专利名称：一种基于嗅觉成像传感技术的黄酒酒龄鉴别方法和鉴别系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种嗅觉成像传感技术用于检测黄酒分类的方法，尤其是嗅觉成像传感器用于黄酒酒龄鉴别的方法。
背景技术：
黄酒是我国历史上最古老的酒种，是世界三大酿造酒(黄酒、葡萄酒和啤酒)之一。在黄酒酿造过程中，由于原料品种、糖化发酵剂种类、酿造方法、酿造季节、地域(环境)条件等诸多因素的影响，使黄酒种类繁多，其风味物质和香味特征不尽相同。为了评定出黄酒的质量等级和优劣状况，以推向社会，供消费者选择，需要对黄酒品质实行科学的检测和评 价。 黄酒的品质评定的内容主要是理化指标检测和人工感观品评。理化指标的检测一般都采用化学方法，虽然化学方法客观可信，但具有步骤繁琐、检测时间长、检测费用高等缺点，不能对黄酒的品质指标进行实时、在线检测。感官品评容易受到专家的经验、性别、年龄、精神状态、身体状况甚至地域环境等因素的影响，从而影响感官品评结果的准确性和稳定性。黄酒的气味特征是黄酒品质评判的一个重要因素。近年来，电子鼻技术作为一种快速、无损、客观的检测方法，逐步应用于黄酒品质检测的研究。但电子鼻技术多局限于利用金属氧化物传感器(MOS)检测黄酒，MOS传感器易受到环境温湿度的影响。而嗅觉成像传感器可以克服传统金属氧化物传感器的缺点，灵敏度高，不易受到湿度的影响，可以应用于黄酒等液态食品的检测。
发明内容
本发明的目的是为了克服传统气味传感器易受湿度影响的缺点，提供一种快速、灵敏、简便的嗅觉成像传感器对黄酒酒龄进行鉴别的方法。本发明是基于嗅觉成像传感技术的黄酒酒龄检测方法，具体实施步骤如下
Cl)选择9种卟啉类化合物，如①2，3，7,8, 12，13，17，18-八乙基_21仏23"-卟吩锰(III)氯化物 ’② 5，10, 15，20-四苯基-21"，23//-卟吩氯化锰(III);③ 5，10, 15，20-四苯基-2W, 2M-卟吩；@ 5，10，15，20-四苯基 _2\H, 2M-卟吩铜(II) 5，10，15，20-四苯基-2W, 2M-卟吩氯化铁(III) 5，10, 15，20-四(4-甲氧苯基)_21叹2M-卟吩氯化铁(III) ;@5，10，15，20-四苯基-2L7，23"-卟吩锌；⑧ 5，10，15，20-四(4-甲氧苯基)-2L7，23"-卟吩钴(II) ;@5，10，15，20-四(五氟苯基)-2L7，23"-卟啉氯化铁(III)；以及6种pH指示剂，如①百里香酚蓝，②溴百里酚蓝，③溴甲酚绿，④甲酚红，⑤溴甲酚紫，⑥中性红。将它们溶于氯仿或者乙醇等有机溶剂中，配制成l_2mg/mL的均匀溶液。(2)用微量取样器取适量上述溶液，固定在反相C2硅胶板上或疏水性PVDF膜上，干燥后得到5X3成像传感器阵列，密闭保存。
(3)通过扫描仪或者C⑶摄像头获取未与黄酒挥发物反应的成像传感器阵列图像。(4)取适量黄酒样品于密闭容器中，将成像传感器阵列固定在样品的顶空，使成像传感器阵列与黄酒的挥发物相接触，反应一段时间。通过扫描仪或CCD摄像头获取与黄酒挥发物反应后的成像传感器阵列图像。(5)提取成像传感器阵列中各显色剂反应前后的R、G、B颜色特征(R、G、B分别代表红、绿、蓝三个通道的颜色)，并计算各显色剂反应前后的颜色特征变化，每个显色剂得到3个特征值，即AR，Λ G和Λ B。为加大传感器可视图像间的对比度，以使人眼看上去更直观、更清晰，将AR、AG、Λ B的绝对值通过正规化处理映射到0-255之间。将三个5X3差矩阵(AR、AG、AB)绝对值分别生成5X3的R、G、B分量的灰度图像。再将灰度图像叠力口，生成可视化差值图像。每个传感器阵列共有15个显色剂，则一个黄酒样品就包含45个 成像传感器特征值。(6)将成像传感器阵列的特征值与黄酒的酒龄相关联，通过判别函数分析(DFA)对黄酒的酒龄进行判别。本发明还公开了基于上述方法的黄酒鉴别系统，由反应器、嗅觉成像传感器、扫描仪或者CCD摄像头、以及图像处理分析模块构成；
反应器用于盛放黄酒样品和固定嗅觉成像传感器，黄酒挥发物与嗅觉成像传感器在反应器中进行反应；
扫描仪或者CCD摄像头，用于获取反应前、后嗅觉成像传感器的图像信息，并传送至图像处理分析模块；
图像处理分析模块，用于接收扫描仪或者CCD摄像头传送的图像信息，提取成像传感器中各显色剂的反应前后的颜色特征，计算反应前后的颜色特征变化；结合化学计量学方法对不同酒龄的黄酒进行分类鉴别。所述嗅觉成像传感器是由显色剂构成的阵列。本发明的优点是1.嗅觉成像传感器阵列与黄酒的挥发物反应，是在自然环境下，即无须加热或者震动情况下，黄酒的自由挥发物与成像感器阵列反应；2.嗅觉成像传感器技术可以快速、方便、准确的评判黄酒的酒龄，检测灵敏度高，可以克服传统理化分析及人工感官品评的局限性，以及传统气体传感器易受湿度影响的缺点。本发明为黄酒的质量评判提供了有效、简便的新方法。
图I嗅觉成像技术检测黄酒的实验过程示意 图2判别函数分析处理4个不同年份黄酒的嗅觉成像传感器特征值的得分图。
具体实施例方式实施例I :
(I)所测试的黄酒为“旦阳”牌的4个不同年份的黄酒，分别为3年、5年、8年和10年陈黄酒。每种黄酒为15个样本，共60个样本。(2)选取了 9种卟啉类化合物①2，3，7，8，12，13，17，18-八乙基-2L7，23#-卟吩锰(III)氯化物5，10, 15，20-四苯基-21"，2W-卟吩氯化锰(III);③ 5，10, 15，20-四苯基-2W, 2M-卟吩；@ 5，10，15，20-四苯基 _2\H, 2M-卟吩铜(II) 5，10，15，20-四苯基-2W, 2M-卟吩氯化铁(III) 5，10, 15，20-四(4-甲氧苯基)_21叹2M-卟吩氯化铁(III) ;@5，10，15，20-四苯基-2L7，23"-卟吩锌；⑧ 5，10，15，20-四(4-甲氧苯基)-2L7，23"-卟吩钴(II) ;@5，10，15，20-四(五氟苯基)-2L7，23"-卟啉氯化铁(III)；以及6种pH指示剂①百里香酚蓝，②溴百里酚蓝，③溴甲酚绿，④甲酚红，⑤溴甲酚紫，⑥中性红。将它们分别溶于氯仿或者无水乙醇等有机溶液中，配制成2mg/mL的均匀溶液。(3)用微量取样器取适量上述溶液，固定在反相C2硅胶板上，干燥后得到5X3成像传感器阵列，密闭保存。(4)通过扫描仪获取未与黄酒挥发物反应的成像传感器阵列图像。(5)取20mL黄酒样品于培养皿中，将成像传感器阵列固定在培养皿的盖子上，即样品的顶空，使成像传感器阵列与黄酒的挥发物相接触，反应16min后，通过扫描仪获取与 黄酒挥发物反应之后的成像传感器阵列图像。(6)提取成像传感器阵列中各显色剂反应前后的R、G、B颜色特征，并计算各显色剂反应前后的颜色特征变化，每个显色剂得到3个特征值，即AR，Λ G和Λ B。每个传感器阵列共有15个显色剂，则一个黄酒样品就包含45 (15X3)个成像传感器特征值。(7)采用判别函数分析(DFA)处理60个黄酒样品的传感器特征值。图2显示了前两个判别函数的得分图，从图中可以看出，LDA可以完全区分4个不同年份的黄酒。说明，嗅觉成像传感器技术结合合适的化学计量学方法可以快速、准确的评判黄酒的酒龄，该方法是可行的。
权利要求
1.一种基于嗅觉成像传感技术的黄酒龄鉴别方法，是先制作嗅觉成像传感器；通过扫描仪或者CCD摄像头获取反应前嗅觉成像传感器的图像；使嗅觉成像传感器与黄酒的挥发物反应；通过扫描仪或者CCD摄像头获取反应后嗅觉成像传感器的图像；提取成像传感器阵列中各显色剂的反应前后的颜色特征，计算反应前后的颜色特征变化；结合化学计量学方法对不同酒龄的黄酒进行分类鉴别。
2.根据权利要求I所述的基于嗅觉成像传感技术的黄酒龄鉴别方法，其特征在于具体步骤如下 (1)选择用于显色反应的卟啉类化合物和PH指示剂若干，分别将它们溶于氯仿或者乙醇等有机溶剂中，配制成l_2mg/mL的均匀溶液；用微量取样器分别取适量上述溶液，分别固定在反相C2硅胶板上或疏水性PVDF膜上，干燥后得到成像传感器阵列，密闭保存； (2)通过扫描仪或者CCD摄像头获取未与黄酒挥发物反应的成像传感器阵列图像； (3)取适量黄酒样品于密闭容器中，将成像传感器阵列固定在样品的上方，使成像传感器阵列与黄酒的挥发物相接触，反应一段时间后通过扫描仪或CCD摄像头获取与黄酒挥发物反应后的成像传感器阵列图像； (4)提取成像传感器阵列中各显色剂反应前后的颜色特征，并计算各显色剂反应前后的颜色特征变化，每个显色剂得到3个特征值，即AR，AG和ΛΒ; (5)将成像传感器阵列的特征值与黄酒的酒龄相关联，通过线性判别分析对黄酒的酒龄进行判别。
3.根据权利要求2所述的基于嗅觉成像传感技术的黄酒龄鉴别方法，其特征在于所述的卟啉类化合物是①2，3，7，8，12，13，17，18-八乙基-2L7，2M-卟吩锰(III)氯化物；② 5，10，15，20-四苯基-2L7, 23"-卟吩氯化锰(III);③ 5，10，15，20-四苯基-2L7, 23"-卟吩；@ 5，10, 15，20-四苯基-21"，2W-卟吩铜(II) 5，10, 15，20-四苯基 _2\H, 2M-卟吩氯化铁(III)；⑥5，10，15，20-四(4-甲氧苯基)-2L7，2W-卟吩氯化铁(III)；⑦ 5，10, 15，20-四苯基-2L7, 23"-卟吩锌；@5，10, 15，20-四(4-甲氧苯基)-2L7, 23"-卟吩钴(II) ； 5，10，15，20-四(五氟苯基)_21叹23"-卟啉氯化铁(III)； 所述的PH指示剂，是①百里香酚蓝，②溴百里酚蓝，③溴甲酚绿，④甲酚红，⑤溴甲酚紫，⑥中性红。
4.一种基于权利要求I所述方法的黄酒鉴别系统，其特征在于，由反应器、嗅觉成像传感器、扫描仪或者CCD摄像头、以及图像处理分析模块构成； 反应器用于盛放黄酒样品和固定嗅觉成像传感器，黄酒挥发物与嗅觉成像传感器在反应器中进行反应； 扫描仪或者CCD摄像头，用于获取反应前、后嗅觉成像传感器的图像信息，并传送至图像处理分析模块； 图像处理分析模块，用于接收扫描仪或者CCD摄像头传送的图像信息，提取成像传感器中各显色剂的反应前后的颜色特征，计算反应前后的颜色特征变化；结合化学计量学方法对不同酒龄的黄酒进行分类鉴别。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于所述嗅觉成像传感器是由显色剂构成的阵列。
全文摘要
本发明公开了一种基于嗅觉成像传感技术的黄酒龄鉴别方法和鉴别系统，具体包括如下步骤嗅觉成像传感器的制作；通过扫描仪或者CCD摄像头获取反应前嗅觉成像传感器的图像；嗅觉成像传感器与黄酒的挥发物反应；获取反应后嗅觉成像传感器的图像；提取成像传感器阵列中各显色剂的反应前后的颜色特征，计算反应前后的颜色特征变化；结合化学计量学方法对不同酒龄的黄酒进行分类鉴别。本发明克服了传统气味传感器的易受湿度影响的缺点，检测速度快、灵敏度高，结果准确。
文档编号G01N21/78GK102967597SQ20121036298
公开日2013年3月13日 申请日期2012年9月26日 优先权日2012年9月26日
发明者陈全胜, 欧阳琴, 赵杰文 申请人:江苏大学