一种基于嗅觉指纹图谱快速检测柑橘品质的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于食品领域，涉及一种利基于嗅觉指纹图谱快速检测柑橘品质的方法。
【背景技术】
[0002] 中国是柑橘的重要原产地之一，柑橘资源丰富，品种繁多，有悠久的栽培历史。柑 橘果实具有很高的营养价值以及药用价值，深受人们喜爱。近些年来，对成熟果实的品质尝 试用客观的仪器检测例如气相色谱_质谱联用技术（GC-MS)、核磁共振成像、高效液相色谱 (HPLC)等。但是这些方法存在费用昂贵、检测周期长、对检测环境和实验人员的素质要求高 等问题。
[0003] 电子鼻又称气味扫描仪，以特定的传感器和模式识别系统快速提供被测样品的整 体信息，具有高灵敏度、可靠性、重复性，可以对样品进行量化分析，对一些成分含量进行快 速定性定量。电子鼻采用了人工智能技术，实现了由仪器"嗅觉"对产品进行客观分析。电 子鼻作为一种便捷、客观的品质检测方法，在食品领域有着广阔的应用前景。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于嗅觉指纹图谱快速检测柑 橘品质的方法。
[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于嗅觉指纹图谱快速检测柑 橘品质的方法，包括以下步骤：
[0006] (1)将柑橘表面处理干净，去皮、榨汁、过滤，取纯柑橘汁；将柑橘汁放于密封容器 中，在室温下静置，使密封容器中的顶空气体达到饱和；
[0007] (2)电子鼻检测：电子鼻内置泵将密封容器中的顶空气体吸入传感器阵列通道 内，传感器与顶空气体发生反应产生相应传感器信号；电子鼻检测过程中，检测时间、清洗 时间、气体流速分别为80 S、80S、200ml/min;所述传感器信号是传感器接触顶空气体的电 导率G与传感器在经过校准气体时的电导率G0的比值，即G/G0 ;
[0008] (3)理化指标检测：对柑橘汁进行维生素C、pH、总酸、总糖的检测；所述维生素C 采用2,6-二氯靛酚法进行测定，方法步骤参考国家标准GB/T 6195-1986 ;pH直接用pH测 试仪在样品溶液中进行测定；总酸采用酸碱中和法进行测定，方法步骤参考国家标准GB/T 12456-2008;总糖在室温下用折射仪测定柑橘汁溶液中的折射率，从仪器的刻度尺上直接 读出可溶性固形物的含量；所有理化指标检测与电子鼻检测需在同一天完成；
[0009] (4)在Matlab中，将步骤2中电子鼻传感器稳定的信号值作为特征值，通过自助法 (boot-strap)重采样技术，不断生成训练样本和测试样本，由训练样本生成若干决策树，从 而建立随机森林模型；通过随机森林建立电子鼻传感器的嗅觉指纹信息与柑橘汁中的维生 素C、pH、总酸、总糖的定量预测模型；
[0010] (5)将待测柑橘汁通过步骤2得到其电子鼻传感器信号，再将传感器信号输入步 骤4得到的预测模型中，预测待测柑橘汁的维生素C、pH、总酸、总糖，从而达到仅利用电子 鼻就能有效预测柑橘汁品质的目的。
[0011] 进一步地，所述步骤1具体为：将l〇ml柑橘汁放于500ml的烧杯中，用保鲜膜进行 密封，在室温下静置30min，使烧杯的顶空气体达到饱和。
[0012] 进一步地，所述步骤4中，所述特征值为电子鼻的10个传感器第60s的信号值，该 10个响应信号值无需任何数据前处理，无需考虑传感器之间的相互交互作用，直接进行随 机森林建立预测模型。
[0013] 进一步地，所述步骤4中，通过相关系数r、均方根误差RMSE值对基于随机森林算 法的定量预测模型进行评价，具体为：
【主权项】
1. 一种基于嗅觉指纹图谱快速检测巧橘品质的方法，其特征在于，该方法包括如下步 骤： (1) 将巧橘表面处理干净，去皮、棒汁、过滤，取纯巧橘汁；将巧橘汁放于密封容器中， 在室温下静置，使密封容器中的顶空气体达到饱和； (2) 电子鼻检测：电子鼻内置累将密封容器中的顶空气体吸入传感器阵列通道内，传 感器与顶空气体发生反应产生相应传感器信号；电子鼻检测过程中，检测时间、清洗时间、 气体流速分别为80s、80s、200ml/min;所述传感器信号是传感器接触顶空气体的电导率G 与传感器在经过校准气体时的电导率GO的比值，即G/GO; (3) 理化指标检测；对巧橘汁进行维生素C、pH、总酸、总糖的检测；所述维生素C采用 2,6-二氯說酪法进行测定；抑直接用抑测试仪在样品溶液中进行测定；总酸采用酸碱中 和法进行测定；总糖在室温下用折射仪测定巧橘汁溶液中的折射率，从仪器的刻度尺上直 接读出可溶性固形物的含量；所有理化指标检测与电子鼻检测需在同一天完成； (4) 在Matl油中，将步骤2中电子鼻传感器稳定的信号值作为特征值，通过自助法 (boot-strap)重采样技术，不断生成训练样本和测试样本，由训练样本生成若干决策树，从 而建立随机森林模型；通过随机森林建立电子鼻传感器的嗅觉指纹信息与巧橘汁中的维生 素C、抑、总酸、总糖的定量预测模型； (5) 将待测巧橘汁通过步骤2得到其电子鼻传感器信号，再将传感器信号输入步骤4得 到的预测模型中，预测待测巧橘汁的维生素C、pH、总酸、总糖，从而达到仅利用电子鼻就能 有效预测巧橘汁品质的目的。
2. 根据权利要求1所述的一种基于嗅觉指纹图谱快速检测巧橘品质的方法，其特征在 于，所述步骤1具体为：将10ml巧橘汁放于500ml的烧杯中，用保鲜膜进行密封，在室温下 静置30min，使烧杯的顶空气体达到饱和。
3. 根据权利要求1所述的一种基于嗅觉指纹图谱快速检测巧橘品质的方法，其特征在 于，所述步骤4中，所述特征值为电子鼻的10个传感器第60s的信号值，该10个响应信号 值无需任何数据前处理，无需考虑传感器之间的相互交互作用，直接进行随机森林建立预 测模型。
4. 根据权利要求1所述的一种基于嗅觉指纹图谱快速检测巧橘品质的方法，其特征在 于，所述步骤4中，通过相关系数r、均方根误差RISE值对基于随机森林算法的定量预测模 型进行评价，具体为：
其中，N表示采样点数； Xi为第i个样品的测试值； 玄为所有样品测试值的平均值； Yi为第i个样品的预测值； 7为所有样品预测值的平均值。
【专利摘要】本发明公开了一种基于嗅觉指纹图谱快速检测柑橘品质的方法，具体为：将刚采收的柑橘洗净、擦干，进行去皮、榨汁，取纯果汁；进行电子鼻实验：将过滤后的柑橘汁放于密封容器中，静置，使顶空气体达到饱和后，电子鼻对顶空气体进行检测，从嗅觉指纹图谱中提取特征数据作为电子鼻部分的原始数据；然后对柑橘汁进行维生素C、pH、总酸、总糖、糖酸比理化指标检测；采用随机森林建立电子鼻信号与理化指标之间的回归模型。本发明方法只需利用电子鼻和随机森林算法就能快速检测柑橘的内部品质状况，无需复杂前处理，分析结果客观可靠，操作简单，成本低廉，具有较高的推广及应用价值。
【IPC分类】G01N27-02
【公开号】CN104849321
【申请号】CN201510226657
【发明人】王俊, 裘姗姗
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月6日