电子鼻传感器阵列优化及其在小麦储藏年限检测中的应用

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1、第22卷第12期农业工程学报Vol.22No.121642006年12月TransactionsoftheCSAEDec.2006电子鼻传感器阵列优化及其在小麦储藏年限检测中的应用※张红梅,王俊(浙江大学生物系统工程与食品科学学院,杭州310029)摘要:采用德国Airsense公司的PEN2电子鼻系统对5个陈化年限的小麦进行了检测。对传感器信号进行方差分析和Loading分析去掉差异不显著的传感器。最后选择传感器1、2、8、9、10的响应信号进行模式识别。对优化后的传感器阵列进行主成分分析得到结果显示5个年份的小麦被很好地区分,各个类的

2、集中性也比较强。从BP网络分析结果可以看出network1(优化后传感器阵列数据的BP网络)的预测准确率高于network2(优化前传感器阵列数据的BP网络),可以更好地区分5个年份的小麦。说明对传感器进行优化去掉一些响应不显著的传感器信号并不影响模式识别结果,反而提高了电子鼻的识别性能。关键词:方差分析;主成分分析;电子鼻;小麦+中图分类号:TP242.64文献标识码:A文章编号:1002-6819(2006)12-0164-04张红梅,王俊.电子鼻传感器阵列优化及其在小麦储藏年限检测中的应用[J].农业工程学报,2006,22(12)

3、:164-167.ZhangHongmei,WangJun.Optimizationofsensorarrayofelectronicnoseanditsapplicationtodetectionofstorageageofwheatgrain[J].TransactionsoftheCSAE,2006,22(12):164-167.(inChinesewithEnglishabstract)[4-8]应用前景,因此目前各发达国家都把电子鼻的开发0引言与应用列为跨世纪的关键技术,并给予特别的重视和支小麦是中国主要的长期储备粮之一,它具有

4、较好的持。近年来,很多研究者对谷物的霉变和微生物污染进耐藏性,储藏稳定性好,储藏了3～5年仍能保持良好的行了识别研究,但用电子鼻来检测小麦储藏年限的研究品质。但随着储藏时间的延长,库存商品小麦的品质也还没有见报道,方差分析和Loading分析相结合对传感会发生很大的变化,甚至发生劣变和陈化。中国现行的器阵列进行优化的研究也不多。本文探讨了电子鼻传感粮油储藏品质判定规则的检验项目较多,颇费时间。常器阵列优化和在谷物储藏中储藏年限检测中的应用。用的陈化度鉴别方法有愈创木酚反应法、发芽率法、四1材料和方法氮唑盐染色法。愈创木酚反应法的显色时间和

5、保持时间相差微弱,难以准确掌握,特别是储藏时间相近的小麦1.1试验材料和方法样品,显色深浅差异不明显,结果粗略而无法定量判断。试验用的是5个陈化年限的小麦,分别是在2000、发芽率法和四氮唑盐染色法虽能较好鉴别小麦的陈化2001、2002、2003、2004年收获的,储藏在河南省新乡市[1,2]度,但测定周期较长。获嘉县国家粮食储备库。在本文中5个年份的小麦根据小麦在储藏过程中和其它谷物一样会产生挥发性储藏时间分别命名为:W00、W01、W02、W03和W04。物质,这些挥发性物质主要是一些羰基化合物,例如醛每个小麦样品分成30个20g的

6、子样品(即重复30类、酮类,还有少量醇类和其它化合物。随着储藏时间的次),这些子样品分别盛放在250mL烧瓶内,用保鲜膜延长,小麦中极性挥发物的含量逐渐增加,而小极性挥密封后,置于(25±1)℃的室内,30min后进行电子鼻[3]发物质的含量逐渐减少。这样可以利用小麦储藏期间自动顶空取样。采样和清洗时间都设定为60s。挥发性物质的变化来检测小麦的储藏时间。1.2电子鼻电子鼻(electronicnose)是一种由具备部分专一性试验是用德国Airsense公司的PEN2电子鼻,这的气敏传感器构成的阵列和适当的模式识别系统组成一电子鼻包含有1

7、0个金属氧化物传感器组成的阵列。的仪器:用来识别简单和复杂气味。电子鼻在饮料、食传感器对不同的化学成分有不同的响应值。响应信号为品、谷物、果蔬、化妆品、环境检测等行业均有着广阔的传感器接触到样品挥发物后的电导率G与传感器在经过标准活性碳过滤气体的电导率G0的比值。仪器组成收稿日期:2006-03-13修订日期:2006-12-04主要包含:传感器通道、采样通道、计算机。该电子鼻具基金项目:国家自然科学基金(30571076);国家教育部新世纪人才有自动调整、自动校准及系统自动富集的功能。支持计划(NCET-04-0544)1.3传感器的优

8、化和数据处理作者简介:张红梅(1977-),女,博士生,主要从事农产品加工工程由于农产品的香气成分复杂,仅用单个气体传感器与品质检测研究。杭州浙江大学生物系统工程与食品科学学院,310029是