电子舌在不同来源卤汁的对比分析中的应用研究

殷海艳　王哲　何梦柔

[摘要]针对七种来自不同厂、不同卤制工序的卤汁，电子舌通过主成分（PCA）、线性判别（LDA）进行对比分析。结果表明：同一休闲卤豆干厂不同卤制工序的卤汁在组分和香气上存的差异相对较小，而不同休闲卤豆干厂同一卤制工序的卤汁在组分和香气上存在较大差异，从雷达图上可知不同卤豆干厂的卤汁风味各具特色。

[关键词]电子舌;不同来源卤汁;应用;对比性分析

中图分类号：TS264.24 文献标识码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.201909

卤制品越来越受人们的喜爱，不同口感的卤汁也就越来越受人们喜爱。不同来源的卤汁也存在着一定的差异性和相似性。卤汁中的香气主要来源于酯类、醇类、烷烃类等多种挥发性物质。在多次熬煮过程中会发生一些反应从而产生更多的风味物质[1]。本次研究的意義主要是通过电子舌这种设备应用，来检测不同来源的卤汁，为以后卤制品的发展提供一定的基础。

本次研究的目的是利用电子舌技术检测速度较快、能够准确且全面检测的特点，来区分不同来源的卤汁。

1 材料与方法

1.1 材料和设备

1.1.1 实验原料

本实验所用原料见表1。

1.1.2 实验仪器与设备

本实验所用仪器与设备见表2。

1.2 实验方法

1.2.1 原料的处理

电子舌原料处理：取样（15mL）→滤纸过滤除去表面油层及杂质→静置至室温→样品检测。

1.2.2 实验步骤

电子舌检测（组分对比）开机、开仪器→点击smartongue系统→系统设置→硬件检查（正常）→采集数据→人工采集数据（探头移至预热位）→直接采集→新建（文件、修改名称）→传感器全选→预热30min→清洗传感器（纵坐标数值接近正负0.5）→检测样品（探头置于样品位）→保存数据→清洗传感器（探头置于清洗位）→关闭电脑、电子舌设备、电源。

1.2.3 主要分析方法

（1）主成分分析法（Principal Component Analysis，PCA），最为一种最基本的分析方法，它主要是将最原始的变量的主要信息保留下来的同时将多个问题指标转换成为少数综合指标（即主成分），这种方法的主要作用是将多个元素降解并且将其简化。在主成分分析法中，每个点代表试验中的一个样品，每个点之间的间隔表示平行样品之间的差距。当两种主成分的贡献率之和大于70%时，表示主成分基本可以代表原始数据的特征[2-3]。本次实验中主要是选择第1主成分PC1和第2主成分PC2的贡献率进行分析。

（2）线性判别分析法（Linear Discriminant Analysis，LDA）是电子舌分析法中一种比较常用的分类方法，这种数学的分类规则可将N维空间分成一些小的子空间，并将其定义在直线、平面或超平面上。LDA分析法可以比较直观看出样品的整体线性趋势，为定量分析和线性拟合提供了相应的依据[4-6]。

2 结果与分析

2.1 同一厂不同卤制工序在电子舌中的响应对比分析

2.1.1 主成分分析法

华鹏厂2种卤汁的主成分分析图，见图1。第1主成分贡献率为68.9%，第2主成分贡献率为14.0%。2种主成分贡献率之和达到了82.9%，表面2种主成分具有较好的代表性。同时可以很好区分2种样品，但由第2主成分可以看出2种样品第2主成分间相似性较大。

满师傅3种样品间气味主成分分析图，见图2，2种主成分贡献率达到了80.9%，代表性较明显，其中一卤和二卤间第1主成分相似性较大，而二卤和三卤间第2主成分相似性较大。3种样品间区分明显。

恭兵厂同一样品中重复样差距较大，说明实验存在一定误差，且2种主成分贡献率之和达到72.2%代表性不是特别明显，但可看出2种样品第1主成分相似性较高，见图3。

2.1.2 线性判别分析法

满师傅一卤、二卤、三卤线性函数判别结果见图4。

由图4可知，同一样品间的误差较小，5个重复样品具有很好的代表性。此外，3个样品很容易区分，3个样品间的距离较远，说明存在一定的差异，但差距不大，由LDA2可以看出满师傅一卤和三卤间有一定的相似性。

由图4可知，同一样品间的误差较小，5个重复样品具有很好的代表性。此外，3个样品很容易区分，3个样品间的距离较远，说明存在一定的差异，但差距不大，由LDA2可以看出满师傅一卤和三卤间有一定的相似性。

2.2 不同厂同一工序在电子舌中的响应对比分析

2.2.1 主成分分析法

三个不同厂的一卤主成分分析图，见图5。可以明显地区分3种样品，无重叠现象，此外华鹏和恭兵两场第2主成分具有相似性，满师傅和华鹏第1主成分相似性较高。

恭兵样品具有一定的误差，其他2个样品误差较小，由2种主成分可以看出3种样品区分度较高，样品距离较远，表明3种样品差距较大。但由第1主成分可以看出华鹏和满师傅在第1主成分上具有一定的相似性，见图6。

2.2.2 线性判别分析法

代表三厂二卤的线性判别分析，DI值为85.0%，检测效果较佳，此外，恭兵和满师傅二卤间LDA1相似性较高，而3种样品的LDA2区分较为明显，说明在LDA2上存在着一定的差异。由柱形图可知，LDA1和LDA2之和接近80%，说明LDA1和LDA2具有一定的代表性（见图7）。

2.3 雷达图的绘制与分析

根据电子舌传感器所测得三个不同厂、不同卤制工序的卤汁（即7种样品）的组分响应值来绘制7种样品的电子舌雷达图，将7种样品进行对比，结果绘制成雷达图见图8。

由图8（1）、（2）可知，两者间的相似度比较高，但在传感器1处，一卤的特征值比二卤的特征值要小一些，说明在传感器1处，二卤感应更强烈。但重复样品中存在一定的误差，导致5个图形不完全重叠。由图8（3）、图（4）可知，一卤重复样中有一定误差，但二卤效果较好，且二卤个传感器的特征值都比一卤要高一些，说明二卤的味道较一卤要明显一些，可以较好地区分两者。满师傅一卤和二卤的相似度较高图形间的差距较小，说明2种卤汁的差别不大，但三卤却明显与一卤和二卤不同，传感器5、7、8、9、10的特征值都有所增加，表明这5种传感器感应到的物质可能有所增加，也就是说可以较好地区分三卤与一卤和二卤之间的差异。

由图8（1）、（3）、（5）可知，3种卤汁的差异较大，恭兵一卤传感器1的特征值较高，而华鹏一卤传感器2的特征值较大，虽然满师傅一卤也是传感器2的特征值较大但是比华鹏一卤传感器2的特征值还要高，由图可以很好的区分3种卤汁间的差异。图8（2）、（4）、（6）可知，恭兵二卤特征值最高的为传感器1，华鹏二卤传感器2的特征值最高，而满师傅二卤传感器3的特征值最高，说明3种卤汁间主要成分可以很好地区分开来，其他主分有一定的相似性。从雷达图上可以看出不同卤豆干厂的卤汁风味各具特色。

3 结 论

通过电子舌的检测结果分析可知，同一休闲卤豆干厂不同卤制工序的卤汁在组分和香气上存的差异相对较小，而不同休闲卤豆干厂同一卤制工序的卤汁在组分和香气上存在较大差异，图8可知，不同卤豆干厂的卤汁风味各具特色。

在模型分析中，主成分分析和线性判别分析均能够很好地区分不同来源的卤汁[7-8]，三个不同厂一卤和二卤的2种主成分贡献率之和在80%以上。个样品间的距离较远，较容易区分。

其中对于不同来源的卤汁其线性判别分析前2维主成分贡献率之和都在90%以上。由此可以說明电子舌能够在不同来源卤汁的检测中起到较好的应用效果。

参考文献

[1] 胡存云.美味卤汁制作技术[J].农产品加工，2011（12）：19.

[2] Miguel Peris，Laural Escuder-Gilaber-Gilaber.Azist centurf technique for food control：Electronic nose[J].Analytica Chimica Acta 638，2009，1-15.

[3] 贺玮.电子舌技术在普洱散茶等级评价中的应用[J].食品工业科技，2009，30（11）：125-127

[4] 姜莎.电子舌在红茶饮料区分辨识中的应用[J].农业工程学报， 2009，25（11）：345-349.

[5] 王永维.基于电子舌的白酒检测与区分研究[J].包装与食品机械，2009，27（5）：57-61.

[6] 王俊，姚聪.基于电子舌技术的葡萄酒分类识别研究[J].传感技术学报，2009，22（8）：1088 -1093.

[7] 牛海霞.农药残留多频脉冲电子舌快速检测方法学研究[D].浙江： 浙江工商大学，2008.

[8] 梁逸曾，俞汝勤.化学计量学[M].北京：高等教育出版社，2003.

Application of Electronic Tongue in the Comparative Analysis of Different Sources in the Marinade

Yin Haiyan1，Wang Zhe1，He Mengrou2

（1.Shaoyang Food and Drug Inspection Institute， Shaoyang，Hunan 422000;2.Shaoyang University， Shaoyang，Hunan 422000）

Abstract：For seven kinds of marinade from different factory and different marinating process， conducting comparative analysis on principal component analysis （PCA） and a linear discriminant analysis （LDA） with electronic tongue. the results indicated that marinade which come from the same leisure halogen tofu factory with different marinating process exist relatively small divergence on the composition and aroma of marinade，but that marinade which come from the different leisure halogen tofu factory with the same marinating process exist comparatively large divergence on the composition and aroma of marinade. Seen different halogen tofu factory marinade distinctive flavor from the radar map.

Key Words： electronic tongue，different sources in the marinade，application， principal component analysis