電子舌技術(shù)在普洱茶品質(zhì)識別中應(yīng)用的研究

1、電子舌技術(shù)在普洱茶品質(zhì)識別中應(yīng)用的研究摘 要：普洱茶是我國特色茶類，具有特殊的品質(zhì)特點和獨特的保健功能。但有些劣質(zhì)普洱茶產(chǎn)品以次充好，所以對普洱茶的品質(zhì)特征進行深入研究十分必要。本文以不同品質(zhì)等級的普洱茶為研究對象，采用電子舌技術(shù)對普洱茶的品質(zhì)特性進行檢測。本試驗優(yōu)化了電子舌的試驗參數(shù)，研究了電子舌技術(shù)在普洱茶品質(zhì)識別與區(qū)分中的應(yīng)用，為今后電子舌技術(shù)在食品、飲料及農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的檢測應(yīng)用探索新途徑。主要研究結(jié)果如下：（1）電子舌試驗參數(shù)的優(yōu)化：研究了不同清洗溶液（去離子水、0.01mol/L HCl 溶液，稀釋茶水）對電子舌傳感器通過準(zhǔn)備試驗的時間和對茶樣電子舌 PCA 圖譜區(qū)別指數(shù)的影響， 0.

2、01mol/L 的 HCl 溶液作為清洗溶液時，電子舌傳感器通過準(zhǔn)備試驗的時間最短，兩種質(zhì)量等級茶樣的 PCA 圖譜區(qū)別指數(shù)較高；（2）對不同品質(zhì)的普洱茶的區(qū)分試驗中，結(jié)果表明電子舌檢測可以實現(xiàn)快速區(qū)分不同品質(zhì)普洱茶的目的。在試驗中，建立了不同級別普洱茶的電子舌PCA譜圖。結(jié)論：電子舌技術(shù)與適當(dāng)?shù)哪Ｊ阶R別方法結(jié)合，可以用以評判普洱茶的儲藏年份。關(guān)鍵詞：普洱茶，電子舌，主成分分析Electronic tongue technology in puer tea quality recognition application researchAbstract：Puer tea is characte

3、ristic tea in China. It is famous for its special quality characteristic and health function. But some people try to pass off the low-quality tea products as good tea. So the quality characteristic of Puer tea needs to be studied.In this paper, we study Puer tea of different grades and adopt electro

4、nic tongue technology to detect tea quality characteristics. It optimized the experiment parameters of electronic tongue, studied electronic tongue technology to identify and distinguish the quality of tea in the applications and provides a new method of nondestructive evaluation of food industry fo

5、r further research. The conclusions were obtained based on the above research:（1）Optimization of experiment parameters of electronic tongue: the connection between different conditioning solution and the discrimination index of PCA fingerprint were studied, and than the best conditioning solution is

6、 0.01mol/LHCl, that takes less time through calibration sequence and made two different samples get higher discrimination index of PCA fingerprint. （2）In the experiment of distinguishing Puer tea with different grades, we found that electronic tongue technology can distinguish different quality of t

7、ea quickly and we established the PCA spectrum of different quality tea samples by electronic tongue.conclusion：Electronic tongue technology and appropriate pattern recognition method and combining with the tea, might be used to judge year of storage.Key words: Puer tea, electronic tongue， PCA1前言1.1

8、茶葉品質(zhì)的評定與研究意義我國普洱茶的種植資源十分豐富，普洱茶及普洱茶文化是中國茶及茶文化的重要組成部分。普洱茶作為云南省傳統(tǒng)的特色名茶，其優(yōu)良的品質(zhì)不僅表現(xiàn)在它的香氣、滋味等飲用價值上，還在于它有可貴的藥效和保健功能?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)也已證明，普洱茶對人體有保健作用。對普洱茶功效的研究成果，引發(fā)了普洱茶市場熱，國內(nèi)外市場前景看好。另外，因為普洱茶是后發(fā)酵茶，在購買后的收藏過程中茶的品質(zhì)仍能不斷提升，如果收藏得當(dāng)?shù)脑?，可謂“越陳越香，越陳越有價值”。對此，社會上曾有一股瘋狂的炒普洱茶熱，但是茶葉生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)體系和衛(wèi)生安全體系建設(shè)相對落后，一些劣質(zhì)普洱茶產(chǎn)品充斥市場。隨著色譜技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展，對普洱茶

9、的檢驗越來越準(zhǔn)確與快速。一直以來，對于茶葉品質(zhì)的評定，國內(nèi)外普遍采用的是感官評審法。感官評審法往往受評茶師個人的經(jīng)驗、心里與生理等因素的影響。比如，對于同一個茶葉，不同的評茶師由于其嗜好、情緒、性別及感官靈敏度等影響，可能難以獲得一致的評定結(jié)果。因此對品茶師的要求很高，感官評定既要求評茶師有豐富經(jīng)驗，又要求其不受任何主觀因素的影響。而且感官審評需在對照實物標(biāo)準(zhǔn)樣的基礎(chǔ)上進行，而實物標(biāo)準(zhǔn)樣的制作受到各種條件的限制，難以保持連續(xù)一致，而且標(biāo)準(zhǔn)樣采用前一年度或前幾年度的生產(chǎn)性產(chǎn)品作原料，不可能不受天時、氣候、地理條件的影響，所以標(biāo)準(zhǔn)樣品事實上也不標(biāo)準(zhǔn)。茶學(xué)與化學(xué)研究工作者致力于尋求一種能輔助或取代感

10、官審評的茶葉品質(zhì)理化評判法。為了在茶葉生產(chǎn)、流通過程中有一個嚴(yán)格一致的計量標(biāo)準(zhǔn)，早在50年代中期，茶葉科學(xué)工作者就開始從理化的角度探索和尋求評定茶葉品質(zhì)的新方法。經(jīng)過多年的研究，已經(jīng)取得一些成果。但是因為茶葉品質(zhì)因素非常復(fù)雜，在所掌握的評定茶葉好壞的知識中含有大量不完全確定的信息，其中很多數(shù)據(jù)隨著品種、地域、水肥和采制等條件的變化而不同。利用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)方法己無法較好解決這一問題，所以至今沒有得到應(yīng)用。 而電子舌技術(shù)模擬了哺乳動物的味覺機理，檢測時，傳感器陣列對液體試樣產(chǎn)生響應(yīng)并輸出信號，響應(yīng)信號經(jīng)計算機系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理和模式識別后，得到反映樣品味覺特征的結(jié)果。電子舌在飲料工業(yè)、制藥業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)

11、境檢測和醫(yī)學(xué)檢測等行業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景。 隨著電子舌日趨完善，也讓我們看到了一種通過滋味綜合信息來評價茶葉品質(zhì)等級的新方法。而且通過與計算機聯(lián)用，可以提供強大的分析識別能力，可以在幾分鐘內(nèi)客觀地掃描茶葉樣本，對茶葉品質(zhì)的整體信息特征進行分析判別。日前在國內(nèi)外的一些文獻中也已有不少關(guān)于通過電子舌檢測茶葉成分的綜合信息，來區(qū)別不同的茶類、不同茶葉產(chǎn)地以及不同加工方法的文章。因此，我們擬通過電子舌技術(shù)來獲取不同品質(zhì)等級茶葉揮發(fā)性成分的“指紋圖”，并以此作為依據(jù)，實現(xiàn)對茶葉不同質(zhì)等級茶葉的判別與鑒定。1.2 茶葉品質(zhì)的研究現(xiàn)狀隨著人們生活水平的提高，人們越來越關(guān)注自身的健康，注重日常飲食的質(zhì)量。茶葉

12、內(nèi)含物中有豐富的營養(yǎng)，與人體的代謝有關(guān)，并具有藥理作用，可改善人體對疾病的抵抗能力。而且茶品質(zhì)越好，其中的這些有益成分含量越高。因此國內(nèi)外很多研究機構(gòu)都在茶葉品質(zhì)檢測、評價方面進行了大量的研究。從五十年代起，國內(nèi)外開展了茶葉理化審評的研究，探討茶葉的物理性狀和分析茶葉各種有效化學(xué)成分的含量，從計量的數(shù)據(jù)來尋求鑒定茶葉品質(zhì)優(yōu)劣的理化審評方法以取代感官審評。國內(nèi)，各茶葉研究院所也分別對茶葉外形的容重、茶湯的電導(dǎo)、比色、比粘度以及各種有效或無效成分含量，如水浸出物、咖啡堿、粗纖維含量、氨基酸總量、茶氨酸含量等的角度來分析茶葉的品質(zhì)等級。隨著新技術(shù)研究的深入與推廣，對茶葉品質(zhì)檢測的研究也在不斷探索新的

13、方法、途徑。1.2.1 色譜方法在茶葉品質(zhì)檢測評定中的應(yīng)用研究近幾十年來，隨著現(xiàn)代儀器設(shè)備的發(fā)展，使茶葉生化研究工作得到相應(yīng)的發(fā)展。借助于氣相、液相、氣質(zhì)(液質(zhì))議、氨基酸自動分析儀、等離子發(fā)射光譜儀、質(zhì)子X熒光分析法、近紅外、托卡纖維測定儀等高檔、精密儀器設(shè)備，茶葉研究工作者對茶葉的各化學(xué)成分進行了研究，并探討這些生化成分與茶葉品質(zhì)間的關(guān)系。依托先進的儀器廣大茶葉研究工作者還不斷尋求新的方法來探求茶葉品質(zhì)的審評方法，通過應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計方法，建立茶葉品質(zhì)與一些主要成分的回歸預(yù)測模型，研究茶葉品質(zhì)與茶葉生化成分的相關(guān)性；還有研究者通過應(yīng)用模糊數(shù)字中的模糊綜合評判法，根據(jù)茶葉各等級的主要化學(xué)成分含量

14、，求出各化學(xué)成分因子的權(quán)重系數(shù)。利用茶樣各級別的幾種主要化學(xué)成分的指標(biāo)，建立各化學(xué)成分因子對各等級的隸屬函數(shù)組成模糊關(guān)系，進行某矩陣的復(fù)合運算，得出綜合評判結(jié)果。色譜學(xué)的發(fā)展，高效液相色譜儀的出現(xiàn)，對茶葉成分的分離、定量提供了方便準(zhǔn)確的結(jié)果。通過氣相色譜法、紅外光譜法、質(zhì)譜法等新技術(shù)分析茶葉香氣成分，己經(jīng)鑒定出的茶葉鮮葉含有各類香氣成分近100種，成品普洱茶中約有200種，成品紅茶中有300多種。 1.2.2 傳感器技術(shù)在茶葉品質(zhì)檢測評定中的應(yīng)用研究近年來隨著計算機技術(shù)和基于各種敏感機理的傳感器技術(shù)的發(fā)展。即用各種傳感器來代替評審師的相應(yīng)各部分感官對茶葉的各項檢測給出打分，這種技術(shù)更為客觀，不

15、受主觀因素的影響，彌補了感官審評的不足;同時通過傳感器模擬人的“眼睛”、“鼻子”和“舌頭”，對茶葉的“外形”、“香氣”和“滋味”進行檢測，是在不破壞樣品及結(jié)果的基礎(chǔ)上進行的，代表樣品的整體性。氣味和味道的特征與化合物的組合和濃度有著既復(fù)雜的非線性的關(guān)系，故采用傳感器矩陣作表征氣味和味道及監(jiān)測品質(zhì)更為可靠和合理，這一快捷方法使實時檢測的愿望得以實現(xiàn)。1.3 電子舌簡介1.3.1電子舌儀器的組成原理電子舌是模擬人類的味覺識別系統(tǒng)。人類味覺識別的一個基本過程為：舌頭表面上的味蕾感受不同的溶液化味覺物質(zhì)的刺激信號，通過神經(jīng)系統(tǒng)傳導(dǎo)到大腦，大腦對所獲取的信息進行分析，從而對味覺做出判斷，給出不同物質(zhì)的區(qū)

16、分辨識以及感官信息。相應(yīng)的電子舌的工作過程為:味覺傳感器陣列相當(dāng)于舌頭，感受不同的呈味物質(zhì)，并產(chǎn)生電信號；信號調(diào)理電路及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對味覺傳感器產(chǎn)生的電信號進行放大、A/D 轉(zhuǎn)換、采樣和傳輸，并最后將這些信號送入電腦;軟件分析，對采集的數(shù)據(jù)進行模式識別，做出判斷并輸出結(jié)果。1.3.2 ASTREE電子舌液體味覺指紋分析儀簡介人體產(chǎn)生味感的基本途徑是：首先具有一定水溶性的呈味物質(zhì)吸附于受體膜表面并刺激其上的味感受體，然后通過一個收集和傳遞信息的神經(jīng)感覺系統(tǒng)傳導(dǎo)到大腦的味覺中樞，最后通過大腦的綜合神經(jīng)中樞系統(tǒng)分析，從而產(chǎn)生味感。電子舌是一種和人類味覺系統(tǒng)相仿的鑒別味道的儀器，由味覺傳感器、信號激發(fā)

17、采集模塊以及模式識別3部分組成。其中，味覺傳感器如同人的舌頭感受溶液的味道，將味覺感知信號轉(zhuǎn)換成容易分析處理的電信號。信號激發(fā)采集模塊將一種特定的能量傳輸給傳感器，促使將味覺感知信號轉(zhuǎn)化為電信號并采集存儲在計算機中。模式識別算法則是利用化學(xué)計量學(xué)等數(shù)學(xué)手段，模擬人腦將采集的電信號進行識別、分析、處理。1.3.3 ASTREE電子舌析儀在本試驗中，采用的電子舌系統(tǒng)是法國 Alpha MOS 公司的 ASTREE 電子舌系統(tǒng)。電子舌主要由味覺傳感器、信號采集器和模式識別系統(tǒng)三部分組成。ASTREE 電子舌包含了7 個化學(xué)傳感器陣列（表 1）和一個參比電極。該傳感器是使用電晶體的電化學(xué)類型的傳感器，

18、它是以 CHEMFET (用化學(xué)方法修飾的場效應(yīng)晶體管) 技術(shù)為基礎(chǔ)的，包含兩個隔熱材料保護的高導(dǎo)性半導(dǎo)體區(qū)域，在這個隔熱區(qū)域覆蓋著一層附加的敏感膜。為了檢測不同的化合物，每一個 ASTREE 傳感器都有不同的鍍膜。這些附加的膜允許被測樣品與鍍上敏感材料化學(xué)分子之間鍵合化學(xué)作用力。它們檢測的是參比電極與每個傳感器之間的電壓差。待測樣品的化學(xué)分子與鍍膜之間的相互作用會影響鍍膜的電勢，而參比電極的電壓是恒定的，檢測得到的電壓變化直接反映鍍膜電壓的變化。這些傳感器能夠?qū)⒒瘜W(xué)試劑和離子的變化轉(zhuǎn)化成電信號，就跟人體感受器一樣。這些電信號被轉(zhuǎn)送到電子舌單元，然后到電子舌。這些組分允許將電信號變化成可以解釋

19、的數(shù)據(jù)模型。 ASTREE 電子舌傳感器的響應(yīng)信號是根據(jù)傳感電極接觸到樣品溶液后的電勢V與參比電極（Ag/AgCl）的電勢V0的差值，采用這些數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理和模式識別。Voltage difference measured (Volt) = V (sensor membrane) - V (reference electrode)表1 ASTREE電子舌的七個化學(xué)選擇性區(qū)域效應(yīng)傳感器陣列序號傳感器名稱性能描述1234567ZZBABBCAGAHAJB對鮮味敏感對酸敏感，對咸味、鮮味和甜味不敏感，對苦味沒有響應(yīng) 對鮮味敏感對酸味和鮮味相對敏感對五種味覺物質(zhì)均不敏感對五種味覺物質(zhì)均很敏感對咸味、

20、鮮味和甜味和苦味物質(zhì)較敏感，對酸味不敏感 (1) ASTREE 電子舌系統(tǒng)主要硬件部分 傳感器陣列：7 個化學(xué)選擇性區(qū)域效應(yīng)傳感器和1個Ag/AgCl 參比電極，每個傳感器具有不同的分子膜，對不同味道產(chǎn)生選擇性吸附 。(2）ASTREE 電子舌系統(tǒng)的軟件部分 從味覺傳感器采集的電信號經(jīng)過放大、降噪處理經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)化為計算機能識別的數(shù)字信號通過USB接口傳到計算機,并存儲在計算機內(nèi),等待計算機進一步處理。得到味覺物質(zhì)的電勢變化之后,將信號送到計算機中進行模式識別。模式識別是根據(jù)研究對象的特征或者屬性,利用計算機系統(tǒng)，運用一定的分析算法來認定它的類別。 1.3.4 ASTREE電子舌多元統(tǒng)計

21、軟件 Astree version3.0.0 數(shù)據(jù)處理原理介紹本電子舌系統(tǒng)的軟件部分主要是由法國 Alpha MOS 公司開發(fā)的 Astree version3.0.0 版本，該軟件不僅包含對電子舌取樣、清洗等控制程序，還含有強大的數(shù)據(jù)分析功能。由于電子舌中傳感器數(shù)量眾多,在多組成成分環(huán)境中每個傳感器又會產(chǎn)生復(fù)雜的響應(yīng)信號,因此必須采用不同的模式識別方法,對多維數(shù)據(jù)進行處理。ASTREE 電子舌是使用 Astree version3.0.0 統(tǒng)計分析軟件對數(shù)據(jù)進行分析，軟件中的主要功能有 PCA 主成分分析，用于對樣品的探索和可視定性；SIMCA 單類成分判別分析和 DFA 判別因子分析用于判

22、別或分類；PLS:最小線性回歸分析，用于濃度等級的定量分析；SQC 統(tǒng)計質(zhì)量，用于質(zhì)量控制的研究。1.4試驗研究的主要內(nèi)容目前，國內(nèi)外關(guān)于使用電子舌技術(shù)檢測普洱茶品質(zhì)的研究還比較少。本論文以采自同一茶園，同樣加工方法加工但是屬于不同檔次(具有不同品質(zhì)等級)的普洱茶為研究對象。研究目標(biāo)是對不同生產(chǎn)年份的茶葉用電子舌建立它們的主成分分析（PCA）圖譜，為區(qū)分普洱茶儲藏年份提供依據(jù)。本文研究的內(nèi)容主要有以下兩個方面：（1）以兩種茶樣的主成分分析圖譜的區(qū)別指數(shù)和通過條件準(zhǔn)備試驗的時間作為測定指標(biāo)優(yōu)化了電子舌分析普洱茶茶湯的試驗參數(shù)，確定普洱茶的電子舌最佳分析方法； （2）對不同品質(zhì)的普洱茶進行區(qū)分，利

23、用試驗結(jié)果觀察電子舌檢測是否可以實現(xiàn)快速區(qū)分不同品質(zhì)普洱茶的目的。在試驗中嘗試建立了三種普洱茶的電子舌主成分分析（PCA）指紋圖譜；電子舌技術(shù)與適當(dāng)?shù)哪Ｊ阶R別方法結(jié)合，有望用以評判普洱茶的儲藏年份。2 材料與方法2.1 試驗原料表2 普洱茶試驗品種編號普洱茶種類名稱產(chǎn)地年份1特級品Puer1-1云南吉順號易武古茶坊20041特級品Puer1-2云南吉順號易武古茶坊20051特級品Puer1-3云南吉順號易武古茶坊20061特級品Puer1-4云南吉順號易武古茶坊20072益壽老爺茶Puer2-1云南吉順號易武古茶坊20042益壽老爺茶Puer2-2云南吉順號易武古茶坊20052益壽老爺茶Pue

24、r2-3云南吉順號易武古茶坊20062益壽老爺茶Puer2-4云南吉順號易武古茶坊20073茶馬古茶Puer3-1云南吉順號易武古茶坊20043茶馬古茶Puer3-2云南吉順號易武古茶坊20053茶馬古茶Puer3-3云南吉順號易武古茶坊20063茶馬古茶Puer3-4云南吉順號易武古茶坊2007試驗前將茶餅粉碎，過40目篩，所得茶粉備用。試驗時，用精度為0.01的電子天平準(zhǔn)確稱取茶樣3.00g，用150mL煮沸的蒸餾水浸泡茶粉5min，用雙層定量濾紙過濾，取濾液80mL于燒杯中并用保鮮膜封口，冷卻10min后用于電子舌分析。2.2 試驗主要試劑HCl (分析純 法國Alpha MOS公司)2

25、.3 試驗設(shè)備ATREE型電子舌 法國Alpha MOS公司Sartorious BP221S電子天平 Sartorious 公司生產(chǎn)HWSY21-K4C 型電熱恒溫水浴鍋 北京市長鳳儀器儀表公司2.4 數(shù)據(jù)分析方法主成分分析法（Principal Component Analysis, PCA） 主成分分析是一種通用數(shù)據(jù)降緯的方法，研究如何將多變量指標(biāo)間的問題化為較少的幾個綜合指標(biāo)問題。這些綜合指標(biāo)彼此即互不相關(guān)，又能綜合反映原來多個指標(biāo)的信息，是原來多個指標(biāo)的線性綜合。雖然這些線性綜合指標(biāo)是不能直接觀測到的，但這些指標(biāo)間互不相關(guān)，又盡可能的反映原來變量的信息量。綜合指標(biāo)則成為原來指標(biāo)的主成

26、分分量。主成分分析常被用作尋找判斷某種事物或現(xiàn)象的綜合指標(biāo)，并給綜合指標(biāo)所蘊藏的信息以恰當(dāng)?shù)慕忉?，以便更深刻的揭示事物?nèi)在的規(guī)律。主成分分析還用于揭示變量的貢獻性。 電子舌相關(guān)試驗，在 PCA 的分析過程中，將不同的傳感器作為變量，傳感器的選擇性越好，即對不同味覺底物的敏感程度的差異性越大，在選擇投影方向時，這些傳感器的貢獻率就越大，其主成分分量就越大。本試驗使用電子舌都帶有運用主成分分析法的相關(guān)統(tǒng)計軟件，當(dāng)幾個不同的樣品通過試驗后，通過分析軟件對試驗數(shù)據(jù)的處理，可得到一個可以直觀看到樣品之間區(qū)別程度的主成分分析（PCA）圖譜，在圖的上方會顯示不同組的樣品間的區(qū)別指數(shù)，區(qū)別指數(shù)達到了系統(tǒng)設(shè)定值

27、時，框底為綠色，表示判別結(jié)果較好，若框底色為紅色，說明判別結(jié)果不理想。2.5 試驗方法2.5.1茶湯樣品試驗步驟介紹首先打開電子舌主機和自動進樣器的電源，啟動Astree version3.0.0軟件，進行自檢，以檢測硬件連接的正確性。當(dāng)自檢通過以后，取下參比電極的保護帽，將傳感器進入去離子水中清洗1020S取出，再將之浸入到一杯備好的去離子水中活化30分鐘，使電子舌固態(tài)的傳感器上覆蓋的敏感膜水化，使得鍍膜與傳導(dǎo)部分之間較好的接觸?；罨螅枰M行條件準(zhǔn)備程序，在這一過程中，溶液中的化合物，如水中的氫離子和氫氧根離子，會與鍍膜發(fā)生相互作用，直到達到離子平衡，之后才能使用電子舌檢測樣品。而傳感

28、器鍍膜是否達到平衡是通過校準(zhǔn)程序來檢測的，通過校準(zhǔn)過程的時間的長短與條件準(zhǔn)備程序溶液的選擇有密切的關(guān)系。本試驗選擇條件準(zhǔn)備程序溶液作為本試驗的清洗溶液，清洗溶液位置安排在電子舌傳感器檢測完一個樣品后，直接到對應(yīng)的清洗燒杯內(nèi)清洗，然后再浸入到下一個待測樣品，試驗結(jié)束后電子舌傳感器探頭停在去離子水中。兩種茶湯各有 2 個重復(fù)，分別取 80mL 裝于 120mL 的電子舌專用燒杯中，而每個重復(fù)會測定 7 次，即每個茶樣有 14 個點在最后的 PCA 圖譜上。設(shè)置電子舌檢測參數(shù)，如采樣序列、采樣時間和清洗溶液的安排等，之后按照所設(shè)置的順序?qū)悠泛颓逑慈芤悍胖迷陔娮由嗟淖詣舆M樣器上，啟動電子舌對樣品進行

29、檢測，采集樣品的信息。待測樣品需要是無雜質(zhì)的液體且溫度接近室溫，所以茶樣在過濾之后需要冷卻到室溫后再進行試驗。當(dāng)全部樣品試驗結(jié)束后，要對傳感器進行徹底的清洗，儀器自身已設(shè)定清洗程序。 2.5.2 茶水樣品的電子舌條件的確定電子舌的傳感器響應(yīng)信號不僅與樣品的品質(zhì)有一定的關(guān)系，而且還跟清洗溶液的選擇有很大關(guān)系。這部分的研究對準(zhǔn)備試驗中的溶液的選擇進行了單因素試驗，需要指出的是條件準(zhǔn)備溶液和清洗溶液是同樣的。選擇兩個質(zhì)量等級茶樣的電子舌 PCA 譜圖區(qū)別指數(shù)為測定指標(biāo)，選擇溶液水、0.01mol/L HCl溶液，稀釋一倍的2005年茶馬古茶茶水三個條件液進行試驗。例如以0.01mol/L HCl 為

30、條件準(zhǔn)備試驗的順序，傳感器需浸入水中 10s然后依次浸入三個燒杯的 HCl 中 300s，整個過程重復(fù)三次。當(dāng)選擇別的準(zhǔn)備溶液時，只需在 HCl 的位置換成別的準(zhǔn)備試驗溶液即可。2.5.3 茶水樣品的電子舌分析利用已建立的普洱茶電子舌分析方法： 對十二個茶樣進行了試驗，每個茶樣作 2個平行，每個平行取樣 7 次，在軟件的統(tǒng)計分析后，得到各自的 PCA 譜圖。圖1是茶樣經(jīng)過電子舌七根傳感器（ZZ,AB,BA,BB,CA,DA,JE）分析后得到的曲線圖，橫軸為測量時間，縱軸為采集到得感應(yīng)強度值，電子舌的分析軟件就是通過對茶樣曲線圖的分析比較，來確定兩個質(zhì)量等級茶樣的差異性的。 從圖1可以看出，剛開

31、始的部分傳感器的響應(yīng)值變化劇烈，后來傳感器的感應(yīng)逐漸趨于平穩(wěn)，達到對溶液感應(yīng)穩(wěn)定的目的。因此，本試驗取第120s的測量值作為該傳感器的響應(yīng)值。各個傳感器響應(yīng)信號中含有一定的噪聲，所以，在數(shù)據(jù)處理分析前，必須對參與分析的所有數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以去除原始數(shù)據(jù)中的噪音信號。圖1 茶湯的電子舌測量數(shù)據(jù)3 結(jié)果與分析3.1不同條件準(zhǔn)備溶液對電子舌通過準(zhǔn)備試驗時間的影響對于水、0.01mol/L HCl溶液、稀釋一倍的2005年茶馬古茶三個條件準(zhǔn)備溶液先進行準(zhǔn)備試驗記錄通過校準(zhǔn)程序所需要的時間，然后進行樣品試驗。兩種茶湯各有兩個重復(fù)，每個重復(fù)會測定七次，即每個茶樣有14個點在最后的PCA圖譜上，得到一個

32、區(qū)分指數(shù)，每個不同的條件準(zhǔn)備溶液做三個平行試驗。如圖2所示，可以看出選擇 0.01mol/L 的 HCl 溶液作為條件準(zhǔn)備溶液時，電子舌傳感器通過校準(zhǔn)程序的時間最短，也就是說電子舌比較容易適應(yīng) 0.01mol/L 的 HCl 溶液這個液體環(huán)境；而選擇稀釋一倍的茶水作為條件準(zhǔn)備溶液時，電子舌傳感器通過校準(zhǔn)程序的時間最長，也就說明電子舌比較難適應(yīng)稀釋茶水的液體環(huán)境。 圖2 不同條件準(zhǔn)備試驗溶液通過條件準(zhǔn)備試驗的時間表3 不同準(zhǔn)備試驗的溶液所需要通過校準(zhǔn)試驗的時間的方差分析差異源SSdfMSFP-valueF crit組間15.09627.54887.0903.69×10-55.143組內(nèi)

33、0.52060.087總計15.6168對不同溶液所需要的通過準(zhǔn)備試驗的時間進行方差分析，見表3，得到 F 值為 87.090，其伴隨概率為3.69×10-5小于極顯著水平的 0.01，說明不同溶液所需通過準(zhǔn)備試驗的時間有顯著性差異的，即是說明不同準(zhǔn)備試驗溶液對電子舌傳感器適應(yīng)溶液環(huán)境所需的時間是不同的，且有顯著性差異。3.2不同條件準(zhǔn)備溶液對茶樣電子舌PCA圖譜區(qū)別指數(shù)的影響對水、0.01mol/L HCl 溶液，稀釋一倍的2005年茶馬古茶茶水三個條件準(zhǔn)備溶液先進行準(zhǔn)備試驗，然后進行樣品試驗，兩種茶湯各有2個重復(fù)，每個重復(fù)會測定 7 次，即每個茶樣有14個點在最后的 PCA 圖譜

34、上，得到一個區(qū)別指數(shù)，每個不同的條件準(zhǔn)備溶液做三個平行試驗。如圖 3 所示，可以看出當(dāng)選擇為 0.01mol/L 的 HCl 溶液條件準(zhǔn)備溶液時，兩種質(zhì)量等級茶樣的 PCA 圖譜區(qū)別指數(shù)較高一些，而選擇稀釋茶水為準(zhǔn)備試驗溶液時，區(qū)別指數(shù)較低。這是因為準(zhǔn)備溶液也是在檢測樣品時的清洗溶液，由于清洗溶液為稀釋茶水時為達不到清洗的目的，而混淆樣品測試。圖3 選擇不同條件準(zhǔn)備溶液對兩種茶樣的PCA圖譜區(qū)別指數(shù)的影響對選擇不同溶液作準(zhǔn)備試驗溶液時兩種質(zhì)量等級茶樣的 PCA 圖譜的區(qū)別指數(shù)進行方差分析，見表 4，得到 F 值為 744.812，其伴隨概率為6.46×10-8小于極顯著水平的 0.0

35、1，說明不同溶液對兩種質(zhì)量等級茶樣的 PCA 圖譜區(qū)別指數(shù)的影響有顯著性差異的。 表4 不同條件準(zhǔn)備溶液對兩種質(zhì)量等級茶樣PCA圖譜區(qū)別指數(shù)的方差分析差異源SSdfMSFP-valueF crit組間827.5562413.778744.8126.46×10-85.143組內(nèi)3.33360.556總計830.88983.3普洱茶電子舌最佳分析方法因為 0.01 mol/L的 HCl溶液為條件準(zhǔn)備試驗溶液時所需時間較少且得到的兩種質(zhì)量等級茶樣的 PCA 圖譜區(qū)別指數(shù)較高，再加上對電子舌儀器的了解，綜合得到普洱茶電子舌最佳分析方法： 條件準(zhǔn)備試驗溶液：0.01mol/L 的 HCl 溶液

36、（通過校準(zhǔn)試驗時間約 3.5h）；試驗清洗溶液：0.01mol/L 的 HCl 溶液 ；樣品測定中每個樣品的測定時間為 300s；過程中清洗時間為 10s；最后清洗兩遍傳感器，約 60 分鐘。 3.4 普洱茶的電子舌結(jié)果分析本試驗選取了三個品種的普洱茶，利用電子舌對其進行分析，將不同傳感器的響應(yīng)值作為變量，采用主成分分析法，得出其PCA圖譜。普洱茶的品質(zhì)受到很多不同因素的影響，目前，難以通過只測定普洱茶中某一種物質(zhì)的含量來確定普洱茶的質(zhì)量等級，電子舌可以較好解決這一問題。多元數(shù)據(jù)分析是電子舌的一大特點，其中的PCA分析可以用來進行圖像信號檢測和成組的數(shù)據(jù)分析。由圖4、圖5和圖6中可以看出，選擇

37、全部7根電極的響應(yīng)值作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)時，1號組普洱茶的區(qū)分指數(shù)達到了88.98%，2號組和3號組普洱茶的區(qū)分指數(shù)也達到85.34%和77.68%，不同儲藏年份的普洱茶均可以被較好的區(qū)分開來，并且不同樣本聚集區(qū)域彼此分離，差異性得到較好體現(xiàn)。正是由于不同儲藏年份普洱茶之間化學(xué)成分的差異，才使得電子舌能夠較好區(qū)分不同茶樣。圖4 1號組普洱茶PCA圖譜注： Puer1-1; Puer2-2; Puer1-3; Puer1-4；區(qū)別指數(shù)是88.98%圖5 2號組普洱茶PCA圖譜注： Puer2-1; Puer2-2; Puer2-3; Puer3-4；區(qū)別指數(shù)是85.34%圖6 3號組普洱茶PCA圖譜注：

38、 Puer3-1; Puer3-2; Puer3-3; Puer3-4；區(qū)別指數(shù)是77.68%4 結(jié)論與建議4.1 結(jié)論本研究主要是采用電子舌技術(shù)對普洱茶品質(zhì)特征進行了檢測，優(yōu)化了電子舌的試驗參數(shù)，研究了電子舌技術(shù)在普洱茶品質(zhì)識別與區(qū)分中的應(yīng)用，得出了以下結(jié)論：1、以兩種茶樣的主成分分析圖譜的區(qū)別指數(shù)作為測定指標(biāo)優(yōu)化了電子舌分析普洱茶茶湯的試驗參數(shù)：研究了不同清洗溶液（水、0.01mol/LHCl 溶液，稀釋茶水）對電子舌傳感器通過準(zhǔn)備試驗的時間和茶樣電子舌 PCA 圖譜區(qū)別指數(shù)的影響。研究表明： 0.01mol/L 的 HCl 溶液作為清洗溶液時，電子舌傳感器通過準(zhǔn)備試驗的時間最短，兩種質(zhì)量

39、等級茶樣的 PCA 圖譜區(qū)別指數(shù)較高；而選擇稀釋茶水時，電子舌傳感器通過準(zhǔn)備試驗的時間最長，兩種質(zhì)量等級茶樣的 PCA 圖譜區(qū)別指數(shù)較低。2、對不同品質(zhì)的普洱茶的區(qū)分，試驗表明電子舌檢測可以實現(xiàn)快速區(qū)分不同品質(zhì)普洱茶的目的，在試驗中建立了三個不同種類的普洱茶各四個年份的電子舌PCA圖譜。4.2 建議1、電子舌的主成分分析法與適當(dāng)?shù)哪Ｊ阶R別相結(jié)合可以評判普洱茶的儲藏年份，所以本文研究可以繼續(xù)深入研究；2、茶葉的香氣和滋味是決定茶葉品質(zhì)與風(fēng)味的重要因素，可以利用電子鼻技術(shù)對茶葉的香氣進行進一步的研究；3、可以進一步研究不同品質(zhì)的普洱茶中化學(xué)物質(zhì)的差別，為茶葉品質(zhì)鑒評提供依據(jù)。參考文獻1 錢書云.模

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