基于电子舌对不同类型白酒味觉的研究

基于电子舌对不同类型白酒味觉的研究本实验根据电子舌对味觉指标的量化功能，从味觉上对不同种类的白酒进行差异分析，旨在检验电子舌对白酒样品的区分能力，为日后仪器品评结合人工品评提供理论支撑。（北京红星股份有限公司）检测仪器：日本INSENT公司的味觉分析系统，型号TS-5000Z结果分析：采用电子舌对不同类型白酒进行味觉测试，通过酸味、甜味、苦味、咸味、涩味五种味觉传感器，检测不同类型白酒的味觉特点和味觉差异，运用主成分分析（PCA）技术，分析味觉测试值，其中苦味、涩味和苦味回味贡献率70.45%，为第一主成分（PC1），酸味、甜味贡献率23.64%，为第二主成分（PC2），第一主成分和第二主成分贡献率之和为94.09%，数据可靠且有效。研究发现电子舌能将清香型白酒、浓香型白酒和酱香型白酒进行区分，为电子舌味觉系统应用于白酒品评评价方面提供了一定的理论基础。 结论本试验采用电子舌味觉分析系统对9种不同类型的白酒进行检测分析。结果显示，味觉指标雷达图中清楚、客观的展现了不同白酒样品的具体味感特征及差异；味觉测试稳定性分析显示电子舌测试值重复性良好，测试稳定；味觉测试误差率中m1＜10、m2＜15，说明电子舌传感器分辨能力强且准确，对样品的味觉指标都能有效识别；通过主成分分析，发现电子舌能较准确地将不同类型的白酒进行聚类分析，不同香型的酒类得以区分。本实验结论为电子舌味觉测试系统应用于白酒品评方面的研究提供了一定理论基础。酿酒科技 2022年第6期(总第336期)·LIQUOR-MAKING SCIENCE & TECHNOLOGY22022 No.6(Tol.336) 105DOI：10.13746/j.njkj.2022049 酿酒科技 2022年第6期(总第336期)·LIQUOR-MAKING SCIENCE & TECHNOLOGY 2022 No.6(Tol.336)106 基于电子舌对不同类型 白 酒味觉的研究 贾春 琪，杜艳 红 ，聂建光，李 婷 婷 ，谭 昊 ，李 斯 迈 (北京红 星股 份 有 限公司 ，北京101400) 摘 要： 采用 电 子舌对 不同类型白酒进 行 味觉测试 ，通过酸 味 、甜味、苦 味 、咸味、涩 味 五 种 味觉传感 器 ，检 测 不 同 类型 白 酒的 味 觉特点和味觉差异，运用 主 成 分分 析(PCA)技 术，分析味觉测试值，其 中苦 味 、涩味和苦 味 回味 贡 献率70.45%，为第 一主 成 分(PC1)，酸味 、甜 味贡 献率23.64%，为 第 二主成分 (PC2)，第一主成分和第二 主 成 分 贡献率之和 为94.09%，数据可靠且有效 。研究发现电 子舌 能将清香 型 白 酒、浓 香 型白酒和酱香型白酒进行 区分 ，为电子 舌 味觉 系 统应用于白酒 品评 评价方面提供了 一 定的 理论基础。 关键词： 白酒 ； 电子舌 ； 主成 分分 析 ； 区分辨识 中图分类号 ：TS 262.3； TS261.7 文 献 标识码：A 文章编号：1001-9286(2022)06-0105-04 Research on the Taste of Different Types of Baijiu Based on Electronic Tongue JIA Chunqi， DU Yanhong， NIE J iangu a ng， LI Tingt i ng， T A N Hao and LI Simai (Beij i ng Red St a r Co. Ltd.， Be ij i ng 101400， C h i n a) Abstract： The el e c t ronic t ong u e wa s us ed to ana l yze t he ta s t e of d i f f e re n t t y pe s o f Bai j iu， and t h e ta s t e c har a cter i st ics a n d differences of d i fferent typ es of Baijiu w e r e det ec ted by five t a s te s en s or s (so ur， s w e et ， b it t er， sa lty and ast rin g e nt). U si ng pr in c i p a l compone n t an a ly s i s (P CA ) t o ana ly z e t h e ta s te v a l ue s ， we found that t h e contri b ution ra te of b it t ernes s ， astringenc y and bitt er a ftert as te w a s 70.45 %， w hic h w a s t h e fi r s t pr in c i p al c o mponent (PC 1)； t he contr i bu t i on rat e of so u r a nd swee t w a s 23.64 %， wh i c h w a s the s e c ond principa l c o mponent (PC2)； t he con t rib u tion rat e of PC I and PC2 wa s 94.09 %， ind i cat i ng tha t th e dat a w as rel i able and v a lid. The r e-s ul t s showed t ha t the electr o nic t o ngue cou l d dis ti ngu i sh Qin gx iang Ba i j i u ， N o ng x i a ng Ba ij i u and Jiangxian g Ba i j i u . Thi s st u dy has pr o v i de d a the o reti ca l b asi s for the a ppl ica tion o f t he el ec tronic tongue i n B ai j iu t as t i n g and e v a l u at i on. Key words： Bai j iu ； electronic tongue ； princ i pa l co mponent analy s i s ； disting ui sh 白酒 是 中 国 人最 常 饮 用的一 种 蒸馏 酒，其原料 主要为高粱等 谷 物 ，通过 固 态发酵、固 态 蒸馏、贮存 陈酿制 得 。根据糖 化发 酵剂 可 分 为大 曲酒 、小 曲 酒 、麸曲 酒 等 ；根据 香型可 分为 清香型、浓 香型 、酱 香型 等 。目 前 ，白酒 的感 官评 价 方法 以人工为主，主要参考 香 气 和口 感等 方 面 的感 官 特 性。 电子 舌 (味觉分 析 系统)是模 仿人 体 味 觉 机理 制 成 的一 种 新型现代 化 分 析检测仪 器 ，主要 评 价样 品 的酸味 、甜 味 、苦 味、咸味 、涩味 、鲜味 及 苦味 回 味、涩 味 回 味和丰 富性。味 觉 传感器模 拟了 生物 活体 的味觉感受机 制，由 传 感器表面的人 工 双层脂 质 膜(类 似人 的舌头)与 各 种呈 味 物质之 间 产生静 电作用或疏 水作 用。这种 作 用 确保了 传 感器 对味 觉物 质的选 择性 ，使 电势 发生变 化，这 种 变 化 被 分 析 器(类 似于人 的 大脑)所 捕 获，依 据内部 分 析模 型，直 接 对 响 应的 味 觉指 标进 行定量 分 析 ，不 同类 型的 人工 双层脂质膜 ，确 保了 对不 同味 觉 物 质 的 良 好 选择性 ，从而达 到 定性分析 的 效果 。电子舌具有 重复性好 、测量迅 速 、操作简单等 优 点 ，现已广泛 应 用在食品 研 发 、味觉质量 检 测 、制作产 品 味觉 特征 作者简 介 ：贾春琪，男，硕士，研究方向为白 酒 酒体设计及研发，E -ma i l ：jcq@r ed st arw i n e .co m 。 图等方面5。 本 实验 根 据电 子 舌对 味觉指 标 的 量 化 功 能 ，从 味 觉上对不 同 种类的 白酒进 行差异分析，旨在 检验 电子舌对 白 酒 样 品的 区分 能力 ，为日 后仪器 品评 结 合 人 工 品 评提 供 理论 支 撑。 材料与方法 1.1 材料、仪 器 酒样：9种白酒 样 品(1-9#)包括麸 曲清 香型 白酒、大曲清香型白酒 、大曲 酱香型白酒 、大曲 浓香 型白酒 ，见 表 1。 表 1 白酒样品列表 编号 香型 1# 麸曲清香型白酒 2# 麸曲清香型白酒 3# 麸曲清香型白酒 4# 麸曲清香型白酒 5# 大曲清香型白酒 6# 大曲酱香型白酒 7# 大曲酱香型白酒 8# 大曲浓香型白酒 9# 大曲浓香型白酒 超 纯水(电导 率>18.2MS /cm )：由超纯水 仪 器 Milli-QAdv a ntage A10制备 。 仪 器 设 备 ：酒精测量 仪(Anton Paar Snap 41)；日本INSENT 公司 的 味觉分析系统 ，型号TS -5000Z 。实验使用的 电 子舌 配 置由 5根脂质 膜 传感 器(详 见表 2)和3根 参比 电 极 组成 。 1.2 实 验 方法 1.2.1 样品处理 准 备9个 白 酒样品 各50mL 于 试 管 中，使 用 酒 精计 准 确测量各 样 品 的酒精度，之后 用超 纯水分 别 将9个白 酒样 品稀释 到酒 精度 为43 %v o l，摇匀后 再 次使 用 酒精计 测 量确认 ，保证误差在+0.5%vol 。样 品密封状态 下在 室 内 放置72h。 1.2.2 实验操 作 将 9个白 酒样品 倒入电子 舌专 用 测 试 杯，依 次 放入 电 子舌 进样 定位板 孔中，测试 程序设定 为每 个 样 品循环 检 测 4次。 1.2.3 数 据 处 理 与 分析 TS-5000Z 味觉分 析系 统采用 数 据库管 理 系统 PostgreSQL8，对 测得 的味 觉指标数据结果 进行 统 计 分析 和图 形绘制。 2 结果与分析 2.1 味 觉差异结 果分析 味觉 指 标 雷达图可快速 查 看每 个 样品间 味觉 指 标 的差异，各 味觉指 标 以 轮 状坐 标轴 形 式标明，一 个坐标轴 代表 一 种 味 觉。坐 标 轴 的正方向 为 味 觉值增 大 方向，当 同 轴 上 的 味 觉差值大 于 一个 刻 度 即为多数 人 可 明 显感受 到 的 味 觉差异。 Lmgmai 图1 不同类 型 白酒的味觉指标雷 达 图 从图1可以看出 ，9种白酒 样 品在 甜味 上差异 明显 ，其 中 咸 味 、酸 味、苦 味、涩 味 差 异 较 明 显，苦味 回 味和 涩 味 回 味 基本无差异。9#.8#为大曲浓 香型 白酒，样 品 甜味 突 出 、咸 味 较强 ；6#、7#为 大 曲 酱香 表2电 子舌传感器介绍 传感器名称 可评价的味道 基本味(相对值) 回味(CPA值) 咸味传感器(CTO) 咸味(食盐等无机盐引起的咸味) 无 酸味传感器(CA0) 酸味(醋酸，柠檬酸，酒石酸等引起的酸味) 无 苦味传感器(C00) 苦味(苦味物质引起的味道，在低浓度下被感知为丰富性) 苦味回味 涩味传感器(AEI) 涩味(涩味物质引起的味道，低浓度下感知为剌激性回味) 涩味回味 甜味传感器(GL1) 甜味(糖或糖醇引起的甜味) 无 型白酒 ，酸味突出。 2.2 味 觉测 试 稳 定性分析 电子 舌味觉 测 试程序 设 定 为 每个样品循环检 测 4次 ，为 减少误差，数 据 分 析 时去掉第 一 次 循环 检测值，保 留 第 二 次 、第 三 次、第四次 循 环 检测 值 ，统计结 果 见图 2。 由图 2可 以 看 出，三次 循 环 检测 值基本一致，重复性良好，说 明 电子舌味 觉 测试稳定 性 好 。 2.3 传 感器 分 辨能 力 电 子舌的 传 感器 分 辨能 力 主要 依据ml和m2值判 断 。ml值 越 小，结果越准确 ，当 m1>10时，数 据的准确性 较低；m2值 越 小，则 分辨 样品 的 味 觉 指 标能力越 强 ，样 品间 差异 大，m2>50时，传 感器 分 辨能 力 误差可能 较 大 。 从表 3可 知 ，酸 味、甜味、苦味 、咸味、涩 味、苦 味回 味 、涩 味 回 味的 味觉 指标 的 ml 值均 小 于 10，说 明传感器 测试 的数 据 重复 性 好、准 确性较高 ：m2值 均小 于 15，可 见 电子舌 传 感器响应 稳 定 ，对样 品 的所 有 味觉 指 标能有 效 识 别 。 2.4 主 成 分分析 结果 主 成 分 分 析 (Princ i pal Component Analysis ， PCA)主 要 研 究 将 原始数量 较 多 且 具 有 一 定相关 性 的 指 标 线性 组合 成 一组新的互 不 相关 的 综合指 标 。通 常把新 的指标称 作 主 成分 ，主 成 分 中 贡献率 最大的为第一主 成 分 ，贡献 率次 之 的 为 第 二 主 成 分，总的贡献率 越 大，说明 主成 分 越能反映 原 来多 指 标 的信 息。主 成 分得分 图 是以散 点图为 基 础 ，每 个点 代表 一 个样 品的一次检验，点与点 之间的 距离 代表样品 之 间特征差异的大 小 圃。不同 类 型白酒的 主 成 分分 析 图见 图3。 通过 主 成分分 析发现， PC1贡献率为 70.45%， PC 2 贡献率 为 23.64%，二 者占原始数 据 的 94.09%，说 明 PC 1和 PC2包含了 PCA 转换中 绝 大 部 分 的贡献率 ，说明前两 个 主成分 对 应的特 征 向量 可以用来 表示整体的信息。 从 图3中 可以明显看出 ，各 样品 能 够较好地 落 在各自的 区域 范 围内 而不互相干扰。其中清 香 型 的1#、2#、3#、4#和 5#样品分 布相 近，酱 香型的 6#和 图2 电子舌味觉测 试值 电子舌传感器 分 辨能力分析 味觉指标 酸味 苦味 涩味 苦味回味 涩味回味 咸味 甜味 G(每个样品标准偏差的均方根) 0.25 0.22 0.16 0.07 0.03 0.15 0.6 sl(每个样品平均值的均方根) 6.74 4.27 3.96 0.93 0.32 8.6 17.14 s2(所有样品的标准偏差) 6.52 3.08 1.57 0.49 0.31 7.42 4.28 ml：(g/s1)*100% 3.65 5.09 4.08 7.86 8.6 1.7 3.51 m2：(g/s2)*100% 3.77 7.05 10.27 14.96 8.82 1.97 14.07 nt+amH Data t hple 图3不 同类 型白酒 的 主成 分 分 析图 7#样品分 布 较相 近，浓 香型 的8#和 9#样品 同 样 分 布较相近。综 上 可 知 ，电子 舌味觉 测 试可 以将 不同 类型 的 白酒较 明显 的 区 分。 表 4样 品 的PCA主成分 贡 献表 项目 PC1 PC2 酸味 0.079347 -0.732643 苦味 0.443512 -0.099296 涩味 0.439067 -0.068759 苦味回味 0.43601 -0.072237 涩味回味 0.39401 -0.308197 咸味 0.38164 0.298572 甜味 0.336487 0.509213 从表 4可 以 看出 ，苦味 、涩味 和 苦 味 回 味 对第 一 主成 分的贡献较大(绝对 值 越 大 贡献越大)，酸 味 、甜 味对 第 二 主成分的贡献 较大，可 见9种 不 同 类型 的 白酒在味觉上 的 差 异 主要表现在苦味、涩 味、苦 味 回 味 、酸 味 和 甜味这几个 指标上。 结论 本试验采用 电 子舌味觉分析 系 统 对9种 不同 类型的白酒 进 行 检 测 分 析。结果显示，味 觉指 标 雷 达图中清楚、客观 的 展现了 不 同 白 酒样品的具 体 味 感 特 征及差异 ；味 觉 测试稳 定 性 分析 显示电 子 舌 测 试值 重复性 良好 ，测试稳定 ；味觉测试 误差率中 m1<10、m2<15，说 明电子 舌 传感器 分 辨能力强且 准 确，对样品的味觉指 标 都 能有 效识别 ；通过主 成 分 分 析 ，发现 电 子舌能较 准 确 地将 不同类 型的白 酒 进 行聚类 分 析，不同 香型的酒 类得以 区分。本 实验 结 论 为 电子舌味 觉测试系统应用 于 白酒品评方面 的 研 究提供了一定 理 论基 础 。 参考文献： [1]孙宝国，吴继红，黄 明泉，等.白 酒风味化学研 究 进展[].中 国食 品学 报 ，2015(9)：8. 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