電子舌在不同來源鹵汁的對比分析中的應用研究

殷海艷　王哲　何夢柔

[摘要]針對七種來自不同廠、不同鹵制工序的鹵汁，電子舌通過主成分（PCA）、線性判別（LDA）進行對比分析。結果表明：同一休閑鹵豆干廠不同鹵制工序的鹵汁在組分和香氣上存的差異相對較小，而不同休閑鹵豆干廠同一鹵制工序的鹵汁在組分和香氣上存在較大差異，從雷達圖上可知不同鹵豆干廠的鹵汁風味各具特色。

[關鍵詞]電子舌;不同來源鹵汁;應用;對比性分析

中圖分類號：TS264.24 文獻標識碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.201909

鹵制品越來越受人們的喜愛，不同口感的鹵汁也就越來越受人們喜愛。不同來源的鹵汁也存在著一定的差異性和相似性。鹵汁中的香氣主要來源于酯類、醇類、烷烴類等多種揮發性物質。在多次熬煮過程中會發生一些反應從而產生更多的風味物質[1]。本次研究的意義主要是通過電子舌這種設備應用，來檢測不同來源的鹵汁，為以后鹵制品的發展提供一定的基礎。

本次研究的目的是利用電子舌技術檢測速度較快、能夠準確且全面檢測的特點，來區分不同來源的鹵汁。

1 材料與方法

1.1 材料和設備

1.1.1 實驗原料

本實驗所用原料見表1。

1.1.2 實驗儀器與設備

本實驗所用儀器與設備見表2。

1.2 實驗方法

1.2.1 原料的處理

電子舌原料處理：取樣（15mL）→濾紙過濾除去表面油層及雜質→靜置至室溫→樣品檢測。

1.2.2 實驗步驟

電子舌檢測（組分對比）開機、開儀器→點擊smartongue系統→系統設置→硬件檢查（正常）→采集數據→人工采集數據（探頭移至預熱位）→直接采集→新建（文件、修改名稱）→傳感器全選→預熱30min→清洗傳感器（縱坐標數值接近正負0.5）→檢測樣品（探頭置于樣品位）→保存數據→清洗傳感器（探頭置于清洗位）→關閉電腦、電子舌設備、電源。

1.2.3 主要分析方法

（1）主成分分析法（Principal Component Analysis，PCA），最為一種最基本的分析方法，它主要是將最原始的變量的主要信息保留下來的同時將多個問題指標轉換成為少數綜合指標（即主成分），這種方法的主要作用是將多個元素降解并且將其簡化。在主成分分析法中，每個點代表試驗中的一個樣品，每個點之間的間隔表示平行樣品之間的差距。當兩種主成分的貢獻率之和大于70%時，表示主成分基本可以代表原始數據的特征[2-3]。本次實驗中主要是選擇第1主成分PC1和第2主成分PC2的貢獻率進行分析。

（2）線性判別分析法（Linear Discriminant Analysis，LDA）是電子舌分析法中一種比較常用的分類方法，這種數學的分類規則可將N維空間分成一些小的子空間，并將其定義在直線、平面或超平面上。LDA分析法可以比較直觀看出樣品的整體線性趨勢，為定量分析和線性擬合提供了相應的依據[4-6]。

2 結果與分析

2.1 同一廠不同鹵制工序在電子舌中的響應對比分析

2.1.1 主成分分析法

華鵬廠2種鹵汁的主成分分析圖，見圖1。第1主成分貢獻率為68.9%，第2主成分貢獻率為14.0%。2種主成分貢獻率之和達到了82.9%，表面2種主成分具有較好的代表性。同時可以很好區分2種樣品，但由第2主成分可以看出2種樣品第2主成分間相似性較大。

滿師傅3種樣品間氣味主成分分析圖，見圖2，2種主成分貢獻率達到了80.9%，代表性較明顯，其中一鹵和二鹵間第1主成分相似性較大，而二鹵和三鹵間第2主成分相似性較大。3種樣品間區分明顯。

恭兵廠同一樣品中重復樣差距較大，說明實驗存在一定誤差，且2種主成分貢獻率之和達到72.2%代表性不是特別明顯，但可看出2種樣品第1主成分相似性較高，見圖3。

2.1.2 線性判別分析法

滿師傅一鹵、二鹵、三鹵線性函數判別結果見圖4。

由圖4可知，同一樣品間的誤差較小，5個重復樣品具有很好的代表性。此外，3個樣品很容易區分，3個樣品間的距離較遠，說明存在一定的差異，但差距不大，由LDA2可以看出滿師傅一鹵和三鹵間有一定的相似性。

由圖4可知，同一樣品間的誤差較小，5個重復樣品具有很好的代表性。此外，3個樣品很容易區分，3個樣品間的距離較遠，說明存在一定的差異，但差距不大，由LDA2可以看出滿師傅一鹵和三鹵間有一定的相似性。

2.2 不同廠同一工序在電子舌中的響應對比分析

2.2.1 主成分分析法

三個不同廠的一鹵主成分分析圖，見圖5。可以明顯地區分3種樣品，無重疊現象，此外華鵬和恭兵兩場第2主成分具有相似性，滿師傅和華鵬第1主成分相似性較高。

恭兵樣品具有一定的誤差，其他2個樣品誤差較小，由2種主成分可以看出3種樣品區分度較高，樣品距離較遠，表明3種樣品差距較大。但由第1主成分可以看出華鵬和滿師傅在第1主成分上具有一定的相似性，見圖6。

2.2.2 線性判別分析法

代表三廠二鹵的線性判別分析，DI值為85.0%，檢測效果較佳，此外，恭兵和滿師傅二鹵間LDA1相似性較高，而3種樣品的LDA2區分較為明顯，說明在LDA2上存在著一定的差異。由柱形圖可知，LDA1和LDA2之和接近80%，說明LDA1和LDA2具有一定的代表性（見圖7）。

2.3 雷達圖的繪制與分析

根據電子舌傳感器所測得三個不同廠、不同鹵制工序的鹵汁（即7種樣品）的組分響應值來繪制7種樣品的電子舌雷達圖，將7種樣品進行對比，結果繪制成雷達圖見圖8。

由圖8（1）、（2）可知，兩者間的相似度比較高，但在傳感器1處，一鹵的特征值比二鹵的特征值要小一些，說明在傳感器1處，二鹵感應更強烈。但重復樣品中存在一定的誤差，導致5個圖形不完全重疊。由圖8（3）、圖（4）可知，一鹵重復樣中有一定誤差，但二鹵效果較好，且二鹵個傳感器的特征值都比一鹵要高一些，說明二鹵的味道較一鹵要明顯一些，可以較好地區分兩者。滿師傅一鹵和二鹵的相似度較高圖形間的差距較小，說明2種鹵汁的差別不大，但三鹵卻明顯與一鹵和二鹵不同，傳感器5、7、8、9、10的特征值都有所增加，表明這5種傳感器感應到的物質可能有所增加，也就是說可以較好地區分三鹵與一鹵和二鹵之間的差異。

由圖8（1）、（3）、（5）可知，3種鹵汁的差異較大，恭兵一鹵傳感器1的特征值較高，而華鵬一鹵傳感器2的特征值較大，雖然滿師傅一鹵也是傳感器2的特征值較大但是比華鵬一鹵傳感器2的特征值還要高，由圖可以很好的區分3種鹵汁間的差異。圖8（2）、（4）、（6）可知，恭兵二鹵特征值最高的為傳感器1，華鵬二鹵傳感器2的特征值最高，而滿師傅二鹵傳感器3的特征值最高，說明3種鹵汁間主要成分可以很好地區分開來，其他主分有一定的相似性。從雷達圖上可以看出不同鹵豆干廠的鹵汁風味各具特色。

3 結 論

通過電子舌的檢測結果分析可知，同一休閑鹵豆干廠不同鹵制工序的鹵汁在組分和香氣上存的差異相對較小，而不同休閑鹵豆干廠同一鹵制工序的鹵汁在組分和香氣上存在較大差異，圖8可知，不同鹵豆干廠的鹵汁風味各具特色。

在模型分析中，主成分分析和線性判別分析均能夠很好地區分不同來源的鹵汁[7-8]，三個不同廠一鹵和二鹵的2種主成分貢獻率之和在80%以上。個樣品間的距離較遠，較容易區分。

其中對于不同來源的鹵汁其線性判別分析前2維主成分貢獻率之和都在90%以上。由此可以說明電子舌能夠在不同來源鹵汁的檢測中起到較好的應用效果。

參考文獻

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[8] 梁逸曾，俞汝勤.化學計量學[M].北京：高等教育出版社，2003.

Application of Electronic Tongue in the Comparative Analysis of Different Sources in the Marinade

Yin Haiyan1，Wang Zhe1，He Mengrou2

（1.Shaoyang Food and Drug Inspection Institute， Shaoyang，Hunan 422000;2.Shaoyang University， Shaoyang，Hunan 422000）

Abstract：For seven kinds of marinade from different factory and different marinating process， conducting comparative analysis on principal component analysis （PCA） and a linear discriminant analysis （LDA） with electronic tongue. the results indicated that marinade which come from the same leisure halogen tofu factory with different marinating process exist relatively small divergence on the composition and aroma of marinade，but that marinade which come from the different leisure halogen tofu factory with the same marinating process exist comparatively large divergence on the composition and aroma of marinade. Seen different halogen tofu factory marinade distinctive flavor from the radar map.

Key Words： electronic tongue，different sources in the marinade，application， principal component analysis