CN110118809A - 基于电子鼻与电子舌的不同陈酿年份山西老陈醋快速检测方法 - Google Patents

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许女
张天震
陈旭峰
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Abstract

本发明属于食品检测技术领域，具体涉及一种基于电子鼻与电子舌的不同陈酿年份山西老陈醋快速检测方法。收集市售不同陈酿年份山西老陈醋样品，采用电子鼻测定不同陈酿年份山西老陈醋，以电子鼻14个传感器的响应值为变量进行主成分分析，鉴别不同陈酿年份山西老陈醋，采用聚类分析验证其结果可靠性。以电子舌6个惰性电极的响应值进行主成分分析，采用聚类分析验证其结果可靠性。该方法准确率高，操作快速，样品无损，实用性强，对于不同陈酿年份山西老陈醋鉴别和保护具有重要的意义。

Description

基于电子鼻与电子舌的不同陈酿年份山西老陈醋快速检测 方法
技术领域
本发明属于电子感官进行食品检测的技术领域，具体涉及一种基于电子鼻与电子舌的不同陈酿年份山西老陈醋快速检测方法。基于电子鼻与电子舌技术对不同陈酿年份山西老陈醋的传感器信号响应定量化处理，以信号响应值作为鉴别依据，采用主成分分析对不同陈酿年份山西老陈醋进行鉴别，聚类分析进行验证。
背景技术
山西老陈醋是深受世界各地消费者喜爱的调味品。其感官特征也就是风味无疑是食醋的重要属性。所感知到的香味是消费者最先感知到的山西老陈醋感官特征。掺伪醋或者假醋，往往不能保证其产品质量，不仅无营养价值，更可能危害到人们的健康。目前主要是以酸度作为山西老陈醋的陈酿年份的鉴别依据，但山西老陈醋成分复杂，仅靠酸度或简单的感官，难以真正的鉴定出山西老陈醋的陈酿年份，造成市场的混乱。针对这一现象，我们需要更加准确、全面的山西老陈醋质量控制手段，杜绝以次充好、陈酿年份混乱等现象。
电子鼻所检测的不是食品香气各种成分的定性和定量结果，而是给予其挥发成分的整体信息，基于电子鼻技术对山西老陈醋进行分析时，传感器将化学输入转换成电信号，由多个传感器对不同气味的响应便构成了传感器阵列对该气味的响应谱。再将这些信号与经学习建立的数据库中的信号加以比较，做出鉴别判断。电子舌系统中的传感器阵列即相当于生物系统中的舌头，感受不同的化学物质，采集各种不同的信号信息输入电脑，给出待测样品的感官信息。电子舌利用组合脉冲弛豫技术，以电位作为脉冲的物理形式，以响应电流作为组合弛豫谱，使得非修饰惰性金属传感器在检测溶液中体现交互敏感信息。由于非修饰惰性金属传感器——稳定性、重现性好，耐腐蚀适用面广等特点，可以快速无损的对山西老陈醋进行鉴定。
本发明采用电子鼻和电子舌技术对不同陈酿年份山西老陈醋进行快速无损的鉴别，对于市售山西老陈醋的质量控制具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供以电子鼻和电子舌技术为手段，快速鉴别不同陈酿年份山西老陈醋的方法。采用电子鼻及电子舌技术，将传感器的信号进行可视化处理，以信号值作为依据，从而建立起不同陈酿年份山西老陈醋的电子鼻和电子舌的标准模板数据库，方便、高效地对不同陈酿年份山西老陈醋进行鉴别及质量控制。
本发明的技术方案如下：
基于电子鼻的不同陈酿年份山西老陈醋快速鉴别方法。收集陈酿年份为1年、3年、5年、6年、8年和10年山西老陈醋，每种陈酿年份选取5个不同品牌山西老陈醋，共计30个样品。以电子鼻的14个传感器对山西老陈醋的响应值变量作为依据，建立各陈酿年份山西老陈醋的电子鼻标准模板数据库，建立主成分分析模型，根据在主成分模型中的分布进行鉴别不同陈酿年份山西老陈醋，采用聚类分析验证其结果可靠性。
不同陈酿年份山西老陈醋前处理的具体方法为：将5mL山西老陈醋装入样品瓶中，加盖密封，平衡后测试。
所述iNose电子鼻(上海瑞玢有限公司)14个传感器包括：S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12、S13。
所述电子鼻传感器清洗时间120s，样品准备时间10s，进样流量500mL/min，检测时间60s。
不同陈酿年份山西老陈醋的多元数据分析：为从电子鼻传感器的响应数据中最大限度的获取鉴别信息，必须借助多元统计分析方法，以通过降维的方法简化样本之间变量的诠释，采用主成分分析，能够探索分析数据的内部结构，反应样本的聚集情况，建立标准模型，对待测物进行质量监控。
基于电子舌的不同陈酿年份山西老陈醋快速鉴别方法。收集陈酿年份为1年、3年、5年、6年、8年和10年山西老陈醋，每种陈酿年份选取3个不同品牌山西老陈醋，共计30个样品。采用电子舌技术对不同陈酿年份山西老陈醋进行快速鉴别，采用电子舌的6个传感器对不同陈酿年份山西老陈醋进行鉴别，对传感器信号进行可视化处理，以响应值变量作为依据，建立各陈酿年份山西老陈醋的电子舌标准模板数据库，并建立主成分分析模型，同样可利用主成分分析模型进行鉴别不同陈酿年份山西老陈醋，采用聚类分析验证其结果可靠性。
基于电子舌的不同陈酿年份山西老陈醋快速鉴别方法：将山西老陈醋装入15mL电子舌专用杯内，测试过程采用自动进样系统，即探头先在清洗溶液（蒸馏水）中清洗，然后自动进入样品中进行测试，循环往复收集数据，数据采集时间为180s。所述电子舌传感器为6个，分别为：铂、金、钯、钛、钨和银惰性电极。
不同陈酿年份山西老陈醋的多元数据分析：为从电子舌传感器的响应数据中最大限度的获取鉴别信息，必须借助多元统计分析方法，以通过降维的方法简化样本之间变量的诠释，采用主成分分析，能够探索分析数据的内部结构，反应样本的聚集情况，建立标准模型，对待测物进行质量监控。
各陈酿年份样品组内聚集度良好，说明样品选取合理可靠，具有代表性。不同陈酿年份的山西老陈醋可明显区分开来，各年份间相距较远，说明不同陈酿年份的山西老陈醋挥发性香气成分的种类及含量具有差异性，可作为鉴别依据。
附图说明
图1为不同陈酿年份山西老陈醋电子鼻传感器响应值雷达图；
图2为不同陈酿年份山西老陈醋电子鼻主成分分析图；
图3为不同陈酿年份山西老陈醋电子鼻聚类分析图；
图4为不同陈酿年份山西老陈醋电子舌主成分分析图；
图5为不同陈酿年份山西老陈醋电子舌聚类分析图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1：基于电子鼻的不同陈酿年份山西老陈醋快速鉴别方法
基于电子鼻的不同陈酿年份山西老陈醋的快速鉴别方法：收集陈酿年份为1年、3年、5年、6年、8年和10年山西老陈醋，每种陈酿年份选取5个不同品牌山西老陈醋，共计30个样品，山西老陈醋样品信息见表1。
表1 山西老陈醋样品信息
上述山西老陈醋前处理的方法为：将5mL山西老陈醋装入样品瓶中，加盖密封，平衡后测试。
iNose电子鼻(上海瑞玢有限公司)的14个传感器包括：S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12、S13。
所述电子鼻传感器清洗时间120s，样品准备时间10s，进样流量500mL/min，检测时间60s。
不同陈酿年份山西老陈醋的多元数据分析
为从电子鼻传感器的响应数据中最大限度的获取鉴别信息，必须借助多元统计分析方法，以通过降维的方法简化样本之间变量的诠释，采用主成分分析，能够探索分析数据的内部结构，反应样本的聚集情况，建立标准模型，对待测物进行质量监控。
以不同陈酿年份的山西老陈醋作为样品，将电子鼻14个传感器对山西老陈醋的香味响应进行定量不同陈酿年份山西老陈醋的电子鼻传感器响应值雷达图如图1所示，并以定量后的14个响应值为变量，导入SIMCA-P 13.0(Umetrics，UlIlea，Sweden)软件进行主成分分析。最后采用离差平均和法(ward)对数据进行标准化处理，SIMCA-P 13.0进行聚类分析，对主成分分析结果进行验证。
以传感器响应为变量，不同陈酿年份山西老陈醋主成分分析结果如图2所示，各陈酿年份老陈醋可明显区分开来，各年份间相距较远，说明电子鼻可快速有效的区分不同陈酿年份山西老陈醋。
不同陈酿年份山西老陈醋聚类分析如图3所示，聚类分析中横轴为样品编号，纵轴为差异值，差异值越高表示两组样品间相似度越低，各陈酿年份分别聚类，证明样品可靠，模型成立。
实施例2：基于电子舌的不同陈酿年份山西老陈醋的快速鉴别方法
基于电子舌不同陈酿年份山西老陈醋的快速鉴别方法：收集陈酿年份为1年、3年、5年、6年、8年和10年山西老陈醋，每种陈酿年份选取5个不同品牌山西老陈醋，共计30个样品。
上述不同陈酿年份山西老陈醋的测定方法为：将山西老陈醋装入15mL电子舌专用杯内，测试过程采用自动进样系统，即探头先在清洗溶液（蒸馏水）中清洗，然后自动进入样品中进行测试，循环往复收集数据，数据采集时间为180s。
上述Smart Tongue电子舌(上海瑞玢有限公司)6个惰性金属传感器分别为铂、金、钯、钛、钨、银电极。
不同陈酿年份山西老陈醋的多元数据分析
为从电子舌传感器的响应数据中最大限度的获取鉴别信息，必须借助多元统计分析方法，以通过降维的方法简化样本之间变量的诠释，采用主成分分析，能够探索分析数据的内部结构，反应样本的聚集情况，建立标准模型，对待测物进行质量监控。
以不同陈酿年份的山西老陈醋作为样品，将传感器响应进行定量，对定量后的数据在Excel中进行面积归一化后导入SIMCA-P 13.0(Umetrics，UlIlea，Sweden)软件进行主成分分析。最后采用离差平均和法(ward)对数据进行标准化处理，SIMCA-P 13.0进行聚类分析，对主成分分析结果进行验证。
由不同陈酿年份山西老陈醋主成分分析图（图4）可见，各陈酿年份样品组内聚集度良好，说明样品选取合理可靠，具有代表性。不同陈酿年份的山西老陈醋可明显区分开来，各年份间相距较远，说明电子舌可快速、无损地鉴别山西老陈醋的陈酿年份。
不同陈酿年份山西老陈醋的聚类分析如图5所示，不同陈酿年份山西老陈醋样品分别聚类，证明样品可靠，模型成立。

Claims (6)

1.基于电子鼻与电子舌的不同陈酿年份山西老陈醋快速检测方法，其特征在于：收集市售陈酿1年、陈酿3年、陈酿5年、陈酿6年、陈酿8年和陈酿10年山西老陈醋样品，每种陈酿年份选择5个不同品牌山西老陈醋，以电子鼻14个传感器的响应值和电子舌6个惰性电极传感器的响应值为变量分别进行主成分分析，鉴别不同陈酿年份山西老陈醋，采用聚类分析分别验证结果的可靠性。
2.根据权利要求1所述的基于电子鼻与电子舌的不同陈酿年份山西老陈醋快速检测方法，其特征在于：电子鼻具体参数设置为：5mL山西老陈醋样品置于样品瓶中，电子鼻传感器清洗时间120s，样品准备时间10s，进样流量500mL/min，检测时间60s。
3.根据权利要求1所述的基于电子鼻与电子舌的不同陈酿年份山西老陈醋快速检测方法，其特征在于：采用的电子鼻传感器个数为14个：S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12、S13。
4.根据权利要求1所述的基于电子鼻与电子舌的不同陈酿年份山西老陈醋快速检测方法，其特征在于：电子舌具体参数设置为：山西老陈醋样品装入15mL电子舌专用杯内，测试过程采用自动进样系统，即探头先在清洗溶液即蒸馏水中清洗，然后自动进入样品中进行测试，循环往复收集数据，数据采集时间为180s。
5.根据权利要求1所述的基于电子鼻与电子舌的不同陈酿年份山西老陈醋快速检测方法，其特征在于：所述电子舌传感器为6个，分别为：铂、金、钯、钛、钨和银惰性电极。
6.利用权利要求1所述的快速检测方法在山西老陈醋陈酿年份鉴定和质量控制中的应用。
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