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

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

一种基于嗅觉成像传感技术的黄酒酒龄鉴别方法和鉴别***

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。

Images