一种电子鼻检测蜂蜜中的参数优化方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及一种电子鼻检测蜂蜜中的参数优化方法。
[0002]
【背景技术】
[0003] 我国蜂蜜产量居世界首位，近年来产量一直保持快速增长的趋势，由2001年的 25. 2万吨增加到2009年的40. 2万吨，占世界总产量也由近20%提高到30%多。但由于 经济利益的驱动，目前蜂蜜市场掺假严重，导致掺假蜂蜜占据了蜂蜜市场的20%~30%，有 些地区掺假造假的蜂产品占50%左右，严重损坏了消费者利益、影响蜂蜜产业健康发展、打 击出口贸易创汇。
[0004] 由于缺乏检测手段的影响，导致掺假打击面临困难，其根本原因如下：（1)由于蜂 蜜本身的主要物质结构比较简单，包含水和糖类成分，给掺假提供了便利条件，同时，单靠 检测这几种物质含量的多少根本没办法判别是否掺假；（2)由于蜂蜜受蜜源植物种类、蜜 蜂群势强弱、蜜期时间长短、空气的温度和湿度，以及蜂蜜的加工、贮存、结晶等多种因素影 响，造成蜂蜜主要物质的含量范围变化较大，使得蜂蜜掺假简单、方便；（3) C4等掺假检测 费用高、无法大规模用于实际检测和执法。
[0005] 香气是产品品质体现的重要属性之一，产品香气表征需要突出其客观性、真实性 与全面性。目前气相色谱（GC)、气相色谱-质谱联用（GC-MS)和气相色谱-嗅辨（GC-O) 等方法，只能检测产品中有限的单体香气物质，并且这些香气之间存在协同、变调等现象， 很难从整体上反映样品的香气品质。而智能嗅觉系统（电子鼻）能够模拟人类嗅闻特征， 综合表征香气的整体信息，体现香气的嗅觉特征和整体品质，同时比人的嗅觉更加客观、可 靠。目前已在食品新鲜度、食用油变质判别、果蔬成熟度检测、茶叶产地品种识别、酒类品牌 界定等方面开展了相关研宄。
[0006] 蜂蜜中含有300多种芳香物质，因此它是研宄智能嗅觉表征的重要样例；同时不 同蜜源、不同产地其风味物质各异，并且蜂蜜掺假与否或品质优劣能在整体香气上有所体 现，使得香气成为蜂蜜品质检测与掺假鉴别的重要指标之一；充分说明采用智能嗅觉表征 蜂蜜品质具有可行性，也为蜂蜜品质检测及掺假鉴别提供了一种快速、经济、准确且利于实 时应用的检测方法。因此选择蜂蜜作为研宄对象具有实用意义，对其行业健康发展更具深 远价值。
[0007] 采用电子鼻进行产品品质判别或掺假鉴别分析，其本质是利用智能嗅觉图谱的整 体香气信息，寻找样品间的差异性，其核心是寻找代表样品间差异性的图谱信息，即"差异 化信息"，也叫"智能嗅觉的差异化图谱信息"。但是电子鼻的传感器阵列具有交叉敏感性， 即每根传感器对每个香气都有不同程度的响应，因此通过电子鼻采集的呈香物质图谱具有 广谱、重叠等特点，很难单独用肉眼从图谱上区分不同样品，需要进行"信号挖掘"，特别是 "代表样品间差异化信息的挖掘"，挖掘的差异性化信息越多，就越有助于快捷的区分产品 特征与品质。但目前在差异化信息挖掘方面还很薄弱，也是制约电子鼻发展的瓶颈。。
【发明内容】
[0008] -种电子鼻检测蜂蜜中的参数优化方法，以不同蜂蜜样本间信号差异最大化为导 向，选择最佳区分效果的电子鼻检测条件，其特征在于检测参数分为顶空参数和检测参数， 其中检测参数又可分为进样参数和信号采集参数，考虑到检测参数反应的为仪器的检测特 点，当仪器稳定时，其对检测结果的影响较小，顶空参数则影响样品顶空气体的生成，而顶 空气体则为电子鼻的直接检测对象，即直接影响最终的检测结果，电子鼻的顶空参数主要 包括顶空温度和顶空时间，同时考虑到顶空瓶中不同样品量的差异也会影响最终的检测结 果，因此最终选择样品量、顶空温度和顶空时间为优化对象，利用正交实验对三因素进行优 化，在对各因素的不同水平进行选择时，考虑到顶空瓶IOml在顶空室内需要震荡加热，为 防止进样针触及液体样品而影响仪器性能，样品最大量不可超过顶空瓶的1/2,根据蜂蜜的 密度为I. 4g/ml，确定顶空进样量的三个水平分别为4g、5g、6g，在顶空温度的水平选择中， 选三个水平分别为40、50、60 °C，顶空时间选择中，选择较短的顶空时间，三个水平分别为 1208，1808、2408，即样品量48、58、68，顶空温度40、50、60°〇，顶空时间1208，1808、2408，研 宄所选择的蜂蜜样品为5种不同蜜源蜂蜜样品，分别为油菜蜜、洋槐蜜、荆条蜜、荔枝蜜、椴 树蜜，每类蜜源6份样品，共计30份样品。
[0009] 根据权利要求1所述的参数优化方法，对于同类样本稳定性评价指标的正交实 验，每组实验下5种蜂蜜各取3份样品，通过计算该实验条件下电子鼻18根传感器对各类 样本信号的标准差均值，来衡量该条件下电子鼻对同类样本信号检测的稳定性C，计算方法 如下式所示
【主权项】
1. 一种电子鼻检测蜂蜜中的参数优化方法，以不同蜂蜜样本间信号差异最大化为导 向，选择最佳区分效果的电子鼻检测条件，其特征在于检测参数分为顶空参数和检测参数， 其中检测参数又可分为进样参数和信号采集参数，考虑到检测参数反应的为仪器的检测特 点，当仪器稳定时，其对检测结果的影响较小，顶空参数则影响样品顶空气体的生成，而顶 空气体则为电子鼻的直接检测对象，即直接影响最终的检测结果，电子鼻的顶空参数主要 包括顶空温度和顶空时间，同时考虑到顶空瓶中不同样品量的差异也会影响最终的检测结 果，因此最终选择样品量、顶空温度和顶空时间为优化对象，利用正交实验对三因素进行优 化，在对各因素的不同水平进行选择时，考虑到顶空瓶IOml在顶空室内需要震荡加热，为 防止进样针触及液体样品而影响仪器性能，样品最大量不可超过顶空瓶的1/2,根据蜂蜜的 密度为I. 4g/ml，确定顶空进样量的三个水平分别为4g、5g、6g，在顶空温度的水平选择中， 选三个水平分别为40、50、60 °C，顶空时间选择中，选择较短的顶空时间，三个水平分别为 1208，1808、2408，即样品量48、58、68，顶空温度40、50、60°〇，顶空时间1208，1808、2408，研 宄所选择的蜂蜜样品为5种不同蜜源蜂蜜样品，分别为油菜蜜、洋槐蜜、荆条蜜、荔枝蜜、椴 树蜜，每类蜜源6份样品，共计30份样品。
2. 根据权利要求1所述的参数优化方法，对于同类样本稳定性评价指标的正交实验， 每组实验下5种蜂蜜各取3份样品，通过计算该实验条件下电子鼻18根传感器对各类样本 信号的标准差均值，来衡量该条件下电子鼻对同类样本信号检测的稳定性C，计算方法如下 式所示
其中P为蜜源种类、Ck为第k类样本的稳定性、m为电子鼻传感器个数，n k为k类蜜源 中样本的个数，< 为k类蜜源样本中第i个样本j根传感器的响应信号，r/为k类蜜源 样本在第j根传感器的响应信号均值。
3. 根据权利要求1所述的参数优化方法，对不同类样本的差异性根据不同类蜜源样本 在同一条件下样本均值的方差D计算得到，计算方法如下式所示
州厕祖、別紐杨靡卿、網職' $通捕棚 i根传感器的信号均值，nk为同一蜜源中样本的个数（。
【专利摘要】一种电子鼻检测蜂蜜中的参数优化方法，以不同蜂蜜样本间信号差异最大化为导向，选择最佳区分效果的电子鼻检测条件，其特征在于检测参数分为顶空参数和检测参数，其中检测参数又可分为进样参数和信号采集参数，考虑到检测参数反应的为仪器的检测特点，当仪器稳定时，其对检测结果的影响较小，顶空参数则影响样品顶空气体的生成，而顶空气体则为电子鼻的直接检测对象，即直接影响最终的检测结果，电子鼻的顶空参数主要包括顶空温度和顶空时间，同时考虑到顶空瓶中不同样品量的差异也会影响最终的检测结果，因此最终选择样品量、顶空温度和顶空时间为优化对象，利用正交实验对三因素进行优化。
【IPC分类】G01N27-60
【公开号】CN104730140
【申请号】CN201310323227
【发明人】史波林, 赵镭, 刘宁晶, 支瑞聪, 裴高璞, 汪厚银, 张璐璐, 解楠
【申请人】中国标准化研究院
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2013年7月30日