一種利用電子鼻檢測(cè)蟹新鮮度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及蟹類(lèi)新鮮度檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，是一種利用電子鼻檢測(cè)蟹新 鮮度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 新鮮度是評(píng)價(jià)蟹類(lèi)品質(zhì)的重要標(biāo)準(zhǔn)之一?，F(xiàn)已發(fā)展了一系列的指標(biāo)和方法來(lái)評(píng)價(jià) 蟹鮮度，如感官評(píng)價(jià)方法、微生物學(xué)方法、理化檢測(cè)方法等，但以上檢測(cè)方法較難滿足準(zhǔn)確、 快速、操作簡(jiǎn)單等要求，存在著檢測(cè)過(guò)程繁瑣、成本高、耗時(shí)長(zhǎng)等缺點(diǎn)。
[0003] 目前，應(yīng)用于電子鼻的氣敏傳感器普遍存在基線漂移、重復(fù)性差等問(wèn)題，影響檢測(cè) 結(jié)果的準(zhǔn)確性，成為電子鼻技術(shù)發(fā)展的障礙。此外，傳統(tǒng)模式的識(shí)別方法主要包括主成分分 析法、因子分析、聚類(lèi)分析、偏最小二乘法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，這些方法也存在著一定的局限 性。主成分分析法將原始多維數(shù)據(jù)降維至低維，通過(guò)計(jì)算主成分函數(shù)得分來(lái)評(píng)價(jià)原始數(shù)據(jù) 的信息貢獻(xiàn)影響力。但當(dāng)主成分的因子負(fù)荷的符號(hào)有正有負(fù)時(shí)，評(píng)價(jià)函數(shù)意義就不明確。因 子分析重組原始變量信息以尋求影響變量的共同因子，但該方法在計(jì)算因子得分時(shí)采用最 小二乘法可能導(dǎo)致結(jié)果失效。聚類(lèi)分析在樣本量較大時(shí)獲得聚類(lèi)結(jié)果較為困難。偏最小二 乘法可有效地克服樣本容量低于變量個(gè)數(shù)時(shí)回歸建模的問(wèn)題，但存在影響點(diǎn)就會(huì)使回歸結(jié) 果失效。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在輸入樣本較多的情況下會(huì)出現(xiàn)訓(xùn)練效率降低、預(yù)報(bào)精度下降的問(wèn) 題，需反復(fù)學(xué)習(xí)。同時(shí)，以上模式識(shí)別方法可以定性的區(qū)分樣品，但基本無(wú)法量化樣品區(qū)分 fg息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決現(xiàn)有蟹新鮮度的方法的過(guò)程繁瑣、成本高、耗時(shí)長(zhǎng)、傳感器基線漂移等的 問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種簡(jiǎn)便、快速、有效的利用電子鼻檢測(cè)蟹新鮮度的方法。
[0005] 本發(fā)明為達(dá)到上述目的所采用的具體技術(shù)方案介紹如下。
[0006] 本發(fā)明提供一種利用電子鼻檢測(cè)蟹新鮮度的方法，具體步驟如下：
[0007] (1)將待測(cè)蟹樣品放入樣品容器中，密封，室溫下靜置30~50min ;
[0008] (2)將濾清好的電子鼻的氣體探針頭插入樣品容器，設(shè)置時(shí)間為40~60s，收集頂 空氣體；
[0009] (3)氣體進(jìn)入氣體傳感器陣列被檢測(cè)分析；
[0010] (4)收集并儲(chǔ)存氣體相關(guān)數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析； 具體過(guò)程如下：
[0011] ①提取氣體傳感器陣列的響應(yīng)特征值，響應(yīng)特征值包括初始值Vs、穩(wěn)定值Ve、上
[0012] ②固化非線性隨機(jī)共振算法于電子鼻內(nèi)置的數(shù)字信號(hào)處理器內(nèi)，將電子鼻響應(yīng)原 始特征值輸入DSP以計(jì)算輸出信噪比譜特征值Ei&NR;計(jì)算方法如下：
[0015] 其中a和b是勢(shì)函數(shù)的參數(shù)，x是布朗運(yùn)動(dòng)粒子的位置，Ul)為高斯白噪聲，其自 相關(guān)函數(shù)E[Ut)U0)]_2DG(t)，A是輸入信號(hào)強(qiáng)度，f。是調(diào)制信號(hào)頻率，D是噪聲強(qiáng)度夢(mèng) 是一個(gè)實(shí)參數(shù)；
[0016] 信噪比是表征隨機(jī)共振特性常用的參量，將信噪比譜特征值EigSNR定義為：
[0018] 其中S(O)代表信號(hào)功率譜密度，Sn(Q)是噪聲在信號(hào)頻率區(qū)域內(nèi)的強(qiáng)度，《是 功率譜尖峰對(duì)應(yīng)的頻率，Q是隨機(jī)共振噪聲對(duì)應(yīng)的頻率；
[0019] ③使用電子鼻實(shí)驗(yàn)檢測(cè)多組不同新鮮度的蟹樣品的信噪比譜特征值EigSNR，根據(jù) 蟹樣品的信噪比特征值擬合得到蟹新鮮度預(yù)測(cè)模型：Tq=f(EigSNR)，其中Tq為蟹新鮮度 值；
[0020] ④若蟹新鮮度值Tq<Tl，n為貨架期終點(diǎn)臨界值，則為新鮮；若蟹新鮮度值 Tq>Tl，則蟹樣品已達(dá)到貨架期終點(diǎn)。
[0021] 本發(fā)明中，步驟（3)中，所述傳感器陣列為8種敏感氣體傳感器陣列，由TGS-825、 TGS-821、TGS-826、TGS-822、TGS-842、TGS-813、TGS-2610 和TGS-2201 組成；所述敏感氣 體傳感器陣列用于實(shí)現(xiàn)對(duì)硫化物、氫氣、氨氣、甲苯、二甲苯、碳?xì)錃怏w、甲烷、丙烷、丙烷、丁 烷、氮氧化合物的識(shí)別。
[0022] 本發(fā)明中，步驟（3)中，通過(guò)電子鼻氣室的氣體流量為1000~1200ml/min。
[0023] 本發(fā)明中，步驟（4)中，所述貨架期終點(diǎn)臨界值Il的測(cè)量過(guò)程如下：
[0024] a.根據(jù)SC/T3032-2007,檢測(cè)蟹在連續(xù)8天內(nèi)的揮發(fā)性鹽基氮變化；
[0025] b.根據(jù)GB2733-2005,確定蟹腐敗的時(shí)間臨界點(diǎn)，即貨架期終點(diǎn)Sl;
[0026] c.根據(jù)TVB-N法的檢測(cè)結(jié)果驗(yàn)證所建立的貨架期模型的準(zhǔn)確性，并得到貨架期 終點(diǎn)臨界值n。
[0027] 本發(fā)明中，步驟（4)中，所述蟹新鮮度預(yù)測(cè)模型為：
[0029] 其中：Tq為蟹新鮮度值，EigSNR為信噪比譜特征值。
[0030] 本發(fā)明的檢測(cè)原理為：電子鼻傳感器陣列感應(yīng)被測(cè)蟹樣品揮發(fā)出的氣體，引起各 傳感器的電導(dǎo)率發(fā)生變化，該變化與各傳感器特異性敏感氣體的種類(lèi)、濃度有關(guān)。這種相互 關(guān)系可以作為標(biāo)定被測(cè)樣品信息的依據(jù)。具體來(lái)說(shuō)一種氣體呈現(xiàn)在一個(gè)傳感器面前，傳感 器把氣體輸入轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，多個(gè)傳感器對(duì)一種氣體的響應(yīng)便構(gòu)成了傳感器陣列對(duì)該氣味 的響應(yīng)譜，每種氣體都會(huì)有它的特征響應(yīng)，根據(jù)多傳感器不同的特征響應(yīng)強(qiáng)度便可區(qū)分氣 體的種類(lèi)、濃度。
[0031] 在不同新鮮度的蟹樣品其揮發(fā)性氣體成分也不同，用電子鼻跟蹤蟹樣品揮發(fā)性氣 體的變化，以非線性隨機(jī)共振處理電子鼻檢測(cè)信號(hào)并提取新鮮度特征值，實(shí)現(xiàn)蟹新鮮度檢 測(cè)的目標(biāo)。
[0032] 本發(fā)明具有下述有益效果：
[0033] (1)本發(fā)明的檢測(cè)方法采用由8類(lèi)傳感器組成的電子鼻對(duì)蟹樣品進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè) 結(jié)果客觀、準(zhǔn)確、快捷，重復(fù)性好，并且只要試驗(yàn)檢測(cè)蟹樣品的電子鼻響應(yīng)，并計(jì)算得到樣品 的信噪比特征值就可以實(shí)現(xiàn)蟹樣品新鮮度檢測(cè)的目的，分析過(guò)程簡(jiǎn)單，具有便捷、低廉、準(zhǔn) 確等優(yōu)勢(shì)；
[0034] (2)本發(fā)明的檢測(cè)方法氣體直接通過(guò)檢測(cè)的傳感器陣列，氣體能夠充分地與傳感 器接觸，檢測(cè)時(shí)間短；
[0035] (3)本發(fā)明成本低，易于普及推廣。
【附圖說(shuō)明】
[0036] 圖1為本發(fā)明的利用電子鼻檢測(cè)蟹新鮮度的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
[0038] 參照?qǐng)D1，一種利用電子鼻檢測(cè)蟹新鮮度的方法，利用電子鼻檢測(cè)蟹新鮮度的系統(tǒng) 主要包括數(shù)據(jù)采集、傳感器陣列、氣室、氣室清洗栗、氣體采樣栗、；所述數(shù)據(jù)采集單元核心 器件采用嵌入式微控制器，實(shí)現(xiàn)傳感器陣列信號(hào)采集、傳輸及其栗閥開(kāi)啟控制功能；檢測(cè)系 統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，氣室清洗栗將空氣濾清器產(chǎn)生的純凈空氣送入氣室，校準(zhǔn)傳感器；之后在氣 體采