基于電子舌對不同類型白酒味覺的研究

賈春琪，杜艷紅，聶建光，李婷婷，譚 昊，李斯邁

（北京紅星股份有限公司，北京 101400）

白酒是中國人最常飲用的一種蒸餾酒，其原料主要為高粱等谷物，通過固態發酵、固態蒸餾、貯存陳釀制得。根據糖化發酵劑可分為大曲酒、小曲酒、麩曲酒等；根據香型可分為清香型、濃香型、醬香型等。目前，白酒的感官評價方法以人工為主，主要參考香氣和口感等方面的感官特性。

電子舌（味覺分析系統）是模仿人體味覺機理制成的一種新型現代化分析檢測儀器，主要評價樣品的酸味、甜味、苦味、咸味、澀味、鮮味及苦味回味、澀味回味和豐富性。味覺傳感器模擬了生物活體的味覺感受機制，由傳感器表面的人工雙層脂質膜（類似人的舌頭）與各種呈味物質之間產生靜電作用或疏水作用。這種作用確保了傳感器對味覺物質的選擇性，使電勢發生變化，這種變化被分析器（類似于人的大腦）所捕獲，依據內部分析模型，直接對響應的味覺指標進行定量分析，不同類型的人工雙層脂質膜，確保了對不同味覺物質的良好選擇性，從而達到定性分析的效果。電子舌具有重復性好、測量迅速、操作簡單等優點，現已廣泛應用在食品研發、味覺質量檢測、制作產品味覺特征圖等方面。

本實驗根據電子舌對味覺指標的量化功能，從味覺上對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，為日后儀器品評結合人工品評提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器

酒樣：9 種白酒樣品（1—9#）包括麩曲清香型白酒、大曲清香型白酒、大曲醬香型白酒、大曲濃香型白酒，見表1。

表1 白酒樣品列表

超純水（電導率＞18.2 MS/cm）：由超純水儀器Milli-QAdvantage A10制備。

儀器設備：酒精測量儀（Anton Paar Snap 41）；日本INSENT 公司的味覺分析系統，型號TS-5000Z。實驗使用的電子舌配置由5 根脂質膜傳感器（詳見表2）和3 根參比電極組成。

表2 電子舌傳感器介紹

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品處理

準備9 個白酒樣品各50 mL 于試管中，使用酒精計準確測量各樣品的酒精度，之后用超純水分別將9個白酒樣品稀釋到酒精度為43%vol，搖勻后再次使用酒精計測量確認，保證誤差在±0.5%vol。樣品密封狀態下在室內放置72 h。

1.2.2 實驗操作

將9 個白酒樣品倒入電子舌專用測試杯，依次放入電子舌進樣定位板孔中，測試程序設定為每個樣品循環檢測4次。

1.2.3 數據處理與分析

TS-5000Z 味覺分析系統采用數據庫管理系統PostgreSQL8，對測得的味覺指標數據結果進行統計分析和圖形繪制。

2 結果與分析

2.1 味覺差異結果分析

味覺指標雷達圖可快速查看每個樣品間味覺指標的差異，各味覺指標以輪狀坐標軸形式標明，一個坐標軸代表一種味覺。坐標軸的正方向為味覺值增大方向，當同軸上的味覺差值大于一個刻度即為多數人可明顯感受到的味覺差異。

從圖1 可以看出，9 種白酒樣品在甜味上差異明顯，其中咸味、酸味、苦味、澀味差異較明顯，苦味回味和澀味回味基本無差異。9#、8#為大曲濃香型白酒，樣品甜味突出、咸味較強；6#、7#為大曲醬香型白酒，酸味突出。

圖1 不同類型白酒的味覺指標雷達圖

2.2 味覺測試穩定性分析

電子舌味覺測試程序設定為每個樣品循環檢測4 次，為減少誤差，數據分析時去掉第一次循環檢測值，保留第二次、第三次、第四次循環檢測值，統計結果見圖2。

由圖2 可以看出，三次循環檢測值基本一致，重復性良好，說明電子舌味覺測試穩定性好。

圖2 電子舌味覺測試值

2.3 傳感器分辨能力

電子舌的傳感器分辨能力主要依據m1 和m2值判斷。m1 值越小，結果越準確，當m1＞10 時，數據的準確性較低；m2 值越小，則分辨樣品的味覺指標能力越強，樣品間差異大，m2＞50 時，傳感器分辨能力誤差可能較大。

從表3 可知，酸味、甜味、苦味、咸味、澀味、苦味回味、澀味回味的味覺指標的m1 值均小于10，說明傳感器測試的數據重復性好、準確性較高；m2值均小于15，可見電子舌傳感器響應穩定，對樣品的所有味覺指標能有效識別。

表3 電子舌傳感器分辨能力分析

2.4 主成分分析結果

主成分分析（Principal Component Analysis,PCA）主要研究將原始數量較多且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。主成分得分圖是以散點圖為基礎，每個點代表一個樣品的一次檢驗，點與點之間的距離代表樣品之間特征差異的大小。不同類型白酒的主成分分析圖見圖3。

通過主成分分析發現，PC1 貢獻率為70.45%，PC2 貢獻率為23.64 %，二者占原始數據的94.09 %，說明PC1 和PC2 包含了PCA 轉換中絕大部分的貢獻率，說明前兩個主成分對應的特征向量可以用來表示整體的信息。

從圖3 中可以明顯看出，各樣品能夠較好地落在各自的區域范圍內而不互相干擾。其中清香型的1#、2#、3#、4#和5#樣品分布相近，醬香型的6#和7#樣品分布較相近，濃香型的8#和9#樣品同樣分布較相近。綜上可知，電子舌味覺測試可以將不同類型的白酒較明顯的區分。

圖3 不同類型白酒的主成分分析圖

從表4 可以看出，苦味、澀味和苦味回味對第一主成分的貢獻較大（絕對值越大貢獻越大），酸味、甜味對第二主成分的貢獻較大，可見9 種不同類型的白酒在味覺上的差異主要表現在苦味、澀味、苦味回味、酸味和甜味這幾個指標上。

表4 樣品的PCA主成分貢獻表

3 結論

本試驗采用電子舌味覺分析系統對9 種不同類型的白酒進行檢測分析。結果顯示，味覺指標雷達圖中清楚、客觀的展現了不同白酒樣品的具體味感特征及差異；味覺測試穩定性分析顯示電子舌測試值重復性良好，測試穩定；味覺測試誤差率中m1＜10、m2＜15，說明電子舌傳感器分辨能力強且準確，對樣品的味覺指標都能有效識別；通過主成分分析，發現電子舌能較準確地將不同類型的白酒進行聚類分析，不同香型的酒類得以區分。本實驗結論為電子舌味覺測試系統應用于白酒品評方面的研究提供了一定理論基礎。