一种基于电子鼻检测信息的白毫银针香气等级判别方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于金属氧化物型电子鼻检测信息的白毫银针香气等级判别方法，包括样品制备、采集检测信息、构建Logistic回归判别连接函数和各等级样品判别结果概率。本发明有效地解决了“人工审评”过程由于“感官疲劳”而不能长时间进行审评的问题；较好地消除了不同审评人员间的判别结果误差，提高了白毫银针香气等级审评结果的稳定性和一致性；审评全过程方便快捷，消耗时间短，制样完成后每个样品完成判别时间<5min；模型分析结果表明具有良好的稳定性，与人工审评结果的一致性高于90％。本发明具有很好的实用价值，对白毫银针生产过程中自动化控制手段的应用，以及最终茶叶产品品质的评价表述及销售流通具有重大意义。
【专利说明】
_种基于电子鼻检测信息的白晕银针香气)等级判别方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种茶叶等级判别方法，具体涉及一种基于电子鼻检测信息的白毫银 针香气等级判别方法，属食品技术领域。
【背景技术】
[0002] 白毫银针，属白茶类，中国十大名茶之一，产地为福建省福鼎市和政和县。白毫银 针的原料采自特定的茶树品种，采用独特的加工工艺，形成白茶外表满披白毫，汤色浅黄明 亮，滋味鲜醇、清甜有毫香的独特品质特征。
[0003] 白毫银针香气以毫香浓郁、清鲜纯正为上，传统上香气等级评价需要依靠审评员 的"感官"完成，不但审评周期较长，而且容易受到各种主观和外界因素的干扰，数据的"一 致性"和"量化性"都不足，难以客观且稳定地表征其实际品质，因此有必要寻找一种标准化 且易操作的手段实现白毫银针毫香等级的稳定判别。
[0004] 电子鼻是一种典型的人工嗅觉系统(Artificial Olfactory System，A0S)，它由 一定选择性的电化学传感器整列和适当的识别装置构成，能识别简单和复杂的气味。它与 普通化学仪器不同，所得到的不是被测样品成分定性和定量结果，而是给予样品中挥发性 成分的整体信息，即"指纹数据"，它可以在很长的时间内连续地、实时地监测特定位置的气 味状况，通过与利用标样建立的数据库中的信号的比较，进行识别与判断。
[0005] 根据气敏传感器材料类型的不同，大体可将电子鼻分为三大类，分别是金属氧化 物型(Metal Oxide Sensors，M0S)、导电高分子型（Conducting Polymer)、质量型：如应用 石英晶体微天平传感器(Quartz Crystal Microbalance，QCM)和声表面波传感器(Surface Acoustic Wave,SAW)〇
[0006] 利用金属氧化物型电子鼻进行白毫银针香气等级的判别，其数学实质即是对电子 鼻所获得的"指纹数据"进行分类预测，统计学对该类问题的分析方法有很多，常见的解决 方案主要有："Logistic回归分析法"和"判别分析法"。当输出变量是二分类变量时，采用 "二项Logistic回归分析"，当输出变量是多分类变量时，通常采用"多项Logistic回归分 析"。当"多项Logistic回归分析"用于解决1个或多个协变量与一个有序分类因变量关系 时，该方法也被称为"等级回归分析"。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种基于电子鼻检测信息的白毫银针香气等级判别方法。
[0008] 本发明的目的通过以下技术方案实现。
[0009] 本发明的一种基于电子鼻检测信息的白毫银针香气等级判别方法，其特征在于判 别方法如下：
[0010] ⑴样品制备:称取5.Og待检茶叶样品于检测瓶中，置于45°C烘箱下平衡15min，采 用金属氧化物型电子鼻进行检测，所述金属氧化物型电子鼻由10个传感器构成，各传感器 对不同类型的气体产生阻抗作用，具体对应的气体分别为:S1，氨气、胺类;S2,硫化氢、硫化 物;S3,氢气;S4,酒精、有机溶剂;S5,食物烹调过程中挥发气体;S6,甲烷、沼气、碳氢化物； S7，可燃性气体;S8，挥发性有机物;S9，氮氧化合物、汽油、煤油;SI O，烷烃、可燃性气体；
[0011] (2)采集检测信息：启动电子鼻获得白毫银针香气的检测信息，将该检测信息导出 后，选取其中的"S1"传感器响应值为变量X1，选取其中的"S5"传感器响应值为变量X2，选取 其中的"S6"传感器响应值为变量X3，选取其中的"S7"传感器响应值为变量X4;采集检测信息 以所获得样品香气组分最高值电信号构建检测信息；
[00?2 ] (3)构建Log i S t i C回归判别连接函数，表达式分别为：
[0013] Linkl级=0 · 157+(-0 · 042Xi+0 · 517X2-0 · 185X3-0 · 174X4);
[0014] Link2级=0 · 318+(-0 · 042Xi+0 · 517X2-0 · 185X3-0 · 174X4);
[0015] 所述"Linkl级"代表样品滋味等级为1级的连接函数；"Link2级"代表样品滋味等 级为2级的连接函数；
[0016] (4)各等级样品判别结果概率公式为：
[0017] Pi级=1/〔 l+Exp(_Linkl级）〕；
[0018] P激=1/〔1+Exp(-Link2级）〕_Pi 级；
[0019] P激=I-P^-P激；
[0020] 所述P1级、P2级、P3级的数值，为"电子鼻检测信息"判定的各滋味等级归属的概率，其 最大值所对应的P的等级，为样品的毫香等级。
[0021] 本发明的优点及有益效果：
[0022] 1、本发明的基于金属氧化物型电子鼻检测信息的白毫银针香气等级判别方法，有 效解决了"人工审评"过程由于"感官疲劳"而不能长时间进行的问题；
[0023] 2、判别标准的相对固定性，较好地消除了不同审评人员间的判别结果误差，提高 了白毫银针毫香等级审评结果的稳定性和一致性；
[0024] 3、审评全过程方便快捷，消耗时间短，制备好的样品完成判别的全过程小于5min;
[0025] 4、由于判别模型采用多位资深审评员在良好状态下进行的大样本量茶样审评数 据为基础完成构建，同时，模型分析结果表明模型具有良好的稳定性，与人工审评结果的一 致性也高于90%，因此该判别结果具有很好的实用价值，能够很好地辅助实现白毫银针香 气等级分级标准的一致性、客观性和通用性，对茶叶生产过程中自动化控制手段的应用，以 及最终茶叶产品品质的评价表述及销售流通扫清障碍。
【具体实施方式】
[0026] 为了充分公开本发明的基于电子鼻检测信息的白毫银针香气等级判别方法，以下 结合实施例加以说明。
[0027] 实施例1，一种基于电子鼻检测信息的白毫银针毫香等级判别方法，包括以下步 骤：
[0028] (1)样品制备:称取5.(^待检茶叶样品于检测瓶中，置于45°(：烘箱下平衡151^11，采 用ISENSO? Smartnose金属氧化物型电子鼻进行检测。
[0029] (2)采集检测信息：启动电子鼻获得白毫银针香气的检测信息，将该检测信息导出 后，其中的"S1"传感器响应值变量X1 = 3.44，"S5"传感器响应值变量X2 = 2.32，"S6"传感器 响应值变量X3 = 2.01，"S7"传感器响应值变量X4 = 2.26。
[0030 ] (3)构建Log i s t i c回归判别连接函数，表达式分别为：
[0031 ] Linkl级=0 · 157+(-0 · 042Xi+0 · 517X2-0 · 185X3-0 · 174X4);
[0032] Link2级=0 · 318+(-0 · 042Xi+0 · 517X2-0 · 185X3-0 · 174X4);
[0033] 所述"Linkl级"代表样品香气等级为1级的连接函数；"Link2级"代表样品香气等 级为2级的连接函数，带入数据后结果如下：
[0034] Linkl级= 0.157+(-0.042 X 3.44+0.517 X 2.32-0.185 X 2.01-0.174X2.26) = 0.447；
[0035] Link2级= 0.318+(-0.042 X 3.44+0.517 X 2.32-0.185 X 2.01-0.174X2.26) = 0.608；
[0036] (4)各等级样品判别结果概率公式为：
[0037] Pi级=1/〔 l+Exp(_Linkl级）〕=1/〔 l+Exp(-〇 .447)〕= 0.610;
[0038] P激=1/〔 1+Exp(-Link2级）〕_Ρι级=0 · 038;
[0039] P激=I-PiarP激=1-0 · 610-0 · 038 = 0 · 352;
[0040]所述P1级，P2级，P3级的数值，为"电子鼻检测信息"判定的各香气等级归属的概率，其 最大值所对应的P的等级，为样品的香气等级。
[0041]计算结果为，？1级=0.610，？2级=0.038，卩3级=0.352，因为0.610>0.352>0.038，所以 Pi级〉P激〉P2级，因此，该茶样香气等级被判定为1级的概率最大，达61.0%，故确定该白毫银针 的香气等级为1级。
【主权项】
1. 一种基于电子鼻检测信息的白毫银针香气等级判别方法，其特征在于判别方法如 下： (1) 样品制备:称取5.Og待检茶叶样品于检测瓶中，置于45°C烘箱下平衡15min，采用金 属氧化物型电子鼻进行检测； (2) 采集检测信息：启动电子鼻获得白毫银针香气的检测信息，将该检测信息导出后， 选取其中的"S1"传感器响应值为变量X1，选取其中的"S5"传感器响应值为变量X 2，选取其中 的"S6"传感器响应值为变量X3，选取其中的"S7"传感器响应值为变量X 4; (3) 构建L 〇 g i s t i c回归判别连接函数，表达式分别为： Linkl级=0 · 157+(-0 ·042Xi+0 · 517X2-0 · 185X3-0 · 174X4); Link2级=0 · 318+(-0 ·042Xi+0 · 517X2-0 · 185X3-0 · 174X4); 所述"Link 1级"代表样品滋味等级为1级的连接函数；"Link2级"代表样品滋味等级为2 级的连接函数； (4) 各等级样品判别结果概率公式为： Pi 级=1/〔l+Exp(_Linkl级）〕； P2 级=1/〔1+Exp(-Link2级）〕-P璨； P3级=1_P燦-P激； 所述Pi级、P2级、P3级的数值，为"电子鼻检测信息"判定的各滋味等级归属的概率，其最大 值所对应的P的等级，为样品的香气等级。2. 根据权利要求1所述的一种基于电子鼻检测信息的白毫银针香气等级判别方法，其 特征在于所述采集检测信息，以所获得样品香气组分最高值电信号构建检测信息。3. 根据权利要求1所述的一种基于电子鼻检测信息的白毫银针香气等级判别方法，其 特征在于所述电子鼻由10个传感器构成，各传感器对不同类型的气体产生阻抗作用，具体 对应的气体分别为:S1，氨气、胺类;S2，硫化氢、硫化物;S3，氢气;S4，酒精、有机溶剂;S5，食 物烹调过程中挥发气体;S6,甲烷、沼气、碳氢化物;S7,可燃性气体;S8,挥发性有机物;S9， 氮氧化合物、汽油、煤油;S10,烷烃、可燃性气体。
【文档编号】G01N27/00GK105891260SQ201610186784
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月29日
【发明人】叶乃兴, 赵峰, 张丹丹, 叶小辉, 郑德勇, 何丽梅, 杨江帆
【申请人】福建农林大学