一種基于電子鼻檢測(cè)信息的白毫銀針香氣等級(jí)判別方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于金屬氧化物型電子鼻檢測(cè)信息的白毫銀針香氣等級(jí)判別方法，包括樣品制備、采集檢測(cè)信息、構(gòu)建Logistic回歸判別連接函數(shù)和各等級(jí)樣品判別結(jié)果概率。本發(fā)明有效地解決了“人工審評(píng)”過程由于“感官疲勞”而不能長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行審評(píng)的問題；較好地消除了不同審評(píng)人員間的判別結(jié)果誤差，提高了白毫銀針香氣等級(jí)審評(píng)結(jié)果的穩(wěn)定性和一致性；審評(píng)全過程方便快捷，消耗時(shí)間短，制樣完成后每個(gè)樣品完成判別時(shí)間<5min；模型分析結(jié)果表明具有良好的穩(wěn)定性，與人工審評(píng)結(jié)果的一致性高于90％。本發(fā)明具有很好的實(shí)用價(jià)值，對(duì)白毫銀針生產(chǎn)過程中自動(dòng)化控制手段的應(yīng)用，以及最終茶葉產(chǎn)品品質(zhì)的評(píng)價(jià)表述及銷售流通具有重大意義。
【專利說明】
_種基于電子鼻檢測(cè)信息的白暈銀針香氣)等級(jí)判別方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種茶葉等級(jí)判別方法，具體涉及一種基于電子鼻檢測(cè)信息的白毫銀 針香氣等級(jí)判別方法，屬食品技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 白毫銀針，屬白茶類，中國(guó)十大名茶之一，產(chǎn)地為福建省福鼎市和政和縣。白毫銀 針的原料采自特定的茶樹品種，采用獨(dú)特的加工工藝，形成白茶外表滿披白毫，湯色淺黃明 亮，滋味鮮醇、清甜有毫香的獨(dú)特品質(zhì)特征。
[0003] 白毫銀針香氣以毫香濃郁、清鮮純正為上，傳統(tǒng)上香氣等級(jí)評(píng)價(jià)需要依靠審評(píng)員 的"感官"完成，不但審評(píng)周期較長(zhǎng)，而且容易受到各種主觀和外界因素的干擾，數(shù)據(jù)的"一 致性"和"量化性"都不足，難以客觀且穩(wěn)定地表征其實(shí)際品質(zhì)，因此有必要尋找一種標(biāo)準(zhǔn)化 且易操作的手段實(shí)現(xiàn)白毫銀針毫香等級(jí)的穩(wěn)定判別。
[0004] 電子鼻是一種典型的人工嗅覺系統(tǒng)(Artificial Olfactory System，A0S)，它由 一定選擇性的電化學(xué)傳感器整列和適當(dāng)?shù)淖R(shí)別裝置構(gòu)成，能識(shí)別簡(jiǎn)單和復(fù)雜的氣味。它與 普通化學(xué)儀器不同，所得到的不是被測(cè)樣品成分定性和定量結(jié)果，而是給予樣品中揮發(fā)性 成分的整體信息，即"指紋數(shù)據(jù)"，它可以在很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)連續(xù)地、實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)特定位置的氣 味狀況，通過與利用標(biāo)樣建立的數(shù)據(jù)庫(kù)中的信號(hào)的比較，進(jìn)行識(shí)別與判斷。
[0005] 根據(jù)氣敏傳感器材料類型的不同，大體可將電子鼻分為三大類，分別是金屬氧化 物型(Metal Oxide Sensors，M0S)、導(dǎo)電高分子型（Conducting Polymer)、質(zhì)量型：如應(yīng)用 石英晶體微天平傳感器(Quartz Crystal Microbalance，QCM)和聲表面波傳感器(Surface Acoustic Wave,SAW)〇
[0006] 利用金屬氧化物型電子鼻進(jìn)行白毫銀針香氣等級(jí)的判別，其數(shù)學(xué)實(shí)質(zhì)即是對(duì)電子 鼻所獲得的"指紋數(shù)據(jù)"進(jìn)行分類預(yù)測(cè)，統(tǒng)計(jì)學(xué)對(duì)該類問題的分析方法有很多，常見的解決 方案主要有："Logistic回歸分析法"和"判別分析法"。當(dāng)輸出變量是二分類變量時(shí)，采用 "二項(xiàng)Logistic回歸分析"，當(dāng)輸出變量是多分類變量時(shí)，通常采用"多項(xiàng)Logistic回歸分 析"。當(dāng)"多項(xiàng)Logistic回歸分析"用于解決1個(gè)或多個(gè)協(xié)變量與一個(gè)有序分類因變量關(guān)系 時(shí)，該方法也被稱為"等級(jí)回歸分析"。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種基于電子鼻檢測(cè)信息的白毫銀針香氣等級(jí)判別方法。
[0008] 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0009] 本發(fā)明的一種基于電子鼻檢測(cè)信息的白毫銀針香氣等級(jí)判別方法，其特征在于判 別方法如下：
[0010] ⑴樣品制備:稱取5.Og待檢茶葉樣品于檢測(cè)瓶中，置于45°C烘箱下平衡15min，采 用金屬氧化物型電子鼻進(jìn)行檢測(cè)，所述金屬氧化物型電子鼻由10個(gè)傳感器構(gòu)成，各傳感器 對(duì)不同類型的氣體產(chǎn)生阻抗作用，具體對(duì)應(yīng)的氣體分別為:S1，氨氣、胺類;S2,硫化氫、硫化 物;S3,氫氣;S4,酒精、有機(jī)溶劑;S5,食物烹調(diào)過程中揮發(fā)氣體;S6,甲烷、沼氣、碳?xì)浠铮?S7，可燃性氣體;S8，揮發(fā)性有機(jī)物;S9，氮氧化合物、汽油、煤油;SI O，烷烴、可燃性氣體；
[0011] (2)采集檢測(cè)信息：?jiǎn)?dòng)電子鼻獲得白毫銀針香氣的檢測(cè)信息，將該檢測(cè)信息導(dǎo)出 后，選取其中的"S1"傳感器響應(yīng)值為變量X1，選取其中的"S5"傳感器響應(yīng)值為變量X2，選取 其中的"S6"傳感器響應(yīng)值為變量X3，選取其中的"S7"傳感器響應(yīng)值為變量X4;采集檢測(cè)信息 以所獲得樣品香氣組分最高值電信號(hào)構(gòu)建檢測(cè)信息；
[00?2 ] (3)構(gòu)建Log i S t i C回歸判別連接函數(shù)，表達(dá)式分別為：
[0013] Linkl級(jí)=0 · 157+(-0 · 042Xi+0 · 517X2-0 · 185X3-0 · 174X4);
[0014] Link2級(jí)=0 · 318+(-0 · 042Xi+0 · 517X2-0 · 185X3-0 · 174X4);
[0015] 所述"Linkl級(jí)"代表樣品滋味等級(jí)為1級(jí)的連接函數(shù)；"Link2級(jí)"代表樣品滋味等 級(jí)為2級(jí)的連接函數(shù)；
[0016] (4)各等級(jí)樣品判別結(jié)果概率公式為：
[0017] Pi級(jí)=1/〔 l+Exp(_Linkl級(jí)）〕；
[0018] P激=1/〔1+Exp(-Link2級(jí)）〕_Pi 級(jí)；
[0019] P激=I-P^-P激；
[0020] 所述P1級(jí)、P2級(jí)、P3級(jí)的數(shù)值，為"電子鼻檢測(cè)信息"判定的各滋味等級(jí)歸屬的概率，其 最大值所對(duì)應(yīng)的P的等級(jí)，為樣品的毫香等級(jí)。
[0021] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果：
[0022] 1、本發(fā)明的基于金屬氧化物型電子鼻檢測(cè)信息的白毫銀針香氣等級(jí)判別方法，有 效解決了"人工審評(píng)"過程由于"感官疲勞"而不能長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行的問題；
[0023] 2、判別標(biāo)準(zhǔn)的相對(duì)固定性，較好地消除了不同審評(píng)人員間的判別結(jié)果誤差，提高 了白毫銀針毫香等級(jí)審評(píng)結(jié)果的穩(wěn)定性和一致性；
[0024] 3、審評(píng)全過程方便快捷，消耗時(shí)間短，制備好的樣品完成判別的全過程小于5min;
[0025] 4、由于判別模型采用多位資深審評(píng)員在良好狀態(tài)下進(jìn)行的大樣本量茶樣審評(píng)數(shù) 據(jù)為基礎(chǔ)完成構(gòu)建，同時(shí)，模型分析結(jié)果表明模型具有良好的穩(wěn)定性，與人工審評(píng)結(jié)果的一 致性也高于90%，因此該判別結(jié)果具有很好的實(shí)用價(jià)值，能夠很好地輔助實(shí)現(xiàn)白毫銀針香 氣等級(jí)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的一致性、客觀性和通用性，對(duì)茶葉生產(chǎn)過程中自動(dòng)化控制手段的應(yīng)用，以 及最終茶葉產(chǎn)品品質(zhì)的評(píng)價(jià)表述及銷售流通掃清障礙。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 為了充分公開本發(fā)明的基于電子鼻檢測(cè)信息的白毫銀針香氣等級(jí)判別方法，以下 結(jié)合實(shí)施例加以說明。
[0027] 實(shí)施例1，一種基于電子鼻檢測(cè)信息的白毫銀針毫香等級(jí)判別方法，包括以下步 驟：
[0028] (1)樣品制備:稱取5.(^待檢茶葉樣品于檢測(cè)瓶中，置于45°(：烘箱下平衡151^11，采 用ISENSO? Smartnose金屬氧化物型電子鼻進(jìn)行檢測(cè)。
[0029] (2)采集檢測(cè)信息：?jiǎn)?dòng)電子鼻獲得白毫銀針香氣的檢測(cè)信息，將該檢測(cè)信息導(dǎo)出 后，其中的"S1"傳感器響應(yīng)值變量X1 = 3.44，"S5"傳感器響應(yīng)值變量X2 = 2.32，"S6"傳感器 響應(yīng)值變量X3 = 2.01，"S7"傳感器響應(yīng)值變量X4 = 2.26。
[0030 ] (3)構(gòu)建Log i s t i c回歸判別連接函數(shù)，表達(dá)式分別為：
[0031 ] Linkl級(jí)=0 · 157+(-0 · 042Xi+0 · 517X2-0 · 185X3-0 · 174X4);
[0032] Link2級(jí)=0 · 318+(-0 · 042Xi+0 · 517X2-0 · 185X3-0 · 174X4);
[0033] 所述"Linkl級(jí)"代表樣品香氣等級(jí)為1級(jí)的連接函數(shù)；"Link2級(jí)"代表樣品香氣等 級(jí)為2級(jí)的連接函數(shù)，帶入數(shù)據(jù)后結(jié)果如下：
[0034] Linkl級(jí)= 0.157+(-0.042 X 3.44+0.517 X 2.32-0.185 X 2.01-0.174X2.26) = 0.447；
[0035] Link2級(jí)= 0.318+(-0.042 X 3.44+0.517 X 2.32-0.185 X 2.01-0.174X2.26) = 0.608；
[0036] (4)各等級(jí)樣品判別結(jié)果概率公式為：
[0037] Pi級(jí)=1/〔 l+Exp(_Linkl級(jí)）〕=1/〔 l+Exp(-〇 .447)〕= 0.610;
[0038] P激=1/〔 1+Exp(-Link2級(jí)）〕_Ρι級(jí)=0 · 038;
[0039] P激=I-PiarP激=1-0 · 610-0 · 038 = 0 · 352;
[0040]所述P1級(jí)，P2級(jí)，P3級(jí)的數(shù)值，為"電子鼻檢測(cè)信息"判定的各香氣等級(jí)歸屬的概率，其 最大值所對(duì)應(yīng)的P的等級(jí)，為樣品的香氣等級(jí)。
[0041]計(jì)算結(jié)果為，？1級(jí)=0.610，？2級(jí)=0.038，卩3級(jí)=0.352，因?yàn)?.610>0.352>0.038，所以 Pi級(jí)〉P激〉P2級(jí)，因此，該茶樣香氣等級(jí)被判定為1級(jí)的概率最大，達(dá)61.0%，故確定該白毫銀針 的香氣等級(jí)為1級(jí)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于電子鼻檢測(cè)信息的白毫銀針香氣等級(jí)判別方法，其特征在于判別方法如 下： (1) 樣品制備:稱取5.Og待檢茶葉樣品于檢測(cè)瓶中，置于45°C烘箱下平衡15min，采用金 屬氧化物型電子鼻進(jìn)行檢測(cè)； (2) 采集檢測(cè)信息：?jiǎn)?dòng)電子鼻獲得白毫銀針香氣的檢測(cè)信息，將該檢測(cè)信息導(dǎo)出后， 選取其中的"S1"傳感器響應(yīng)值為變量X1，選取其中的"S5"傳感器響應(yīng)值為變量X 2，選取其中 的"S6"傳感器響應(yīng)值為變量X3，選取其中的"S7"傳感器響應(yīng)值為變量X 4; (3) 構(gòu)建L 〇 g i s t i c回歸判別連接函數(shù)，表達(dá)式分別為： Linkl級(jí)=0 · 157+(-0 ·042Xi+0 · 517X2-0 · 185X3-0 · 174X4); Link2級(jí)=0 · 318+(-0 ·042Xi+0 · 517X2-0 · 185X3-0 · 174X4); 所述"Link 1級(jí)"代表樣品滋味等級(jí)為1級(jí)的連接函數(shù)；"Link2級(jí)"代表樣品滋味等級(jí)為2 級(jí)的連接函數(shù)； (4) 各等級(jí)樣品判別結(jié)果概率公式為： Pi 級(jí)=1/〔l+Exp(_Linkl級(jí)）〕； P2 級(jí)=1/〔1+Exp(-Link2級(jí)）〕-P璨； P3級(jí)=1_P燦-P激； 所述Pi級(jí)、P2級(jí)、P3級(jí)的數(shù)值，為"電子鼻檢測(cè)信息"判定的各滋味等級(jí)歸屬的概率，其最大 值所對(duì)應(yīng)的P的等級(jí)，為樣品的香氣等級(jí)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電子鼻檢測(cè)信息的白毫銀針香氣等級(jí)判別方法，其 特征在于所述采集檢測(cè)信息，以所獲得樣品香氣組分最高值電信號(hào)構(gòu)建檢測(cè)信息。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電子鼻檢測(cè)信息的白毫銀針香氣等級(jí)判別方法，其 特征在于所述電子鼻由10個(gè)傳感器構(gòu)成，各傳感器對(duì)不同類型的氣體產(chǎn)生阻抗作用，具體 對(duì)應(yīng)的氣體分別為:S1，氨氣、胺類;S2，硫化氫、硫化物;S3，氫氣;S4，酒精、有機(jī)溶劑;S5，食 物烹調(diào)過程中揮發(fā)氣體;S6,甲烷、沼氣、碳?xì)浠?S7,可燃性氣體;S8,揮發(fā)性有機(jī)物;S9， 氮氧化合物、汽油、煤油;S10,烷烴、可燃性氣體。
【文檔編號(hào)】G01N27/00GK105891260SQ201610186784
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年3月29日
【發(fā)明人】葉乃興, 趙峰, 張丹丹, 葉小輝, 鄭德勇, 何麗梅, 楊江帆
【申請(qǐng)人】福建農(nóng)林大學(xué)