李建軍，董倩倩，趙一，楊梅

（1.河南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，河南新鄉(xiāng) 453007）（2.天津埃文森科技有限公司，天津 300384）

金銀花（Lonicera japonicaThunb.）為忍冬屬植物忍冬初開的花或經(jīng)干燥的花蕾，具有涼散風(fēng)熱、清熱解毒的功效[1]。金銀花中含有綠原酸、木犀草苷、酚類物質(zhì)、黃酮類等生物活性物質(zhì)，其中以綠原酸為主，研究發(fā)現(xiàn)綠原酸具有顯著的抗菌抗氧化作用并且對(duì)心血管有保護(hù)作用[2]。以金銀花為原料制作金銀花酒可將金銀花中的活性成分轉(zhuǎn)移到酒中，達(dá)到保健的效果，馬宇等[3]對(duì)金銀花固態(tài)發(fā)酵酒中的活性成分進(jìn)行檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)在金銀花酒中含有大量綠原酸，且槲皮素、木犀草苷等活性物質(zhì)也有較高含量。目前市場(chǎng)中主要的金銀花酒生產(chǎn)類型有釀造、配制和泡制三大類，不同生產(chǎn)類型的金銀花酒品質(zhì)和風(fēng)味存在一定的差異，而風(fēng)味是影響消費(fèi)者喜好的關(guān)鍵，因此對(duì)不同生產(chǎn)類型的金銀花酒進(jìn)行鑒別分析對(duì)金銀花酒市場(chǎng)的發(fā)展有重要作用。目前常用的酒類評(píng)價(jià)方法是人工感官評(píng)價(jià)和色譜技術(shù)分析，利用感官評(píng)價(jià)酒風(fēng)味方法雖簡單易行，但因個(gè)人的主觀影響會(huì)造成誤差；色譜方法對(duì)酒類品質(zhì)區(qū)分的檢測(cè)結(jié)果雖然精確，但實(shí)驗(yàn)分析時(shí)間較長、成本較高。新興的電子鼻和電子舌技術(shù)因其簡單快速、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)逐漸應(yīng)用于茶葉[4]、酒類[5]、飲料[6]、干果[7]等食品行業(yè)，為研究人員節(jié)省了大量的時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本。電子鼻技術(shù)能夠從綜合數(shù)據(jù)分析和單一物質(zhì)分析兩個(gè)方向揭示香氣成分對(duì)食品香氣系統(tǒng)的貢獻(xiàn)程度；電子舌可以模擬人味覺進(jìn)行感官分析，以類似人的方式辨析味道，并將化學(xué)傳感信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字化信息[8,9]。電子鼻和電子舌技術(shù)在酒類飲料的應(yīng)用主要集中在對(duì)不同類型的鑒別及檢測(cè)條件的優(yōu)化等方面：門洪等[10]用電子鼻電子舌融合技術(shù)對(duì)不同品牌白酒進(jìn)行鑒別研究，結(jié)果表明該技術(shù)能夠準(zhǔn)確的將8 種品牌的白酒區(qū)分開。曹有芳等[11]對(duì)檢測(cè)蘋果酒的檢測(cè)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)最佳的電子鼻檢測(cè)參數(shù)為樣品稀釋30 倍，頂空生成時(shí)間5 min，頂空進(jìn)樣50 mL，載氣流速300 mL/min，電子舌最佳檢測(cè)參數(shù)為樣品稀釋30 倍，本研究主要應(yīng)用于對(duì)不同生產(chǎn)類型金銀花酒的鑒別研究。

本試驗(yàn)將采用電子鼻技術(shù)、電子舌技術(shù)及二者擬合技術(shù)結(jié)合感官評(píng)價(jià)對(duì)不同生產(chǎn)類型的金銀花酒進(jìn)行鑒別研究。利用主成分分析法和判別因子分析法對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，主成分分析可結(jié)合數(shù)據(jù)庫分析出原本樣品的特征信息；判別因子分析可根據(jù)樣品已知的信息重新組織所收集的信息，從而使結(jié)果盡量與已知信息一致，對(duì)2 個(gè)以上的樣品種類進(jìn)行分類識(shí)別[12]。此研究可為不同金銀花酒鑒別提供新的方法，同時(shí)為金銀花酒的質(zhì)量控制和產(chǎn)品開發(fā)提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 主要材料與試劑

1.1.1 材料

本實(shí)驗(yàn)采用不同生產(chǎn)類型的5 種金銀花酒和1 種小曲釀造白酒為研究樣品，其中金銀花酒由生產(chǎn)商提供，對(duì)照小曲白酒為市面上的商品酒。編號(hào)1～5 為不同生產(chǎn)類型的金銀花酒樣品，6 號(hào)樣品為小曲釀造白酒。詳見表1。

表1 酒樣品信息Table 1 The information of wine samples

1.1.2 試劑

校準(zhǔn)液為正構(gòu)烷烴標(biāo)準(zhǔn)溶液（nC6～nC16），法國Alpha MOS 公司提供；0.1 mol/L 的HCl 溶液，法國Alpha MOS 公司提供。

1.2 儀器與設(shè)備

Heracles Ⅱ電子鼻系統(tǒng)，法國Alpha MOS 公司；ASTREE 電子舌系統(tǒng)，法國Alpha MOS 公司，選擇第6 套味覺傳感器系統(tǒng)，Ag/AgCl 為參比電極。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 人工感官評(píng)價(jià)方法

選取經(jīng)過相關(guān)培訓(xùn)合格的專業(yè)人員組成5 人評(píng)定小組，其中2 名為女性，3 人為男性。要求感官靈敏，掌握各類香型酒類的特征。品酒環(huán)境適宜，無雜余氣體。感官評(píng)價(jià)方法及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參考白酒分析方法[13]。感官評(píng)價(jià)小組人員單獨(dú)對(duì)六種樣品進(jìn)行品評(píng)，每測(cè)完一種樣品，品評(píng)人員漱口后進(jìn)行下一種。對(duì)樣品的評(píng)價(jià)要公正、科學(xué)、準(zhǔn)確，分別從色澤、香氣、滋味三個(gè)方面對(duì)樣品進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.3.2 電子鼻檢測(cè)方法

超快速氣相色譜電子鼻包含兩根長度為10 m，柱徑為 180 μm 的色譜柱 MXT-5/MXT-1701。其中MXT-1701是弱極性色譜柱，MXT-5是非極性色譜柱[14]。檢測(cè)樣品時(shí)將溫度穩(wěn)定在25 ℃，用正構(gòu)烷烴標(biāo)準(zhǔn)溶液（nC6～nC16）對(duì)電子鼻設(shè)備進(jìn)行開機(jī)診斷，準(zhǔn)斷無誤后精密量取1 mL樣品于規(guī)格為20 mL的電子鼻專用頂空進(jìn)樣瓶。將裝有樣品的頂空瓶放入自動(dòng)進(jìn)樣器的托盤上以125 μL/s 的進(jìn)樣速度自動(dòng)進(jìn)樣，進(jìn)樣后的樣品進(jìn)入到捕集阱進(jìn)行濃縮捕集，之后進(jìn)入到兩根色譜柱中通過檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，數(shù)據(jù)采集時(shí)間為130 s，每個(gè)樣品重復(fù)3 次。

1.3.3 電子舌檢測(cè)方法

電子舌系統(tǒng)采用第六套傳感器系統(tǒng)，包括AHS、PKS、CTS、NMS、CPS、ANS、SCS 共7 根傳感器。實(shí)驗(yàn)開始前，對(duì)電子舌儀器的味覺傳感器系統(tǒng)進(jìn)行活化、校正、診斷，待傳感器通過后開始實(shí)驗(yàn)。將6 個(gè)樣品置于20 ℃的恒溫水浴鍋中，量取25 mL 樣品于電子舌專用燒杯放入傳感器進(jìn)行檢測(cè)。單次信號(hào)采集時(shí)間為120 s，每次分析時(shí)間為3 min。每檢測(cè)一個(gè)樣品對(duì)所使用的傳感器用蒸餾水進(jìn)行一次徹底清洗，清洗時(shí)間為10 s。每個(gè)樣品進(jìn)行3 次重復(fù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用AlphaSoft 軟件對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

PCA：由所得的數(shù)據(jù)圖，主要區(qū)分不同樣品之間的差異性，觀察其相似性。在不知樣品特性的前提下，利用降維的計(jì)算方法，在損失最小信息基礎(chǔ)上，最大程度分析表達(dá)原來的樣品信息。在PCA 圖中橫坐標(biāo)為第一主成分貢獻(xiàn)率，縱坐標(biāo)為第二主成分貢獻(xiàn)率，綜合貢獻(xiàn)率越大，表明主成分可以較好地反映原來的信息，結(jié)合數(shù)據(jù)庫分析出樣品的特征信息[15]。

DFA：在主成分分析模型的基礎(chǔ)上，縮小同一組別數(shù)據(jù)間的差異，擴(kuò)大不同組別之間的差異，從而建立數(shù)據(jù)識(shí)別模型。分析時(shí)要給出評(píng)估樣品與已知信息接近程度的判別函數(shù)，通常使用線性判別函數(shù)對(duì)樣品信息進(jìn)行計(jì)算分析得到判別值，之后根據(jù)判別值對(duì)樣品進(jìn)行分組鑒定[12]。

2 結(jié)果與分析

2.1 人工感觀評(píng)價(jià)結(jié)果

如表2所示，品評(píng)人員在統(tǒng)一的品評(píng)環(huán)境下進(jìn)行品評(píng)，分別從外觀、氣味、滋味方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。外觀評(píng)價(jià)得出樣品的顏色和澄清度均為市場(chǎng)合格產(chǎn)品，其中4 號(hào)樣品大曲配制酒為黃色，5 號(hào)樣品小曲泡制酒為微黃色，二者在顏色上明顯與其他酒樣品有所差異；氣味上五種金銀花酒都帶有清新的果香味，這與于軍香等[16]對(duì)藍(lán)莓金銀花酒的感官評(píng)價(jià)一致，其中5 號(hào)小曲泡制酒果香味最為濃郁，與對(duì)照品小曲釀造白酒的米香味形成對(duì)比；口味上1 號(hào)和3 號(hào)大曲釀造金銀花酒的辣味突出，4 號(hào)的甜味濃郁但與其他金銀花酒并沒有明顯的區(qū)別。

表2 酒樣品感官評(píng)價(jià)結(jié)果Table 2 The results of wine samples by sensory evaluation

綜上，感官評(píng)價(jià)結(jié)果雖然能描述出每個(gè)樣品的外觀、香氣以及滋味的特征，但對(duì)樣品間的鑒別并不是很清晰，且結(jié)果不能排除品評(píng)人主觀性影響，因此在研究中應(yīng)用現(xiàn)代電子儀器對(duì)不同樣品鑒別十分必要。

2.2 電子鼻結(jié)果分析

圖1為電子鼻主成分分析原始圖，電子鼻主成分分析未能對(duì)6 個(gè)樣品準(zhǔn)確的鑒別，這可能是因?yàn)? 個(gè)樣品中乙醇含量較高，對(duì)樣品氣味差異影響較大，故將各樣品中乙醇成分因子去除，對(duì)樣品進(jìn)行重新分析，結(jié)果如圖2。

圖1 酒樣品電子鼻主成分分析原始圖Fig.1 The original image of the PCA analysis of wine samples by electronic nose

圖2為六個(gè)樣品的主成分分析圖。從圖中可以看出，PC1 為79.64%，PC2 為18.33%，總的貢獻(xiàn)率97.97%大于80%，說明這兩種主成分代表了大部分的樣品信息。從PC1 看1、3 號(hào)大曲釀造金銀花酒、2 號(hào)小曲釀造金銀花酒、5 號(hào)小曲泡制金銀花酒、4 號(hào)大曲配制金銀花酒四種生產(chǎn)類型的金銀花酒得到了很好的區(qū)分，同時(shí)小曲釀造白酒與金銀花酒類也區(qū)分開來，1 號(hào)和 3號(hào)樣品同為大曲釀造酒，因此差異較小，區(qū)分不明顯；從PC2 看，1、3 號(hào)大曲釀造酒與其它金銀花酒得到了很好的區(qū)分，與其他金銀花酒樣品的間距較大，6 號(hào)小曲釀造白酒與5 號(hào)小曲泡制金銀花酒間距較小，但基本可以進(jìn)行區(qū)分。

圖2 酒樣品電子鼻主成分分析圖Fig.2 The PCA of wine samples by the electronic nose

對(duì)樣品進(jìn)行判別因子分析，結(jié)果如圖3所示，DF1為47.99%，DF2 為41.73%，總的貢獻(xiàn)率89.72%，6 個(gè)樣品均能好地區(qū)分開來。DF1 中4 號(hào)大曲配制金銀花酒和5 號(hào)小曲泡制酒與其它樣品的間距較大得到很好的區(qū)分；DF2 中6 號(hào)小曲釀造白酒與其他金銀花酒類得到了明顯的區(qū)分。1、3 號(hào)大曲釀造酒和2 號(hào)小曲釀造金銀花酒在DF1 中間距較小，區(qū)分度低，但在DF2中的間距較大，整體能夠得到很好的區(qū)分。

圖3 酒樣品電子鼻判別因子分析Fig.3 The DFA of wine samples by electronic nose

綜上，電子鼻可以很好的鑒別不同生產(chǎn)類型的金銀花酒，主成分分析和判別因子分析結(jié)果一致，大曲配制金銀花酒在其中區(qū)分度最高，大曲釀造金銀花酒次之；小曲釀造金銀花酒和小曲泡制金銀花酒區(qū)分明顯；同時(shí)小曲釀造白酒與金銀花酒類之間也得到明顯的區(qū)分。

2.3 電子舌結(jié)果分析

如圖4所示，在酸味上，四種生產(chǎn)類型金銀花酒基本被鑒別，但5 號(hào)小曲釀造金銀花酒與6 號(hào)小曲釀造白酒幾乎完全重疊，未能在酸味上區(qū)分開；咸味上，1號(hào)大曲釀造金銀花酒與2號(hào)小曲釀造金銀花酒響應(yīng)度重合，未被區(qū)分，其余樣品基本能被鑒別；鮮味上，1號(hào)大曲釀造金銀花酒、4 號(hào)大曲配制金銀花酒、5 號(hào)小曲泡制金銀花酒響應(yīng)度重合，未能區(qū)分開，而2 號(hào)小曲釀造金銀花酒響應(yīng)度明顯高于其他樣品。此外在四個(gè)通用設(shè)置傳感器中，五種金銀花酒的響應(yīng)度顯示出差異，可被區(qū)分開。

圖4 酒樣品電子舌滋味強(qiáng)度雷達(dá)圖譜Fig.4 The radar chart of wine samples by electronic tongue

圖5為六種酒樣品電子舌PCA 分析圖，PC1 貢獻(xiàn)率為65.60%，PC2 的貢獻(xiàn)率為25.31%，PC1 和PC2的累積貢獻(xiàn)率之和為90.91%，主成分分析識(shí)別指數(shù)達(dá)到了90，且6 個(gè)樣品在電子舌主成分分析圖中均無交叉重疊，這表明電子舌技術(shù)可以在滋味方面對(duì)樣品進(jìn)行準(zhǔn)確的鑒別。1 號(hào)大曲配制金銀花酒、2 號(hào)小曲釀造金銀花酒得到了很好的區(qū)分；3 號(hào)大曲釀造金銀花酒、4 號(hào)大曲配制金銀花酒和5 號(hào)小曲泡制金銀花酒及6 號(hào)小曲釀造白酒從PC1 看有部分的重疊，區(qū)分度不是很明顯，但在PC2 中有明顯的間距，基本可以區(qū)分開來。

圖5 酒樣品電子舌主成分分析圖Fig.5 The PCA of wine samples by electronic tongue

綜上所述，電子舌能夠準(zhǔn)確的鑒別出6 種酒樣品的差異。滋味雷達(dá)圖顯示小曲釀造白酒對(duì)咸味的響應(yīng)度較低與金銀花酒區(qū)分開，小曲釀造金銀花酒在鮮味上突出，與其他酒樣品差異明顯；主成分分析顯示大曲釀造和小曲釀造金銀花酒在滋味上明顯區(qū)別于其他生產(chǎn)類型的金銀花酒，大曲配制金銀花酒和小曲泡制金銀花酒在滋味上最接近，而小曲釀造白酒與大曲釀造和小曲泡制金銀花酒滋味相近。

2.4 電子鼻和電子舌擬合分析結(jié)果

圖6所示為電子鼻和電子舌擬合主成分圖，得出PC1 為48.39%，PC2 為12.86%，總的貢獻(xiàn)率61.26%，主成分分析識(shí)別指數(shù)達(dá)到95，六個(gè)樣品的分散度很大，能得到明顯區(qū)分。從PC1 可將1、3 號(hào)大曲釀造金銀花酒與其他金銀花酒進(jìn)行很好的區(qū)分，間距較大；其他4種樣品的區(qū)分度相對(duì)較小，但能夠區(qū)分開。從PC2 上看，4 號(hào)大曲配制金銀花酒突出，與其他酒類間距較大；6 號(hào)小曲釀造白酒與金銀花酒類區(qū)分明顯，這些結(jié)果也與電子鼻和電子舌單獨(dú)的結(jié)果相互佐證。

圖6 酒樣品電子鼻和電子舌擬合主成分分析Fig.6 The PCA of wine samples by combination electronic nose and electronic tongue

電子鼻和電子舌擬合分析能準(zhǔn)確對(duì)6 個(gè)樣品進(jìn)行在氣味和滋味方面的差異鑒別，且其主成分分析區(qū)分度優(yōu)于二者單獨(dú)的結(jié)果。綜合來看，小曲釀造金銀花酒和小曲泡制金銀花酒的相似度最高，同時(shí)大曲釀造金銀花酒和小曲釀造金銀花酒的差異最大。

3 結(jié)論

本研究利用超快速氣相色譜電子鼻系統(tǒng)和電子舌第六套傳感器系統(tǒng)對(duì)不同生產(chǎn)類型的金銀花酒進(jìn)行檢測(cè)，電子鼻在主成分分析中雖在對(duì)原樣品進(jìn)行檢測(cè)時(shí)未能區(qū)分開，但去除乙醇成分之后金銀花酒樣品得到了明顯的區(qū)分；電子舌對(duì)滋味強(qiáng)度檢測(cè)中六種酒樣品在某些滋味上有重疊部分但基本能被區(qū)分開，主成分分析中金銀花酒樣品區(qū)分度較高，差異明顯；電子鼻和電子舌擬合技術(shù)檢測(cè)結(jié)果最好，且與電子鼻和電子舌單獨(dú)的結(jié)果一致。結(jié)果表明電子鼻和電子舌技術(shù)能夠準(zhǔn)確的對(duì)不同生產(chǎn)類型的金銀花酒類進(jìn)行鑒別研究，再結(jié)合感官評(píng)價(jià)，既彌補(bǔ)了人工感官評(píng)價(jià)的誤差，又結(jié)合儀器的客觀分析，結(jié)果更客觀精準(zhǔn)。