基于信噪比分析技术的谷物霉变快速检测方法.pdf

《基于信噪比分析技术的谷物霉变快速检测方法.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第27卷第3期3362011年3月农业工程学报TransactionsoftheCSAE、，01．27NO．3Mfir．201l基于信噪比分析技术的谷物霉变快速检测方法惠国华，倪或(浙江工商大学食品与生物工程学院，杭州310035)摘要：该文探索了一种基于半导体气敏传感器阵列和随机共振信噪比分析技术的谷物霉变快速检测方法，试验测量了大米、小米、燕麦和红豆的霉变试验数据，输入分析系统处理并输出信噪比谱图，以基准信噪比特征值-82．5所包络的噪声宽度作为4种谷物样品霉变程度的数字化表征手段，可以直观的观察到每类样品的霉变

2、过程。大米和小米样品在第4天检测时，就出现了较明显的霉变，燕麦样品在第7天出现霉变，而红豆样品在检测过程中未发生变化。该分析技术无需信号前处理手段，并且町以克服传感器基线漂移造成的干扰，系统响应速度快、重复性好，具有实际应用价值。关键词；谷物霉变，气敏传感器，随机共振，信噪比谱分析doi：10．3969／j．issn．1002—6819．2011．03．061中图分类号：TP212．2文献标志码：A文章编号：1002—6819(2011)一03—0336—05惠国华，倪或．基于信噪比分析技术的谷物霉变快速检测方法[J

3、】．农业工程学报，2011，27(3)：336--340．HuiGuohua,NiYu．Investigationofmoldy001"11fastdetectionbasedonsignal—to-noiseratiospectrumanalysistechnique川．TransactionsoftheCSAE，201l，27(3)：336--340．(inChinesewithEnglishabstracO0引言食品安全是影响人类健康的重要因素，一直是世界各国相关部门研究的重点。粮食中富含蛋白质、碳水化合物等成

4、分，具有较高的营养价值。但粮食在生产过程中带有黄曲霉、寄生曲霉、镰刀曲霉、青曲霉等多种霉菌，在合适的条件下易引起粮食霉变，释放出霉味、腐败味、酸败味等气味，此时具有营养的粮食反而变成对人体有毒害的物质，霉变谷物一旦进入流通市场，最终将严重危害人民群众的身体健康。在粮食霉变检测领域，英国Warwick大学的Persand于1982年率先提出气体传感器阵列对几种有机挥发性气体进行类别区分【ll，此后许多研究人员已经使用类似技术在该领域开展了研究工作。Josson等考察了微生物释放特征气味，结合神经网络模式识别算法，预测粮

5、食品质12]。Evans等则研究了粮食霉变早期挥发性气体成分的变化特征【31。Olsson等则结合气相色谱技术来分析粮食样品【4】。浙江大学的王俊课题组采用金属氧化物传感器阵列结合主成分分析法对不同霉变程度的谷物进行了深入的研究[5】。特征信号的提取是霉变检测过程中一项重要的工作，传统方法主要包括人工神经网络(舢叮N)、主成分分析法(PCA)、偏最dx--乘法(PLS)、主成分回归(PCR)、多元线性回归(MLR)等睁9】。但这些方法存在一定不足，如人工神经网络(A1州)算法学习速度慢，训练失败可能性大【l01，多元

6、线性回归(MLR)由于在分析样品时只用了一些特征波长点的光谱信息，其他点的信息被丢失，收稿日期：2010．-07．23修订日期：2010．12．07基金项目：国家自然科学基金项目(81000645)；浙江省自然科学基金项目(Y1100150)资助作者简介：惠国华(1980一)，男，辽宁普兰店人，博士，主要从事乍物传感技术、智能仿生技术、食品质量与安全技术研究。杭州浙扛工商大学感官科学实验室，310035。Emaihghui@zjgsu．edu．∞易产生模型的过适应性；偏最小二乘法计算量大，速度慢等，都在一定程度上影响

7、检测效果。近年来发展起来的非线性随机共振信号特征提取方法为信号处理领域注入了新的活力。本文的研究工作采用半导体气体传感器阵列检测谷物样品，根据4种谷物样品检测信号筛选出响应最优的传感器，以随机共振输出信噪比谱分析技术处理该传感器的谷物霉变数据并以基准信噪比一82．5所包络的噪声宽度表征每种谷物的霉变程度。1材料与方法1．1样品制备与试验内容谷物样品选择大米、小米、燕麦和红豆(购买于物美超市)4种样品，每种谷物制作3个平行样本，每种样品称取25g置于塑料瓶中，并用聚乙烯保鲜膜密封，存放在温度30℃、相对湿度90％和标准

8、大气压的环境条件下。使用构建的检测系统分别于样品制备存放后的第l天、第4天、第7天和第10天检测4种谷物共12个样本的霉变数据，样品检测时先通入洁净空气稳定60s，然后通过仪器检测探头将挥发性气体吸入电子鼻气室，与传感器阵列接触，产生电信号，通过高速A／D采样单元采集传感器响应信号，最后通过USB控制器将数据传输至计算机进行显示和存储。样品检测