可以看出，2#和6#樣品之間的距離大于1#和5#樣品之間的距離，同樣4#和8#樣品之間的距離大于3#和7#樣品之間的距離，說明沖泡紅茶的水源對滇紅的滋味影響較大：1#和3#樣品之間的距離大于2#和4#樣品之間的距離，同樣5#和7#樣品之間的距離大于6#和8#樣品之間的距離，說明沖泡溫度對金駿眉的滋味影響較大。

2.2 樣品的味覺指標的具體分析

2.2.1 樣品的味覺雷達圖 樣品的味覺雷達圖見圖4。橫縱坐標的單位表示味覺的單位，一個單位代表樣品之間濃度相差20%，正常人不能感知相差等于或低于一個單位的樣品差異。由圖4可知，8種茶湯樣品的酸味、鮮味、澀味、苦味都有明顯差異，且3#樣品的酸味最重，4#樣品次之。下面重點分析差異較大的這些味覺。

2.2.2 樣品味覺特征的二維散點圖 紅茶茶湯樣品氣泡圖見圖5。圖5的氣泡圖顯示了茶湯樣品酸味、苦味和澀味3個味覺指標的區別。圖5中橫坐標代表酸味。縱坐標代表苦味，球形大小代表澀味的程度。由圖5可見，3#樣品最苦最酸，5#樣品澀味最重。

2.3 試驗數據重復性分析

每個樣品都做了4次重復，以1#茶湯樣品為基準，測得其他樣品第2、3、4次重復的味覺指標原始數據見表3。

按照表3數據作圖畫出折線圖圖6。由表3和圖6可以看出，每種樣品的不同味覺指標接近。折線圖起伏幾乎一致，說明該電子舌的傳感器性能穩定，重復性好。

2.4 傳感器分辨力統計分析

6種傳感器味覺指標的統計分析如表4。表4中。誤差率m₁指同種樣品不同沖泡條件對測定的影響；誤差率m₂指不同樣品對測定的影響，平均值s，指均方根，s₂指所有樣品的偏差，g為重復測定的誤差平均值。誤差率=測定誤差平均值/樣品整體偏差×100%。由表4可知，m₁、m₂表示傳感器對味覺指標的區分能力。當m₂≤50時，傳感器能有效區分樣品中的味覺指標，本試驗對紅茶樣品進行的味覺分析顯示，除了甜、苦的回味、澀的回味以外，其他味覺指標的m₂值均小于50，說明傳感器能有效區分樣品的酸、苦、澀、咸、鮮和鮮的回味，而不能有效區別甜、苦的回味、澀的回味，這與樣品的實際情況相符。

3 小結

本研究應用電子舌技術對不同產地紅茶在不同沖泡條件下的滋味進行檢測，對所得數據進行主成分分析，并著重研究茶湯的苦味、澀味和酸味。結果表明，主成分PC1和PC2對這8種茶湯樣品能很好地區分，且保留了94.08%的原始數據信息，找出了不同產地紅茶沖泡條件對品質滋味影響的規律，為電子舌技術在紅茶沖泡條件和滋味品質的評判應用中提供了有益的參考。