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目前茶湯滋味評(píng)價(jià)的主流手段是專家感官審評(píng)，該方法依賴于審評(píng)員的感官和經(jīng)驗(yàn)，容易受到主觀因素和外界環(huán)境的影響，重復(fù)性較差，一定程度上限制了茶葉滋味的深入研究。

本實(shí)驗(yàn)以專家感官審評(píng)為依據(jù)，圍繞甜純滋味特征，對(duì)不同工夫紅茶茶湯開展電子舌分析并結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計(jì)手段，探索基于電子舌的甜純滋味客觀判別模型，以期為后續(xù)工夫紅茶甜純滋味特征的深入研究提供理論依據(jù)。

        本研究包含實(shí)驗(yàn)集和驗(yàn)證集2 部分工夫紅茶茶樣。研究目的是建立基于電子舌的工夫紅茶甜純滋味評(píng)價(jià)方法，因此根據(jù)專家感官審評(píng)得到的滋味特征納入茶樣。實(shí)驗(yàn)集中共納入16 個(gè)工夫紅茶茶樣。

        取300 g茶樣置于評(píng)茶盤中，把盤，待茶葉混勻后，用大拇指、食指、中指抓取上中下3 段茶樣，稱取（3.00±0.01）g，置于審評(píng)杯中，待沸水水溫冷卻到85 ℃，向?qū)徳u(píng)杯中注滿水，加蓋，沖泡茶樣4 min后將茶湯瀝入審評(píng)杯碗。冷卻至（50±2）℃后，由感官審評(píng)小組人員進(jìn)行感官審評(píng)。感官審評(píng)小組由5?位（3 男 2 女）具有高級(jí)評(píng)茶員及以上資質(zhì)的審評(píng)人員組成。

        根據(jù)專家人工感官審評(píng)，將茶湯滋味定義為“甜純”、“純正”和“欠純”3 類進(jìn)行后續(xù)分析。“甜純”定義為茶湯優(yōu)勢(shì)滋味屬性為甜純、有回甘或甘和。“純正”滋味則指味道純正、無明顯雜味。“欠純”滋味定義為含有明顯的陳、酸、澀或悶味等不愉快的滋味。根據(jù)茶湯滋味特點(diǎn)的差異，將實(shí)驗(yàn)集16 個(gè)工夫紅茶分類。其中甜純組、純正組和欠純組分別包含7、5 個(gè)和4 個(gè)茶樣（表1）。

        為保證實(shí)驗(yàn)的可靠性和穩(wěn)定性，從甜純組、純正組、欠純組中分別任意選取一個(gè)茶樣A、B、C，均沖泡 3 次，按1.3.2節(jié)進(jìn)行電子舌數(shù)據(jù)的采集。如表2所示，7 個(gè)傳感器的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（n=12）在0.09%～4.38%之間，顯示茶湯沖泡和電子舌檢測(cè)的重復(fù)性良好。

        為了快速、直觀地分析電子舌對(duì)不同滋味特征（甜純、純和、欠純）工夫紅茶茶湯的響應(yīng)差異，首先采用PCA對(duì)電子舌數(shù)據(jù)進(jìn)行總覽。PCA是一種基于數(shù)據(jù)降維的非監(jiān)督多變量統(tǒng)計(jì)分析手段，可客觀地反映原始變量的信息并進(jìn)行線性分類。如圖1A所示，PC1為83.35%，PC2為11.93%，前 2 個(gè)主成分代表了樣本中 95.28 % 的信息，表明PCA模型可以綜合反映電子舌數(shù)據(jù)。3 類不同滋味的工夫紅茶茶湯在PCA得分圖上得到較為明顯的區(qū)分。甜純組與純正組、欠純組茶湯存在顯著差異，在PC1方向上分開（PC1=83.35%）；而純正組與欠純組間差異則相對(duì)較小，在PC2方向上得到區(qū)分（PC2=11.93%）。盡管感官審評(píng)表明12#茶樣的主要滋味屬性為甜純，然而由于其稍帶煙味，顯著影響了電子舌的響應(yīng)“指紋”，使得12#茶樣在圖1A上遠(yuǎn)離其他甜純組的樣品而接近純正組與欠純組的茶樣。類似地，甜純組14#茶樣由于其滋味“稍帶果味”也在圖1A上較遠(yuǎn)離其他甜純組茶樣。上述結(jié)果表明，電子舌分析可基本客觀地反映不同的茶湯滋味。然而，對(duì)個(gè)別滋味屬性較為復(fù)雜的樣本，電子舌分析所識(shí)別的滋味特點(diǎn)與人工感官仍有一定差別。紅茶茶湯中成分眾多，互作復(fù)雜。電子舌的味覺傳感器陣列由選擇性各異的一系列傳感器所組成，傳感器的數(shù)量有限，難以完全模擬人類味蕾。12# 茶樣在人工感官審評(píng)中為“甜純，稍帶煙”，優(yōu)勢(shì)滋味為甜純；而傳感器顯示其滋味為非甜（純正或欠純），其原因可能是，相比人工感官，傳感器可能對(duì)茶湯中煙味分子較為敏感。因此在后期大規(guī)模樣本的建模研究中，應(yīng)以科學(xué)的感官審評(píng)為依據(jù)，對(duì)“稍帶煙”的茶樣建立更加嚴(yán)格的納入標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)進(jìn)一步明確該類茶樣的電子舌響應(yīng)規(guī)律，從而提高模型準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
        為探索電子舌檢測(cè)能否用于工夫紅茶茶湯滋味的判別，以電子舌7 個(gè)傳感器響應(yīng)值為X變量，以茶湯滋味分組（甜純、純正、欠純）為Y變量做PLS-DA。PLS-DA是一種有監(jiān)督的模式識(shí)別方法，相對(duì)于PCA所得的投影通?？色@得更好的分類效果。如圖1B所示，3 類（甜純、純正、純）茶湯的聚類結(jié)果類似于PCA的結(jié)果（R²_x =1，R²_Y =0.61，Q2 =0.512）。Q2 大于0.5，表明模型具有較好的預(yù)測(cè)能力。過擬合是PLS-DA模型的一個(gè)常見問題。為進(jìn)一步驗(yàn)證PLS-DA模型的可靠性，對(duì)該模型進(jìn)行置換檢驗(yàn)驗(yàn)證（圖1C）。將模型建立時(shí)定義的Y矩陣的變量隨機(jī)排列100 次，得到R2和Q2 截距分別為（0.0，0.029）和（0.0，－0.399），表明PLS-DA模型穩(wěn)定可靠，未存在過擬合，可用于不同滋味的判別。

 

        為進(jìn)一步探明電子舌7 根傳感器的響應(yīng)值對(duì)滋味分組的貢獻(xiàn)，篩選出影響甜純滋味識(shí)別的關(guān)鍵傳感器，將上述PLS-DA模型做載荷分析。如圖2所示，對(duì)甜純滋味識(shí)別影響較大的變量可能為SWS（甜）、UMS（鮮）、SPS（綜合），其w×c值分別為0.47、0.42、0.42，以變量SWS（甜）貢獻(xiàn)為最大。進(jìn)一步采用變量投影重要性（variable important for the projection，VIP）篩選關(guān)鍵差異變量，如圖3所示。結(jié)果表明，VIP值大于1.0的變量包括SWS（甜）、GPS和SPS（復(fù)合味覺）及BRS（苦），其中以SWS（甜）的VIP值為最高。SWS甜味傳感器對(duì)甜純組茶湯的響應(yīng)顯著高于純正組和欠純組（P＜0.001），而對(duì)于純正組和欠純組的響應(yīng)差異則不顯著（圖4）。上述結(jié)果表明SWS甜味傳感器可能是識(shí)別甜純滋味的關(guān)鍵因子。

電子舌傳感器陣列中包含的多個(gè)傳感器不是單一物質(zhì)味覺敏感傳感器，每根傳感器對(duì)多種物質(zhì)具有交互的味覺敏感性但靈敏度各異，推測(cè)SWS傳感器可能對(duì)工夫紅茶茶湯中的甜純特征的呈味物質(zhì)靈敏度較高，而對(duì)苦、澀類物質(zhì)的靈敏度較低。目前鮮見工夫紅茶茶湯中甜味物質(zhì)的研究報(bào)道。對(duì)大吉嶺紅茶等其他茶葉的研究揭示葡萄糖、蔗糖、丙氨酸、鳥氨酸、茶氨酸、茶黃素等具有甜味的滋味特點(diǎn)。電子舌傳感器陣列對(duì)工夫紅茶茶湯中組分的響應(yīng)規(guī)律，及工夫紅茶的甜純特征成分仍有待研究。

 

        為實(shí)現(xiàn)對(duì)工夫紅茶茶湯滋味甜純與否的快速、準(zhǔn)確判別，對(duì)電子舌7 個(gè)傳感器響應(yīng)值的數(shù)據(jù)進(jìn)行二元邏輯回歸分析，以篩選關(guān)鍵判別因子并建立判別方程。采用“向前逐步選擇法”僅篩選出1 個(gè)建立最優(yōu)預(yù)測(cè)模型所需的變量，為SWS（甜），驗(yàn)證了PLS-DA載荷分析和VIP值的結(jié)果。如圖 5 所示，基于該預(yù)測(cè)方程，非甜純茶湯的滋味歸屬均預(yù)測(cè)正確，甜純茶湯中除了12#茶樣外均預(yù)測(cè)正確，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率為93.8%。12#茶樣由于其滋味“甜純，稍帶煙”，顯著影響了電子舌的響應(yīng)，被預(yù)測(cè)為非甜純的茶湯，與PCA和PLS-DA結(jié)果一致。剔除該異常樣本后，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率為100%。

        為進(jìn)一步驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)集的結(jié)果，收集14 個(gè)工夫紅茶作為驗(yàn)證集進(jìn)行專家感官審評(píng)和電子舌分析。如表3所示，甜純、純正和欠純組分別包含4、5、5 個(gè)茶樣。

甜純、純正和欠純3 類茶湯的電子舌“指紋”在PCA得分圖（PC1=50.40%，PC2=30.67%）上各自展現(xiàn)出清晰的聚類（圖6A），表明電子舌傳感器對(duì)甜純、純正和欠純3 類茶湯中溶液分子的響應(yīng)存在顯著差異。進(jìn)一步地，PLS-DA模型也可實(shí)現(xiàn)對(duì)驗(yàn)證集中3 類不同滋味工夫紅茶的有效判別（圖6B）。模型R2X =0.869，R2Y =0.922，Q2 =0.914，表明PLS-DA模型在驗(yàn)證集樣本中具有良好的預(yù)測(cè)能力。置換檢驗(yàn)驗(yàn)證（100 次置換檢驗(yàn)）結(jié)果顯示，R2和Q2 截距分別為（0.0，0.006 73）和（0.0，－0.35），表明模型穩(wěn)健、未存在過擬合現(xiàn)象（圖6C）。進(jìn)而對(duì)模型分組貢獻(xiàn)最大的關(guān)鍵變量為 SWS 甜味傳感器（圖6D）。驗(yàn)證集的多變量分析結(jié)果與上述實(shí)驗(yàn)集得出的結(jié)論一致，再次證明了電子舌可用于工夫紅茶甜純滋味特征的快速檢測(cè)和識(shí)別。