CN102053109A - 电子舌传感器阵列及对饮料产品进行质量控制的方法 - Google Patents

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张东星
罗之纲
邓少平
田师一
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Zhejiang Gongshang University
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Zhejiang Gongshang University
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Abstract

本发明公开了一种电子舌传感器阵列及对饮料产品进行质量控制的方法。电子舌传感器阵列由工作电极、辅助电极和参比电极组成，辅助电极排列在各个工作电极的中间；每个工作电极与辅助电极的距离相等。本发明还提供了一种采用含有上述传感器阵列的电子舌对饮料产品进行质量控制的方法，包括步骤：用电子舌检测饮料产品的标准样品，采集数据，建立标准样品滋味数据库；再用电子舌采集待测样品滋味的数据，将待测样品滋味的数据与先前建立的标准样品滋味数据库进行拟合，拟合的数据库进行主成分分析。

Description

电子舌传感器阵列及对饮料产品进行质量控制的方法
技术领域
本发明涉及食品检测领域，特别是一种电子舌传感器阵列及采用含有该传感器阵列的电子舌对饮料产品进行质量控制的方法。
背景技术
电子舌从其基本结构来看，可以分成三个主要组成部分：(1)交互敏感的传感器阵列；(2)信号激发采集模块；(3)模式识别或是多元统计分析方法。传感器阵列作为电子舌三个主要组成部分之一，对电子舌的构建有着极其重要的作用。基于电子舌最初的设计原理以及实践证明，电子舌传感器阵列具有以下两个特征：(1)组成传感器阵列的传感器应该具有一定的交互敏感性或是低选择性、非特异性。传感器的交互敏感和低选择、非特异性均指同一意思，即组成传感器阵列的传感器能够对溶液中的大量分析组分产生重复稳定的响应，而不是针对某个组分高选择的响应。这一特征与传统的离子选择性电极多组分同时测定时的高选择性、特异性传感器有着明显的区别。(2)传感器阵列中的不同传感器采集的信号之间应该具有部分相关性，但不是完全相关，使得传感器阵列能够产生类似于色谱图的结果。这就要求传感器阵列能够采集尽可能多的信息，并且这些信息能够组合在一起处理，给出检测溶液的整体特征。
目前，尽管有多种电子舌系统存在，但是应用的领域主要在于普通的样品区分、检测，对于饮料的检测更是缺乏一个完整的应用体系。
发明内容
本发明的目的是提供一种电子舌传感器阵列，利用含有该传感器阵列的伏安型电子舌，对饮料产品进行快速、实时、精确品质控制的应用方法。
本发明通过以下技术方案实现：
一种电子舌传感器阵列，由工作电极、辅助电极和参比电极组成，其特征在于：辅助电极排列在各个工作电极的中间；每个工作电极与辅助电极的距离相等。
进一步地，至少有一个工作电极的材质为固体贵金属。
更进一步地，工作电极与辅助电极的材质为均为固体贵金属。参比电极的材质为固体贵金属铂。
本发明还提供了一种采用含有上述传感器阵列的电子舌对饮料产品进行质量控制的方法，其特征在于包括步骤：用电子舌检测饮料产品的标准样品，采集数据，建立标准样品滋味数据库；再用电子舌采集待测样品滋味的数据，将待测样品滋味的数据与先前建立的标准样品滋味数据库进行拟合，拟合的数据库进行主成分分析，当拟合的数据的主成分得分标准范围内时，判断该样品的滋味能够达到合格的标准；当拟合的数据的主成分得分不在标准范围内时，，判断该产品滋味不合格。
电子舌采用检测饮料的专用传感器阵列机构，即：由三个工作电极和一个辅助电极组成一个独立单元机构与一个参比电极共同组成一个完整的传感器阵列。辅助电极排列在各个工作电极的中间，确保每个工作电极与辅助电极的距离相等，消除不同工作电极由溶液电阻产生的背景干扰因素。采用电子舌对饮料生产企业同批次内一定量样品进行数据采集后建立数据库，以主成分为判断依据，规定产品的合格范围。再用电子舌采集未知样品的数据，将未知样品的数据与先前建立的标准数据库进行主成分拟合，当未知样品的主成分得分在固定范围内时，判定该样品为合格产品，否则，判断为不合格产品。
以上所说的传感器阵列为伏安型电子舌上使用，并且专用于饮料类产品的检测。参比电极为固体贵金属电极包括铂电极。同批次数据库的样本量为30～100个，未知样品检测数目为4～20个。产品的合格范围为主成分的值为20％～60％。
附图说明
图1为本发明传感器示意图
图2为本发明电子舌检测结果图
具体实施方式
实施例1
如图1所示传感器阵列，由工作电极1、辅助电极2和参比电极3组成，辅助电极2排列在各个工作电极1的中间。参比电极3为铂电极。传感器阵列的直径为Φ14-16mm，长度80-90mm。工作电极和辅助电极为Φ1-2mm的圆盘电极，参比电极为1×5mm的金属柱电极，所有电极有效金属柱的长度为6-8mm，周围由聚四氟乙烯4包裹固定。电极的另一端由2×14mm铜柱5引出，铜柱5与特定金属柱之间由铜丝6连接。采用这种方式构建的传感器阵列，相对金属丝电极作为传感器，工作电极的表面积更容易控制，采集的电流响应信号更加精确。
实施例2
采用含有实施例1所述传感器阵列的电子舌对饮料产品进行质量控制的方法：用电子舌检测饮料产品的标准样品，采集数据，建立标准样品滋味数据库；再用电子舌采集待测样品滋味的数据，将待测样品滋味的数据与先前建立的标准样品滋味数据库进行拟合，拟合的数据库进行主成分分析，当拟合的数据的主成分得分标准范围内时，判断该样品的滋味能够达到合格的标准；当拟合的数据的主成分得分不在标准范围内时，判断该产品滋味不合格。
数据库建立：选取五种茶饮料(大麦香茶、冰绿茶、茉莉清茶、冰红茶以及蜂蜜绿茶)产品作为检测分析对象。
在伏安型电子舌上，连接专用型传感器阵列，浸入液体样品中。工作电极为铂电极、金电极、钯电极；辅助电极为铂盘电极；参比电极为铂柱电极。传感器将溶液组分信息转化成电流信息，通过单片机传送至电脑。
以铂(1Hz)金(10Hz)钯(10Hz)频率段的特征值数据叠加作为多频脉冲智能化学感官系统传感器阵列对五种饮料采集的数据，提取特征变量，用数据智能分析软件进行分析处理。
结果如图2所示。
电子舌检测结果由得分图表示，图中每个点代表一批样品，每个圈代表不同批次样品的质量分布，圈与圈之间距离代表不同样品之间的整体差异。结果显示，不同样品具有不同的质量分布特征。
对每一种产品的同一批次，选取30～100个样品，进行信息采集，建立相应的数据库，以主成分为判断依据，规定产品的合格范围为20％～60％。再用电子舌采集未知样品的数据，，未知样品检测数目为4～20个，将未知样品的数据与先前建立的标准数据库进行主成分拟合，当未知样品的主成分得分在此范围内时，判定该样品为合格产品，否则，判断为不合格产品。

Claims (8)

1.一种电子舌传感器阵列，由工作电极、辅助电极和参比电极组成，其特征在于：辅助电极排列在各个工作电极的中间；每个工作电极与辅助电极的距离相等。
2.如权利要求如1所述的电子舌传感器阵列，其特征在于：至少有一个工作电极的材质为固体贵金属。
3.如权利要求如2所述的电子舌传感器阵列，其特征在于：工作电极与辅助电极的材质为均为固体贵金属。
4.如权利要求如3所述的电子舌传感器阵列，其特征在于：参比电极的材质为固体贵金属。
5.如权利要求如4所述的电子舌传感器阵列，其特征在于：参比电极的材质为铂。
6.一种采用含有权利要求1所述传感器阵列的电子舌对饮料产品进行质量控制的方法，其特征在于包括步骤：用电子舌检测饮料产品的标准样品，采集数据，建立标准样品滋味数据库；再用电子舌采集待测样品滋味的数据，将待测样品滋味的数据与先前建立的标准样品滋味数据库进行拟合，拟合的数据库进行主成分分析，当拟合的数据的主成分得分标准范围内时，判断该样品的滋味能够达到合格的标准；当拟合的数据的主成分得分不在标准范围内时，，判断该产品滋味不合格。
7.如权利要求如6所述用电子舌对饮料产品进行质量控制的方法，其特征在于：对比样品为同一批次的样品；标准数据库样本的数量为20～100个；对比样品的检测数目为2～20个。
8.如权利要求6所述用电子舌对饮料产品进行质量控制的方法，其特征在于：合格产品主成分得分值的范围为20％～60％。
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