hg0088皇冠-邓霞┃基于zNoseTM电子鼻对分歧品牌汾酒

产品

hg0088皇冠-邓霞┃基于zNoseTM电子鼻对分歧品牌汾酒

  本尝试中,6种分歧品牌各取15个平行样,共测90个样品,每个样品提取的9个峰的峰面积作为特征变量,进行主成分阐发,发觉前两个主成分PC1和PC2累积贡献率达到全体变量的92.2%,即前两个主成分包含了原始变量的92.2%的消息,因而能够拔取PC1和PC2来取代原始变量。别离以PC1和PC2为横纵坐标,绘制分歧品牌汾酒的二维得分图,图顶用品牌汾酒简称取代响应品牌,具体阐发成果如图2所示。连系PC1和PC2,6种分歧品牌汾酒能被区分隔来。

  1(江南大学 机械工程学院,江苏 无锡,214122) 2(江苏省食物先辈制造配备手艺重点尝试室,江苏 无锡,214122) 3(山西杏花村汾酒厂股份无限公司手艺核心,山西 汾阳,032200)

  在尝试之前,每个酒样(10 mL)被放在1个40 mL(高度98 mm,直径28 mm)配有隔阂的密封螺丝帽的玻璃瓶内,置于室温(20~22 ℃)下1 h。为批改电子鼻逗留时间偏移问题,每次丈量前必需对电子鼻进行预热,使各项目标达到标定值,并用正构烷烃对其进行标定。

  目前,汾酒集团具有13个品牌,包罗玻汾低端产物、竹叶青等潜力产物、老白汾等中端产物以及青花瓷汾酒等高端产物。分歧品牌汾酒加工工艺的差别,培养了其奇特的风味特征。阐发汾酒的风味特征不只对不法掺假、品牌判定具有主要意义,对汾酒酿造工艺过程的改良更具价值。风味是辨别汾酒品牌的主要尺度之一,汾酒的品鉴目上次要依托品酒师的感官评价,可是人类的感官容易遭到心理和心理情况的影响,同时也具有个别差别,使得批评成果带有必然的客观性[5]。另一种对酒类质量检测的方式是化学阐发法,例如,马燕红[6]、吴天祥[7]等操纵气相色谱仪(gas chromatography,GC)阐发了白酒中的化学成分;任宏波等[8-10]通过气相色谱-质谱联用仪(gas chromatography-mass spectrometer,GC-MS)对白酒中次要香气成分及微量成分进行检测阐发。采用色谱法虽然能够对白酒中的各类微量元素进行定量检测,可是检测是颠末高速分手后的成果,很难代剖明酒的全体性。刘飞等[11]操纵近红外光谱对黄酒品种进行了判别。采用光谱法检测时,酒样中成分接收光谱的信号容易遭到测试情况以及水等要素的影响[12]。色谱和光谱方式,仪器操作复杂,阐发成本高,并且受限制较多。近年来,一种叫zNoseTM的新型仪器被研制出来而且起头贸易化使用,目前已有一些研究表白电子鼻手艺在年份酒[13]以及质量检测[14]上有必然的使用。从道理上讲,zNoseTM是一种基于声概况波传感器阵列的快速气相色谱仪,能在数秒钟内检测出化学物质,不接收乙醇和水,避免了常规电子鼻中金属氧化物的反映漂移[15]问题。zNoseTM使用于白酒检测,能够合用于单次离线检测,也可操纵其快速定量检测特征。

  采样时,侧式针作为样品的气息注入东西,hg0088皇冠火花针作为气泡发生器,采用顶空和鼓泡手艺对小瓶中样品进行顶空取样。挥发性气息物质在运载气体(高纯氦)感化下进入短色谱分手柱内,被分手后分歧的化学物质逗留的时间分歧,最初达到传感器,使其频次发生变化,通过微型节制器获得的频次变化值(单元counts)来表征气体浓度。每个待测样品平行测定3次,取平均值。

  因而,拔取这9个峰的峰面积(counts)作为特征值变量,利用SPSS19.0软件中的主成分阐发(PCA)和判别因子阐发(DFA)进行数据阐发,使用MATLAB法式平台中的概率神经收集(PNN)进行模式识别。

  现实分类与预测分类成果如表4,构成测试集的30个样本全数被准确识别。所以成立的PNN识别模子对品牌汾酒的识别准确率达到100%。

  [11] 刘飞,王莉,何勇,等.使用可见/近红外光谱进行黄酒品种的判别[J].光谱学与光谱阐发,2008(3):586-589.

  中国白酒是具有2000多年汗青的蒸馏酒,因为出产工艺、原材料、酒精以及其他化合物(包罗酯、醛、酮和酸等)含量的分歧,白酒呈现出分歧的香气特征[1]。中国白酒按香型可分为:浓香型、清香型、酱香型、hg0088皇冠米香型和兼香型五大香型,此中最为风行的是清香型、酱香型和浓香型白酒[2]。而汾酒作为清香型白酒的典型代表,具有清亮通明、清香纯正、绵甜清新和余味爽净的特点[3],不只遭到国内消费者的接待,被评为“八大名酒”,更是畅销全球40多个国度和地域[4]。

  尝试共90个样本,每种品牌汾酒15个平行样本,每个样品通过电子鼻检测提取的9个峰的峰面积作为特征变量,进行判别因子阐发,样本前两个主元贡献率别离为91.3%、8.7%,阐发成果如图4,电子鼻对6种分歧品牌汾酒检测的特征变量数据点分布在图中分歧的区域范畴内,与PCA的成果图2比拟,6种分歧品牌汾酒的分布区间更为分离,且每种酒样的集中性更强,6种分歧品牌汾酒能够很好地域分隔来,DFA在区分分歧品牌汾酒方面结果优于PCA。

  为了便于对分歧品牌汾酒气息图谱进行对比,每条气息图谱均进行了必然程度的纵向偏移,正构烷烃的数字编号6~14代表C6~C14(6~14个碳原子的化合物),品牌酒样图谱中数字编号1~9代表特征峰1~9。从图1发觉,品牌汾酒的大部门挥发物在C6~C14(6~14个碳原子的化合物)之间,几乎没有品牌汾酒酒样挥发物跨越C14的,分歧品牌汾酒酒样图谱对应特征峰峰面积压在差别,大部门样品都能通过这9个特征峰给区分隔来。

  [12] 尹猛猛.基于可视化阵传记感器的白酒辨别系统设想及使用研究[D].重庆:重庆大学,2010.

  为了验证判别因子阐发成果的准确率,采用贝叶斯(Bayes)判别函数对6种分歧品牌汾酒检测数据进行分类,其预测分类成果如表3,成果错判率均为0.0%,分析判别准确率为100.0%,申明判别因子阐发判断准确率较高。

  判别因子阐发(discriminant factorial analysis,DFA)是一种通过从头组合传感器数据来优化区分性的分类手艺,它的目标是使组间距离最大的同时包管组内差别最小,使各个组间的重心距离最大[18]。

  [1] 吴三多.五大香型白酒的彼此关系与微量成分浅析[J].酿酒科技,2001(4):82-85.

  在成立PNN识别模式之前,起首给特征数据集中的每种品牌酒样样本附上标签,标签1~6号别离代表玻汾酒、杏花村酒、紫砂汾酒、竹叶青酒、老白汾酒、青花瓷酒样,以便尝试记实。然后在90个样本中,每种品牌酒抽取10个,共60个样本构成锻炼集。以标签号1~6作为期望输出矢量,锻炼收集,从而获得品牌汾酒识此外PNN收集模子。剩下的30个样本构成测试集,预测样本的类别。

  基金项目:国度天然科学基金(515082290);江苏省产学研结合立异资金(BY2014023-32);江南大学根基科研青年基金项目(0);江苏省食物先辈制造配备手艺重点尝试室开放课题(BM2013001);江苏省食物先辈制造配备手艺重点尝试室开放课题(FM-201406)

  [15] 戴鑫,于海燕,肖作兵.电子鼻和电子舌在饮料酒阐发中的使用现状[J].食物与发酵工业,2012,38(8):114-118.

  本尝试采用一种微型高速气相色谱阐发的zNoseTM电子鼻系统(Mobel 4200,Electronic Sensor Technology,USA )进行气息物质检测。该电子鼻次要分为3部门:短色谱分手柱(DB-5)、概况声波传感器和电路系统。电子鼻能在在数秒钟内检测出化学物质,具有高效、快速、全面,阐发成果客观性更强等特点。

  [9] 张长生,魏新军,韩伟元,等.白酒中微量成分的气相色谱-质谱阐发与判定[J].酿酒科技,2011(3):101-103.

  尝试采用zNoseTM电子鼻对分歧品牌汾酒进行区分,方式具有高效、快速、全面,阐发成果客观性更强等特点。zNoseTM电子鼻手艺的使用并不是为了取代现阶段通过品酒师对分歧品牌汾酒进行区分的品鉴环节,而是与保守的感官评价手段、合适的数理统计方式相连系,进一步提高对汾酒品牌真伪的判定,也能为汾酒酿造工艺的改良供给手艺支撑。zNoseTM电子鼻在汾酒出产研究的使用前景会愈加广漠。

  [2] 于单.中国分歧香型白酒香气物质的判定研究[D].上海:上海使用手艺学院,2015.

  摘 要风味是辨别汾酒品牌最主要的尺度之一。针对保守品酒师批评的客观性及现阶段光谱仪、色谱仪等大型仪器检测汾酒的局限性,尝试采用概况声波型电子鼻zNoseTM对6种分歧品牌的汾酒酒样进行指纹图谱采集。通过比力指纹图谱差别,对酒样特征峰进行提取,操纵主成分阐发和判别因子阐发对数据进行阐发,并用贝叶斯判别函数验证其精确率,采用概率神经收集成立了识别模子。成果表白,主成分阐发和判别因子阐发都能对分歧品牌汾酒进行区分,且判别因子阐发法的区分结果优于主成分阐发法,成立的概率神经收集模子其识别率达到100%。研究发觉,概况声波型电子鼻zNoseTM对分歧品牌汾酒具有较好的辨别和分类能力。

  尝试选用汾酒集团供给的6组分歧品牌汾酒酒样,每个酒样取15个样本,共90个样品,样品7为正构烷烃,用于特征峰位置的标定、校准以及化学成分的判定,为了削减年份等其他要素对分歧品牌汾酒研究的影响,故采用了不异年份、不异酒精度的汾酒,其具体消息如表1所示。

  本尝试选择6种典型的品牌汾酒作为代表酒样,采用zNoseTM电子鼻对酒样进行气息数据采集、特征提取和模式识别。通过尝试成果能够看出,电子鼻检测到的分歧峰的峰面积在汾酒品牌的识别和判定中能够作为有用的参数,并且本研究选择的主成分阐发(PCA)、判别因子阐发(DFA)和概率神经收集(PNN)阐发方式都能将代表分歧品牌汾酒的酒样区分隔来,而且DFA比PCA的区分结果更好,成立的PNN识别模子对品牌汾酒的识别准确率达到100%,申明概况声波型电子鼻zNoseTM对分歧品牌汾酒具有较好的辨别和分类能力。

  概率神经收集(probabilistic neural networks,PNN)是一类锻炼简练、使用普遍的人工神经收集,其劣势在于用线性进修算法来完成非线性进修算法,同时连结非线性算法的高精度,特别适合处理分类问题[19]。

  本文采用来自汾酒集团分歧品牌的汾酒样品,使用zNoseTM电子鼻检测酒样,获取指纹图谱,使用数理统计方式,研究zNoseTM电子鼻对分歧品牌汾酒的区分结果。

  主成分阐发(principal component analysis,PCA)在保留原始变量次要消息的前提下,将多目标问题转换成少数几个分析目标(即主成分),起到降维和简化问题的感化[17]。主成分得分图以散点图为根本,分歧符号代表分歧品牌,hg0088皇冠不异符号代表同类平行酒样。

  图3为PC1和PC2响应的载荷图,由zNoseTM电子鼻检测到的9个挥发性的特征峰,对分歧品牌汾酒的第一主成分贡献最大的是峰2,对第二主成分贡献较大的是峰5和峰8,申明对于分歧品牌汾酒的区分和识别上,特征峰2、5、8的区分感化比力较着。与图1对比,峰2和峰5是所有汾酒酒样图谱中峰面积较大的特征峰,而峰8相对而言变化太小。为了申明主成分阐发的靠得住性,进一步验证zNoseTM电子鼻对分歧品牌汾酒的识别能力,接下来使用判别因子阐发对检测数据做进行阐发。

  [3] 丁云连.汾酒特征香气物质的研究[D].无锡:江南大学,2008.

  zNoseTM电子鼻的石英晶体传感器检测到原始频次信号,通过电子鼻自带的软件MicroSense5.0采集到信号的一阶导数。与气相色谱图的绘制雷同,将一阶导数的负数部门颠末滑润化,获得样品的图谱[16]。图谱横坐标保留时间为每一种化学物质在短色谱柱内的逗留时间(retention time,s),纵坐标每个峰的峰面积(counts)代表对应挥发物质的量。正构烷烃尺度溶液和6种品牌汾酒酒样检测获得的图谱如图1所示。