一種電子鼻檢測蜂蜜中的參數(shù)優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請涉及一種電子鼻檢測蜂蜜中的參數(shù)優(yōu)化方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003] 我國蜂蜜產(chǎn)量居世界首位，近年來產(chǎn)量一直保持快速增長的趨勢，由2001年的 25. 2萬噸增加到2009年的40. 2萬噸，占世界總產(chǎn)量也由近20%提高到30%多。但由于 經(jīng)濟利益的驅(qū)動，目前蜂蜜市場摻假嚴重，導(dǎo)致?lián)郊俜涿壅紦?jù)了蜂蜜市場的20%~30%，有 些地區(qū)摻假造假的蜂產(chǎn)品占50%左右，嚴重損壞了消費者利益、影響蜂蜜產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展、打 擊出口貿(mào)易創(chuàng)匯。
[0004] 由于缺乏檢測手段的影響，導(dǎo)致?lián)郊俅驌裘媾R困難，其根本原因如下：（1)由于蜂 蜜本身的主要物質(zhì)結(jié)構(gòu)比較簡單，包含水和糖類成分，給摻假提供了便利條件，同時，單靠 檢測這幾種物質(zhì)含量的多少根本沒辦法判別是否摻假；（2)由于蜂蜜受蜜源植物種類、蜜 蜂群勢強弱、蜜期時間長短、空氣的溫度和濕度，以及蜂蜜的加工、貯存、結(jié)晶等多種因素影 響，造成蜂蜜主要物質(zhì)的含量范圍變化較大，使得蜂蜜摻假簡單、方便；（3) C4等摻假檢測 費用高、無法大規(guī)模用于實際檢測和執(zhí)法。
[0005] 香氣是產(chǎn)品品質(zhì)體現(xiàn)的重要屬性之一，產(chǎn)品香氣表征需要突出其客觀性、真實性 與全面性。目前氣相色譜（GC)、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS)和氣相色譜-嗅辨（GC-O) 等方法，只能檢測產(chǎn)品中有限的單體香氣物質(zhì)，并且這些香氣之間存在協(xié)同、變調(diào)等現(xiàn)象， 很難從整體上反映樣品的香氣品質(zhì)。而智能嗅覺系統(tǒng)（電子鼻）能夠模擬人類嗅聞特征， 綜合表征香氣的整體信息，體現(xiàn)香氣的嗅覺特征和整體品質(zhì)，同時比人的嗅覺更加客觀、可 靠。目前已在食品新鮮度、食用油變質(zhì)判別、果蔬成熟度檢測、茶葉產(chǎn)地品種識別、酒類品牌 界定等方面開展了相關(guān)研宄。
[0006] 蜂蜜中含有300多種芳香物質(zhì)，因此它是研宄智能嗅覺表征的重要樣例；同時不 同蜜源、不同產(chǎn)地其風味物質(zhì)各異，并且蜂蜜摻假與否或品質(zhì)優(yōu)劣能在整體香氣上有所體 現(xiàn)，使得香氣成為蜂蜜品質(zhì)檢測與摻假鑒別的重要指標之一；充分說明采用智能嗅覺表征 蜂蜜品質(zhì)具有可行性，也為蜂蜜品質(zhì)檢測及摻假鑒別提供了一種快速、經(jīng)濟、準確且利于實 時應(yīng)用的檢測方法。因此選擇蜂蜜作為研宄對象具有實用意義，對其行業(yè)健康發(fā)展更具深 遠價值。
[0007] 采用電子鼻進行產(chǎn)品品質(zhì)判別或摻假鑒別分析，其本質(zhì)是利用智能嗅覺圖譜的整 體香氣信息，尋找樣品間的差異性，其核心是尋找代表樣品間差異性的圖譜信息，即"差異 化信息"，也叫"智能嗅覺的差異化圖譜信息"。但是電子鼻的傳感器陣列具有交叉敏感性， 即每根傳感器對每個香氣都有不同程度的響應(yīng)，因此通過電子鼻采集的呈香物質(zhì)圖譜具有 廣譜、重疊等特點，很難單獨用肉眼從圖譜上區(qū)分不同樣品，需要進行"信號挖掘"，特別是 "代表樣品間差異化信息的挖掘"，挖掘的差異性化信息越多，就越有助于快捷的區(qū)分產(chǎn)品 特征與品質(zhì)。但目前在差異化信息挖掘方面還很薄弱，也是制約電子鼻發(fā)展的瓶頸。。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] -種電子鼻檢測蜂蜜中的參數(shù)優(yōu)化方法，以不同蜂蜜樣本間信號差異最大化為導(dǎo) 向，選擇最佳區(qū)分效果的電子鼻檢測條件，其特征在于檢測參數(shù)分為頂空參數(shù)和檢測參數(shù)， 其中檢測參數(shù)又可分為進樣參數(shù)和信號采集參數(shù)，考慮到檢測參數(shù)反應(yīng)的為儀器的檢測特 點，當儀器穩(wěn)定時，其對檢測結(jié)果的影響較小，頂空參數(shù)則影響樣品頂空氣體的生成，而頂 空氣體則為電子鼻的直接檢測對象，即直接影響最終的檢測結(jié)果，電子鼻的頂空參數(shù)主要 包括頂空溫度和頂空時間，同時考慮到頂空瓶中不同樣品量的差異也會影響最終的檢測結(jié) 果，因此最終選擇樣品量、頂空溫度和頂空時間為優(yōu)化對象，利用正交實驗對三因素進行優(yōu) 化，在對各因素的不同水平進行選擇時，考慮到頂空瓶IOml在頂空室內(nèi)需要震蕩加熱，為 防止進樣針觸及液體樣品而影響儀器性能，樣品最大量不可超過頂空瓶的1/2,根據(jù)蜂蜜的 密度為I. 4g/ml，確定頂空進樣量的三個水平分別為4g、5g、6g，在頂空溫度的水平選擇中， 選三個水平分別為40、50、60 °C，頂空時間選擇中，選擇較短的頂空時間，三個水平分別為 1208，1808、2408，即樣品量48、58、68，頂空溫度40、50、60°〇，頂空時間1208，1808、2408，研 宄所選擇的蜂蜜樣品為5種不同蜜源蜂蜜樣品，分別為油菜蜜、洋槐蜜、荊條蜜、荔枝蜜、椴 樹蜜，每類蜜源6份樣品，共計30份樣品。
[0009] 根據(jù)權(quán)利要求1所述的參數(shù)優(yōu)化方法，對于同類樣本穩(wěn)定性評價指標的正交實 驗，每組實驗下5種蜂蜜各取3份樣品，通過計算該實驗條件下電子鼻18根傳感器對各類 樣本信號的標準差均值，來衡量該條件下電子鼻對同類樣本信號檢測的穩(wěn)定性C，計算方法 如下式所示
【主權(quán)項】
1. 一種電子鼻檢測蜂蜜中的參數(shù)優(yōu)化方法，以不同蜂蜜樣本間信號差異最大化為導(dǎo) 向，選擇最佳區(qū)分效果的電子鼻檢測條件，其特征在于檢測參數(shù)分為頂空參數(shù)和檢測參數(shù)， 其中檢測參數(shù)又可分為進樣參數(shù)和信號采集參數(shù)，考慮到檢測參數(shù)反應(yīng)的為儀器的檢測特 點，當儀器穩(wěn)定時，其對檢測結(jié)果的影響較小，頂空參數(shù)則影響樣品頂空氣體的生成，而頂 空氣體則為電子鼻的直接檢測對象，即直接影響最終的檢測結(jié)果，電子鼻的頂空參數(shù)主要 包括頂空溫度和頂空時間，同時考慮到頂空瓶中不同樣品量的差異也會影響最終的檢測結(jié) 果，因此最終選擇樣品量、頂空溫度和頂空時間為優(yōu)化對象，利用正交實驗對三因素進行優(yōu) 化，在對各因素的不同水平進行選擇時，考慮到頂空瓶IOml在頂空室內(nèi)需要震蕩加熱，為 防止進樣針觸及液體樣品而影響儀器性能，樣品最大量不可超過頂空瓶的1/2,根據(jù)蜂蜜的 密度為I. 4g/ml，確定頂空進樣量的三個水平分別為4g、5g、6g，在頂空溫度的水平選擇中， 選三個水平分別為40、50、60 °C，頂空時間選擇中，選擇較短的頂空時間，三個水平分別為 1208，1808、2408，即樣品量48、58、68，頂空溫度40、50、60°〇，頂空時間1208，1808、2408，研 宄所選擇的蜂蜜樣品為5種不同蜜源蜂蜜樣品，分別為油菜蜜、洋槐蜜、荊條蜜、荔枝蜜、椴 樹蜜，每類蜜源6份樣品，共計30份樣品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的參數(shù)優(yōu)化方法，對于同類樣本穩(wěn)定性評價指標的正交實驗， 每組實驗下5種蜂蜜各取3份樣品，通過計算該實驗條件下電子鼻18根傳感器對各類樣本 信號的標準差均值，來衡量該條件下電子鼻對同類樣本信號檢測的穩(wěn)定性C，計算方法如下 式所示
其中P為蜜源種類、Ck為第k類樣本的穩(wěn)定性、m為電子鼻傳感器個數(shù)，n k為k類蜜源 中樣本的個數(shù)，< 為k類蜜源樣本中第i個樣本j根傳感器的響應(yīng)信號，r/為k類蜜源 樣本在第j根傳感器的響應(yīng)信號均值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的參數(shù)優(yōu)化方法，對不同類樣本的差異性根據(jù)不同類蜜源樣本 在同一條件下樣本均值的方差D計算得到，計算方法如下式所示
州廁祖、別紐楊靡卿、網(wǎng)職' $通捕棚 i根傳感器的信號均值，nk為同一蜜源中樣本的個數(shù)（。
【專利摘要】一種電子鼻檢測蜂蜜中的參數(shù)優(yōu)化方法，以不同蜂蜜樣本間信號差異最大化為導(dǎo)向，選擇最佳區(qū)分效果的電子鼻檢測條件，其特征在于檢測參數(shù)分為頂空參數(shù)和檢測參數(shù)，其中檢測參數(shù)又可分為進樣參數(shù)和信號采集參數(shù)，考慮到檢測參數(shù)反應(yīng)的為儀器的檢測特點，當儀器穩(wěn)定時，其對檢測結(jié)果的影響較小，頂空參數(shù)則影響樣品頂空氣體的生成，而頂空氣體則為電子鼻的直接檢測對象，即直接影響最終的檢測結(jié)果，電子鼻的頂空參數(shù)主要包括頂空溫度和頂空時間，同時考慮到頂空瓶中不同樣品量的差異也會影響最終的檢測結(jié)果，因此最終選擇樣品量、頂空溫度和頂空時間為優(yōu)化對象，利用正交實驗對三因素進行優(yōu)化。
【IPC分類】G01N27-60
【公開號】CN104730140
【申請?zhí)枴緾N201310323227
【發(fā)明人】史波林, 趙鐳, 劉寧晶, 支瑞聰, 裴高璞, 汪厚銀, 張璐璐, 解楠
【申請人】中國標準化研究院
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2013年7月30日