电子舌介绍
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味细胞 味神经
2.电子舌原理
味物质
生物味觉系统
电响应
大脑
味觉感受
electronic tongue
传感器 阵列
响应信号
电脑
模式识别
3. 电子舌基本结构
• 传感器阵列
– 非特异性传感器 – 具有一定的特异性，同时具有一定交互感应
• 信号激发采集系统
– 与传感器阵列的设计有关 – 与被测对象的性质相关
3. 传感器原理
4.智舌功能
• 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）
5.智舌优点
• 信息量丰富（分辨力提高） • 检测速度快（5－6分钟完成，其他电子
数据分析步骤
• 品质辨识实验（PLS）
– 打开模型 – 点击进入PLS菜单 – 对选择需要分析的溶液对象，并对溶液对象
进行赋值 – 确定需要的主成分数量，保存模型 – 点击样品检验菜单，选择需要的样品 – 点击分析
三、Smartongue单一物质区分辨识
Comp.2(0.9%)
1.5
NaCl
1.0
Tartaric acid Acetic acid
.5
0.0
Citric acid
-.5
Malic acid GROUP
-1.0
tartaric acid
-1.5
Malic acid
HC l
-2.0
HCl
citric acid
-2.5
acetic acid
-2.0
-1.5
-1.0
-.5
0.0
.5
1.0
存放时间增加
天津生产线 杭州生产线
Smartongue对绿茶饮料货架期的评价
存放时间减少
Smartongue对桔子汁饮料的定量分析
The result of ascorbic acid （r＝0.95）
The result of sodium tripolyphosphate （r＝0.94）
五、Smartongue与人味觉品评能力 的比较
感官品评结果（大麦茶加柠檬酸）
人感官品评能力：0.0018%
电子舌品评结果（大麦茶加柠檬酸） 电子舌品评能力<0.004%
谢 谢！
结束
1.5
Comp.1(56.8%)
Smartongue 区分不同的鲜味物质
Comp.2(15.4%)
2.0
NH4Cl
1.5
1.0
.5
0.0
-.5
-1.0
-1.5 -1.5
KCl
CaCl2
-1.0
-.5
0.0
.5
Comp.1(60.8%)
NaCl
GROUP
LiCl
1.0
1.5
NH4C l NaC l LiC l KC l C aC l2
➢1997年，Vlasov, Legin, D’Amico: 电子舌 （Electronic tongue）
➢2000年，邓少平教授（智舌）
Yu. Vlasov, et al. / Pure and Applied Chemistry 77, 1965-1983
二.智舌
以非修饰电极组成 的传感器阵列为基础 ，应用组合脉冲弛豫 技术，结合特定模式 识别系统，能对酒、 饮料以及茶等液体类 食品进行整体特征评 价与检测的电子舌系 统。
1. 智舌的发展历史
第I代
第II代
第III代
2. 组合脉冲弛豫谱原理
1Hz
10Hz 100Hz
峰值
400
Y current
200
峰值：
0
最大充电电流和最大氧化还原电流
-200
拐点
-400
0
拐点：
极限氧化还原电流值
5000
10000
X time
15000
20000
25000
S.Y. Tian, S.P. Deng and Z.X. Chen / Sens. Actuators B: Chem. 123 (2007) 1049
Smartongue在啤酒中的应用
Comp.2(20.5%)
4
3
2
青岛
1
西湖
0
蓝带
雪花
-1
燕京
百威
-2
-3
-2
-1
0
1
2
Comp.1(72.3%)
GROUP
Yanjing Beer Xuehua beer Xihu beer Qingdao Beer Budweiser Blue Ribbon 3
– A-1、A-2、A-3、……、A-6、B-1、B-2、B-3、 ……、B-6、C-1、C-2、C-3、……、C-6、……、 F-6
– 建议6次平行，至少3次平行
数据分析步骤
• 品质差异区分实验（PCA）
– 打开模型 – 选择对应的传感器，进行传感器优化，传感
器数量越多，样品数量越大，分析时间越久 – 选择依据，DI值越大越好，传感器数量越少
.5
MSG
0.0
-.5
-1.0
-1.5 -1.0
Sucrose
-.5
0.0
.5
1.0
Comp.1(99.1%)
HCl
1.5
GROUP
sucrose NaC l MSG HC l 2.0
Smartongue区分四种基本味觉
Smartongue 区分不同的酸味物质
Comp.2(20.1%)
1.5
1.0
数据采集实验设计
• 品质差异区分实验（PCA）
– A-1、B-1、C-1、D-1、A-2、B-2、C-2、D-2、A-3 、B-3、C-3、D-3、……、A-6、B-6、C-6、D-6
– 建立6次平行，至少3次平行
• 品质辨识实验（SIMCA、DFA）
– 建议30次以上平行 – 测试顺序没有要求
• 品质辨识实验（PLS）
越好 – DI值大于80为较好结果 – 确定传感器与频率，进入主成分分析菜单界
面进行分析
数据分析步骤
• 品质辨识实验（SIMCA）
– 打开模型 – 根据确定的传感器和频率，进入主成分分析
菜单，进行主成分分析，输入需要的主成分 数，保存主成分模型 – 点击样品检验菜单，选择需要检验样品的数 据库，选择对应检验手段，选择需要检验的 样品名称，点击分析
舌10分钟以上） • 传感器使用寿命长（1年以上，其他电
子舌3个月） • 清洗方便、迅速（1－2 分钟，其他电
子舌20－30分钟）
6.智舌测试方法
• 数据采集
− 0.01 mol/L KCl 点击自动校正 − 取任一待测液体点击自动校正 − 正式分析需要检测对象
• 数据分析
− 打开数据文件*.mdb − 确定传感器与频率 − 选择相应模型进行分析
• 多元数理统计系统
– PCA – PLS、SIMCA、DFA
Yu. Vlasov, et al. / Pure and Applied Chemistry 77, 1965-1983
4. 电子舌的由来
➢1982年，Persaud, Dodd: 电子鼻 （electronic nose）
➢1992年，Toko: 味觉传感系统（taste sensor）
Smartongue 区分不同的苦味物质
Comp.2(19.0%)
3
Propylthiouracil
2
1 MgSO4
Sucrose Octaacetate
GROUP
urea
0
Quinine HCl
-1
-2 -2.5 -2.0
-1.5 -1.0
Urea
-.5 0.0
sucrose octaacetate
-.5 Coffee&milk &sucrose
-1.0
Coffee&
Skimmed milk
-1.5
-3
-2
-1
0
Coffee&milk
1
2
3
C &M&A C &M C &A C
Comp.1(64.2%)
Smartongue对水晶葡萄货架期的评价
存放时间增加 变质样品
Smartongue对大麦茶货架期的评价
Glutamine
-.5
-1.0
MSG
-1.5
-2.0
-1.5
-1.0
-.5
0.0
.5
Comp.1(89.7%)
GROUP
MSG glutamine arginine 1.0
四、Smartongue对真实产品的品评能力
烟台
昌黎
Smartongue 在红酒中的应用
Smartongue 在白酒中的应用
18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0.10% 0.20% 0.30% 0.40% 0.50% 0.60% 0.70%
感官品评结果（大麦茶加蔗糖）
电子舌品评结果（大麦茶加蔗糖）
人感官品评能力：0.36%
电子舌品评能力<0.1%
大麦茶中添加蔗糖
大麦茶中添加柠檬酸
18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0.004% 0.008% 0.012% 0.016% 0.020% 0.024% 0.028%
quinine HCl
Paracetamol pro py lthio uracil
Caffeine
paracetamol MgSO4
caffeine .5 1.0 1.5
Comp.1(67.5%)
Smartongue区分不同的鲜味物质
Comp.2(7.8%)
1.5
1.0
Arginine
.5
0.0
Smartongue在龙井茶品质区分中的应用
Smartongue在雀巢咖啡品质控制中的应用
Comp.2(13.1%)
2.5
2.0 Coffee&sucrose Coffee&Aspartame
1.5
1.0
GROUP
.5
Coffee
C &SM
Coffee&milk
0.0
&aspartame
C &S C &M&S
2.电子舌原理
味物质
生物味觉系统
电响应
大脑
味觉感受
electronic tongue
传感器 阵列
响应信号
电脑
模式识别
3. 电子舌基本结构
• 传感器阵列
– 非特异性传感器 – 具有一定的特异性，同时具有一定交互感应
• 信号激发采集系统
– 与传感器阵列的设计有关 – 与被测对象的性质相关
3. 传感器原理
4.智舌功能
• 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）
5.智舌优点
• 信息量丰富（分辨力提高） • 检测速度快（5－6分钟完成，其他电子
数据分析步骤
• 品质辨识实验（PLS）
– 打开模型 – 点击进入PLS菜单 – 对选择需要分析的溶液对象，并对溶液对象
进行赋值 – 确定需要的主成分数量，保存模型 – 点击样品检验菜单，选择需要的样品 – 点击分析
三、Smartongue单一物质区分辨识
Comp.2(0.9%)
1.5
NaCl
1.0
Tartaric acid Acetic acid
.5
0.0
Citric acid
-.5
Malic acid GROUP
-1.0
tartaric acid
-1.5
Malic acid
HC l
-2.0
HCl
citric acid
-2.5
acetic acid
-2.0
-1.5
-1.0
-.5
0.0
.5
1.0
存放时间增加
天津生产线 杭州生产线
Smartongue对绿茶饮料货架期的评价
存放时间减少
Smartongue对桔子汁饮料的定量分析
The result of ascorbic acid （r＝0.95）
The result of sodium tripolyphosphate （r＝0.94）
五、Smartongue与人味觉品评能力 的比较
感官品评结果（大麦茶加柠檬酸）
人感官品评能力：0.0018%
电子舌品评结果（大麦茶加柠檬酸） 电子舌品评能力<0.004%
谢 谢！
结束
1.5
Comp.1(56.8%)
Smartongue 区分不同的鲜味物质
Comp.2(15.4%)
2.0
NH4Cl
1.5
1.0
.5
0.0
-.5
-1.0
-1.5 -1.5
KCl
CaCl2
-1.0
-.5
0.0
.5
Comp.1(60.8%)
NaCl
GROUP
LiCl
1.0
1.5
NH4C l NaC l LiC l KC l C aC l2
➢1997年，Vlasov, Legin, D’Amico: 电子舌 （Electronic tongue）
➢2000年，邓少平教授（智舌）
Yu. Vlasov, et al. / Pure and Applied Chemistry 77, 1965-1983
二.智舌
以非修饰电极组成 的传感器阵列为基础 ，应用组合脉冲弛豫 技术，结合特定模式 识别系统，能对酒、 饮料以及茶等液体类 食品进行整体特征评 价与检测的电子舌系 统。
1. 智舌的发展历史
第I代
第II代
第III代
2. 组合脉冲弛豫谱原理
1Hz
10Hz 100Hz
峰值
400
Y current
200
峰值：
0
最大充电电流和最大氧化还原电流
-200
拐点
-400
0
拐点：
极限氧化还原电流值
5000
10000
X time
15000
20000
25000
S.Y. Tian, S.P. Deng and Z.X. Chen / Sens. Actuators B: Chem. 123 (2007) 1049
Smartongue在啤酒中的应用
Comp.2(20.5%)
4
3
2
青岛
1
西湖
0
蓝带
雪花
-1
燕京
百威
-2
-3
-2
-1
0
1
2
Comp.1(72.3%)
GROUP
Yanjing Beer Xuehua beer Xihu beer Qingdao Beer Budweiser Blue Ribbon 3
– A-1、A-2、A-3、……、A-6、B-1、B-2、B-3、 ……、B-6、C-1、C-2、C-3、……、C-6、……、 F-6
– 建议6次平行，至少3次平行
数据分析步骤
• 品质差异区分实验（PCA）
– 打开模型 – 选择对应的传感器，进行传感器优化，传感
器数量越多，样品数量越大，分析时间越久 – 选择依据，DI值越大越好，传感器数量越少
.5
MSG
0.0
-.5
-1.0
-1.5 -1.0
Sucrose
-.5
0.0
.5
1.0
Comp.1(99.1%)
HCl
1.5
GROUP
sucrose NaC l MSG HC l 2.0
Smartongue区分四种基本味觉
Smartongue 区分不同的酸味物质
Comp.2(20.1%)
1.5
1.0
数据采集实验设计
• 品质差异区分实验（PCA）
– A-1、B-1、C-1、D-1、A-2、B-2、C-2、D-2、A-3 、B-3、C-3、D-3、……、A-6、B-6、C-6、D-6
– 建立6次平行，至少3次平行
• 品质辨识实验（SIMCA、DFA）
– 建议30次以上平行 – 测试顺序没有要求
• 品质辨识实验（PLS）
越好 – DI值大于80为较好结果 – 确定传感器与频率，进入主成分分析菜单界
面进行分析
数据分析步骤
• 品质辨识实验（SIMCA）
– 打开模型 – 根据确定的传感器和频率，进入主成分分析
菜单，进行主成分分析，输入需要的主成分 数，保存主成分模型 – 点击样品检验菜单，选择需要检验样品的数 据库，选择对应检验手段，选择需要检验的 样品名称，点击分析
舌10分钟以上） • 传感器使用寿命长（1年以上，其他电
子舌3个月） • 清洗方便、迅速（1－2 分钟，其他电
子舌20－30分钟）
6.智舌测试方法
• 数据采集
− 0.01 mol/L KCl 点击自动校正 − 取任一待测液体点击自动校正 − 正式分析需要检测对象
• 数据分析
− 打开数据文件*.mdb − 确定传感器与频率 − 选择相应模型进行分析
• 多元数理统计系统
– PCA – PLS、SIMCA、DFA
Yu. Vlasov, et al. / Pure and Applied Chemistry 77, 1965-1983
4. 电子舌的由来
➢1982年，Persaud, Dodd: 电子鼻 （electronic nose）
➢1992年，Toko: 味觉传感系统（taste sensor）
Smartongue 区分不同的苦味物质
Comp.2(19.0%)
3
Propylthiouracil
2
1 MgSO4
Sucrose Octaacetate
GROUP
urea
0
Quinine HCl
-1
-2 -2.5 -2.0
-1.5 -1.0
Urea
-.5 0.0
sucrose octaacetate
-.5 Coffee&milk &sucrose
-1.0
Coffee&
Skimmed milk
-1.5
-3
-2
-1
0
Coffee&milk
1
2
3
C &M&A C &M C &A C
Comp.1(64.2%)
Smartongue对水晶葡萄货架期的评价
存放时间增加 变质样品
Smartongue对大麦茶货架期的评价
Glutamine
-.5
-1.0
MSG
-1.5
-2.0
-1.5
-1.0
-.5
0.0
.5
Comp.1(89.7%)
GROUP
MSG glutamine arginine 1.0
四、Smartongue对真实产品的品评能力
烟台
昌黎
Smartongue 在红酒中的应用
Smartongue 在白酒中的应用
18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0.10% 0.20% 0.30% 0.40% 0.50% 0.60% 0.70%
感官品评结果（大麦茶加蔗糖）
电子舌品评结果（大麦茶加蔗糖）
人感官品评能力：0.36%
电子舌品评能力<0.1%
大麦茶中添加蔗糖
大麦茶中添加柠檬酸
18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0.004% 0.008% 0.012% 0.016% 0.020% 0.024% 0.028%
quinine HCl
Paracetamol pro py lthio uracil
Caffeine
paracetamol MgSO4
caffeine .5 1.0 1.5
Comp.1(67.5%)
Smartongue区分不同的鲜味物质
Comp.2(7.8%)
1.5
1.0
Arginine
.5
0.0
Smartongue在龙井茶品质区分中的应用
Smartongue在雀巢咖啡品质控制中的应用
Comp.2(13.1%)
2.5
2.0 Coffee&sucrose Coffee&Aspartame
1.5
1.0
GROUP
.5
Coffee
C &SM
Coffee&milk
0.0
&aspartame
C &S C &M&S