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        智舌高頻正弦包絡(luò)信號對椰汁的區(qū)分辨識研究

        2012-09-05 14:21:28吳鳳華蘭余麥文鎮(zhèn)胡曉暉田師一鄧少平
        食品研究與開發(fā) 2012年12期
        關(guān)鍵詞:椰汁伏安區(qū)分

        吳鳳華,蘭余,麥文鎮(zhèn),胡曉暉,田師一,鄧少平,*

        (1.浙江工商大學(xué)食品與生物工程學(xué)院食品質(zhì)量與安全系,浙江杭州 310035;2.海南椰島(集團(tuán))股份有限公司,海南海口 570105)

        智舌是以金屬裸電極傳感器陣列為基礎(chǔ),以脈沖伏安法為傳感器激發(fā)與采集信號,配合多元統(tǒng)計(jì)分析或智能模式識別系統(tǒng),是能夠?qū)σ后w樣品進(jìn)行整體品質(zhì)差異區(qū)分識別的一種新型電子舌系統(tǒng)[1]。智舌的主要功能為利用不同形式的脈沖伏安法,將溶液中的各個組分在非特異性傳感器陣列上,進(jìn)行各自獨(dú)特的電化學(xué)響應(yīng),獲得能夠表征溶液整體特征的綜合圖譜。再利用智能模式識別技術(shù),模擬生物味覺系統(tǒng),對樣品整體質(zhì)量差異進(jìn)行評價(jià)。智舌與傳統(tǒng)分析方法的區(qū)別在于,智舌只能給出不同溶液綜合性質(zhì)的差異性,而無法明確指出檢測對象具體差異的來源,以及溶液中某種差異組分的濃度。雖然,智舌無法如同高效液相、氣相等設(shè)備能夠明確給出溶液中具體某些組分的濃度值,但是在紅酒、白酒、乳制品等食品類復(fù)雜體系的質(zhì)量與品質(zhì)控制中體現(xiàn)了良好的應(yīng)用價(jià)值與應(yīng)用潛力[2-7]。

        智舌在前期的研究中,設(shè)計(jì)開發(fā)了一種新型的脈沖伏安技術(shù)——正弦波包絡(luò)脈沖伏安法,并且實(shí)現(xiàn)了1 Hz、10 Hz以及100 Hz的應(yīng)用,四種基本味物質(zhì)以及紹興黃酒的區(qū)分識別中呈現(xiàn)了非常好的應(yīng)用能力[8]。本研究在正弦波包絡(luò)脈沖伏安法的基礎(chǔ)上,利用LabVIEW程序軟件,對其脈沖頻率進(jìn)行了進(jìn)一步的拓展,實(shí)現(xiàn)了1 000 Hz~10 000 Hz高頻率包絡(luò)信號的激發(fā)與采集,并且在不同品牌椰子汁的區(qū)分中體現(xiàn)了非常好的應(yīng)用能力,為電子舌在椰汁評價(jià)研究中的應(yīng)用提供試驗(yàn)依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        氯化鉀(分析純)、酒石酸(分析純):成都科龍化學(xué)試劑有限公司;谷氨酸鈉(分析純)、安賽蜜(分析純):國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;椰島椰汁、椰島果肉椰汁:海南椰島股份有限公司;椰樹椰汁:椰樹集團(tuán)海南椰汁飲料有限公司;椰林灣椰汁:??谠3蓪?shí)業(yè)有限公司;華雄椰汁:廣東百森飲料有限公司;海航椰汁:海南海航飲品有限公司。

        1.2 儀器與設(shè)備

        美國Millpore超純水儀,智舌。

        1.3 實(shí)驗(yàn)方法

        首先對傳感器陣列進(jìn)行研磨膏打磨,然后進(jìn)行電極超聲清洗,之后再進(jìn)行傳感器預(yù)熱。實(shí)驗(yàn)之前對傳感器用蒸餾水進(jìn)行電化學(xué)清洗,每次檢測后也需對傳感器進(jìn)行電化學(xué)清洗,取0.01 mol/L氯化鉀、酒石酸、谷氨酸鈉、安賽蜜溶液各15 mL,倒入智舌專用燒杯中,按照以上順序進(jìn)行6次循環(huán)檢測。對于椰島椰汁、椰島果肉椰汁、椰樹椰汁、華雄椰汁、椰林灣椰汁、海航椰汁等6種樣品檢測,檢測方法同上。

        2 智舌系統(tǒng)

        圖1為本實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)構(gòu)建的多頻大幅脈沖智舌的示意圖。該智舌包含6個工作電極(鉑電極、銀電極、鈀電極、鎢電極、鈦電極、金電極)的傳感器陣列。以1 mm×5 mm鉑柱電極為輔助電極,Ag/AgCl作為參比電極,通過6通道多頻大幅脈沖信號激發(fā)采集裝置,使工作電極對溶液進(jìn)行多頻大幅脈沖伏安法掃描[3-4]。脈沖信號由0.05 Hz余弦波和1 Hz正弦波復(fù)合而成,形成1 Hz正弦包絡(luò)信號,正向最大脈沖電位為1 V,負(fù)向最小脈沖電位為-1 V。頻段為1 000 Hz~10 000 Hz,間隔為1 000 Hz。提取響應(yīng)電流信號的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和模式識別。圖2為0.01 mol/L氯化鉀溶液的信號激發(fā)和采集示意圖。

        3 高頻正弦包絡(luò)信號的實(shí)現(xiàn)

        智舌利用美國虛擬儀器公司的USB_6251采集板卡作為正弦包絡(luò)信號的激發(fā)采集模塊,結(jié)合LabVIEW虛擬儀器實(shí)現(xiàn)高頻正弦包絡(luò)信號。

        高頻包絡(luò)信號的程序框圖如3圖所示,采樣頻率為1 250 000 Hz,即1 s采集1 250 000個點(diǎn)。而整體信號激發(fā)頻率是1 000 Hz~10 000 Hz,間隔1 000 Hz,相當(dāng)于10個波段采集下來大約需要0.05 s時(shí)間,信號采集之前有0.2 s等待時(shí)間,整體采集時(shí)間只需要0.26 s。在程序中使用了DAQmx參考觸發(fā),其作用是配置任務(wù),并實(shí)現(xiàn)設(shè)備在觸發(fā)前采樣,模擬信號達(dá)到指定電壓后,停止數(shù)據(jù)采集。本程序中設(shè)定觸發(fā)信號為0.01 V,每通道觸發(fā)前采樣1 000個數(shù)據(jù),即在信號為0.01 V之前預(yù)采集1 000個點(diǎn)。

        4 數(shù)據(jù)處理方法

        智舌采樣頻率為1.25 MHz,獲取的響應(yīng)數(shù)據(jù)量很大,因此需要運(yùn)用數(shù)據(jù)處理方法從原始數(shù)據(jù)中,提取出能標(biāo)準(zhǔn)溶液特性的數(shù)據(jù),再利用模式識別方法進(jìn)行不同物質(zhì)的鑒別與區(qū)分。

        4.1特征值提取——傅里葉變換

        傅里葉變換是一種經(jīng)典的頻率域分析方法,通過把時(shí)域信息轉(zhuǎn)換成頻域信號,達(dá)到壓縮、濾除冗余信息,突出主頻信息的效果,使得數(shù)據(jù)分析省時(shí)、高效。對智舌系統(tǒng),通過伏安法得到大量時(shí)域信息的響應(yīng)信號,經(jīng)過傅里葉變換轉(zhuǎn)換為頻域信息,得到各個樣品的特征響應(yīng)頻率譜,方便進(jìn)一步數(shù)據(jù)處理[9]。

        4.2 主成分分析

        主成分分析的中心思想是將數(shù)據(jù)降維,以排除眾多電化學(xué)信息中互相重疊的信息,并用少數(shù)幾分新變量來很好的表征原變量所包含的特征信息,最后主要用主成分得分值來表征辨識程度。有關(guān)主成分分析的原理與方法見文獻(xiàn)。其智舌系統(tǒng)采集的信息經(jīng)過傅里葉變換之后,數(shù)據(jù)只是減少了50%,還是存在大量的冗余信息,因此主要選取包含主頻信息的一定區(qū)間的頻段數(shù)據(jù)[10]。

        4.3 DI的計(jì)算

        DI值即為辨別值,是辨識程度的衡量標(biāo)準(zhǔn),也是判斷區(qū)分能力好壞的主要指標(biāo),一般附于主成分得分圖上。DI的計(jì)算方式有兩種:

        (1)各個樣品代表區(qū)域都已經(jīng)明確區(qū)分開,則:

        式中:Si是指單個樣品的區(qū)域面積;S總則表示的是所有區(qū)域的總體面積。從而得到,DI值越大表示區(qū)分的效果越理想,兩種樣品之間的距離越遠(yuǎn)。

        (2)只要有重疊部分存在,則:

        式中變量含義如公式(1)。

        由公式(1)、(2)可以看出DI值為正且越接近100%則表示區(qū)分效果越理想,DI值為負(fù)說明不能完全區(qū)分檢測樣品,數(shù)值越小區(qū)分效果越差。一般情況下,認(rèn)為DI大于70%~80%為區(qū)分效果非常理想。

        5 結(jié)果與分析

        5.1 高頻正弦包絡(luò)伏安法對四種基本味覺物質(zhì)的區(qū)分辨識研究

        圖4為1 000 Hz~10 000 Hz激發(fā)頻率下0.01 mol/L氯化鉀的掃描圖,圖5為1、10、100 Hz激發(fā)頻率下氯化鉀的掃描圖。兩圖比較可知,低頻條件下,完成一個電極掃描需要12 s,6個電極掃描完成一次需要72 s,而在高頻條件下,完成一個電極掃描需要0.25 s,一次完成6個電極掃描實(shí)驗(yàn)只需要1.5 s。智舌作為一種快速檢測儀器,通過提高儀器的激發(fā)頻率,從而減少實(shí)驗(yàn)完成時(shí)間,提高其工作效率,符合了現(xiàn)代食品檢測的快速檢驗(yàn)理念。

        利用智舌系統(tǒng)對0.01 mol/L氯化鉀、酒石酸、谷氨酸鈉、安賽蜜等4種味覺物質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)與識別實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)方法見1.3。提取出原始數(shù)據(jù),利用matlab軟件,進(jìn)行傅里葉變換,提取出特征值,之后對所有樣本的特征值進(jìn)行主成分分析,得出主成分得分值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果以主成分得分圖和主成分得分值體現(xiàn),結(jié)果顯示,在1、10、100 Hz條件下DI值均為負(fù)值,而在高頻時(shí)DI值均為正值。表1羅列了所有1、10、100Hz以及1000Hz~10 000 Hz條件下的DI值。圖6(a)為低頻端最優(yōu)區(qū)分效果的主成分得分圖(1 Hz),圖6(b)為高頻端最優(yōu)區(qū)分效果的主成分得分圖(1 000 Hz)。PC1、PC2分別是主成分1和2,括號中的數(shù)值表示PC1、PC2各占原始特征值信息的百分比。

        表1 不同頻率下正弦包絡(luò)信號對4種味覺物質(zhì)檢測的DI值Table 1 DI value of different frequency sinusoidal envelope signal on different taste substances

        結(jié)果表明,1 Hz主成分得分值為-0.49%,1 000 Hz主成分得分值為97.39%。在高頻條件下智舌對4種味覺物質(zhì)有較好的區(qū)分辨識效果。

        5.2 高頻正弦包絡(luò)伏安法對不同品牌椰子汁品質(zhì)差異區(qū)分辨識研究

        研究考察了高頻信號對復(fù)雜體系液體類食品品質(zhì)差異的區(qū)分辨識能力,用市售椰島椰汁、椰島椰肉椰汁、椰樹椰汁、海航椰汁、華雄椰汁、椰林灣椰汁等6種椰汁進(jìn)一步驗(yàn)證其區(qū)分辨識能力[11-13]。DI值見表2。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與四種純物質(zhì)類似,正弦包絡(luò)伏安法的高頻端對樣品整體品質(zhì)差異的區(qū)分識別能力要明顯強(qiáng)于低頻端。1 Hz~100 Hz低頻端的DI值均為負(fù)值,1 000 Hz~10 000 Hz高頻端的DI值均為正值,并所有值均大于80%。

        表2 不同頻率下正弦包絡(luò)信號對不同椰汁檢測的DI值Table 2 DI value of different frequency sinusoidal envelope signal on different coconut

        圖7(a)為低頻端最優(yōu)主成分得分圖(1 Hz),圖7(b)為高頻端最優(yōu)主成分得分圖(1 000 Hz)。1Hz條件下主成分得分值為-3.82%,PC1貢獻(xiàn)率為67.11%,PC2貢獻(xiàn)率為17.73%。1 000 Hz條件下主成分得分值為95.65%,PC1貢獻(xiàn)率為 99.42%,PC2貢獻(xiàn)率為0.41%。比較兩者的主成分得分圖,1 000 Hz高頻正弦包絡(luò)脈沖對椰汁整體品質(zhì)的區(qū)分辨識能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于1 Hz的低頻正弦包絡(luò)脈沖。1 000 Hz高頻正弦包絡(luò)脈沖能夠區(qū)分5個不同廠家椰汁的品質(zhì)差異性,并且相同品牌椰汁在主成分得分圖上的聚集程度要高于1 Hz低頻正弦包絡(luò)脈沖。相反,對于1 Hz低頻正弦包絡(luò)脈沖,雖然對不同廠家之間的椰汁能很好區(qū)分辨識,但在同一廠家之間兩種不同椰汁區(qū)分效果不好。

        6 結(jié)語

        本研究在智舌原正弦包絡(luò)信號的基礎(chǔ)上,利用Labview虛擬儀器技術(shù),將正弦包絡(luò)信號的1 Hz、10 Hz、100 Hz的低頻端,拓展至 1 000 Hz~10 000 Hz的高頻激發(fā)區(qū)。并同時(shí)通過1.25 MHz的高頻采樣,實(shí)現(xiàn)了高頻正弦包絡(luò)伏安法的激發(fā)與采集。研究利用4種味覺物質(zhì)以及6種市售不同品牌椰汁產(chǎn)品品質(zhì)差異性的區(qū)分識別,驗(yàn)證高頻正弦包絡(luò)伏安法的有效性。結(jié)果顯示,高頻正弦包絡(luò)信號相對于低頻正弦包絡(luò)信號更能區(qū)分識別對不同品牌椰汁的品質(zhì)差異性,并且還能大大縮短檢測時(shí)間。高頻正弦包絡(luò)伏安法將有望替代低頻正弦包絡(luò)伏安法應(yīng)用于電子舌信號的激發(fā)與檢測當(dāng)中。

        [1]田師一.多頻脈沖電子舌系統(tǒng)的構(gòu)建及應(yīng)用[D].杭州:浙江工商大學(xué),2007:10-45

        [2]TIAN S Y,DENG S P,CHEN Z X.Multifrequency large amplitude pulse voltammetry:A novel electrochemical method for electronic tongue[J].Sensors and actuators B,2003,123(2):1049-1056

        [3]TIAN S Y,DENG S P,DING C H.Discrimination of red wine age using voltammetric electronic tongue based on multifrequency largeamplitude voltammetry and pattern recognition method[J].sensors and materials,2007,19(5):287-298

        [4]CHRISTIDIS K,ROBERTSON P,GOW K,et al.Voltammetric in situ measurements of heavy metals in soil using a portable electrochemical instrument[J].Measurement,2007,40(9/10):960-967

        [5]胡曉暉,毛岳忠,田師一,等.智舌信號的數(shù)字濾波設(shè)計(jì)[J].食品工業(yè)科技,2010,12(3):352-354

        [6]張東星,羅之綱,田師一,等.智舌在茶類飲料生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].食品研究與開發(fā),2010,31(3):184-186

        [7]田師一,鄧少平.多頻脈沖電子舌對酒類品種區(qū)分與辨識[J].釀酒科技,2006(11):24-26

        [8]Tian S Y,Xiao X,Deng S P.Sinusoidal envelope voltammetry as a new readout technique for electronic tongues[J].Microchim Acta,2012,178(3):315-321

        [9]許國根,許萍萍.化學(xué)化工中的數(shù)學(xué)方法及MATLAB實(shí)現(xiàn)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010:51-85

        [10]史永剛,粟斌,天高由.化學(xué)計(jì)量學(xué)方法及MATLAB實(shí)現(xiàn)[M].北京:中國石化出版社,2010:136-232

        [11]肖丹.強(qiáng)身養(yǎng)顏的椰汁[J].中國食品,2001,6(13):41-42

        [12]戴南藝,姚朔影.椰子汁的穩(wěn)定性研究[J].食品工業(yè)科技,2006,27(8):113-115

        [13]毛海梅,葉海輝.微薄消解—石墨爐原子吸收法測定椰果中鉻[J].熱帶農(nóng)業(yè)工程,2009,33(5):4-9

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