佘義勇 何群 陳光宇 饒智 謝夢洲 肖作為

摘?要：目的：運(yùn)用電子鼻、電子舌對不同品牌紅糖風(fēng)味進(jìn)行檢測區(qū)分，建立一種有效鑒別不同品牌、等級、產(chǎn)地紅糖的方法。方法：對紅糖感官評定結(jié)果進(jìn)行等級一致性檢驗(yàn);運(yùn)用電子舌自帶軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，運(yùn)用電子鼻自帶軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析、傳感器區(qū)分度分析及線性判別分析;并利用DPS對電子舌數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析及最小顯著差異（LSD）法多重比較，對電子鼻數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析;建立滋味雷達(dá)圖觀察不同紅糖樣品對傳感器響應(yīng)強(qiáng)度的差異性。結(jié)果：電子舌、電子鼻能夠區(qū)分不同品牌、等級、產(chǎn)地的紅糖，各紅糖樣品滋味差異主要是豐富性、咸味，香氣成分差異主要是氮氧化合物、甲烷等短鏈烷烴、有機(jī)硫化物和無機(jī)硫化物;感官評定等級一致性檢驗(yàn)結(jié)果也顯示不同紅糖樣品的差異性顯著。結(jié)論：電子舌、電子鼻技術(shù)可用于區(qū)分不同品牌、產(chǎn)地、等級的紅糖，為紅糖品質(zhì)鑒別提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：紅糖;電子舌;電子鼻;感官評定;差異性

不同企業(yè)生產(chǎn)紅糖的非離心過程會(huì)影響其物理和化學(xué)性質(zhì)，導(dǎo)致紅糖的風(fēng)味差異[1]。紅糖中的營養(yǎng)和酚類含量不同，也會(huì)影響紅糖風(fēng)味[2-3]。因此，有必要探求一種簡便、準(zhǔn)確的方法來鑒別市面上不同品牌紅糖品質(zhì)。

目前，主要應(yīng)用感官評定與儀器分析相結(jié)合的方法來評價(jià)食品風(fēng)味。感官評價(jià)描述食品的感官特性，可以提供目標(biāo)屬性的綜合、直接信息，而儀器分析可以獲得更具體的信息。電子舌、電子鼻是模擬人的舌頭和鼻子，利用多傳感陣列為基礎(chǔ)，能夠快速感知樣品的整體特征響應(yīng)信號，對樣品進(jìn)行模擬識別和定量定性分析的一種檢測技術(shù)。它們能夠提供更客觀、準(zhǔn)確和敏感的滋味和氣味強(qiáng)度評估，通過進(jìn)一步的多元統(tǒng)計(jì)分析就可以達(dá)到區(qū)分樣本的目的。這種智能風(fēng)味傳感器技術(shù)安全性高、成本低且操作簡單，電子舌被廣泛應(yīng)用于有效地評估食品材料的風(fēng)味特征，如酒精和非酒精飲料、食用油和面條湯底料[4-6]，甘蔗的不同處理方式對紅糖的味覺特征的影響[7]，還被應(yīng)用于監(jiān)測蜂蜜糖漿摻假[8]以及不同種類的糖對肉制品風(fēng)味的影響[9]。電子鼻早在1999年就被用來分析食糖的氣味[10-11]，近年來也被廣泛應(yīng)用于水果蔬菜[12]、酒類[13-14]、蜂蜜[15]、茶葉[16]以及肉質(zhì)品[17]的種類識別、品質(zhì)區(qū)分以及成分定量預(yù)測，但目前利用電子舌、電子鼻對紅糖進(jìn)行研究的報(bào)道并不多。本研究采用電子舌、電子鼻檢測不同紅糖樣品的風(fēng)味特征，結(jié)合感官評定，對感官評定結(jié)果進(jìn)行等級一致性檢驗(yàn)，根據(jù)風(fēng)味特征差異以及等級一致性檢驗(yàn)結(jié)果，討論電子舌、電子鼻對不同紅糖樣品的區(qū)分效果，為有效鑒別不同紅糖品質(zhì)提供方法學(xué)參考。

1?儀器與材料

1.1?儀器設(shè)備

SA-402B型電子舌，日本Insent公司;實(shí)驗(yàn)中使用AE1澀味傳感器（可測澀味及澀味回味）、AAE鮮味傳感器（可測鮮味及鮮味回味）、CTO咸味傳感器、COO苦味傳感器（可測苦味及苦味回味）、CAO酸味傳感器、GL1甜味傳感器;TCS-100型電子臺(tái)秤，上海乾峰電子儀器有限公司;PEN3型電子鼻，德國。

1.2?材料

實(shí)驗(yàn)室用自來水;紅糖，1～7號紅糖購買于淘寶官方旗艦店、8號紅糖購買于紅糖生產(chǎn)廠（表1）。

2?方法

2.1?紅糖的溶解

稱取1～8號紅糖各50 g放入相同容積的透明玻璃杯，加沸水1 000 mL，攪拌使充分溶解，自然冷卻，供

2.2?不同品牌紅糖滋味感官評價(jià)

2.2.1?評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)?對2.1所得的1～8號紅糖溶液參考借鑒QB/T 2343.2紅糖感官鑒別方法中的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對紅糖風(fēng)味進(jìn)行評價(jià)，具體評價(jià)品質(zhì)評語與因子評分見表2。

2.2.2?感官評價(jià)志愿者的篩選?從湖南中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)學(xué)院2018級中醫(yī)藥膳學(xué)專業(yè)及中醫(yī)診斷學(xué)專業(yè)碩士研究生班招募志愿受試者，進(jìn)行味覺敏感度，身體健康狀況，2周內(nèi)未服過中、西藥物等在內(nèi)的嚴(yán)格篩選，最終確定10名健康志愿者（男5名、女5名）作為受試對象，在湖南省藥食同源工程中心感官評定室進(jìn)行感官評定。

2.2.3?感官評定試驗(yàn)方法?參加感官評定的10個(gè)人，每個(gè)人負(fù)責(zé)8種紅糖樣品，按照2.2.1評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對這8種紅糖樣品進(jìn)行評分。取2.1所制備的8種不同品牌的紅糖溶液各500 mL，放置在口嘗杯中，由學(xué)生評價(jià)員含于口中，計(jì)時(shí)15 s，此間口腔做漱口動(dòng)作，以使舌根及舌測的味覺感受區(qū)能夠感受到樣品的味道，隔15 min后再同法測2次，每人根據(jù)3次品嘗結(jié)果進(jìn)行評價(jià)及選擇。

2.3?電子舌測定基本方法

2.3.1?正極清洗液配制?準(zhǔn)確稱量7.46 g氯化鉀，用500 mL蒸餾水?dāng)嚢枞芙猓缓鬁?zhǔn)確加入300 mL無水乙醇溶液，邊攪拌邊加入準(zhǔn)確稱量的0.56 g氫氧化鉀，溶解完畢后，轉(zhuǎn)移到1 000 mL的容量瓶，定容。

2.3.2?負(fù)極清洗液配制?準(zhǔn)確量取300 mL無水乙醇，與500 mL蒸餾水振蕩混合，然后加入 8.3 mL的濃鹽酸，攪拌混合后轉(zhuǎn)移到1 000 mL的容量瓶，定容。

2.3.3?參比液配制?精密稱定2.24 g氯化鉀和0.045 g酒石酸，用500 mL蒸餾水溶解，轉(zhuǎn)移到1 000 mL的容量瓶，定容。

2.3.4?電子舌測試方法?將每個(gè)樣品的供試品溶液倒入電子舌測試專用塑料小杯中，每杯25 mL，每個(gè)供試品溶液倒2杯。首先在清洗液中清洗90 s，接著用參比液清洗2次，傳感器在平衡位置歸零30 s，達(dá)到平衡條件后，開始測試，測試時(shí)間30 s;在兩組參比液中分別短暫清洗3 s，傳感器插入新的參比液中測試回味30 s，循環(huán)測試4次，去掉第一循環(huán)，取后3次平均數(shù)據(jù)作為測試結(jié)果。每次清洗、平衡和測試回味的液體均分布在不同樣品杯中。記錄AE1澀味傳感器（可測澀味及澀味回味）、AAE鮮味傳感器（可測鮮味及鮮味回味）、CTO咸味傳感器、COO苦味傳感器（可測苦味及苦味回味）、CAO酸味傳感器、GL1甜味傳感器的響應(yīng)值，收集3次平行測定數(shù)據(jù)。

2.4?電子鼻檢測方法

不同品牌紅糖樣品各取 5 g，分別裝入8個(gè)進(jìn)樣瓶中，蓋緊瓶塞，靜置30 min，待進(jìn)行電子鼻測定;參數(shù)設(shè)定：采樣時(shí)間為1 s/組，傳感器歸零時(shí)間為5 s，樣品準(zhǔn)備時(shí)間為5 s，進(jìn)樣流量為 600 mL/min，分析采樣時(shí)間為 60 s，采用直接頂空吸氣法，對樣品進(jìn)行檢測，每個(gè)樣品做4個(gè)平行。

2.5?統(tǒng)計(jì)分析方法

采用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和電子舌、電子鼻自帶軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。對感官評定結(jié)果進(jìn)行等級一致性檢驗(yàn)。電子舌試驗(yàn)結(jié)果用DPS和其自帶軟件進(jìn)行處理，試驗(yàn)重復(fù)4次，去掉第1次，取平均值，對不同品牌紅糖風(fēng)味對電子舌傳感器響應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行方差分析及LSD法多重比較;利用電子舌自帶軟件，對采集的不同紅糖樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析（PCA）;電子鼻試驗(yàn)結(jié)果用DPS進(jìn)行方差分析，利用電子鼻自帶軟件，對采集的不同紅糖樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行PCA、傳感器區(qū)分度分析（lodings）、線性判別分析（LDA）。

3?結(jié)果與分析

3.1?感官評價(jià)結(jié)果

根據(jù)感官評定分?jǐn)?shù)表中的結(jié)果，將8種紅糖樣品分為8個(gè)等級，等級越高，表明風(fēng)味越好，等級越低，風(fēng)味越差，進(jìn)行等級一致性檢驗(yàn)。將表3中數(shù)據(jù)帶入S=ΣR12-（ΣR1）2/n及c2=12S/mn（n+1），對本試驗(yàn)m=10、n=8，得S=2 001.9、c2=33.36，又自由度U=7，查表c20.05（7）=14.07，可知c2>c20.05（7），進(jìn)而P<0.05，檢驗(yàn)結(jié)果有統(tǒng)計(jì)意義，可認(rèn)為其等級具有一致性傾向，即8種不同紅糖樣品風(fēng)味有顯著性差異。

3.2?不同紅糖樣品電子舌分析結(jié)果

3.2.1?紅糖樣品電子舌傳感器味覺電位差響應(yīng)值分析結(jié)果?根據(jù)電子舌測試結(jié)果，記錄傳感器AE1、AAE、CTO、COO、CAO、GL1的響應(yīng)值，對收集3次平行測定數(shù)據(jù)，求得平均值，進(jìn)行方差分析及LSD法多重比較。如表4所示，方差分析結(jié)果中，9個(gè)傳感器的味覺電位差響應(yīng)值均有顯著差異（P<0.05），表明電子舌對紅糖氣味敏感，可以有效分析不同品牌的紅糖樣品。LSD法多重比較結(jié)果用英文字母a、b、c、d、e、f、g、h來表示不同樣品之間差異顯著性，平均數(shù)間字母相同者為差異不顯著，凡無相同字母的，為差異顯著。甜味、鮮味傳感器響應(yīng)值較高，豐富性傳感器響應(yīng)值差異較大，不同紅糖樣品之間存在顯著差異（P<0.05），這說明電子舌能夠有效區(qū)分不同品牌紅糖。

3.2.2?不同紅糖樣品滋味雷達(dá)圖分析結(jié)果?不同品牌紅糖樣品經(jīng)電子舌味覺特征分析，收集3次平行的傳感器響應(yīng)值后求得平均值，建立雷達(dá)圖。圖1顯示，8種紅糖樣品對電子舌9個(gè)傳感器的響應(yīng)強(qiáng)度，在酸味、后澀味及后苦味3個(gè)傳感器上的響應(yīng)值差異不大;在甜味、苦味、鮮味及澀味3個(gè)傳感器上的響應(yīng)值存在差異;在豐富性、咸味2個(gè)傳感器上響應(yīng)值差異最明顯，建立電子舌滋味雷達(dá)圖在一定程度上可以有效鑒別不同紅糖樣品。

3.2.3?不同紅糖樣品電子舌PCA結(jié)果?不同紅糖樣品電子舌味覺電位差響應(yīng)值PCA分析結(jié)果，如圖2所示，第1主成分貢獻(xiàn)率為57.98%，第2主成分貢獻(xiàn)率為33.77%，累積貢獻(xiàn)率達(dá)到了91.75%，表明這兩個(gè)主成分包含了樣本的大部分信息，因此可作為樣本分析的兩個(gè)主要成分。所有紅糖樣品分布在三個(gè)不同象限內(nèi)，且相隔距離較遠(yuǎn)，彼此之間無重疊，其中2、7、8號與其他樣品相隔最遠(yuǎn)，區(qū)別最大，表明電子舌能夠較好地區(qū)分不同品牌紅糖。

3.3?不同紅糖樣品電子鼻分析結(jié)果

3.3.1?電子鼻傳感器不同紅糖樣品的響應(yīng)?提取8種紅糖樣品對電子鼻傳感器的響應(yīng)值，應(yīng)用方差分析及LSD多重比較進(jìn)行分析。由表5可見，10個(gè)傳感器響應(yīng)值方差分析結(jié)果中，不同紅糖樣品除了對W1C、W6S（P>0.05）2個(gè)傳感器的響應(yīng)影響不顯著，對W5S、W3C、W5C、W1S、W1W、W2S、W2W、W3S等8個(gè)傳感器的響應(yīng)影響均顯著（P<0.05），這表明電子鼻對紅糖揮發(fā)性氣味敏感，可用于分析不同品牌紅糖。紅糖樣品對W5S、W1S傳感器響應(yīng)值差異較大，對W1W、W2W傳感器響應(yīng)值較高且差異較大，由表6可知，W5S傳感器對氮氧化合物靈敏，W1S傳感器對甲烷等短鏈烷烴靈敏，W1W傳感器對有機(jī)硫化物靈敏，W2W傳感器對芳香成分、無機(jī)硫化物靈敏，說明紅糖揮發(fā)性氣味中含有氮氧化合物、甲烷等短鏈烷烴、有機(jī)硫化物和無機(jī)硫化物等物質(zhì)，可能對區(qū)分不同品牌的紅糖有更加重要的作用。

3.3.2?不同紅糖樣品電子鼻PCA、傳感器區(qū)分貢獻(xiàn)率分析（lodings）結(jié)果?利用PEN3電子鼻自帶軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行PCA，主成分1為橫坐標(biāo)，方差貢獻(xiàn)率為99.28%，主成分2為縱坐標(biāo)，方差貢獻(xiàn)率為0.48%，2個(gè)主成分累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)到99.76%，高于95%，表明這兩個(gè)主成分包含了樣本的所有原始信息，表明不同品牌紅糖之間揮發(fā)性氣味差異明顯，其中第一主成分起主要區(qū)分作用。圖3右上角文本框顯示樣品間的區(qū)分度，數(shù)值越接近于1，說明區(qū)分度顯著，從文本框中可以看出樣品間的區(qū)分度數(shù)值都接近于1，表明電子鼻可準(zhǔn)確區(qū)分不同的紅糖樣品。由圖4可知，W1W傳感器對第一主成分區(qū)分貢獻(xiàn)率最大，W2W傳感器對第二主成分區(qū)分貢獻(xiàn)率最大。

3.3.3?不同紅糖樣品線性判別分析結(jié)果?LDA利用每組樣品的信息，兼顧了樣品組內(nèi)分布和它們之間的距離。因此，LDA收集了所有傳感器的信息盡力提高樣品組間的差異，盡可能使每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行最大化地區(qū)分。LDA識別結(jié)果類似于PCA，顯示樣品數(shù)據(jù)設(shè)置的二維圖。由圖5可知，主成分1貢獻(xiàn)率為82.43%，主成分2貢獻(xiàn)率為11.64%，總區(qū)分貢獻(xiàn)率為94.07%，代表不同樣品的數(shù)據(jù)點(diǎn)之間間隔較遠(yuǎn)，彼此無重疊，表明不同品牌紅糖的氣味差異較大，其中4、5號樣品為同一品牌不同等級的紅糖，二者之間也無重疊，表明電子鼻可以區(qū)分不同品牌和不同等級的紅糖，其中主成分1在區(qū)分不同紅糖氣味的過程中起關(guān)鍵作用。

4?結(jié)論

電子舌對不同紅糖樣品的研究顯示，電子舌的甜味、酸味、苦味、澀味、后澀味、后苦味、鮮味、豐富性、咸味等9個(gè)傳感器對不同品牌紅糖樣品的響應(yīng)強(qiáng)度具有顯著差異，說明8種紅糖的滋味成分物質(zhì)及含量存在差異，電子舌能夠有效區(qū)分不同品牌、產(chǎn)地的紅糖。電子鼻研究結(jié)果顯示，不同紅糖樣品對W1C及W6S兩個(gè)傳感器的響應(yīng)強(qiáng)度無差異，對W5S、W3C、W5C、W1S、W1W、W2S、W2W、W3S這8個(gè)傳感器的響應(yīng)強(qiáng)度差異顯著，說明8種紅糖的氣味差異明顯，不同品牌紅糖的氣味差異主要表現(xiàn)在氮氧化合物、甲烷等短鏈烷烴、有機(jī)硫化物及無機(jī)硫化物等物質(zhì)上。紅糖感官評定結(jié)果進(jìn)行等級一致性檢驗(yàn)結(jié)果也表明不同品牌紅糖的風(fēng)味差異顯著。電子舌、電子鼻測定結(jié)果與感官評定結(jié)果一致，都能夠?qū)Σ煌放频募t糖進(jìn)行有效區(qū)分。

綜上所述，本研究運(yùn)用電子舌、電子鼻技術(shù)將紅糖風(fēng)味特征轉(zhuǎn)化為客觀數(shù)據(jù)，結(jié)合感官評定可以快速、有效并客觀地對不同品牌的紅糖進(jìn)行區(qū)分，也能夠?qū)ν黄放啤⒉煌燃壱约安煌瑘?zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的紅糖進(jìn)行有效區(qū)分，可為紅糖品質(zhì)鑒別提供新的參考。目前市場存在的紅糖品牌種類繁多，僅憑外觀很難區(qū)分其品質(zhì)好壞，如果將電子舌、電子鼻技術(shù)應(yīng)用于紅糖品質(zhì)鑒別，將有利于減輕紅糖產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督難度，為食品安全提供保障;食品行業(yè)可以運(yùn)用該方法篩選品質(zhì)最優(yōu)紅糖制作相關(guān)產(chǎn)品，提升其產(chǎn)品競爭優(yōu)勢;紅糖生產(chǎn)企業(yè)也可以將電子舌、電子鼻技術(shù)應(yīng)用到紅糖的不同生產(chǎn)工段以及成品質(zhì)量檢測當(dāng)中去，為其優(yōu)化生產(chǎn)工藝、提高紅糖的風(fēng)味品質(zhì)提供評定依據(jù)。電子舌、電子鼻技術(shù)在紅糖產(chǎn)業(yè)與紅糖品質(zhì)鑒別方面的應(yīng)用前景廣闊。

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