[發(fā)明專利]一種建立蜂蜜品質(zhì)差異的智能嗅覺判別模型的研究方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310323251.9
• 申請日: 2013-07-30
• 公開（公告）號: CN103488868A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 史波林;趙鐳;支瑞聰;汪厚銀;裴高璞;劉寧晶;張璐璐;解楠;李烜
• 申請（專利權(quán)）人: 中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G01N27/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及電子鼻傳感器技術(shù)，具體涉及蜂蜜品質(zhì)智能嗅覺表征的差異化信息挖掘研究。

背景技術(shù)

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)研究。

采用電子鼻進(jìn)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(jìn)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。

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(jì)利益的驅(qū)動，目前蜂蜜市場摻假嚴(yán)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(yán)重?fù)p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。

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(qiáng)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。

蜂蜜中含有300多種芳香物質(zhì)，因此它是研究智能嗅覺表征的重要樣例；同時不同蜜源、不同產(chǎn)地其風(fēng)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(biāo)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(jì)、準(zhǔn)確且利于實時應(yīng)用的檢測方法。因此選擇蜂蜜作為研究對象具有實用意義，對其行業(yè)健康發(fā)展更具深遠(yuǎn)價值。

發(fā)明內(nèi)容

國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析表明，目前對于“智能嗅覺圖譜中表征樣品間差異的信息挖掘”研究還不夠深入。因此，本申請從蜂蜜香氣差異體現(xiàn)的四個釋放階段出發(fā)（頭香、前端香氣、體香、尾香），研究代表這四個不同階段中“樣品間差異化信息”的智能嗅覺特征響應(yīng)點選擇方法；并且“以提取更多蜂蜜間差異化特征信息為目標(biāo)”，探索數(shù)據(jù)壓縮降維過程中蜂蜜差異化電子鼻信息的提取規(guī)律，揭開有效信號與無用信號分離的“真相”，消除干擾的背景信息，提高差異化信息與背景信息的比例；從而確保建立可靠的蜂蜜品質(zhì)智能嗅覺判別模型。

以蜂蜜為研究對象，開展智能嗅覺表征的差異化信息挖掘研究；揭示智能嗅覺圖譜中體現(xiàn)蜂蜜香氣從頭香、前端香氣、體香到尾香動態(tài)揮發(fā)過程的響應(yīng)規(guī)律，確定包含蜂蜜差異化信息的特征響應(yīng)點；探索圖譜特征提取時特征向量的差異性判別能力，闡明有效提取蜂蜜差異化信息的機(jī)理；最終達(dá)到準(zhǔn)確尋找代表樣品間差異性的圖譜信息，建立高精度的蜂蜜品質(zhì)智能嗅覺表征模型。

根據(jù)香氣經(jīng)歷頭香、前端香氣、體香到尾香的動態(tài)釋放特點，通過氣相質(zhì)譜（GC-MS）結(jié)合氣相嗅辨（GC-O）定性、定量分析蜂蜜揮發(fā)成分中的特征香氣。界定分別在頭香、前端香氣、體香到尾香四個階段中，各自的代表性蜂蜜香氣成分，探討香氣本身的動態(tài)揮發(fā)規(guī)律，由此構(gòu)建模擬的蜂蜜香氣體系。

蜂蜜香氣智能嗅覺動態(tài)響應(yīng)特征及差異化信息動態(tài)表征研究：