电子舌对鸡汤和人工勾兑高汤及其混合样品的识别_曹仲文

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的传感器阵列,结合适当的模式识别 算 法 和 多 变 量 分 析 方 法 对阵列数据进行处理,从而获得溶液 样 本 定 性 定 量 信 息 的 一 种 分 析 仪 器[4]。贾 洪 峰 等[5]采 用 电 子 舌 对 不 同 品 牌 的 啤 酒 及其混合样品进行 识 别,结 果 表 明:电 子 舌 能 够 有 效 识 别 不 同品牌的啤酒及不同品牌啤酒的混 合 样 品;对 不 同 品 牌 啤 酒 的混合样品建立了偏最小二乘回归 分 析 预 测 模 型,电 子 舌 响 应信号和啤酒 混 合 比 例 之 间 有 很 好 的 相 关 性 。 李 阳 等[6]利 用电子舌结合理化指标对6种不同 口 感 啤 酒 样 品 检 测,结 果 表明:电子舌技术 可 以 从 综 合 口 感 方 面 对 样 品 作 区 分,同 时 通过对理化指标和传感器信号分析发现二者具有较强相关 性。张浩玉等[7]利 用 电 子 舌 对 不 同 类 型 和 产 地 的 9 个 品 种 的醋在5种不同的稀释浓度下进行 检 测 和 分 析,得 到 良 好 的 辨别效果。此外,相 关 学 者 运 用 电 子 舌 技 术,并 结 合 各 种 模 式 识 别 方 法 ,对 白 酒[8]、果 蔬 汁[9]、面 酱[10]、醋 、鸡 [11-13] 蛋[14]、花 椒 、中 [15,16] 药 、茶 [17,18] 叶 等 [19] 诸 多 食 品 ,尤 其 是 液 体 的 区 分 识 别 的 研 究 ,都 取 得 了 较 好 的 结 果 。
2 结 果 与 分 析
2.1 鸡 精 和 浓 汤 宝 与 鸡 汤 对 比 2.1.1 主成分分析 分别用6个电 极 3 个 频 率 段 对 8 种 样 品进行检测,对检测所得数据进行主成 分 分 析。 在 10 Hz频 率段下区分效果最好,得到各样品的主 成 分 1 和 主 成 分 2 的 主成分分析(图2),结果发现:第一 主 成 分 (PC1)与 第 二 主 成 分(PC2)的贡献率 分 别 为 66.1% 和 8.7%,两 者 之 和 达 到 了 74.8%,所以两个主成分对应的特 征 向 量 所 决 定 的 两 维 子 空 间就能够较充分保存原始数据的信息。图中每3个记号点 代表此样品的3个重复样品。不同样品间的品质差异可以 通过主成分得分图上的距离表征,样 品 的 距 离 说 明 其 品 质 特 性相似的程度。
在烹饪过程中,涉及到各种各 样 的 液 体 原 料,但 近 年 来, 中国连锁餐饮行业不断遭遇信任危 机,诸 多 知 名 餐 饮 品 牌 纷 纷陷入“勾兑门”。先是味千拉面身陷 “勾 兑 骨 汤 门”,接 着 肯 德 基 又 被 爆 出 了 “勾 兑 豆 浆 ”,其 后 山 西 爆 出 95% 的 老 陈 醋 均 为“勾兑醋”,“海底捞”火锅也因“勾 兑 汤 料”而 引 发 消 费 者 对 于 餐 饮 企 业 原 料 安 全 卫 生 的 关 注 。 [20] 因 此 有 必 要 对 烹 饪 过 程中所涉及的这些液体原料进行快 速 检 测,以 确 定 其 是 否 进 行了勾兑或混 合。 为 此,本 试 验 利 用 电 子 舌,针 对 餐 饮 业 中 常 用 的 鸡 汤 及 [21] 调 味 料 勾 兑 的 汤 进 行 区 分 识 别 研 究 。
1 材 料 与 方 法
1.1 材 料 与 仪 器 1.1.1 试 验 材 料
本试验所选用的鸡精以及浓汤宝均是在扬州市场占有 率 较 高 的 品 牌 ,在 当 地 比 较 具 有 代 表 性 。
基础研究
2015 年 第 1 期
样品名 参 照 样 (清 水 ) 鸡汤 太太乐鸡精 大桥鸡精 铃兰鸡精 太太乐浓汤宝 家乐浓汤宝 凤球唛浓汤宝
司的智舌系统,其组 成 如 图 1 所 示,主 要 是 将 传 感 器 阵 列 产 生的基于不同产品的相应信号,通过 模 式 识 别 的 方 法 进 行 区 分 识 别 。该 系 统 目 前 已 在 酒 、饮 料 及 奶 粉 等 [22-25] 方 面 取 得 了良好的应用效果。
传感器 阵列
响应信号
(4)配制浓 汤 宝 与 鸡 汤 混 合 液 。 浓 汤 宝 品 牌 选 取 市 场 占 有 率 较 高 的 家 乐 浓 汤 宝 和 鸡 汤 配 制 的 比 例 及 编 号 见 表 2。
(5)另 取 清 水 样 本 测 定 作 为 参 照 样 。 (6)打开电源开关,并且在 其 相 应 的 软 件 上 设 置 好 本 次 试验所用技术及相关参数。 (7)每个样本测3 次 用 于 电 子 舌 检 测 分 析,3 次 检 测 结 果 为 一 组 ,共 测 量 14 组 样 本 ,得 到 42 个 数 据 。 (8)每次测 量 前 后,对 传 感 器 都 会 进 行 电 化 学 清 洗 ,再 用滤纸擦干用于下一次检测。提取响应电流信号的物理化 学 特 征 值 ,利 用 电 子 舌 自 带 的 数 据 处 理 软 件 对 数 据 进 行 采
第 31 卷 第 1 期 2 0 1 5 年 1 月
DOI:10.13652/j.issn.1003-5788.2015.01.003
OOD & MACHINERY 食品与机械
Vol.31,No.1 Jan .2 0 1 5
电子舌对鸡汤和人工勾兑高汤及其混合样品的识别
Discrimination of soup-stock by electronic tongue
表 1 样 品 名 及 生 产 厂 家 Table 1 Samples and manufactures
包装规格 生产日期
生产厂家

20130316 本实验自制

20130316 本实验自制
100g/袋 20130102 上海太太乐食品有限公司
200g/袋 20120625 武汉亚太调味食品有限公司
基 金 项 目 :国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 (编 号 :60975056/F030511) 作者简介:曹仲文(1973—),男,扬州大学食旅 游 烹 饪 学 院 副 教 授,博
士 。E-mail:caozhongwen@126.com 收 稿 日 期 :2014-11-16
14
得尤为必要。 电子舌是由具有高度交叉敏感特性的传感器单元组成
集 、分 析 和 模 式 识 别 。 1.3 数 据 处 理
分别采用主 成 分 分 析 (PCA)、判 别 函 数 分 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ (DFA)、偏 最小二乘分析(PLS)的处 理 方 法,对 不 同 品 牌 鸡 精 和 浓 汤 宝 与 鸡 汤 ,以 及 不 同 混 合 比 例 的 浓 汤 宝 与 鸡 汤 进 行 区 分 识 别 。
200g/袋 20121201 山东铃兰味精有限公司
32g/杯 20120820 上海太太乐食品有限公司
32g/杯 20121204 联合利华食品(中国)有限公司北京第二分公司
250g/瓶 20120911 东莞市永益食品有限公司
1.1.2 试 验 仪 器 试验所采用的电子舌系统为上海昂申智能科技有限公
母鸡,宰杀 后 净 重 1.2kg,加 入 水 2 000 mL,精 盐 5g,料 酒 10g,葱 段10g,姜 片10g,小 火 熬 制 两 小 时 制 得 ,鸡 汤 取 出 后 备用。
(3)配制鸡 精 及 浓 汤 宝。 试 验 所 用 鸡 精 和 浓 汤 宝 配 制 浓度为0.05g/mL,所用水为沸 水,搅 拌 均 匀 冷 却 后 备 用,共 得6份样品。
根 据 相 关 资 料 保 [1,2] 守 估 算 ,当 前 家 庭 和 商 业 烹 饪 的 消 费金额在3.0万 亿 元 以 上,但 在 中 式 菜 肴 烹 饪 过 程 中,包 括 原料的安全和品质检验乃至最后菜 肴 的 评 价,主 要 通 过 感 官 评定,缺乏定量的标准,其科学化 程 度 还 不 高。 究 其 原 因,与 中国烹饪悠久的历史传统和总体的科学水平落后有一定的 关系[3]。因此如何 运 用 各 种 手 段 ,包 括 新 技 术、新 设 备 及 新 方法,如电子舌等仿生技术,提高中 式 餐 饮 生 产 的 水 平,就 显
曹仲文
张晓燕
周晓燕
CAO Zhong-wen ZHANG xiao-yan ZHOU Xiao-yan
(扬州大学旅游烹饪学院,江苏 扬州 225127)
(School of Tourism and Culinary Science,Yangzhou University,Yangzhou,Jiangsu225127,China)
由图2可知,鸡精与浓汤宝在主 成 分 图 上 可 以 与 鸡 汤 很 好地区分开来,说明电子舌可以区分 鸡 汤 与 鸡 精 或 浓 汤 宝 调 制的汤,且鸡精与 浓 汤 宝 呈 现 一 定 的 聚 类 分 布,同 时 同 类 别 的 各 样 品 间 又 相 互 区 分 ,说 明 鸡 精 或 浓 汤 宝 具 有 相 似 的 特
5∶95

10∶90

15∶85

20∶80
图 1 智 舌 系 统 示 意 图 Figure 1 Schematic diagram of smart tongue
1.2 试 验 方 法 (1)取 电 子 舌 检 测 专 用 量 杯 若 干 ,洗 净 后 待 用 。 (2)熬制鸡汤。试验所用 鸡 汤 自 制,熬 制 原 料 为 市 售 老
电脑
模式识别
表 2 浓 汤 宝 和 鸡 汤 混 合 的 样 品 比 例 及 编 号 Table 2 Samples of soup-stocks with different
mixing ratios
编号
浓 汤 宝 与 鸡 汤 的 混 合 比 例 (V ∶V)

0∶100

2.5∶97.5

摘要:运用电子舌对鸡汤与人工勾兑 高 汤 及 其 混 合 样 品 进 行 识别,对所获得的 数 据 进 行 主 成 分 分 析、判 别 因 子 分 析 和 偏 最小二乘回归分析。结果表明:电子 舌 能 够 有 效 识 别 鸡 汤 与 各种人工勾兑的汤,以 及 其 混 合 样 品;对 不 同 混 合 比 例 的 鸡 汤建立了偏最小二乘回归分析预测 模 型,电 子 舌 响 应 信 号 和 鸡汤混合比例之间有很好的相关性(相关系数为 0.958 71), 偏最小二乘回归分析模 型 预 测 误 差 在 15% 以 内。 证 明 电 子 舌可用于鸡汤与人工勾兑汤的识别。 关键词:电子舌;鸡汤;主成分分析;判 别 因 子 分 析;偏 最 小 二 乘回归分析 Abstract:Chicken soup and mixed samples with artificial blending were tested by electronic tongue and the response signals were ana- lyzed by principal component analysis(PCA),discriminant factor a- nalysis (DFA)and partial least-squares analysis (PLS).Chicken soup and artificial blended soup were successfully identified by elec- tronic tongue. Moreover,a high regression coefficient,R2 = 0 .958 71,between instrumental response signal and mixed ratio of chicken soup and artificial blended soup was found for the established PLS model with a prediction error below 15% .This study demon- strates that electronic tongue is applicable for soup discrimination. Keywords:electronic tongue;chicken soup;principal component analy- sis(PCA);discriminant factor analysis (DFA);partial least-squares analysis(PLS)
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