基于电子舌技术的饮料评价

王春燕 孙月娥

（徐州工程学院食品学院，徐州 221008）

基于电子舌技术的饮料评价

王春燕*孙月娥

（徐州工程学院食品学院，徐州 221008）

介绍了电子舌的组成和工作原理，着重阐述了其在饮料的种类区分、真伪辨别、质量分级和品质评价等领域的应用现状与发展趋势，并指出了这些信息新技术实现过程中所需要解决的问题。电子舌技术简单快速、成本低廉，作为一种新型的现代化智能感官仪器，能够对饮料生产过程进行监控，在饮料质量的评价中具有巨大潜力。

电子舌；饮料；种类识别；品质控制

饮料是人们的日常消费品，目前检测其质量的方法有感官评定法、化学分析法和物理化学法。感官评定法依赖经过长期训练、拥有特殊味觉判别能力的品评专家来判断，很多时候难以找到适合的人选；化学法繁琐、实时性差；物理化学法对仪器的要求比较高。现实生产中，需要一种能够快速表征检测对象整体品质的分析检测仪器。电子舌是一种模拟人类味觉鉴别味道的仪器，他利用多传感味觉阵列检测液体样品的特征响应信号，通过信号模式识别处理系统或专家系统学习识别，对样品进行定性或定量分析。作为一类新型分析测试设备，它的最大特点在于能快速分析、检测样品整体品质之间的差异性，非常适合现代食品工业生产检测分析的需求。目前该技术已广泛应用于食品、环境、医药等领域。

1 电子舌的构成与工作原理

电子舌是一种用于液体分析的多传感器系统，是具有识别单一和复杂味道能力的装置，由味觉传感器阵列、信号采集器和模式识别系统三部分组成。其中味觉传感器是由数种可敏感味觉成分的金属丝组成（多传感器阵列），这些金属丝在功能上相当于人的味觉感受细胞，吸附味觉分子产生味觉信号，能将味觉信号转换成电信号；信号采集器收集传感器阵列对液体试样作出响应的输出信号并存储在计算机内存中；模式识别工具则是模拟人脑将采集的电信号加以分析、识别。电子舌技术最基本的原理就是模仿人的味觉感受机理，从非选择性的味觉传感器阵列中收集信号并进行模式识别。信号经计算机系统进行数据处理和模式识别后，得到反应样品味觉特征的结果，这种技术被称为味觉传感器技术或人工味觉识别技术。该技术与普通的化学分析方法相比，传感器输出的并不是样品成分的分析结果，而是一种与试样有关的信号模式，这些信号通过具有模式识别能力的计算机分析后，能得出对样品味觉特征有关的总体评价。电子舌的输出信号表明，他可以对不同的味道质量，也就是不同的化学物质成分进行模式识别。

2 电子舌在饮料评价中的应用

电子舌可以对人的五种基本味感：酸、甜、苦、辣、咸进行有效的识别。因此，利用味感可以对饮料进行分类识别。不同的饮料和食物有不同的味道特征点，电子舌通过确定味道特征点，就能够区分不同的品味，从而可以区分不同种类的饮料、不同厂商生产的同一种饮料、同一厂家生产的不同质量等级的饮料、或者监控货架期间饮料品质的变化，也可以鉴别饮料中是否掺假。由于非常精密，能够发现水中极少量的杂质，因此他还能够区分一些味道只有微弱差别的饮料如蒸馏水和矿泉水以及不同品牌的矿泉水，在某些方面比人类品味专家更为灵敏。

2.1 识别不同种类的饮料

滕炯华等用由7个性能彼此重叠的味觉传感器阵列与基于BP算法的模式识别系统组成的电子舌，对100%的苹果汁、菠萝汁、橙汁和紫葡萄汁进行了测定，实验结果表明电子舌能够定性识别不同种类的果汁。牛海霞的研究发现采用基于多频脉冲的电子舌进行检测，数据采用主成分分析的方法，能够对六种茶饮料有较好的区分辨识效果。Lvova等利用全固态便携式电子舌对饮用水、软饮料和啤酒进行研究，结果表明采用基于印刷碳糊电极全固态芯片的电位测量方法和主成分分析、偏回归等化学计量法，可以根据味道不同成功的区分各种不同的饮料。Ciosek等则利用基于小型固态电位测量电极传感器阵列的电子舌识别了啤酒、果汁和牛奶等各类饮料，传感阵列中融合使用离子选择性和部分选择性微电极，并采用主成分分析和BP神经网络模式识别方法可以提高不同饮料识别的正确性。

2.2 鉴别饮料的质量分级

酒精饮料的快速质量检测，包括对品牌的识别和掺假等不可接受产品的检测是很重要的。Legin等采用基于电位测量的多通道味觉化学传感器，识别用不同纯度水和乙醇以及各种味觉添加剂生产的十种相同品牌的伏特加酒，区分用于伏特加酒或白兰地生产的乙醇，识别伏特加酒中高于规定的污染物以及辨别符合或不符合国家标准的各种质量等级的伏特加酒。结果发现，电子舌能够识别人工合成的和来自粮食的乙醇，也能够区分不同纯度的粮食乙醇，即电子舌能够对酒精饮料的品质进行快速评价。

Lvova等用电子舌分析了由葡萄和大麦制作的饮料，并根据酒精度指标分别评价了葡萄酒、啤酒、白兰地、威士忌的品质。Bleibaum等则利用电子舌对不同等级的苹果汁质量进行了评价。

2.3 监控饮料品质的变化

Sim等对超高温杀菌和巴氏杀菌两种类型商业奶的品质进行了评价，结果表明电子舌能够对新鲜牛奶和变质牛奶进行成功的识别，他通过主成分分析模式识别法对室温下牛奶品质的劣变情况进行了跟踪，发现电子舌能够很好的反映不同储藏时间下牛奶品质的变化。

Rudnitskaya等利用电子舌对橘子汁、苹果汁和水果饮料的新鲜度、掺水稀释后得到的不同质量等级的果汁以及果汁品质在老化试验中随时间劣变的动力学进行研究，结果表明电子舌在果汁品质监控方面具有很好的应用前景。

Ciosek等利用电子舌对牛奶、果汁、滋补品等不同种类的饮料进行识别，正确率高达90%～100%，其中高分子膜离子选择性电极的传感器阵列的精度最高，对相同品牌不同生产批号饮料的识别准确率也很高，并且电子舌对不同样品识别判断的能力可以通过使用更精细的数据处理方法得到进一步提高。

3 结语

饮料工业所涉及的品质控制、成分分析往往属于非线性和非稳态系统，而电子舌技术中的模式识别技术正适合于处理这种非线性和非稳态系统。电子舌能够识别不同制造商生产的不同类型的饮料，能够识别同一个品牌不同生产时间的产品，能够对产品的掺假、质量等级进行判断，即使掺入很少量的水或糖浆也能够识别，也能够监控果汁饮料储藏过程中品质的变化及变质产品的检测。电子舌的灵敏度基于传感器阵列对无机和有机营养素的敏感度，国内外的研究结果均表明电子舌可以成功的用于液体饮料的质量控制，因此，电子舌这种新型的味觉检测技术在饮料工业中有着广阔的应用前景。

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Evaluation of beverage based on the electronic tongue

WANGChun-yan*SUNYue-e
（College ofFood Engineering，Xuzhou Institute ofTechnology，Xuzhou 221008，China)

The configuration and basic principle of electronic tongue are introduced in this paper.The current research situation and applications of the electronic tongue in the different kinds of beverage discrimination,quality examination，fake products discrimination and quality evaluation were expounded.And the electronic tongue's further application and developing prospective in food industry was discussed.It is also given that the theoretical and technological problems which should be solved.The electronic tongue as a kind ofmodern intelligent sensory instrument was simple and rapid，and lowin cost，and could monitor and control the period of beverage production，which shows a great potential in the evaluation ofqualityfor beverage.

electronic tongue；beverage；discrimination；qualitycontrol

2010-02-12