濟南感官分析研究中心對某品牌的3個不同批次的同款羊奶粉做了智能感官相關(guān)測試。本研究采用電子鼻和電子舌等智能感官設(shè)備對3個不同批次羊奶粉的氣味和滋味等屬性信息進行比較和分析，旨在以數(shù)據(jù)結(jié)果為參考更直觀地為企業(yè)在提高產(chǎn)品感官穩(wěn)定性方向提供一定的理論依據(jù)。
1 材料
3個不同批次的同款羊奶粉。
2 儀器
Heracles NEO 超快速氣相電子鼻
一種新型的氣味分析手段，該儀器根據(jù)氣相基本原理對頂空氣體進行分析，通過化學(xué)計量學(xué)等數(shù)據(jù)處理可得到與傳統(tǒng)電子鼻同樣的響應(yīng)信息，同時還可精確分離出樣品中的揮發(fā)性化合物，并通過 Arochembase數(shù)據(jù)庫進行定性分析，具有分析時間短、精確度高等特點。
ASTREE 型電子舌系統(tǒng)
由48位自動進樣器、傳感器陣列、數(shù)據(jù)采集和控制器、模式識別軟件等部分組成。傳感器陣列由7根具有交叉敏感性的傳感器 (AHS、PKS、NMS、CTS、ANS、SCS和CPS)和1個Ag／AgC1參比電極組成。
3 實驗方法
電子鼻檢測
適量樣品加入一定比例的純水，攪拌溶解，移液槍移取4ml樣品于 20mL頂空瓶中，采用超快速氣相色譜電子鼻 Heracles NEO 上進行檢測分析。Heracles NEO 包含 MXT-5與 MXT-1701兩根色譜柱（10m，180μm），其中 MXT-5 為非極性色譜柱，MXT-1701 為弱極性色譜柱；檢測器為雙 FID 檢測器，一次注射進樣，兩根色譜柱同時分析并呈現(xiàn)分離結(jié)果。
電子舌檢測
電子舌檢測樣品前，對傳感器依次進行了活化、校正和診斷，確保傳感器狀態(tài)良好。樣品在室溫 (20℃) 下進行檢測，每次信號采集時間為120 s，樣品間設(shè)置清洗序列(蒸餾水，清洗 10 s) ，每個樣品重復(fù)測量 8 次。取后3次測量的各傳感器響應(yīng)值作為樣本數(shù)據(jù)進行后續(xù)處理。
4 數(shù)據(jù)處理
測試數(shù)據(jù)用電子鼻和電子舌自帶軟件進行處理。
結(jié)果與分析
電子鼻感官結(jié)果分析
電子鼻色譜圖及香氣比較
通過對比色譜圖（圖1）發(fā)現(xiàn)，3個不同批次羊奶粉樣品間的峰面積間存在差別。這說明三個樣品中揮發(fā)性成分存在差異。 
PCA是將采集到的氣味成分的種類和含量作為變量，通過向量變化以更直觀的形式體現(xiàn)樣品間的氣味組成差異，圖2為原始PCA圖（以所有色譜峰為變量）。第一主成分（PC1）與第二主成分（PC2）的貢獻率之和達到了99.539%，能較為完整的代表樣品的全部信息；3個樣品在主成分分析圖上的區(qū)分指數(shù)達到99，說明超快速氣相色譜電子鼻（Heracles）能夠基于氣味的差異，有效區(qū)分3個不同批次羊奶粉樣品，同時也說明3個不同批次的產(chǎn)品在氣味感官是存在差異的。
為了進一步了解3個不同批次的羊奶粉樣品差異在哪些方面，采用正構(gòu)烷烴標(biāo)準(zhǔn)溶液（nC6-nC16）進行校準(zhǔn)，根據(jù)MXT-5與MXT-1701兩根柱子的保留指數(shù)結(jié)合AroChembase數(shù)據(jù)庫對樣品中主要揮發(fā)性成分進行定性分析，得到可能性化合物及其風(fēng)味描述。由表1可知，3個不同批次羊奶粉樣品的揮發(fā)性成分在數(shù)量和含量上都是存在差別的，主要有醛類、醇類、酮類及酯類。根據(jù)化合物的差異情況，可以對生產(chǎn)過程中的每個環(huán)節(jié)進行推測可能的原因，比如生產(chǎn)過程中引入其他物質(zhì)等，從而從根本上解決問題。
統(tǒng)計質(zhì)量控制分析圖是判斷和預(yù)報生產(chǎn)過程中質(zhì)量狀況是否發(fā)生波動的一種有效方法。
圖3為3個不同批次羊奶粉樣品的SQC分析結(jié)果，試驗以樣品266為參考樣，其他樣品為未知樣，圖中灰色部分代表可接受區(qū)域。由圖3可知，除樣品266以外其他2個羊奶粉樣品均落在灰色區(qū)域外，即不被灰色區(qū)域接受，說明這2個羊奶粉樣品都不屬于樣品266的范圍或者是說不符合預(yù)先設(shè)定的合格范圍。這可為奶粉產(chǎn)品的質(zhì)檢品控和奶粉種類辨別分析提供參考及幫助。
電子舌的雷達指紋圖譜
3個不同批次羊奶粉的雷達指紋圖譜見圖4。由圖4可知樣品在7根傳感器上的響應(yīng)強度存在顯著差異，說明所測定的青稞罐頭樣品在5種味覺屬性（鮮味、咸味、酸味、甜味、苦味）上均具有差異，由以上分析可知，雷達指紋圖譜可以辨別不同批次羊奶粉樣品。
傳感器的信號被整合到可以通過多維統(tǒng)計工具計算的數(shù)據(jù)矩陣中，選擇所有傳感器的信號生成基于主成分分析（PCA）的滋味分布圖（圖5），它顯示了3個不同批次羊奶粉味道的接近程度。PC1和PC2累積貢獻率達91.253％，區(qū)別指數(shù)DI＝89，說明基于味覺上的差異能有效區(qū)分3個不同批次羊奶粉樣品，同時說明3個不同批次的羊奶粉在味覺感官方面是存在差異的。
ASTREE電子舌還提供了一種對于樣品滋味進行評定的功能。Taste Ranking 功能可直接得到所有樣品之間的相對酸咸鮮的排序（圖6），此外還有標(biāo)準(zhǔn)添加模式，可對自定義的甜味，苦味，辣味，澀味等味道進行相對排序。
由圖6可知，3個不同批次羊奶粉樣品在酸味、咸味、鮮味上的排序從小到達分別是：酸味排序：847<634<266；咸味排序：634<847<266；鮮味排序：847<634<266。
本文利用 Heracles NEO 超快速氣相電子鼻和 ASTREE 型電子舌對3個不同批次同款羊奶粉的氣味和滋味等感官方面做了對比分析，采用主成分分析、差異化合物定性、統(tǒng)計質(zhì)控分析以及滋味評定等分析方法。結(jié)果表明，電子鼻和電子舌主成分分析均能夠?qū)?個不同批次羊奶粉樣品進行區(qū)分和識別，電子鼻定性了3個不同批次羊奶粉樣品之間可能存在的差異性化合物，電子舌對3種不同品牌的青稞罐頭樣品進行了滋味排序。
而對于產(chǎn)品開發(fā)，可以通過比較新開發(fā)產(chǎn)品與目標(biāo)產(chǎn)品在氣味間的差異，以指導(dǎo)產(chǎn)品的開發(fā)以及對于現(xiàn)有生產(chǎn)線的品控與鑒定。并且可為羊奶粉產(chǎn)品質(zhì)檢品控和種類辨別分析提供參考及幫助。
來源：感官科學(xué)與評定 原創(chuàng)發(fā)布，轉(zhuǎn)載請注明來源。
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1 材料
3個不同批次的同款羊奶粉。
2 儀器
Heracles NEO 超快速氣相電子鼻
一種新型的氣味分析手段，該儀器根據(jù)氣相基本原理對頂空氣體進行分析，通過化學(xué)計量學(xué)等數(shù)據(jù)處理可得到與傳統(tǒng)電子鼻同樣的響應(yīng)信息，同時還可精確分離出樣品中的揮發(fā)性化合物，并通過 Arochembase數(shù)據(jù)庫進行定性分析，具有分析時間短、精確度高等特點。
ASTREE 型電子舌系統(tǒng)
由48位自動進樣器、傳感器陣列、數(shù)據(jù)采集和控制器、模式識別軟件等部分組成。傳感器陣列由7根具有交叉敏感性的傳感器 (AHS、PKS、NMS、CTS、ANS、SCS和CPS)和1個Ag／AgC1參比電極組成。
3 實驗方法
電子鼻檢測
適量樣品加入一定比例的純水，攪拌溶解，移液槍移取4ml樣品于 20mL頂空瓶中，采用超快速氣相色譜電子鼻 Heracles NEO 上進行檢測分析。Heracles NEO 包含 MXT-5與 MXT-1701兩根色譜柱（10m，180μm），其中 MXT-5 為非極性色譜柱，MXT-1701 為弱極性色譜柱；檢測器為雙 FID 檢測器，一次注射進樣，兩根色譜柱同時分析并呈現(xiàn)分離結(jié)果。
電子舌檢測
電子舌檢測樣品前，對傳感器依次進行了活化、校正和診斷，確保傳感器狀態(tài)良好。樣品在室溫 (20℃) 下進行檢測，每次信號采集時間為120 s，樣品間設(shè)置清洗序列(蒸餾水，清洗 10 s) ，每個樣品重復(fù)測量 8 次。取后3次測量的各傳感器響應(yīng)值作為樣本數(shù)據(jù)進行后續(xù)處理。
4 數(shù)據(jù)處理
測試數(shù)據(jù)用電子鼻和電子舌自帶軟件進行處理。
結(jié)果與分析
電子鼻感官結(jié)果分析
電子鼻色譜圖及香氣比較
通過對比色譜圖（圖1）發(fā)現(xiàn)，3個不同批次羊奶粉樣品間的峰面積間存在差別。這說明三個樣品中揮發(fā)性成分存在差異。
圖1 3個樣品電子鼻譜圖疊加（保留時間）對比
主成分分析PCA是將采集到的氣味成分的種類和含量作為變量，通過向量變化以更直觀的形式體現(xiàn)樣品間的氣味組成差異，圖2為原始PCA圖（以所有色譜峰為變量）。第一主成分（PC1）與第二主成分（PC2）的貢獻率之和達到了99.539%，能較為完整的代表樣品的全部信息；3個樣品在主成分分析圖上的區(qū)分指數(shù)達到99，說明超快速氣相色譜電子鼻（Heracles）能夠基于氣味的差異，有效區(qū)分3個不同批次羊奶粉樣品，同時也說明3個不同批次的產(chǎn)品在氣味感官是存在差異的。
圖2 3個樣品原始PCA圖（以所有色譜峰為變量）
差異性物質(zhì)定性分析為了進一步了解3個不同批次的羊奶粉樣品差異在哪些方面，采用正構(gòu)烷烴標(biāo)準(zhǔn)溶液（nC6-nC16）進行校準(zhǔn)，根據(jù)MXT-5與MXT-1701兩根柱子的保留指數(shù)結(jié)合AroChembase數(shù)據(jù)庫對樣品中主要揮發(fā)性成分進行定性分析，得到可能性化合物及其風(fēng)味描述。由表1可知，3個不同批次羊奶粉樣品的揮發(fā)性成分在數(shù)量和含量上都是存在差別的，主要有醛類、醇類、酮類及酯類。根據(jù)化合物的差異情況，可以對生產(chǎn)過程中的每個環(huán)節(jié)進行推測可能的原因，比如生產(chǎn)過程中引入其他物質(zhì)等，從而從根本上解決問題。
表1 3個不同批次羊奶粉樣品之間的差異性化合物定性
統(tǒng)計質(zhì)控分析統(tǒng)計質(zhì)量控制分析圖是判斷和預(yù)報生產(chǎn)過程中質(zhì)量狀況是否發(fā)生波動的一種有效方法。
圖3為3個不同批次羊奶粉樣品的SQC分析結(jié)果，試驗以樣品266為參考樣，其他樣品為未知樣，圖中灰色部分代表可接受區(qū)域。由圖3可知，除樣品266以外其他2個羊奶粉樣品均落在灰色區(qū)域外，即不被灰色區(qū)域接受，說明這2個羊奶粉樣品都不屬于樣品266的范圍或者是說不符合預(yù)先設(shè)定的合格范圍。這可為奶粉產(chǎn)品的質(zhì)檢品控和奶粉種類辨別分析提供參考及幫助。
圖3 3個不同批次樣品SQC分析圖
電子舌感官結(jié)果分析電子舌的雷達指紋圖譜
3個不同批次羊奶粉的雷達指紋圖譜見圖4。由圖4可知樣品在7根傳感器上的響應(yīng)強度存在顯著差異，說明所測定的青稞罐頭樣品在5種味覺屬性（鮮味、咸味、酸味、甜味、苦味）上均具有差異，由以上分析可知，雷達指紋圖譜可以辨別不同批次羊奶粉樣品。
圖4 電子舌傳感器對3個不同批次羊奶粉的雷達指紋圖譜
電子舌的PCA分析傳感器的信號被整合到可以通過多維統(tǒng)計工具計算的數(shù)據(jù)矩陣中，選擇所有傳感器的信號生成基于主成分分析（PCA）的滋味分布圖（圖5），它顯示了3個不同批次羊奶粉味道的接近程度。PC1和PC2累積貢獻率達91.253％，區(qū)別指數(shù)DI＝89，說明基于味覺上的差異能有效區(qū)分3個不同批次羊奶粉樣品，同時說明3個不同批次的羊奶粉在味覺感官方面是存在差異的。
圖5 3個不同批次羊奶粉樣品的滋味分布圖（以所有傳感器信號為變量）
滋味評定（Taste Ranking）ASTREE電子舌還提供了一種對于樣品滋味進行評定的功能。Taste Ranking 功能可直接得到所有樣品之間的相對酸咸鮮的排序（圖6），此外還有標(biāo)準(zhǔn)添加模式，可對自定義的甜味，苦味，辣味，澀味等味道進行相對排序。
由圖6可知，3個不同批次羊奶粉樣品在酸味、咸味、鮮味上的排序從小到達分別是：酸味排序：847<634<266；咸味排序：634<847<266；鮮味排序：847<634<266。
圖6 滋味排序功能直接給出的酸、咸、鮮的相對排序
結(jié)論本文利用 Heracles NEO 超快速氣相電子鼻和 ASTREE 型電子舌對3個不同批次同款羊奶粉的氣味和滋味等感官方面做了對比分析，采用主成分分析、差異化合物定性、統(tǒng)計質(zhì)控分析以及滋味評定等分析方法。結(jié)果表明，電子鼻和電子舌主成分分析均能夠?qū)?個不同批次羊奶粉樣品進行區(qū)分和識別，電子鼻定性了3個不同批次羊奶粉樣品之間可能存在的差異性化合物，電子舌對3種不同品牌的青稞罐頭樣品進行了滋味排序。
而對于產(chǎn)品開發(fā)，可以通過比較新開發(fā)產(chǎn)品與目標(biāo)產(chǎn)品在氣味間的差異，以指導(dǎo)產(chǎn)品的開發(fā)以及對于現(xiàn)有生產(chǎn)線的品控與鑒定。并且可為羊奶粉產(chǎn)品質(zhì)檢品控和種類辨別分析提供參考及幫助。
來源：感官科學(xué)與評定 原創(chuàng)發(fā)布，轉(zhuǎn)載請注明來源。
提醒：文章僅供參考，如有不當(dāng)，歡迎留言指正和交流。且讀者不應(yīng)該在缺乏具體的專業(yè)建議的情況下，擅自根據(jù)文章內(nèi)容采取行動，因此導(dǎo)致的損失，運營方不負責(zé)。如文章涉及侵權(quán)或不愿我平臺發(fā)布，請聯(lián)系處理。
