一、實驗簡述
本實驗通過利用由上海瑞玢國際貿易有限公司提供的SuperTongue電子舌對不同種類果酒樣品進行檢測，得出各樣品間的差異。
二、SuperTongue電子舌介紹
1. 原理
電子舌是一種主要由交互敏感傳感器陣列、信號采集電路、基于模式識別的數據處理方法組成的現代化定性定量分析檢測儀器。電子舌基于惰性金屬電極構成穩定的傳感器陣列，通過伏安電化學脈沖技術激發實現原創的組合脈沖馳豫譜思想，然后經交互感應解析技術來獲取測量對象的整體信息，立足于自主開發的電子電路硬件和計算機智能化算法軟件，快速、實時、在線實現對產品的整體特征評價及若干成分定性定量的快速檢測與分析。
SuperTongue電子舌含有6個惰性金屬傳感器(鉑、金、鈀、鈦、鎢、銀)，性能穩定，重現性好，使用壽命長，檢測信息量豐富，而且清洗簡單，非常適合于多類食品產品的辨別區分，質量評定與真偽辨識等。
2. 數據分析方法
主成分分析法（PCA）：將多個變量通過線性變換以選出較少個數重要變量的一種多元統計分析方法。主成分得分圖以散點圖為基礎，每個點代表一個樣品的一次檢測，點與點之間的距離代表不同檢測次數之間特征差異的大小。主要用于樣品的區分辨別。
判別函數分析（LDA）：是在分類確定的條件下，根據某一研究對象的各種特征值判別其類型歸屬問題的一種多變量統計分析方法。
簇類獨立軟模式法（SIMCA）：該方法實際上是根據“物以類聚”的原則進行樣本的分類。首先需要針對一類樣品做主成分分析，建立主成分回歸類模型，然后依據該模型對未知樣品進行識別，即試探該未知樣品與標準庫模型進行擬合，以確定其屬于同一類，或不屬于同一類，常用于真偽樣品的鑒別。
判別因子分析法（DFA）： 運用DFA算法首先需要對幾類標準樣品做主成分分析，建立數據庫。算法會自動找出不同類別間的邊界函數，根據這些邊界函數可以將主成分圖劃分為幾塊不同的區域。然后再對未知樣品做主成分分析，看未知樣品的點落在哪個區域，就可以判斷未知樣品更加取向于哪一類。此種算法可以對2個以上的樣品種類進行分類識別，常用于等級區分、產地鑒別等。
偏最小二乘分析（PLS）：偏最小二乘法是一種高效的信息抽提方法。PLS需要建立兩個矩陣X（傳感器響應信號矩陣）和Y（對應實際物理量，如濃度）。目標是尋找輸入矩陣X的那些與輸入變量盡可能相關的成分，同時與Y矩陣的目標值又要達到最好的相關性。鑒于此PLS算法常用與有趨勢化的數據，類似與建立標準曲線后，預測一個未知點的數值。
圖1 SmarTongue電子舌
三、實驗
1. 樣品信息
樣品為桂林某學院提供的不同種類果酒，每個樣品3個平行，具體樣品名稱及編號見下表。
樣品 | 平行樣編號 |
銀桂酒 | 1-1 |
1-2 | |
1-3 | |
檸檬發酵酒 | 2-1 |
2-2 | |
2-3 | |
檸檬蒸餾酒 | 3-1 |
3-2 | |
3-3 | |
芒果蒸餾酒 | 4-1 |
4-2 | |
4-3 | |
種植大果山楂酒 | 5-1 |
5-2 | |
5-3 | |
獼猴桃酒 | 6-1 |
6-2 | |
6-3 | |
丹桂酒 | 7-1 |
7-2 | |
7-3 | |
芒果米酒（不銹鋼陳釀） | 8-1 |
8-2 | |
8-3 | |
芒果酒（橡木桶陳釀） | 9-1 |
9-2 | |
9-3 | |
桃金娘花酒 | 10-1 |
10-2 | |
10-3 |
2. 樣品處理及實驗參數
每個樣品量取相同的體積進行檢測。樣品檢測前先進行傳感器預熱、清洗及參數設置，樣品檢測參數見表1。
表1 樣品檢測參數表
最大電壓 | 1V |
最低電壓 | -1V |
脈沖間隔 | 100MV |
靈敏度 | 10-4 |
3. 實驗結果
圖1 主成分分析結果圖（PCA）
圖2 判別函數分析結果圖（LDA）
1.區分效果
圖1為主成分分析（PCA）結果圖，圖中，各個樣品分布在圖中的不同區域內，且相互之間沒有重疊，重復性較好；DI值為99.43% (DI值反映整體區分效果，數值越接近1說明區分效果越好)，說明每個樣品可以被區分開，分別就有不同的滋味。
圖2為判別函數分析（LDA）結果圖中，圖中各個樣品分布在圖中的不同區域內，且相互之間沒有重疊，重復性較好；DI值為100.00%，說明每個樣品可以被區分開。
從區分效果上看，主成分分析結果與判別函數分析均可以將每個樣品區分開。
2.分布情況
圖1中，可以看到樣品3（檸檬蒸餾酒）和4（芒果蒸餾酒）聚集在一起，樣品8芒果米酒（不銹鋼陳釀）和9芒果酒（橡木桶陳釀）聚集在一起，其他樣品聚集在一起，樣品7（丹桂酒）與其他樣品相距較遠。
圖2中，可以看到樣品3（檸檬蒸餾酒）和4（芒果蒸餾酒）聚集在一起，樣品8芒果米酒（不銹鋼陳釀）和9芒果酒（橡木桶陳釀）聚集在一起，樣品5（種植大果山楂酒）6（獼猴桃酒）7（丹桂酒）被劃分到同一區域中，樣品1（銀桂酒）2（檸檬發酵酒）10（丹桂酒）則在另一區域中。
從分布情況上看，主成分分析結果與判別函數分析得到的結果具有相似的趨勢。
樣品4（芒果蒸餾酒）與3（檸檬蒸餾酒）之間的距離小于與同為芒果為原料釀造的樣品8芒果米酒（不銹鋼陳釀）和9芒果酒（橡木桶陳釀）之間的距離，且也小于與2（檸檬發酵酒）之間的距離。說明酒的制作方式（蒸餾與非蒸餾）對酒的滋味具有一定的影響，不同種類蒸餾酒之間的差異小于同種原料不同制作方式得到的樣品。
樣品8芒果米酒（不銹鋼陳釀）和9芒果酒（橡木桶陳釀）之間雖可以區分開，但是兩者之間的距離小于與其他種類原料釀造的酒之間的距離。說明貯藏用的材料對酒的味道會有影響，但是原料種類和釀造方式的影響更顯著。
綜合上述結果來看，各個種類的果酒在滋味上是有區別的；蒸餾法制得的酒在滋味上相近，說明酒的制作方式（蒸餾與非蒸餾）對酒的滋味具有一定的影響，不同種類蒸餾酒之間的差異小于同種原料不同制作方式得到的樣品。
您的位置：