錢 敏，黃敏欣，黃偉健，白衛(wèi)東，趙文紅

（1.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院輕工食品學(xué)院，廣州510225；2廣州市廣式傳統(tǒng)食品加工與安全控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州510225）

電子舌和電子鼻在嬰兒奶粉檢測(cè)中的應(yīng)用

錢 敏1，2，黃敏欣1，黃偉健1，白衛(wèi)東1，2，趙文紅1

（1.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院輕工食品學(xué)院，廣州510225；2廣州市廣式傳統(tǒng)食品加工與安全控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州510225）

應(yīng)用電子舌和電子鼻技術(shù)對(duì)同一品牌不同段數(shù)以及不同品牌的嬰兒奶粉進(jìn)行檢測(cè)，并應(yīng)用主成分分析和雷達(dá)圖對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。結(jié)果表明：①1號(hào)2段與2號(hào)3段奶粉、2號(hào)3段與3號(hào)3段奶粉分別分布在圖中不同區(qū)域，相互之間沒(méi)有重疊；②1號(hào)2段與2號(hào)3段奶粉、2號(hào)3段與3號(hào)3段的氣味差異分別集中在S2S5S11S12和S3S5S11S12傳感器上；③牛欄2段、3段和美素3段奶粉分布在圖中不同區(qū)域，相互之間差異較大。因此，電子舌和電子鼻可以將同一品牌不同段數(shù)以及不同品牌的嬰兒奶粉區(qū)分開(kāi)，可很好地應(yīng)用在嬰兒奶粉檢測(cè)中。

電子舌；電子鼻；嬰兒奶粉；檢測(cè)

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，各個(gè)國(guó)家都在大力研究嬰兒奶粉。很多嬰兒奶粉按照不同時(shí)段的嬰兒生長(zhǎng)需要來(lái)設(shè)計(jì)添加段數(shù)。每個(gè)段的營(yíng)養(yǎng)成份和微量元素比例不同，滋味也不一樣［1］。不同品牌的奶粉使用的奶源不同，使用的配料比例也有差異，造成了嬰兒奶粉味道的稍有差異，這種差異難以用感官來(lái)評(píng)價(jià)。電子舌和電子鼻［2，3］相結(jié)合，可對(duì)樣品的滋味和氣味進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

目前，已有電子舌和電子鼻技術(shù)用于奶粉檢測(cè)的報(bào)道，但是只針對(duì)成人奶粉［4］，而嬰兒奶粉的檢測(cè)仍未見(jiàn)報(bào)道。因此，本研究采用電子舌和電子鼻技術(shù)，結(jié)合主成分分析和雷達(dá)圖，對(duì)同一品牌不同段數(shù)以及不同品牌的嬰兒奶粉［5］進(jìn)行檢測(cè)，以期為嬰兒奶粉的深入研究和電子舌和電子鼻的進(jìn)一步實(shí)際應(yīng)用提供依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原料與試劑

1號(hào)2段奶粉，2號(hào)3段奶粉，3號(hào)3段奶粉，由仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院提供。

1.2 儀器

SmarTongue電子舌、iNose電子鼻由上海瑞玢國(guó)際貿(mào)易有限公司提供。

SmarTongue電子舌含有6個(gè)惰性金屬傳感器（鉑、金、鈀、鈦、鎢、銀）。

iNose電子鼻含有14個(gè)傳感器。

1.3 方法

1.3.1 電子舌檢測(cè)奶粉

（1）預(yù)處理。每個(gè)樣本準(zhǔn)確稱量5 g于燒杯中，加入100 mL（40℃）溫水，攪拌后靜置至室溫，用電子舌檢測(cè)。測(cè)試樣品之前先用純凈水清洗探頭，然后再設(shè)置電子舌的檢測(cè)參數(shù)，設(shè)置完后電子舌開(kāi)始檢測(cè)樣品，不同樣品之間要用純凈水清洗探頭。不同樣品平行測(cè)定3次，電子舌檢測(cè)條件：最高電壓1 V，最低電壓-1 V，脈沖間隔200 mV，靈敏度104。

（2）1號(hào)2段和2號(hào)3段奶粉的傳感器優(yōu)化。由圖1可以看出，在傳感器S1-1HzS5-1Hz上的DI值為99.52%（DI值代表整體區(qū)分效果，DI值越大，整體區(qū)分效果越好），分析效果較好。

圖1 1號(hào)2段和2號(hào)3段奶粉的傳感器優(yōu)化

（3）2號(hào)3段和3號(hào)3段奶粉的傳感器優(yōu)化。由圖2可以看出，在傳感器S1-1HzS3-10HzS5-100HzS6-1Hz上的DI值為99.95%（DI值代表整體區(qū)分效果，DI值越大，整體區(qū)分效果越好），分析效果較好。

圖2 2號(hào)3段和3號(hào)3段奶粉樣品的傳感器優(yōu)化

1.3.2 電子鼻檢測(cè)奶粉

每個(gè)奶粉樣本準(zhǔn)確稱量2 g于40 mL電子鼻樣品瓶中（帶蓋），在室溫下用電子鼻檢測(cè)。先用空氣清洗傳感器，清洗時(shí)間為120 s，然后通過(guò)真空泵將樣品中的氣體吸入到電子鼻中，進(jìn)氣速度為1 L/min，檢測(cè)時(shí)間為180 s。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 電子舌用于奶粉的檢測(cè)

2.1.1 1號(hào)2段和2號(hào)3段奶粉的主成分分析（PCA）

主成分分析（PCA）：將多個(gè)變量通過(guò)線性變換以選出較少個(gè)數(shù)重要變量的一種多元統(tǒng)計(jì)分析方法。又稱主分量分析。主要用于樣品的區(qū)分辨別。圖3為1號(hào)2段和2號(hào)3段奶粉主成分分析結(jié)果。圖3中，橫縱坐標(biāo)數(shù)值代表是儀器的感應(yīng)閾值，是一個(gè)相對(duì)值，沒(méi)有單位（下同）。通過(guò)儀器讀出來(lái)主成分1和2貢獻(xiàn)率分別為57.4%和19.5%。

圖3 1號(hào)2段和2號(hào)3段奶粉主成分分析結(jié)果

由圖3可以看出，主成分1和主成分2的總貢獻(xiàn)率為76.9%，基本能夠代表樣品的整體信息（貢獻(xiàn)率越大，說(shuō)明主要成分可以較好的反映原來(lái)多指標(biāo)的信息）。圖3中，1號(hào)2段和2號(hào)3段奶粉樣品分布在圖中不同區(qū)域，相互之間沒(méi)有重疊，說(shuō)明電子舌的主成分分析法可以將不同的奶粉樣品區(qū)分開(kāi)來(lái)?？偠灾?，電子舌的能夠很好的用來(lái)辨識(shí)不同的奶粉樣品。

2.1.2 2號(hào)3段和3號(hào)3段奶粉的主成分分析（PCA）

圖4為2號(hào)3段和3號(hào)3段奶粉主成分分析結(jié)果。圖4中，通過(guò)儀器讀出來(lái)主成分1和2貢獻(xiàn)率分別為71.7%和15.4%。由圖4可以看出，主成分1和主成分2的總貢獻(xiàn)率為87.1%，基本能夠代表樣品的整體信息（貢獻(xiàn)率越大，說(shuō)明主要成分可以較好的反映原來(lái)多指標(biāo)的信息）。圖4中，2號(hào)3段和3號(hào)3段奶粉樣品分布在圖中不同區(qū)域，相互之間沒(méi)有重疊，說(shuō)明電子舌的主成分分析法可以將不同品牌的奶粉樣品區(qū)分開(kāi)來(lái)。總而言之，電子舌的能夠很好的用來(lái)辨識(shí)不同的奶粉樣品。

圖4 2號(hào)3段和3號(hào)3段奶粉樣品的主成分分析結(jié)果

2.2 電子鼻用于奶粉的檢測(cè)

2.2.1 同一品牌1號(hào)2段和2號(hào)3段奶粉樣品的雷達(dá)圖對(duì)比

圖5為1號(hào)2段和2號(hào)3段奶粉樣品的雷達(dá)圖。由圖5可以看出，1號(hào)2段和2號(hào)3段奶粉樣品氣味差異主要集中在S2S5S11S12傳感器上。

圖5 1號(hào)2段和2號(hào)3段奶粉樣品的雷達(dá)

2.2.2 2號(hào)3段和3號(hào)3段奶粉樣品的雷達(dá)圖

圖6為2號(hào)3段和3號(hào)3段奶粉樣品的雷達(dá)。由圖6可以看出，2號(hào)3段和3號(hào)3段兩個(gè)不同品牌奶粉樣品氣味差異主要集中在S3S5S11S12傳感器上。

圖6 2號(hào)3段和3號(hào)3段奶粉樣品的雷達(dá)

2.2.3 主成分分析

圖7為1號(hào)2段、2號(hào)3段和3號(hào)3段奶粉樣品的主成分分析結(jié)果。圖7中，通過(guò)儀器讀出來(lái)主成分1和2貢獻(xiàn)率分別為83.7%和11.8%。由圖7可以看出，主成分1和主成分2的總貢獻(xiàn)率為95.5%，可以代表樣品的整體信息，值越高，代表這個(gè)儀器對(duì)此樣品區(qū)分效果越好。從圖7中還可以看出，2個(gè)不同品牌同一段奶粉樣品分布在圖中的不同區(qū)域內(nèi)，相互之間差異較大，而同一品牌不同段奶粉樣品也在圖中距離較遠(yuǎn)，相互之間差異也非常大，說(shuō)明電子鼻的主成分分析法能將同一品牌不同段奶粉樣品和不同品牌同一段的奶粉樣品很好地區(qū)分開(kāi)。

圖7 1號(hào)2段、2號(hào)3段和3號(hào)3段奶粉樣品的主成分分析結(jié)果

3 結(jié)果與討論

1號(hào)2段與2號(hào)3段奶粉、2號(hào)3段與3號(hào)3段奶粉分別分布在圖中不同區(qū)域，相互之間沒(méi)有重疊。1號(hào)2段與2號(hào)3段奶粉、2號(hào)3段與3號(hào)3段的氣味差異分別集中在S2S5S11S12和S3S5S11S12傳感器上；同時(shí)，1號(hào)2段、2號(hào)3段和3號(hào)3段奶粉分布在圖中不同區(qū)域，相互之間差異較大。因此，電子舌和電子鼻可以將同一品牌不同段數(shù)以及不同品牌的嬰兒奶粉區(qū)分開(kāi)，可很好地應(yīng)用在奶粉檢測(cè)中。

同一品牌不同段數(shù)以及不同品牌的嬰兒奶粉的滋味和風(fēng)味不同，這可能是由奶源差異、配料比例不同、加工處理方式差異等引起的。奶粉的口味會(huì)影響消費(fèi)者的嗜好性和購(gòu)買力。因此在以后生產(chǎn)中，可把電子舌和電子鼻應(yīng)用于產(chǎn)品口味開(kāi)發(fā)、摻偽鑒別以及溯源分析中，以滿足消費(fèi)者的多方面需求。

［1］李春雨，馬曉晨，趙耀，等.北京市郊區(qū)4～12月齡嬰兒輔食添加現(xiàn)狀［J］.中國(guó)兒童保健雜志，2013，（11）：1195-1198.

［2］王莉，惠延波，王瞧，等.電子舌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用研究進(jìn)展［J］.河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，33（3）：85-90.

［3］周春麗，劉偉，陳冬，等.基于電子鼻與SPME-GC-MS法分析不同南瓜品種中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)［J］.現(xiàn)代食品科技，2015，31（7）：293-301.

［4］劉立，李代禧，余華星，等.國(guó)內(nèi)外五種著名全脂牛奶感官評(píng)價(jià)分析及其電子鼻、電子舌甄別初探［J］.食品與發(fā)酵科技，2014，50（5）：90-96.

［5］張亞偉，任愛(ài)勝，何洋，等.奶粉進(jìn)口激增對(duì)我國(guó)奶業(yè)發(fā)展的影響分析［J］.中國(guó)畜牧雜志，2014，50（2）：35-39.

Application of electronic tongue and electronic nose in detection of baby milk powder

QIAN Min1，2，HUANG Min-xin1，HUANG Wei-jian1，BAI Wei-dong1，2，ZHAO Wen-hong1
（1.College of Light Industry and Food Science，Zhongkai University of Agriculture and Engineering，Guangzhou，510225，China；2.Guangzhou Key Laboratory of Guangdong Style Traditional Food Processing and Safety Control，Guangzhou 510225，China）

The same brand of different segment and different brands of baby milk powder were detected by electronic tongue and electronic nose，and the results were analyzed by principal component analysis and radar map.The results of principal component analysis of electronic tongue showed that 2 segment and 3 segment of Nutrilon baby milk powder，3 segment of Nutrilon baby milk powder and 3 segment of Maysu baby milk powder respectively distributed in different areas in the figure，and had no overlap between each other.The results of radar map of electronic nose showed that the odor difference of 2 segment and 3 segment of Nutrilon baby milk powder，3 segment of Nutrilon baby milk powder and 3 segment of Maysu baby milk powder were focused on S2S5S11S12 and S3S5S11S12 sensor respectively；and the principal component analysis of electronic nose also proved that 2 segment and 3 segment of Nutrilon baby milk powder and 3 segment of Maysu baby milk powder distributed in different areas，which made big differences between them.Thus，the baby milk powder of same brand in different segment and different brands could be distinguished by electronic tongue and electronic nose，and electronic tongue and electronic nose could be widely used in the detection of baby milk powder.

electronic tongue；electronic nose；baby milk powder；detection

TS252.7

A

1001-2230（2016）08-0058-03

2015-12-18

廣東省產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目（2013B090600157），廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2014A030313592），廣式傳統(tǒng)食品加工與安全控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（201509010005）。

錢敏（1983-），女，實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)槭称坊瘜W(xué)。

白衛(wèi)東