基于电子鼻和电子舌技术对不同金银花酒的鉴别分析

感官

【智能感官】基于电子鼻和电子舌技术对不同金银花酒的鉴别分析

        以金银花为原料制作金银花酒可将金银花中的活性成分转移到酒中，达到保健的效果，目前市场中主要的金银花酒生产类型有酿造、配制和泡制三大类，不同生产类型的金银花酒品质和风味存在一定的差异，而风味是影响消费者喜好的关键，因此对不同生产类型的金银花酒进行鉴别分析对金银花酒市场的发展有重要作用。
        本试验将采用电子鼻技术、电子舌技术及二者拟合技术结合感官评价对不同生产类型的金银花酒进行鉴别研究。利用主成分分析法和判别因子分析法对所测数据进行分析，主成分分析可结合数据库分析出原本样品的特征信息；判别因子分析可根据样品已知的信息重新组织所收集的信息，从而使结果尽量与已知信息一致，对2个以上的样品种类进行分类识别。
        一、材料与方法
        材料        本实验采用不同生产类型的5种金银花酒和1种小曲酿造白酒为研究样品，详见表1。

表1 酒样品信息

                               
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        仪器与设备        HeraclesⅡ电子鼻系统，ASTREE电子舌系统。        实验方法        人工感官评价方法        选取经过相关培训合格的专业人员组成5人评定小组，其中2名为女性，3人为男性。要求感官灵敏，掌握各类香型酒类的特征。品酒环境适宜，无杂余气体。感官评价方法及评价标准参考白酒分析方法。感官评价小组人员单独对六种样品进行品评，每测完一种样品，品评人员漱口后进行下一种。对样品的评价要公正、科学、准确，分别从色泽、香气、滋味三个方面对样品进行评价。        电子鼻检测方法        超快速气相色谱电子鼻包含两根长度为10m，柱径为180μm的色谱柱MXT-5/MXT-1701。其中MXT-1701是弱极性色谱柱，MXT-5是非极性色谱柱。检测样品时将温度稳定在25℃，用正构烷烃标准溶液（nC6~nC16）对电子鼻设备进行开机诊断，准断无误后精密量取1mL样品于规格为20mL的电子鼻专用顶空进样瓶。将装有样品的顶空瓶放入自动进样器的托盘上以125μL/s的进样速度自动进样，进样后的样品进入到捕集阱进行浓缩捕集，之后进入到两根色谱柱中通过检测器进行检测，数据采集时间为130s，每个样品重复3次。        电子舌检测方法        电子舌系统采用第六套传感器系统，包括AHS、PKS、CTS、NMS、CPS、ANS、SCS共7根传感器。实验开始前，对电子舌仪器的味觉传感器系统进行活化、校正、诊断，待传感器通过后开始实验。将6个样品置于20℃的恒温水浴锅中，量取25mL样品于电子舌专用烧杯放入传感器进行检测。单次信号采集时间为120s，每次分析时间为3min。每检测一个样品对所使用的传感器用蒸馏水进行一次彻底清洗，清洗时间为10s。每个样品进行3次重复。        数据分析        采用AlphaSoft软件对所得数据进行分析。
        二、结果与分析
        人工感官评价结果        如表2所示，品评人员在统一的品评环境下进行品评，分别从外观、气味、滋味方面进行评价。外观评价得出样品的颜色和澄清度均为市场合格产品，其中4号样品大曲配制酒为黄色，5号样品小曲泡制酒为微黄色，二者在颜色上明显与其他酒样品有所差异；气味上五种金银花酒都带有清新的果香味，其中5号小曲泡制酒果香味最为浓郁，与对照品小曲酿造白酒的米香味形成对比；口味上1号和3号大曲酿造金银花酒的辣味突出，4号的甜味浓郁但与其他金银花酒并没有明显的区别。

表2 酒样品感官评价结果

                               
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        电子鼻结果分析        图2为六个样品的主成分分析图。从图中可以看出，PC1为79.64%，PC2为18.33%，总的贡献率97.97%大于80%，说明这两种主成分代表了大部分的样品信息。从PC1看1、3号大曲酿造金银花酒、2号小曲酿造金银花酒、5号小曲泡制金银花酒、4号大曲配制金银花酒四种生产类型的金银花酒得到了很好的区分，同时小曲酿造白酒与金银花酒类也区分开来，1号和3号样品同为大曲酿造酒，因此差异较小，区分不明显；从PC2看，1、3号大曲酿造酒与其它金银花酒得到了很好的区分，与其他金银花酒样品的间距较大，6号小曲酿造白酒与5号小曲泡制金银花酒间距较小，但基本可以进行区分。

                               
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图2 酒样品电子鼻主成分分析图

        对样品进行判别因子分析，结果如图3所示，DF1为47.99%，DF2为41.73%，总的贡献率89.72%，6个样品均能好地区分开来。DF1中4号大曲配制金银花酒和5号小曲泡制酒与其它样品的间距较大得到很好的区分；DF2中6号小曲酿造白酒与其他金银花酒类得到了明显的区分。1、3号大曲酿造酒和2号小曲酿造金银花酒在DF1中间距较小，区分度低，但在DF2中的间距较大，整体能够得到很好的区分。

                               
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图3 酒样品电子鼻判别因子分析

        综上，电子鼻可以很好的鉴别不同生产类型的金银花酒，主成分分析和判别因子分析结果一致，大曲配制金银花酒在其中区分度最高，大曲酿造金银花酒次之；小曲酿造金银花酒和小曲泡制金银花酒区分明显；同时小曲酿造白酒与金银花酒类之间也得到明显的区分。        电子舌结果分析        如图4所示，在酸味上，四种生产类型金银花酒基本被鉴别，但5号小曲酿造金银花酒与6号小曲酿造白酒几乎完全重叠，未能在酸味上区分开；咸味上，1号大曲酿造金银花酒与2号小曲酿造金银花酒响应度重合，未被区分，其余样品基本能被鉴别；鲜味上，1号大曲酿造金银花酒、4号大曲配制金银花酒、5号小曲泡制金银花酒响应度重合，未能区分开，而2号小曲酿造金银花酒响应度明显高于其他样品。此外在四个通用设置传感器中，五种金银花酒的响应度显示出差异，可被区分开。

                               
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图4 酒样品电子舌滋味强度雷达图谱

        图5为六种酒样品电子舌PCA分析图，PC1贡献率为65.60%，PC2的贡献率为25.31%，PC1和PC2的累积贡献率之和为90.91%，主成分分析识别指数达到了90，且6个样品在电子舌主成分分析图中均无交叉重叠，这表明电子舌技术可以在滋味方面对样品进行准确的鉴别。1号大曲配制金银花酒、2号小曲酿造金银花酒得到了很好的区分；3号大曲酿造金银花酒、4号大曲配制金银花酒和5号小曲泡制金银花酒及6号小曲酿造白酒从PC1看有部分的重叠，区分度不是很明显，但在PC2中有明显的间距，基本可以区分开来。

                               
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图5 酒样品电子舌主成分分析图

        综上所述，电子舌能够准确的鉴别出6种酒样品的差异。滋味雷达图显示小曲酿造白酒对咸味的响应度较低与金银花酒区分开，小曲酿造金银花酒在鲜味上突出，与其他酒样品差异明显；主成分分析显示大曲酿造和小曲酿造金银花酒在滋味上明显区别于其他生产类型的金银花酒，大曲配制金银花酒和小曲泡制金银花酒在滋味上最接近，而小曲酿造白酒与大曲酿造和小曲泡制金银花酒滋味相近。        电子鼻和电子舌拟合分析结果        图6所示为电子鼻和电子舌拟合主成分图，得出PC1为48.39%，PC2为12.86%，总的贡献率61.26%，主成分分析识别指数达到95，六个样品的分散度很大，能得到明显区分。从PC1可将1、3号大曲酿造金银花酒与其他金银花酒进行很好的区分，间距较大；其他4种样品的区分度相对较小，但能够区分开。从PC2上看，4号大曲配制金银花酒突出，与其他酒类间距较大；6号小曲酿造白酒与金银花酒类区分明显，这些结果也与电子鼻和电子舌单独的结果相互佐证。

                               
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图6 酒样品电子鼻和电子舌拟合主成分分析图

        电子鼻和电子舌拟合分析能准确对6个样品进行在气味和滋味方面的差异鉴别，且其主成分分析区分度优于二者单独的结果。综合来看，小曲酿造金银花酒和小曲泡制金银花酒的相似度最高，同时大曲酿造金银花酒和小曲酿造金银花酒的差异最大。        三、结论
        本研究利用超快速气相色谱电子鼻系统和电子舌第六套传感器系统对不同生产类型的金银花酒进行检测，电子鼻在主成分分析中虽在对原样品进行检测时未能区分开，但去除乙醇成分之后金银花酒样品得到了明显的区分；电子舌对滋味强度检测中六种酒样品在某些滋味上有重叠部分但基本能被区分开，主成分分析中金银花酒样品区分度较高，差异明显；电子鼻和电子舌拟合技术检测结果最好，且与电子鼻和电子舌单独的结果一致。结果表明电子鼻和电子舌技术能够准确的对不同生产类型的金银花酒类进行鉴别研究，再结合感官评价，既弥补了人工感官评价的误差，又结合仪器的客观分析，结果更客观精准。        参考文献：李建军,董倩倩,赵一,杨梅.基于电子鼻和电子舌技术对不同金银花酒的鉴别析[J].现代食品科技,2022,38(11):308-312.DOI:10.13982/j.mfst.1673-9078.2022.11.0051.