CN102967597A - 一种基于嗅觉成像传感技术的黄酒酒龄鉴别方法和鉴别*** - Google Patents
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Abstract
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***,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。
Description
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,M0S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:
(1) 选择9种卟啉类化合物,如①2,3,7,8,12,13,17,18-八乙基-21H,23H-卟吩锰(III)氯化物;②5,10,15,20-四苯基-21H,23H-卟吩氯化锰(III);③5,10,15,20-四苯基-21H,23H-卟吩;④5,10,15,20-四苯基-21H,23H-卟吩铜(II);⑤5,10,15,20-四苯基-21H,23H-卟吩氯化铁(III);⑥5,10,15,20-四(4-甲氧苯基)-21H,23H-卟吩氯化铁(III);⑦5,10,15,20-四苯基-21H,23H-卟吩锌;⑧5,10,15,20-四(4-甲氧苯基)-21H,23H-卟吩钴(II);⑨5,10,15,20-四(五氟苯基)-21H,23H-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1-2mg/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5×3成像传感器阵列,密闭保存。
(3) 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。
(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△R, △G和 △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ΔR、ΔG、ΔB的绝对值通过正规化处理映射到0-255之间。将三个5×3差矩阵(ΔR、ΔG、ΔB)绝对值分别生成5×3的R、G、B分量的灰度图像。再将灰度图像叠加,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***,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。
附图说明
图1 嗅觉成像技术检测黄酒的实验过程示意图;
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。
具体实施方式
实施例1:
(1) 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-21H,23H-卟吩锰(III)氯化物;②5,10,15,20-四苯基-21H,23H-卟吩氯化锰(III);③5,10,15,20-四苯基-21H,23H-卟吩;④5,10,15,20-四苯基-21H,23H-卟吩铜(II);⑤5,10,15,20-四苯基-21H,23H-卟吩氯化铁(III);⑥5,10,15,20-四(4-甲氧苯基)-21H,23H-卟吩氯化铁(III);⑦5,10,15,20-四苯基-21H,23H-卟吩锌;⑧5,10,15,20-四(4-甲氧苯基)-21H,23H-卟吩钴(II);⑨5,10,15,20-四(五氟苯基)-21H,23H-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5×3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△R, △G和 △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(15×3)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。
Claims (5)
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1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1-2mg/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△R, △G和 △B;
(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-21H,23H-卟吩锰(III)氯化物;②5,10,15,20-四苯基-21H,23H-卟吩氯化锰(III);③5,10,15,20-四苯基-21H,23H-卟吩;④5,10,15,20-四苯基-21H,23H-卟吩铜(II);⑤5,10,15,20-四苯基-21H,23H-卟吩氯化铁(III);⑥5,10,15,20-四(4-甲氧苯基)-21H,23H-卟吩氯化铁(III);⑦5,10,15,20-四苯基-21H,23H-卟吩锌;⑧5,10,15,20-四(4-甲氧苯基)-21H,23H-卟吩钴(II);⑨5,10,15,20-四(五氟苯基)-21H,23H-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1所述方法的黄酒鉴别***,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***,其特征在于所述嗅觉成像传感器是由显色剂构成的阵列。
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