基于仿生传感器技术的液态食品品质检测研究

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人工感官检测是液态食品检测的重要手段之一,研究仿效人工感官检验机理,提出基于仿生传感器技术的食品品质检测思路。以两类典型的液态食品——茶叶和香醋作为研究对象,通过自行设计的嗅觉传感器和多电极味觉传感器仿生传感器技术对产品的品质进行智能化评判。具体研究内容如下:   1.利用色敏型嗅觉传感器技术对茶进行分类鉴别。将9种卟啉及其衍生物固定到疏水多孔膜上,制成了一种色敏型传感器阵列,并由此构建了一套便携式嗅觉传感器系统。研究以红茶、乌龙茶和绿茶三种不同发酵程度的茶为对象,利用嗅觉传感器获取传感器阵列与茶的挥发性有机物反应前后的特征图像。通过主成分分析(PCA)和线性判别分析(LDA)两种模式识别方法进行不同茶叶的分类。试验结果表明,LDA的总体识别效果要好于PCA,三种茶叶的交互验证正确率达到100%。研究表明,应用这种嗅觉传感器技术,可以较好地区分红茶、乌龙茶和绿茶。研究为快速准确识别不同发酵程度茶叶提供了一种新思路。   2.利用嗅觉和味觉仿生传感器融合技术鉴别不同产地的乌龙茶。试验以闽南、闽北、广东和台湾的四种乌龙茶为试验对象,利用嗅觉传感器和多电极味觉传感器技术获取不同茶叶样本的香味和滋味信息。借助于数据融合方法,筛选和优化数据处理方法,从各传感器的海量数据中挖掘相应的特征变量,借助PCA和LDA方法将四类不同产地乌龙茶的分类结果显示出来,LDA取得了100%的交互验证正确率。试验结果表明,应用嗅觉和味觉传感器融合的技术,可以较好地区分开四类不同产地的乌龙茶,识别效果好于使用单一的传感器技术的结果。   3.利用色敏型嗅觉传感器技术监控镇江香醋的发酵过程。醋酸发酵在醋的生产工艺过程中至关重要,研究提出基于嗅觉传感器技术的香醋发酵过程的实时监控。以色敏型嗅觉传感器获取香醋挥发性有机物的信息,借助于多变量校正方法,成功地实现了醋酸发酵过程的监控。研究以镇江恒顺香醋醋酸发酵过程为考察对象,以第5天、第12天、第19天的样本和生醋为试验对象,利用色敏型嗅觉传感器获取不同发酵程度的香醋样本的数据,通过主成分分析和线性判别分析建立四个不同发酵阶段样本的识别模型。结果表明,LDA表现了较好的识别效果,交互验证识别率达到100%。同时利用层次聚类分析(HCA)方法对不同发酵程度的样本进行聚类分析,显示了醋酸发酵过程中气味成分的变化趋势。研究结果表明这种嗅觉传感器技术在醋酸发酵过程的监控中具有潜力。   4.利用嗅觉和味觉传感器融合技术鉴别不同贮存时间的镇江香醋。试验以贮存时间分别为1年、2年、3年和5年的恒顺香醋为试验对象,利用嗅觉传感器和多电极味觉传感器获取不同醋样本的香味和滋味信息。借助于数据融合方法,筛选和优化数据处理方法,从各传感器的海量数据中挖掘相应的特征变量,借助PCA和LDA方法对四种不同贮存时间的香醋进行分类,LDA取得了100%的交互验证正确率。试验结果表明该多传感器融合技术可以鉴别四种不同贮存年份的香醋,且鉴别的结果要优于使用单一传感器检测技术的结果。
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