用于山核桃陈化时间检测的电子鼻传感器阵列优化.pdf

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1、第33卷2017钲第3期2月农业工程学报TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering、，01．33No．3Feb．2017281用于山核桃陈化时间检测的电子鼻传感器阵列优化徐克明，王俊※，邓凡霏，韦真博，程绍明(浙江大学生物系统工程与食品科学学院，杭州310058)摘要：为更好地进行山核桃陈化时间检测，论文拟通过传感器阵列优化来有效提高电子鼻对其区分预测能力。该文依据响应曲线保留响应明显的传感器，并在提取传感器特征值构成初始特征矩阵的基础上，结合均值分析、

2、变异系数分析、聚类分析、相关性分析和多重共线性分析进行逐步优化以获取最终优化传感器阵列。对优化前后的数据采用主成分分析法(principalcomponentanalysis，PCA)和偏最小二乘回归(partialleastsquaresregression，PLSR)进行样品区分和预测能力的对比。结果表明：通过优化，经不同人工陈化时间(0、5、10、15d)处理的山核桃能有效区分开，且在PCA得分图中更为聚集；优化后的陈化时间回归模型(R2=0．9334)较优化前(R2=O．8887)具有更好的预测能力。说明所给出的阵

3、列优化方法有效可行，为电子鼻针对性检测提供了一种思路。关键词：传感器；优化；主成分分析；电子鼻；特征值矩阵；偏最小二乘回归doi：10．119750．issn．1002—6819．2017．03．038中图分类号：$225．5+3文献标志码：A文章编号：1002—6819(2017)一03—0281—07徐克明，王俊，邓凡霏，韦真博，程绍明．用于山核桃陈化时间检测的电子鼻传感器阵列优化[J]．农业工程学报，2017，33(3)：281--287．doi：10．119750．issn．1002—6819．2017．03．03

4、8http：／／www．tcsae．orgXukeming，Wangjun，Dengfanfei，Weizhenbo，ChengShaoming．Optimizationofsensorarrayofelectronicnoseforagingtimedetectionofpecan[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2017，33(3)：281--287．(inChinesewithEngl

5、ishabstracOdoi：10．11975／j．issn．1002—6819．2017．03．038http：／／www．tcsae．org0引言中国是山核桃生产大国，2013～2015年，山核桃产量分别为1422万t、1562万t、172万t[1-2]，占世界总产量的近一半。由于山核桃极高的营养价值和独特的口感，使其成为广受消费者喜爱的高档坚果。然而，坚果中的油脂易受光照、氧气、水分等环境因素的影响，氧化酸败而产生哈味，不仅使其营养价值大大降低，也严重破坏了其独有的口感[3]，因此进行山核桃品质检测具有一定的实际意义

6、。常用的品质检测方法有感官评价、微生物检测、理化指标测定等传统检测方法以及近红外光谱分析[4。5】、机器视觉分析[6】等无损检测方法。然而传统检测方法耗时且成本高昂，光谱分析与机器视觉在坚果品质的检测中易受外壳干扰，具有一定的局限性。电子鼻是一种基于特定气敏传感器阵列来模拟动物嗅觉的仿生系统，通过获取样品中挥发性成分的整体信息即“指纹图谱”，以实现客观、准确、快速地识别样品。近年来，许多研究者将电子鼻技术应用于复杂气体的检测识别，并得到了很好的应用，其中也包含了坚果品质检测【7母】。相比于传统检测方法及上述无损检测方法，电

7、子鼻具有高效、便捷的优点，同时其通过检测样品挥发收稿日期：2016．07—05修订日期：2016．12—09基金项目：国家自然科学基金资助项目(31370555)作者简介：徐克明，男。浙江温州人，主要从事电子鼻开发及应用。杭州浙江大学生物系统工程与食品科学学院，310058。Emaihxukeming@zju．edu．cn※通信作者：王俊，男，浙江东阳人，教授，博士生导师，主要从事电子鼻电子舌技术开发及其智能检测应用。杭州浙江大学生物系统工程与食品科学学院，310058。Email：jwang@zju．edu．cn性气体来

8、分析其内部品质，受外壳干扰小，准确度高，在坚果品质检测领域具有很好的应用前景。传感器阵列是电子鼻系统尤为关键的一部分，其性能的优劣在很大程上决定了电子鼻检测性能的好坏。由于山核桃气味成分复杂，且不同陈化时间山核桃之间的差异性较小，为提高识别的准确性，需进行阵列优化以获得较佳的传感器阵列。常见的传感器阵列