電子舌對不同類型酒味覺的辨識研究

鄧 莉

（武漢輕工大學 食品科學與工程學院 湖北省農產品加工與轉化重點實驗室，湖北 武漢 430023）

白酒是由麥黍、玉米、高粱、紅薯、米糠等糧食或其他果品發酵、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，風味多樣。目前白酒中被發現的香味組分總數已經達到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，具有重復性好、測量迅速、操作簡單等優點[3-4]。由于樣品不需要前處理，對樣品不存在破壞，現已廣泛應用在飲料、酒類、茶類、肉制品、乳制品等食品質量分析檢測的方面[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分能力，為白酒工業進一步發展提供依據。

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 儀器與設備

TS-5000Z味覺分析系統：日本Insent公司。TS-5000Z味覺分析系統由測試系統、服務系統和數據分析系統三部分組成。該設備采用人工脂膜傳感技術，與人的舌頭的味覺細胞工作原理類似。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發生反應，導致脂膜上的膜電勢發生變化，然后通過數字電壓轉化為數字信號，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[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。每個樣品循環檢測4次，5個味覺傳感器將分別獲取4組數據，去掉第1次循環，取后面3次循環測試的數據。

1.3.2 數據處理與分析

運用TS-5000Z味覺分析系統配置的數據庫管理系統（database management system，DBMS）和APACHE2網絡服務器，對測得的味覺值進行主成分分析（principal component analysis，PCA），然后根據試驗目的選擇合適的圖形展示試驗結果。

2 結果與分析

2.1 主成分分析結果

主成分分析是一種考察多個變量間相關性的統計方法，主要研究如何通過少數幾個主成分來揭示多個變量間的內部結構。基本思想是將原始數量較多的具有一定相關性的指標線性組合成一組新的互不相關的綜合指標，通常把新的指標稱作主成分，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的信息。通過主成分分析發現，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轉換中絕大部分的貢獻率，能較好地反映原本多指標的信息。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，被區分為同一類；2#、3#和5#樣品的味覺比較接近，被區分為同一類；6#、7#樣品與其他樣品的味覺都不一樣，各自單獨分為一類。可見不同味覺的樣品能夠很好地落在各自的區域類內，味覺相近的樣品相隔的近，差別大的樣品相隔的遠。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，雷達圖橫坐標和縱坐標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影響最大的兩個因素，選擇橫坐標代表酸味，縱坐標代表苦味作二維散點圖，結果見圖3。

圖3 不同類型的酒味覺指標的二維散點圖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。這與雷達圖的結果一致。

2.4 穩定性試驗數據分析

每個樣品測試4次，去掉第1次循環測試的數據，其他的結果與1#樣品進行對比，結果見表3。

表3 樣品測定穩定性試驗結果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次循環測試的數據差別不大，說明傳感器響應穩定，重現性好。

2.5 傳感器分辨能力分析

傳感器分辨能力分析結果見表4。

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

當m2=100%時，表明傳感器不能有效識別；一般認為m2≤50%時，傳感器能有效識別樣品的味覺指標，測試結果有效，否則判定測試數據無效。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的m2均＜50%，說明傳感器對樣品進行了有效地分析。

3 結論

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。可見電子舌能有效地進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據差別不大，且所有的味覺指標誤差率m2＜50%，可見電子舌傳感器響應穩定，重現性好，對樣品的所有味覺指標能有效識別。