实验五电子舌

基于电子舌对不同饮料口味的区分一、 实验目的1）较熟练操作电子舌仪器安装，仪器操作，数据导出并进行处理。2）利用电子舌对不同类别进行区分并进行简单数据处理。二、实验原理电子舌是一种由低选择性、非特异性的交互敏感传感器阵列，配以合适的模式识别方式及多元统计方法的定性定量分析的现代化分析检测仪器。电子舌的人工脂膜模拟人舌头的感受机制，可与呈味物质之间产生静电作用或疏水作用，以便感受味觉。其味觉信息主要包括以下几个方面：五个基本味即， 酸味、苦味、涩味、鲜味、咸味、甜味。三个回味即，苦味回味、涩味回味、鲜味回味（丰度）。 三、实验材料与设备五种市售饮料：1普通绿茶、2果汁、3统一绿茶、4康师傅绿茶、5康师傅红茶，SA402B多通道型仿生脂质膜电子舌，日本insent公司。四、实验步骤1） 样品预处理：电子舌测定样品必须是澄清液体，不能含有有机试剂。要求脂肪含量不能高于5%：酒精含量必须小于20%。2） 传感器准备：味觉传感器（S），参比液（30 mM KCl + 0.3 mM酒石酸），内部溶液（3.33 M氯化钾饱和氯化银），positive和negetive,一次性手套，100µl移液枪，100ml烧杯。 3） 传感器活化：使用前需将传感器置于相关溶液中浸泡至少24h；电极采用3.3M的氯化钾溶液浸泡，味觉传感器采用参比液浸泡。4） 组装电子舌，安装味觉传感器，放置样品及参比液。5）开机，测定之前对传感器进行校验约30min。校验通过开始测量样品。6）具体操作流程：打开Setup of measurement，在General setting 中的Date file中新建文件选择测量文件后缀名为 *.dat （可新建文本文档，改后缀名），测量时一般测量的循环次数为4次， 在sample选项界面里选择样品文件，新建文件选择后缀名为*.sap的文件，同时设定样品的数量。选定测定方法一般选择默认的方法。在sensor选项界面里可以选择传感器的进入进出液体，界面底部为传感器矫正，测量，方法选择，选项条。最后点击start，开始测量样品。后进行简单数据处理和数据导出。五、数据处理1）数据预处理：测定量在4次情况下，使用3次重复测量数据，删除第一次循环测定的数据；使用3次重复测量数据。若在测定5次的情况下删除前两个循环数据使用后三个数据处理。2）数据评价方法：a) 差分插补(Interpolation difference): 该处理使测量数据中的第一个样本的所有值被校正为“0”。它主要用于评价样品（相对比较）之间的差异b) 插值（Interpolation addition）：此处理考虑到第一组测量数据的所有值；“原始数据的第一个周期的第一个值”，而数据被校正。它主要是用来了解一个未知的味道的样品的所有的味道c) 数据转换：使用仪器自带软件将传感器的电信息转化为味觉信息。d) 数据处理：使用主成分分析，相关图表对味觉进行解释。3）具体操作步骤：运行Taste analysis application软件，如果有多个文件可以使用link file合并多个文件。点击Individual delete选择要删除的数据（删除第一次测量的数据）。后进行数据修正，文件选择是经过删除第一次测量的*.dat文件，在软件中选择rpolation difference程序，并勾选Apply statistics analyze，Regard sample placed at first place as standard sample，然后点击OK，此过程之后会新建两个文件( ID-*.dat) 和(ID-*.prt) ，PRT文件是相关的统计文件，如平均数、标准偏差。最后进行数据转换：此操作将电子舌测量的传感器电信息转换为味觉信息，食品的味觉进行量化，使用的是经过数据处理的ID-*.dat文件。在transformation file 中选择相应的味觉转换程序，勾选 Apply statistics analyze点击OK，得到转换味觉信息后的数据。可打开Open the file with program “word pad“进行数据复制保存，包括(Estimate-ID *.dat) 和(EstimateID-*.prt)文件。六、实验结果与分析表一：基于电子舌的不同饮料的滋味品质表SournessBitternessAstringencyAftertaste-BAftertaste-AUmamiRichnessSaltiness100000000256.19-12.65-10.360.6-7.27-20.9-2.89-6.12316.89-6.427.3-0.981.87-4.58-2.31-3.08454.85-11.04-5.87-0.08-1.43-20.06-3.42-6.88550.29-12.05-6.67-0.73-3.04-18.31-4.19-3.82图一：基于电子舌的不同饮料的滋味雷达图图二：基于电子舌的不同饮料的酸味和苦味相关性散点图图三：基于电子舌的不同饮料的滋味PCA分析结果分析：由图一结合表一可知，五种饮料酸味相差较大，2、4、5三种饮料酸味响应值较高，1、3号较低，其中4、5为同一厂家生产的绿茶，3为果汁。鲜味的区别也较大，说明电子舌对不同品种的饮料是可以区分的。由图三可知第一主成分占了96.64%，而第二主成分仅占2.7%，因此区分这三种饮料的主要因素是第一主成分的敏感性。基于电子鼻对不同水果挥发物的检测一、 实验目的1） 较熟练操作电子鼻获取数据，并进行处理2） 利用电子鼻获取数据对不同类别水果进行区分二、 实验原理电子鼻模拟人的嗅觉器官对气味进行“感知、分析和判断”。它一般由气敏传感器阵列、信号处理子系统和模式识别子系统等三大部分组成，工作时，气味分子被气敏传感器阵列吸附，产生信号；生成的信号被送到信号处理子系统进行处理和加工；并最终由模式识别子系统对信号处理的结果作出判断。越来越多的研究证明，运用电子鼻技术进行气味分析，可以客观、准确、快捷地评价气味，并且具有重复性好的特点。样品气体气室及传感器阵列采样泵流量计数据采集及模式识别Pen3电子鼻用户界面清洗泵三、 实验材料与设备苹果、梨、桔子 德国pen3电子鼻四、 实验步骤1） 将三种水果进行编号，并放置于1L的烧杯中，用锡箔纸保鲜密封，于是问（25左右）下静置30min,待其顶空挥发物达到平衡状态；2） 组装电子鼻，分别连接电源线、数据线、过滤器、进样管；3） 开机，当设备显示start by时，在winmuster软件界面点击0pitions，选择search devices,l连接pen3电子鼻，点ok；4） 设置电子鼻测试参数（opitions-pens-settings）：样品准备时间5s,自动调零时间5s，样品测定间隔时间1s，样品测定时间60s,清洗时间60s，清洗时间200s,内部空气流速300mL/min；5） 进样之前，先进行洗气。多次洗气，直至10个传感器的响应值为1（一般为一条直线）；6） 样品静置30min，样品顶空挥发物达到平衡状态，进样针插入锡箔纸进行顶空取样检测；7） 重复测试：洗气-归零-样品准备-进行测试；8） 测试结束，保存至*。Nos的结果文件到设置的路径文件夹；9） 用winmuster自带软件进行数据处理方法进行不同水果挥发物的区分，file-pattern-edit pattern，进入编辑模板，add文件，选择提取数据方式，设置时间范围和名称，添加相应电子鼻文件，建立区分模板。10） 建立模板后，按F5，依次查看loading、PCA、LDA分析区分结果。五、 数据处理1） 分别利用PCA、LDA方法对三种水果进行分类；2） 利用载荷分析，初步确定特征传感器；3） 基于上述特征传感器，采用PCA和LDA对三种水果进行分类，并比较传感器优选前后分类效果的差异。六、 实验结果分析图一 基于电子鼻传感器对不同水果的loading分析由上图loading分析可知，主成分1占的比例达到98.35%，其中w2s传感器所占的比例达到75%以上，传感器w1s也占到了55%左右，其中w2s对醇类和醛酮类敏感，说明苹果、橘子和梨三种水果的醇、醛酮类气体含量较高。w1s是对甲基类敏感的传感器。图二 基于电子鼻传感器对不同水果的判别分析由图二可知，苹果和梨的区分度达到0.95，苹果和桔子的区分度只有0.344，梨和桔子的区分度也只有0.375。区分度均大于0.05，故通过此传感器是很容易将三种水果区分开来。图三 基于电子鼻传感器对不同水果的PCA分析由图三PCA图可以看出：第1主成分和第2主成分的贡献率分别达到84.48 %和 13.27 %。苹果、桔子和梨三者聚类分散，能够很好地用电子鼻区分。图四 基于电子鼻传感器对不同水果的LDA分析从图四LDA 图可以看出：第1 主成分和第 2 主成分的贡献率分别为 98.35 %和1.60 %. 三种水果可以较好地区分开来，桔子和梨的比较接近，与苹果的较远。