一種基于嗅覺指紋圖譜快速檢測柑橘品質(zhì)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于食品領(lǐng)域，涉及一種利基于嗅覺指紋圖譜快速檢測柑橘品質(zhì)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 中國是柑橘的重要原產(chǎn)地之一，柑橘資源豐富，品種繁多，有悠久的栽培歷史。柑 橘果實(shí)具有很高的營養(yǎng)價(jià)值以及藥用價(jià)值，深受人們喜愛。近些年來，對(duì)成熟果實(shí)的品質(zhì)嘗 試用客觀的儀器檢測例如氣相色譜_質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS)、核磁共振成像、高效液相色譜 (HPLC)等。但是這些方法存在費(fèi)用昂貴、檢測周期長、對(duì)檢測環(huán)境和實(shí)驗(yàn)人員的素質(zhì)要求高 等問題。
[0003] 電子鼻又稱氣味掃描儀，以特定的傳感器和模式識(shí)別系統(tǒng)快速提供被測樣品的整 體信息，具有高靈敏度、可靠性、重復(fù)性，可以對(duì)樣品進(jìn)行量化分析，對(duì)一些成分含量進(jìn)行快 速定性定量。電子鼻采用了人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了由儀器"嗅覺"對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行客觀分析。電 子鼻作為一種便捷、客觀的品質(zhì)檢測方法，在食品領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于嗅覺指紋圖譜快速檢測柑 橘品質(zhì)的方法。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種基于嗅覺指紋圖譜快速檢測柑 橘品質(zhì)的方法，包括以下步驟：
[0006] (1)將柑橘表面處理干凈，去皮、榨汁、過濾，取純柑橘汁；將柑橘汁放于密封容器 中，在室溫下靜置，使密封容器中的頂空氣體達(dá)到飽和；
[0007] (2)電子鼻檢測：電子鼻內(nèi)置泵將密封容器中的頂空氣體吸入傳感器陣列通道 內(nèi)，傳感器與頂空氣體發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生相應(yīng)傳感器信號(hào)；電子鼻檢測過程中，檢測時(shí)間、清洗 時(shí)間、氣體流速分別為80 S、80S、200ml/min;所述傳感器信號(hào)是傳感器接觸頂空氣體的電 導(dǎo)率G與傳感器在經(jīng)過校準(zhǔn)氣體時(shí)的電導(dǎo)率G0的比值，即G/G0 ;
[0008] (3)理化指標(biāo)檢測：對(duì)柑橘汁進(jìn)行維生素C、pH、總酸、總糖的檢測；所述維生素C 采用2,6-二氯靛酚法進(jìn)行測定，方法步驟參考國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6195-1986 ;pH直接用pH測 試儀在樣品溶液中進(jìn)行測定；總酸采用酸堿中和法進(jìn)行測定，方法步驟參考國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12456-2008;總糖在室溫下用折射儀測定柑橘汁溶液中的折射率，從儀器的刻度尺上直接 讀出可溶性固形物的含量；所有理化指標(biāo)檢測與電子鼻檢測需在同一天完成；
[0009] (4)在Matlab中，將步驟2中電子鼻傳感器穩(wěn)定的信號(hào)值作為特征值，通過自助法 (boot-strap)重采樣技術(shù)，不斷生成訓(xùn)練樣本和測試樣本，由訓(xùn)練樣本生成若干決策樹，從 而建立隨機(jī)森林模型；通過隨機(jī)森林建立電子鼻傳感器的嗅覺指紋信息與柑橘汁中的維生 素C、pH、總酸、總糖的定量預(yù)測模型；
[0010] (5)將待測柑橘汁通過步驟2得到其電子鼻傳感器信號(hào)，再將傳感器信號(hào)輸入步 驟4得到的預(yù)測模型中，預(yù)測待測柑橘汁的維生素C、pH、總酸、總糖，從而達(dá)到僅利用電子 鼻就能有效預(yù)測柑橘汁品質(zhì)的目的。
[0011] 進(jìn)一步地，所述步驟1具體為：將l〇ml柑橘汁放于500ml的燒杯中，用保鮮膜進(jìn)行 密封，在室溫下靜置30min，使燒杯的頂空氣體達(dá)到飽和。
[0012] 進(jìn)一步地，所述步驟4中，所述特征值為電子鼻的10個(gè)傳感器第60s的信號(hào)值，該 10個(gè)響應(yīng)信號(hào)值無需任何數(shù)據(jù)前處理，無需考慮傳感器之間的相互交互作用，直接進(jìn)行隨 機(jī)森林建立預(yù)測模型。
[0013] 進(jìn)一步地，所述步驟4中，通過相關(guān)系數(shù)r、均方根誤差RMSE值對(duì)基于隨機(jī)森林算 法的定量預(yù)測模型進(jìn)行評(píng)價(jià)，具體為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于嗅覺指紋圖譜快速檢測巧橘品質(zhì)的方法，其特征在于，該方法包括如下步 驟： (1) 將巧橘表面處理干凈，去皮、棒汁、過濾，取純巧橘汁；將巧橘汁放于密封容器中， 在室溫下靜置，使密封容器中的頂空氣體達(dá)到飽和； (2) 電子鼻檢測：電子鼻內(nèi)置累將密封容器中的頂空氣體吸入傳感器陣列通道內(nèi)，傳 感器與頂空氣體發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生相應(yīng)傳感器信號(hào)；電子鼻檢測過程中，檢測時(shí)間、清洗時(shí)間、 氣體流速分別為80s、80s、200ml/min;所述傳感器信號(hào)是傳感器接觸頂空氣體的電導(dǎo)率G 與傳感器在經(jīng)過校準(zhǔn)氣體時(shí)的電導(dǎo)率GO的比值，即G/GO; (3) 理化指標(biāo)檢測；對(duì)巧橘汁進(jìn)行維生素C、pH、總酸、總糖的檢測；所述維生素C采用 2,6-二氯說酪法進(jìn)行測定；抑直接用抑測試儀在樣品溶液中進(jìn)行測定；總酸采用酸堿中 和法進(jìn)行測定；總糖在室溫下用折射儀測定巧橘汁溶液中的折射率，從儀器的刻度尺上直 接讀出可溶性固形物的含量；所有理化指標(biāo)檢測與電子鼻檢測需在同一天完成； (4) 在Matl油中，將步驟2中電子鼻傳感器穩(wěn)定的信號(hào)值作為特征值，通過自助法 (boot-strap)重采樣技術(shù)，不斷生成訓(xùn)練樣本和測試樣本，由訓(xùn)練樣本生成若干決策樹，從 而建立隨機(jī)森林模型；通過隨機(jī)森林建立電子鼻傳感器的嗅覺指紋信息與巧橘汁中的維生 素C、抑、總酸、總糖的定量預(yù)測模型； (5) 將待測巧橘汁通過步驟2得到其電子鼻傳感器信號(hào)，再將傳感器信號(hào)輸入步驟4得 到的預(yù)測模型中，預(yù)測待測巧橘汁的維生素C、pH、總酸、總糖，從而達(dá)到僅利用電子鼻就能 有效預(yù)測巧橘汁品質(zhì)的目的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于嗅覺指紋圖譜快速檢測巧橘品質(zhì)的方法，其特征在 于，所述步驟1具體為：將10ml巧橘汁放于500ml的燒杯中，用保鮮膜進(jìn)行密封，在室溫下 靜置30min，使燒杯的頂空氣體達(dá)到飽和。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于嗅覺指紋圖譜快速檢測巧橘品質(zhì)的方法，其特征在 于，所述步驟4中，所述特征值為電子鼻的10個(gè)傳感器第60s的信號(hào)值，該10個(gè)響應(yīng)信號(hào) 值無需任何數(shù)據(jù)前處理，無需考慮傳感器之間的相互交互作用，直接進(jìn)行隨機(jī)森林建立預(yù) 測模型。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于嗅覺指紋圖譜快速檢測巧橘品質(zhì)的方法，其特征在 于，所述步驟4中，通過相關(guān)系數(shù)r、均方根誤差RISE值對(duì)基于隨機(jī)森林算法的定量預(yù)測模 型進(jìn)行評(píng)價(jià)，具體為：
其中，N表示采樣點(diǎn)數(shù)； Xi為第i個(gè)樣品的測試值； 玄為所有樣品測試值的平均值； Yi為第i個(gè)樣品的預(yù)測值； 7為所有樣品預(yù)測值的平均值。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于嗅覺指紋圖譜快速檢測柑橘品質(zhì)的方法，具體為：將剛采收的柑橘洗凈、擦干，進(jìn)行去皮、榨汁，取純果汁；進(jìn)行電子鼻實(shí)驗(yàn)：將過濾后的柑橘汁放于密封容器中，靜置，使頂空氣體達(dá)到飽和后，電子鼻對(duì)頂空氣體進(jìn)行檢測，從嗅覺指紋圖譜中提取特征數(shù)據(jù)作為電子鼻部分的原始數(shù)據(jù)；然后對(duì)柑橘汁進(jìn)行維生素C、pH、總酸、總糖、糖酸比理化指標(biāo)檢測；采用隨機(jī)森林建立電子鼻信號(hào)與理化指標(biāo)之間的回歸模型。本發(fā)明方法只需利用電子鼻和隨機(jī)森林算法就能快速檢測柑橘的內(nèi)部品質(zhì)狀況，無需復(fù)雜前處理，分析結(jié)果客觀可靠，操作簡單，成本低廉，具有較高的推廣及應(yīng)用價(jià)值。
【IPC分類】G01N27-02
【公開號(hào)】CN104849321
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510226657
【發(fā)明人】王俊, 裘姍姍
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)
【公開日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年5月6日