豉香型白酒中滋味品质检测方案(感官智能分析)

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2020 Vol.39 No.9Serial No.343China Brewing182Analysis and Examination 2020年第39卷第9期总第 343 期中 国 酿 造.183分析与检测 基于电子舌技术的豉香型白酒分类识别研究 孙文佳'，方毅斐?，汪廷彩，何松贵2，刘嘉飞1，余剑霞2，黎伟刚?，雷 毅1* (1.广东省食品检验所国家白兰地、威士忌、伏特加和葡萄酒质量监督检测中心，广东广州510435；2.广东省九江酒厂有限公司，广东佛山528203) 摘 要：豉香型白酒作为广东地产酒，是中国白酒十二大主流香型之一，深受粤港澳地区和东南南地区群众的喜爱。该研究采用电子舌技术和多变量统计学方法相结合，对广东地产豉香型白酒的滋味品质评价分析。结果表明，电子舌对同一产地不同品牌的豉香型白酒做出了较好的分类判别。从味觉雷达图发现三个品牌的酸味、涩味、苦味指标存在一定差异，而在三个品牌的分类判别结果表明，线性判别分析法优于主成分分析法，9个批次的未知样品均能准确识别，表明该模型能够较好区分不同品牌的豉香型白酒。 关键词：电子舌：豉香型白酒；多变量统计分析：分类识别 中图分类号：TS261 文章编号：0254-5071(2020)09-0182-04 doi：10.11882/j.issn.0254-5071.2020.09.034 引文格式：孙文佳，方毅斐，汪廷彩，等.基于电子舌技术的舌香型白酒分类识别研究[].中国酿造，2020，39(9)：182-185. Classification and recognition of Chi-flavor Baijiu based on electronic tongue technology SUN Wenjia'， FANG Yifei， WANG Tingcai'， HE Songgur， LIU Jiafei'， YU Jianxia， LI Weigang， LEI Yil* (1.National Product Quality Supervision and Inspection Center ofBrandy， Whisky， Vodka and Wine， Guangdong Institute ofFood Inspection， Guangzhou 510435， China； 2.Guangdong Jiujiang Distillery Co.， Ltd.， Foshan 528203， China) Abstract： Chi-flavor Baijiu (Chinese liquor)， as one of the twelve major flavor types of Chinese Baijiu， is mainly produced in Guangdong province. It isdeeply loved by the people in Guangdong， Hong Kong， Macao regions and Southeast Asia. In this study， electronic tongue technology and multivariatestatistical methods were used to evaluate and analyze the taste quality of Chi-flavor Baijiu produced in Guangdong province. The results showed thatelectronic tongue was able to distinguish the different brands of Chi-flavor Baijiu from the same origin. According to the taste radar map， it was foundthat the differences among the three brands were caused by acidity， astringency and bitterness. The results of classification and discrimination of threebrands Baijiu showed that the linear discriminant analysis method was superior to the principal component analysis method. The unknown samples ofnine batches could be identified accurately， which indicated that the model could distinguish different brands of Chi-flavor Baijiu. Key words： electronic tongue； Chi-flavor Baijiu； multivariate statistical analysis； classification and recognition 电子舌作为近10年内一种检测味觉品质的新技术，利用了低选择性、非特异性、交互敏感的多传感阵列为基础，能够获取液体样本味觉特征的总体信息，具有感受受值、感知味强度与人保持一致、对味觉物质有高选择性且对一类味觉物质具有整体选择性、可体现味觉物质间的相互作用特性并建立味觉标尺等特点，同时样品无须进行复杂的前处理，可以实现快速的检测。是一种不依赖于感官人员的客观感受系统，具有高灵敏度、可靠性、重复性的特点点。因此，电子舌技术在食品领域的应用研究开展的越来越广泛。目前已经广泛应用于饮料+6、肉、肉味品910、茶11-2、酒[13-14等食品的滋味品质评价和分类。 豉香型白酒是中国十二大主流香型白酒之一，因其具有突出的豉香味而得名[15-17。香香型白酒也叫“斋酒”，酿造工艺独特，以大米为原料，采用小曲大酒饼半固态半液态 边糖化边发酵，液态蒸馏得到基础酒，然后再加入肥肉浸泡、贮存、勾兑而成[18-211。酒中的“豉香”是米香型白酒香气与后熟浸泡肥肉工艺产生的特殊气味所组成的复合香气。豉香型白酒是广东省地产特色酒，深受珠三角地区和东南亚地区群众的喜爱，居我国白酒出口量之首(22-24纠。弗山是豉香型白酒原产地、岭南酒文化发源地和中国豉香型白酒产业基地2. 本实验选取广东省佛山地区按照传统工艺酿造的不同品牌的豉香型白酒为研究对象，采用电子舌进行味觉检测，对豉香型白酒的苦味、味、酸味、咸味、鲜味等基本味觉感官指标，以及苦的回味、涩的回味和丰富度进行数字化评价，通过多变量统计学方法研究各滋味指标与各样品之间的关系，为豉香型白酒质量品质评价和分类鉴别体系的建立提供依据。 ( 收稿日 期 ：20 2 0-02- 2 6 修回日期：20 2 0- 0 4- 11 ) ( 基金项目： 广 东 省食品药品监督管理局科技创新项目(2018 JDZ02) ) ( 作者简介： 孙文佳(1 98 7-)，女，工程师 ， 硕士，研究方向为食品质量与安全。 ) ( * 通讯作者 ：雷 毅( 19 77-) ， 男，主任药师，博士，研究方向为食品安全与质量分析。 ) 1材料与方法 1.1材料与试剂 酒样[36个，其中1~12号样品为品牌1号酒(酒精度29%vol)，13~24号样品为品牌2号酒(酒精度29%vol)，25~36号样品为品牌3号酒(酒精度29.5%vol1：广东佛山某3个酒厂。 咸、酸、鲜、苦和涩味的味觉标准溶液：日本Insent公司；氯化钾、酒石酸、氢氧化钾、浓盐酸和无水乙醇(均为分析纯)：广州化学试剂厂。 1.2仪器与设备 SA 402B 味觉分析系统(配备5个测试传感器和2个参比传感器，其中AAE、CT0、CA0、AE1和C00测试传感器分别用于测试鲜味、咸味、酸味、涩味还有苦味)：日本Insent公司；M293986纯水机：美国Millipore公司。 1.3方法 1.3.1试剂配制 参比溶液：称取2.24g氯化钾、0.05g酒石酸，用超纯水定容至1L，混匀，静置1d后备用； 清洗溶液A：取8.3mL浓盐酸置于500 mL超纯水中，加入300 mL无水乙醇，用超纯水定容至1L，混匀，静置1d后备用； 清洗溶液B：称取7.46g氯化钾、0.56g氢氧化钾，用适量超纯水溶解后，加入300mL无水乙醇，用超纯水定容至1L，混匀，静置1d后备用。 1.3.2样品的预处理 准确量取40mL酒样加入20mL超纯水，混合均匀后，静置3 min后上机。 1.3.3仪器方法 使用电子舌对酒样进行测定，将60mL酒稀释液均匀倒在两个样品杯中，传感器在待测样品中浸泡30s进行测试。每个米酒样品重复测4次，选取后3次测量的数据平均值作为本研究分析的原始数据。 1.3.4模式识别方法 采用Origin pro 2017软件对数据进行主成分分析 (prin-cipal component analysis，PCA)、线性判别分析 (linear dis-criminant analysis，LDA)。 2结果与分析 2.1传感器响应信号处理 测试时选取参比溶液为校准溶液，每次采样时间为30s，每秒钟采样一次，电子舌系统软件每秒钟自动记录一次数据。待测样品的化学分子与传感器膜的之间的相互作用会影响膜的电势，最后达到动态平衡。随着采样时间的延长，传感器的响应信号也逐渐趋于平稳。本实验采取电子舌传感器响应信号相对平稳的第30秒的数据进行分析讨论。通过电子舌自带的分析软件将传感器响应信号转化为相应的味觉强度。详见表1。 表1 电子舌传感器与基本味觉对应情况 Table 1 Electronic tongue sensor corresponds to the basic tastesensation 传感器 对应的基本味觉 呈味物质 阈值/% CT0 咸(saltiness) 氯化钠 0.05 CA0 酸 (sourness) 柠檬酸 0.0025 C00 苦(bitterness) 硫酸奎宁 0.0001 AAE 鲜(umami) L-谷氨酸钠 0.03 AE1 涩(astringency) 单宁 备注：表中味觉阈值是指室温下的阈值。 2.2不同品牌豉香型白酒的味觉区分 为了探究电子舌对豉香型白酒的鉴别能力，试验中选取佛山地区不同品牌按照传统工艺酿造的同等档次豉香型白酒作为检测对象。三款酒的味觉信号雷达图分别对应为图1a、1b、1c。 图1 不同品牌豉香型白酒味觉雷达图 Fig. 1 Taste radar map of different brands of Chi-flavor Baijiu 对比图1a、b、c可以发现，在酸味、苦味、味味方面三款酒有较明显区别，其中1号酒样酸度偏高，2号酒样苦味较高，3号酒样酸味、苦味、涩味均较低。在咸味、鲜味、丰富度、苦的回味、涩的回味方面三款酒无明显区别。选用酸味、苦味、涩味做3D图，详见图2。 图2豉香型白酒的味觉三维图(酸味、苦苦、涩味) Fig. 2 Three dimensional map of taste of Chi-flavor Baijiu(sourness， bittemess， astringency) 由图2可以看出，1号酒、2号酒、3号酒有一定的聚集效应，且2号酒与1号酒、3号酒能够明显区别开，但1号酒和3号酒区别不明显。 2.3不同品牌豉香型白酒的化学计量学区分 采用统计学软件对数据进行主成分分析(PCA)、线性判别分析(LDA)。对不同品牌豉香型白酒进行PCA分析(图3)可知，主成分分析中主成分1的方差贡献率为53.6%、主成分2方差贡献率为26.3%、主成分3方差贡献率为17.2%，前2维主成分的累计方差贡献率为79.9%，前3注主成分的累计方差贡献率达到到97.1%，说明保留了原始数据绝大部分的信息量。由图3可以看出，2号酒与1号酒、3号酒可以较好的区分，但1号酒和3号酒在PCA区分图中有一部分的重叠。 图37不同品牌豉香型白酒主成分分析结果 Fig. 3 Principal component analysis results of different brands ofChi-flavor Baijiu 由LDA分析(图4)可知，典型变量1、典型变量2的方差贡献率分别为67.8%、32.2%，前2维主成分的累计方差贡献率达到了99.9%，可以得到较好的区分效果。对比图3和图4，可以发现LDA区分图的离散程度较PCA区分图小，区分效果也更好，这主要是二者的理论依据不同造成的。 图4不同品牌香型白酒线性判别分析结果 Fig. 4 Linear discriminant analysis results of different brands ofChi-flavor Baijiu 2.4豉香型白酒风味分析模型区分未知样品的情况 选择8种味觉指标作为变量，使用贝叶斯判别函数模拟识别9批次未知样品。根据表2、表3中sig.=0.000小于显著性水平0.05，表明函数达到了显著性水平。未知样品预测结果见表4，个案分类结果汇总见表5。由表4、表5可知，9个未知样品都能够进行识别，个案分类结果汇总显示判别函数回判正确率为100%>85%，表明该模型有效。对9批次未知样品的模拟判别结果全部正确，表明该模型能够较好识别不同品牌的豉香型白酒。未知样品的预测结果分布情况见图5。 表2模型特征值结果 Table 2 Eigenvalues results of the model 函数 特征值 方差百分比/% 累积方差百分比/% 典型相关系数 1 33.323 67.78 67.78 0.985 2 15.842 32.22 100.00 0.970 表3判别函数显著性检验结果 Table 3 Significance test results of discriminant function 函数 Wilks'Lambda 卡方 自由度 显著性 1 to2 0.002 187.611 16 0.000 2 to 2 0.059 83.305 7 0.000 表4判别分析模拟识别未知样品预测结果 Table 4 Prediction results of unknown samples identified bydiscriminant analysis simulation 样品编号 预测结果 是否识别 37 1 是 38 1 是 39 1 是 样品编号 预测结果 是否识别 2 2 42 2 3 3 3 表5样品分类结果汇总 Table 5 Summary of case classification results 分类 分组 总计 1 2 3 1 12 0 0 12 原始 2 0 12 0 12 3 0 0 12 12 未知样品 3 3 3 9 1 100% / / 100% 2 / 100% / 100% 正确率 3 / / 100% 100% 未知样品 100% 100% 100% 100% 图5预测结果分布 Fig. 5 Distribution of prediction results 3结论 电子舌技术能够获取豉香型白酒样本的整体味觉信息，同时避免了主观因素及其他的人为误差，测定结果更客观、可靠、可重复。 电子舌对于同一产地不同品牌的豉香型白酒能较好地区分。模式识别分析中，主成分分析和线性判别分析均能得到较好的结果。线性判别分析法分析效妙要优于主成分分析法的结果。 通过电子舌采集的味觉信息构建的分析模型能够较好的区分未知样品。 ( 参考文献： ) ( [1 ]胡洁，李蓉，王 平 .人 工 味觉系统 —— 电子舌的研究[].传感技术学报， 20 01，1 4 ( 2 ) ：1 6 9 - 179 . ) ( [2]王 俊 ，胡桂 仙 ，于勇.电子鼻与电子舌在食品检测中的应用研究进展 [ J] .农 业 工程学报，2004 ，20 ( 2 )：2 92 - 2 9 5. ) ( [3] PERIS M ， E SCU DE R-GILA B E R T L . 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