CN103674638B - 一种利用味觉指纹图谱快速鉴别宁夏枸杞生产年份的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用味觉指纹图谱快速鉴别宁夏枸杞生产年份的方法，分别取不同年份枸杞样品，按设定固液比1:15~1:25，加入60~80℃冷却后的沸水中浸提5~15min，经过滤获得味觉物质的浸提液。将电子舌传感器阵列与样品浸提液接触，产生传感器响应信号，从味觉指纹图谱中提取特征数据，利用多元线性回归分析建立味觉指纹图谱与生产年份之间的相关性，并建立预测生产年份的模型，从而实现利用味觉指纹图谱快速鉴别宁夏枸杞生产年份；本发明的方法解决了枸杞因外部性状相似、内部生物活性成分检测繁杂和耗时的难题，便捷、快速、客观的评价了不同年份的枸杞，为准确、快速、可靠地监测枸杞的药用价值提供依据。
Description
技术领域
本发明属于特色农产品快速检测领域，涉及一种药食两用原料检测的方法，尤其涉及一种利用味觉指纹图谱快速鉴别宁夏枸杞生产年份的方法。
背景技术
宁夏枸杞（LyciumbararumL.），茄科（Solanaceae）枸杞属（Lycium）多分支灌木的成熟果实，为我国传统名贵药材，具有增强免疫力、降血压、降血脂、抗氧化及抗肿瘤等多方面的药理作用。生物活性成分如黄酮类物质、类胡萝卜素和枸杞多糖等是枸杞药效的主要成分。据研究报道，上述生物活性成分随贮藏时间的延长呈现出下降的趋势，使其作为重要的药用价值降低甚至危害会消费者的安全。
枸杞品质的品评方法主要有：通过其外观性状、质地和气味等进行的性状鉴别；应用仪器对其内部结构进行解剖式的分析和研究；通过化学方法获得的内部成分的含量，按照成分含量进行品质的判别，也是最常用的品评方法。但是，不同生产年份枸杞在外部形状上非常接近，需要有经验的中医师才能实现区别；内部结构和成分组成则需要专业实验室检测分析，且内部成分受到生产、加工、流通和贮藏条件等影响存在波动。上述方法均需较强的操作技能，分析过程复杂、周期长、费用高，很难快速、有效地衡量枸杞的生产年份。关于枸杞的快速检测也有少量的研究，但主要集中在枸杞原产地和品质鉴别与区分，未有涉及枸杞生产年份研究的报道。如何准确、快速实现不同生产年份枸杞的鉴别，具有重要的现实意义和研究价值。
目前，味觉指纹图谱技术在清酒发酵过程监测、茶滋味评定、生药和药方评定等应用中已有报道。在枸杞品质品质评定中，已有关于枸杞叶中味觉物质含量的测定，而利用味觉指纹图谱分析枸杞内部品质的研究未见报道。本发明开展关于枸杞味觉指纹图谱的研究，目的在于拓宽枸杞品质评定的方法，同时填补国内外关于枸杞生产年份判别的空白。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种利用味觉指纹图谱快速鉴别宁夏枸杞生产年份的方法，利用味觉指纹图谱对不同生产年份枸杞进行快速判别。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种利用味觉指纹图谱快速鉴别宁夏枸杞生产年份的方法，包括如下步骤：
（1）分别取测量前一年、测量前两年和测量前三年产枸杞样品，按固液比1:15～1:25，加入60～80℃冷却后的沸水浸提5～15min，经过滤获得3组样品味觉物质的浸提液。
（2）将电子舌传感器阵列与各样品浸提液接触，将浸提液中不同呈味物质在其表面的作用转化为可测量的电信号；设定传感器检测条件为：设置电子舌检测时间为30s，采样间隔为1s；所述电子舌传感器阵列由6个磷脂双分子敏感膜味觉传感器组成，各传感器的名称和性能如下表所示：
（3）将传感器响应信号经Weber-Fechner定律转化后获得味觉信息输出，获得的味觉指纹信息中基本味觉中的酸味（SU）、咸味（SA）、苦味（BT）、鲜味（UM）、涩味（AS）和回味中的苦的回味（AB）、涩的回味（AA）、鲜味丰富度（RH），以此8种味觉信息作为特征值，采用多元线性回归分析建立预测生产年份的模型。
在Minitab中，分别建立8种味觉信息与枸杞生产年份间的多元线性回归模型。
采用多元线性回归分析获得枸杞生产年份的预测模型：
贮藏年数=0.892+0.378SU-3.667BT+1.381AS-0.274SA；
式中，SU、BT、AS和SA为味觉指纹信息中的酸味、苦味、涩味和咸味响应，影响不显著的味觉信息未用来建模。
（4）将待测枸杞按固液比1:15～1:25，加入60～80℃冷却后的沸水浸提5～15min，经过滤获得待测枸杞的浸提液。将电子舌传感器阵列与待测枸杞的浸提液接触，将浸提液中不同呈味物质在其表面的作用转化为可测量的电信号，该电信号即为传感器响应信号。设定传感器检测条件为：设置电子舌检测时间为30s，采样间隔为1s。
（5）将待测样的传感器响应信号经Weber-Fechner定律转化后获得味觉信息输出，将获得的味觉指纹信息中的酸味、咸味、苦味、涩味代入式（1），得到枸杞生产年份。
本发明的有益效果是：
（1）本发明提供了一种快速鉴别枸杞生产年份的方法，填补了味觉指纹图谱分析在枸杞内部品质品评的研究空白，拓宽了枸杞品质评定的方法。
（2）本发明预处理检测、操作简单、检测速度快、灵敏度高，可实现枸杞生产年份的快速判定和预测，适合作为枸杞品质检测的执法工具在基层推广。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为不同生产年份枸杞味觉雷达图；
图2为6种不同生产年份枸杞的主成分分析两维得分图。
具体实施方式
本发明利用味觉指纹图谱快速鉴别宁夏枸杞生产年份的方法，步骤如下：
1、分别取测量前一年、测量前两年和测量前三年产枸杞样品，按固液比1:15～1:25，加入60～80℃冷却后的沸水浸提5～15min，经过滤获得3组样品味觉物质的浸提液。
2、将电子舌传感器阵列与各样品浸提液接触，将浸提液中不同呈味物质在其表面的作用转化为可测量的电信号。设定传感器检测条件为：设置电子舌检测时间为30s，采样间隔为1s。
本发明应用的电子舌传感器阵列，由6个磷脂双分子敏感膜味觉传感器组成，各传感器的名称和性能如下表1所示。
表1味觉信息及其对应传感器和敏感物质
上述传感器可以采用日本INSENT公司的相关产品来实现。
3、将传感器响应信号经Weber-Fechner定律转化后获得味觉信息输出，获得的味觉指纹信息中基本味觉中的酸味（SU）、咸味（SA）、苦味（BT）、鲜味（UM）、涩味（AS）和回味中的苦的回味（AB）、涩的回味（AA）、鲜味丰富度（RH），以此8种味觉信息作为特征值，采用多元线性回归分析建立预测生产年份的模型。
在Minitab中，分别建立8种味觉信息与枸杞生产年份间的多元线性回归模型。
采用多元线性回归分析获得枸杞生产年份的预测模型：
贮藏年数=0.892+0.378SU-3.667BT+1.381AS-0.274SA（1）
式1中，SU、BT、AS和SA为味觉指纹信息中的酸味、苦味、涩味和咸味响应，影响不显著的味觉信息未用来建模。
4、将待测枸杞按固液比1:15～1:25，加入60～80℃冷却后的沸水浸提5～15min，经过滤获得待测枸杞的浸提液。将电子舌传感器阵列与待测枸杞的浸提液接触，将浸提液中不同呈味物质在其表面的作用转化为可测量的电信号，该电信号即为传感器响应信号。设定传感器检测条件为：设置电子舌检测时间为30s，采样间隔为1s。
5、将待测样的传感器响应信号经Weber-Fechner定律转化后获得味觉信息输出，将获得的味觉指纹信息中的酸味、咸味、苦味、涩味代入式（1），得到枸杞生产年份。
实施例：
本发明主要在于枸杞味觉物质浸提液的处理方法及味觉指纹图谱数据处理和建模方法。采用一个基于磷脂双分子敏感膜味觉传感器阵列的电子舌，其传感器阵列由6个传感器组成，各传感器的名称和性能见表1。
这些传感器的功能是将浸提液中不同呈味物质在其表面的作用转化为可测量的电信号，传感器响应信号经Weber-Fechner定律转化后获得味觉信息输出，获得的味觉指纹信息中基本味觉中的酸味（SU）、咸味（SA）、苦味（BT）、鲜味（UM）和涩味（AS），回味包含苦的回味（AB）、涩的回味（AA）和鲜味丰富度（RH），共8种味觉信息。
本例利用宁夏回族自治区中宁县产于2009（1组样品）、2010（1组样品）和2011年（3组不同样品）共5种不同枸杞和一组2011年产的样品作为未知样，分别贮藏3、2和1年。取枸杞样品10g于500ml烧杯中，加入70±2℃冷却沸水200ml（即固液比为1:20）浸提10min，经过滤获得味觉物质的浸提液。建模集和验证集每种枸杞均准备4个平行样品。取35ml×2浸提液置于电子舌载物台上供味觉传感器和参比电极检测，获取不同枸杞样品的传感器响应电信号和味觉指纹图谱。设置电子舌检测时间为30s，采样间隔为1s。制备味觉传感器清洗溶液和参比溶液的方法为:阳极传感器清洗溶液—100ml酒石酸混合于质量分数30%的乙醇溶液；阴极传感器清洗溶—100ml的氯化钾溶液混合于质量分数30%乙醇溶液；参比溶液—0.3Mm/L的酒石酸混合于30Mm/L的氯化钾溶液。
选取由传感器响应获得的酸味、咸味、苦味、鲜味和涩味及苦的回味（AB）、涩的回味和鲜味丰富度作为原始信号进行分析。
如图1所示，本发明实施例中不同生产年份枸杞的味觉雷达图。从图1中可以看出：不同年份枸杞在鲜味丰富度、涩的回味和苦的回味的味觉指纹信息差异较小；在酸味、咸味、苦味、鲜味和涩味及苦的回味的味觉指纹信息有较大差异，其中，酸味、苦味和涩味随贮藏时间的延长而增强，咸味和咸味则呈相反趋势。
图2是6种不同生产年份枸杞的主成分分析两维得分图，前两个主成分的贡献率分别是74.73%和17.04%，其总贡献率达到91.77%。从图2可以看出，3个生产年份的枸杞样品呈规律性分布，即枸杞的生产年份越早其第1主成分值越大。对于待测样，其数据点落入了2011年样品范围内，判为2011年样品，这与实际情况一致。利用主成分分析可以很好的鉴别枸杞的生产年份。
在主成分分析的基础上，进一步采用多元线性回归分析建立味觉信息和枸杞生产年份之间的相关性。将3个生产年份共5种枸杞的味觉信息作为建模集，以2011年产的1种待测样作为预测集，每种样品有4次重复。利用电子舌味觉信息作为多元线性回归分析的参数进行回归，建立预测枸杞生产年份的模型。
采用多元线性回归分析获得枸杞生产年份预测模型：
贮藏年数=0.892+0.378SU-3.667BT+1.381AS-0.274SA（1）
式1中，SU、BT、AS、和SA为味觉指纹信息中的酸味、苦味、涩味和咸味响应，影响不显著的味觉信息未用来建模。
预测模型的决定系数R2=0.9926，表明多元线性回归分析建立的预测模型有效。
表2给出了多元线性回归分析建立的预测模型对建模集样品和预测集样品的预测结果，预测准确率为100%。由模型预测结果可以看出，可以建立味觉指纹信息和枸杞生产年份之间的关系，说明本发明对枸杞年份的快速鉴别是可行的。
表2：多元线性回归分析模型对建模集样品和预测集样品的预测结果
注：1-代表储藏时间为1年的2011年产枸杞；2-代表贮藏时间为2年的2010年产枸杞；3-代表贮藏时间为3年的2009年产枸杞。
Claims (1)
1.一种利用味觉指纹图谱快速鉴别宁夏枸杞生产年份的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）分别取测量前一年、测量前两年和测量前三年产枸杞样品，按固液比1:15~1:25，加入60~80℃冷却后的沸水浸提5~15min，经过滤获得3组样品味觉物质的浸提液；
（2）将电子舌传感器阵列与各样品浸提液接触，将浸提液中不同呈味物质在其表面的作用转化为可测量的电信号；设定传感器检测条件为：设置电子舌检测时间为30s，采样间隔为1s；所述电子舌传感器阵列由6个磷脂双分子敏感膜味觉传感器组成，各传感器的名称和性能如下表所示：
（3）将传感器响应信号经Weber-Fechner定律转化后获得味觉信息输出，获得的味觉指纹信息中基本味觉中的酸味SU、咸味SA、苦味BT、鲜味UM、涩味AS和回味中的苦的回味AB、涩的回味AA、鲜味丰富度RH，以此8种味觉信息作为特征值，采用多元线性回归分析建立预测生产年份的模型；
在Minitab中，分别建立8种味觉信息与枸杞生产年份间的多元线性回归模型；
采用多元线性回归分析获得枸杞生产年份的预测模型：
贮藏年数=0.892+0.378SU-3.667BT+1.381AS-0.274SA；（1）
式中，SU、BT、AS和SA为味觉指纹信息中的酸味、苦味、涩味和咸味响应，影响不显著的味觉信息未用来建模；
（4）将待测枸杞按固液比1:15~1:25，加入60~80℃冷却后的沸水浸提5~15min，经过滤获得待测枸杞的浸提液；将电子舌传感器阵列与待测枸杞的浸提液接触，将浸提液中不同呈味物质在其表面的作用转化为可测量的电信号，该电信号即为传感器响应信号；设定传感器检测条件为：设置电子舌检测时间为30s，采样间隔为1s；
（5）将待测样的传感器响应信号经Weber-Fechner定律转化后获得味觉信息输出，将获得的味觉指纹信息中的酸味、咸味、苦味、涩味代入式（1），得到枸杞生产年份。
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