酒产品解决方案---电子鼻（气味分析系统）检测白酒、红酒风味物质及其相关产品差异研究中的应用

Time:2020-03-02 12:23:13

摘要：电子鼻（气味分析系统）是一种气味分析仪器，又称人工嗅觉系统，是在材料科学和传感技术的基础上发展起来的，利用各种传感器的仿生学技术，模仿人类嗅觉细胞的工作模式，实现对气体、气味的检测。白酒产品由于不同的原料产地、不同的品种、不同的加工条件等多变量的影响下，整体气味也会有所不同，而电子鼻（气味分析系统）的传感器对不同的气味会表现出不同的响应度，从而达到区分鉴别的目的。食品的风味是评价食品质量的重要因素，没有人愿意买风味很差的食品。然而评价食品风味是一项很复杂的工作，不仅需要评价风味本身，还需要看消费者对这种风味的接受程度。所以风味评价需要从感觉上、化学或物理等多方面来进行分析。风味物质的某些成份可以用气相色谱法和GC-MS测量获得。目前还没有通用的分离方法，用于挥发性风味物质的全色谱分析。但已经建立了一些分离技术，包括液体与液体的分离，液体与固体的分离，固相提取，快速溶剂提取，顶空分析，空气抽取，直接热解吸法等等。这些技术已经应用了很多年，但是简单样品制备，甚至是无需样品制备的情况下分析风味，目前只有电子鼻（气味分析系统）可以做到，或者是人的感官嗅闻。因此近几年利用电子鼻（气味分析系统）测试白酒的风味兴起，给科研和产品研发带了了便利。下面我们介绍电子鼻（气味分析系统）的各方面应用。

酒类是早期应用感官品评的领域，电子鼻（气味分析系统）能识别酒真伪和掺假、识别酒龄，检测酒中呈香物质的变化，辨别不同品种的酒的香气。电子鼻（气味分析系统）在酒类感官中的运用丰富了酒类感官品评的方法，使得酒类感官评价更加客观。葡萄酒及白酒检测的方法有感官评价法、化学分析法、仿生传感智能感官法等。感官评价法和化学分析法存在人为干扰较大和分析过程复杂、设备昂贵等缺点。电子鼻（气味分析系统）技术是一种仿生传感智能感官，它利用现代信息技术和传感技术模仿人或动物的视觉、味觉、听觉和嗅觉感觉行为，自动获取被检测对象品质特性的信息，并模拟人对信息的理解和判别对获取的信息进行处理的技术。该技术具有无损、快速和操作方便等优点。电子鼻在白酒气味识别中，可用于酒品质鉴别；电子鼻可以识别不同香型的白酒；电子鼻可以识别不同品牌、产地、原料的白酒；电子鼻可用于不同处理工艺红酒样品的辨别区分，主要包括干白、蒸馏酒等；电子鼻可用于果酒、果汁的区分，且电子鼻可用于不同水果酿造的果酒及果汁的鉴别；电子鼻可用于不同发酵时间的酒醪样品区分鉴别；电子鼻可用于不同醅样品的辨别区分；可应用到酒类检测的方方面面，如下所示：

1.在红酒品质差异分析中的应用

2.在葡萄酒品质优化及感官品评中的分析应用

3.检测不同果酒、果汁的风味物质及其消费者喜好度调研

4.在酒醪样品发酵时间的区分鉴别

5.在酒醅样品检测中的应用（原料的选择）

6.检测不同种类白酒风味物质品质差异研究中的应用

7.用于啤酒风味品质鉴别中的应用

8.在啤酒花品质检验中的应用

关于-电子鼻（气味分析系统）检测白酒气味差异研究中的应用，在此举例如下：

1.电子鼻（气味分析系统）应用于白酒不同工艺的研究

气味分析系统

不同工艺：由白酒样品传感器响应雷达图可知，A-H号样品的雷达图响应各有所不同。其中，A和其他样品的区别较大。他们的气味差异主要体现是在1、2、4、6、7、9、10号传感器上。对于8个样品来说，进行传感器优化，优化的传感器结果为：'S11_P_S9_P_S7_P_S6_P_S1_P。PCA图中，DI值为89.24 %,说明主成分分析法的整体区分效果很好，主成分1和主成分2的总贡献率为99.91%，基本可以代表样品全部信息,所以电子鼻可对不同工艺白酒样品进行很好的区分检测。

2.电子鼻（气味分析系统）检测不同种类白酒风味物质品质差异研究中的应用

气味分析系统

竞品模拟（酒）：PCA图中，横坐标表示*一主成分所占整体信息量的百分比，纵坐标表示*二主成分所占整体信息量的百分比。在图中DI值为96.59%,说明主成分分析法的整体区分效果很好，主成分1和主成分2的总贡献率为99.37%，基本可以代表样品全部信息。图中，各样品的重复性较好。此外，样品1-4及小酒厂和塔牌聚在一起，发酵酒单独在自己的区域，说明样品1-4及小酒厂和塔牌的气味信息比较相似，发酵酒和他们区别较大。对样品进一步进行LDA分析，同样区分效果很好，且经过此聚类分析后，发现塔牌和小酒厂聚类更为集中，说明在这6个样品中，塔牌和小酒厂的风味接近，在研发过程中，2号样品与市场米酒（小酒厂品牌和塔牌品牌）接近。

3.利用电子鼻（气味分析系统）进行类白酒异样样品排查的应用

气味分析系统

异样样品的排查：由不同黄酒样品传感器响应雷达图可知，A1/A2/A3号样品的雷达图较为接近，A4与这3种样品的气味响应信号相差较大。他们的气味差异主要体现是在1、2、4、6、7、9、10、11号传感器上。对于四个样品来说，进行传感器优化，优化的传感器结果为：S11_P_S7_P_S6_P。PCA图中，横坐标表示*一主成分所占整体信息量的百分比，纵坐标表示*二主成分所占整体信息量的百分比。在图中DI值为94.63 %,说明主成分分析法的整体区分效果很好，主成分1和主成分2的总贡献率为99.95%，基本可以代表样品全部信息。图中，各样品的重复性较好。此外，样品1-3聚在一起，4单独在自己的区域，说明样品1-3的气味信息比较相似，4和他们区别较大。说明在生产过程中，1/2/3号阶段均生产正常，4号时出现了生产异常，需要排查问题关键所在。

电子鼻（气味分析系统）含有多元数理统计系统：对象整体品质差异的区分检验（ PCA）、原产地保护产品以及品牌产品真伪辨识（SIMCA、PLS-DA）、产品品质等级评定（DFA）、样品感官属性以及理化指标的快速反演（PLS）、产品货架时间的评价（PCA、PLS）；算法多样：含有Euclidean Dis欧氏距离、CORRELATION相关系数、MAHALANOBIS马氏距离、DP dis个体识别率、DI dis区分指数、Scores Dd得分值分离度、Eigenvalue Dd特征值分离度等算法，可对酒类产品气味，例如电子鼻（气味分析系统）检测白酒，红酒及啤酒，酒糟等气味差异研究，产生重要作用。

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