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電子鼻(氣味分析系統(tǒng))是一種氣味分析儀器,又稱人工嗅覺系統(tǒng),是在材料科學(xué)和傳感技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,利用各種傳感器的仿生學(xué)技術(shù),模仿人類嗅覺細(xì)胞的工作模式,實(shí)現(xiàn)對氣體、氣味的檢測。飲料由于不同的原料、原料具有不同的產(chǎn)地、不同批次、不同品牌飲料、不同的加工條件等多變量的影響下,整體氣味也會有所不同,而電子鼻(氣味分析系統(tǒng))的傳感器對不同的氣味會表現(xiàn)出不同的響應(yīng)度,從而達(dá)到區(qū)分鑒別的目的。食品的風(fēng)味是評價食品質(zhì)量的重要因素,沒有人愿意買風(fēng)味很差的食品。然而評價食品風(fēng)味是一項(xiàng)很復(fù)雜的工作,不僅需要評價風(fēng)味本身,還需要看消費(fèi)者對這種風(fēng)味的接受程度。所以風(fēng)味評價需要從感覺上、化學(xué)或物理等多方面來進(jìn)行分析。風(fēng)味物質(zhì)的活性成份可以用氣相色譜法和GC-MS測量得到。但是化學(xué)分析儀器是復(fù)制的。目前還沒有通用的分離方法,用于揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的全色譜分析。但已經(jīng)建立了一些分離技術(shù),包括液體與液體的分離,液體與固體的分離,固相提取,快速溶劑提取,頂空分析,空氣抽取,直接熱解吸法等等。這些技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用了很多年,但是簡單樣品制備,甚至是無需樣品制備的情況下分析風(fēng)味,目前只有電子鼻(氣味分析系統(tǒng))可以做到,或者是人的感官嗅聞。因此近幾年利用電子鼻(氣味分析系統(tǒng))測試食品的風(fēng)味全面興起,給科研和產(chǎn)品研發(fā)帶了了便利。下面我們介紹電子鼻(氣味分析系統(tǒng))的各方面應(yīng)用。
飲料產(chǎn)品中具有揮發(fā)性物質(zhì),風(fēng)味對于消費(fèi)者的選擇格外重要,市面上的飲料產(chǎn)品也是琳瑯滿目,所以飲料產(chǎn)品風(fēng)味的檢測對于飲料產(chǎn)品的感官評測特別重要。飲料揮發(fā)性化合物的種類和含量是評價其風(fēng)味品質(zhì)的重要指標(biāo)。電子鼻(氣味分析系統(tǒng))在飲料品質(zhì)及風(fēng)味鑒別中有諸多應(yīng)用。例如:電子鼻(氣味分析系統(tǒng))可用于對不同飲料制品、不同產(chǎn)地原料制作飲料、不同批次、品牌飲料的區(qū)分辨別,同時也可應(yīng)用于飲料制品的等級區(qū)分和貨架期及特殊化學(xué)成分的含量預(yù)測。電子鼻(氣味分析系統(tǒng))進(jìn)行飲料中香精香氣成分含量的模糊預(yù)測;電子鼻(氣味分析系統(tǒng))檢測飲料加工方法等的關(guān)系;如今,電子鼻(氣味分析系統(tǒng))可作為一種通過氣味評價飲料消費(fèi)者喜好度的新方法,是目前研究飲料風(fēng)味品質(zhì)的主要趨勢和熱點(diǎn)。電子鼻(氣味分析系統(tǒng))在飲料風(fēng)味物質(zhì)氣味檢測方面的應(yīng)用,例如:
1.電子鼻(氣味分析系統(tǒng))應(yīng)用于橙汁的區(qū)分檢測
2.電子鼻(氣味分析系統(tǒng))在不同產(chǎn)地咖啡區(qū)分鑒別中的應(yīng)用
3.電子鼻(氣味分析系統(tǒng))用于不同批次純凈水的區(qū)分辨別
4.基于純凈水氣味分析及水源地判別的電子鼻(氣味分析系統(tǒng))的應(yīng)用
5.電子鼻(氣味分析系統(tǒng))用于不同品牌豆奶粉的區(qū)分檢測及模型的建立與檢驗(yàn)
6.電子鼻(氣味分析系統(tǒng))在馬蹄飲料產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)化中的應(yīng)用
7.電子鼻(氣味分析系統(tǒng))運(yùn)用于西番蓮果汁的品質(zhì)檢測
關(guān)于-電子鼻(氣味分析系統(tǒng))檢測飲料風(fēng)味物質(zhì)差異性的應(yīng)用,在此案例如下:
1. 電子鼻(氣味分析系統(tǒng))應(yīng)用于飲料濃縮方式的選擇研究
濃縮方式選擇:由電子鼻(氣味分析系統(tǒng))結(jié)果可知:由傳感器響應(yīng)雷達(dá)圖可知,原漿和冷凍濃縮樣品的雷達(dá)圖較為接近,剩余兩種樣品的氣味響應(yīng)信號相差較大,其中真空濃縮氣味保留情況好,真空熱濃縮氣味損失嚴(yán)重。對于四個樣品來說,進(jìn)行傳感器優(yōu)化,后優(yōu)化的傳感器結(jié)果為:S14_P_S11_P_S9_P_S7_P_S6_P_S4_P_S2_P。PCA圖中,DI值為90.04%,說明主成分分析法的整體區(qū)分效果很好,主成分1和主成分2的總貢獻(xiàn)率為99.39%,基本可以代表樣品全部信息。此外,樣品冷凍濃縮和原漿聚集在一起,真空濃縮和真空熱濃縮單獨(dú)在自己的區(qū)域,說明樣品冷凍濃縮和原漿的的氣味信息比較相似。所以電子鼻(氣味分析系統(tǒng))可用于果汁濃縮方式的區(qū)分。
2. 電子鼻(氣味分析系統(tǒng))應(yīng)用于飲料(番石榴果汁)貯藏時間區(qū)分鑒別研究
貯藏時間區(qū)分鑒別:由電子鼻(氣味分析系統(tǒng))結(jié)果可知:由不同番石榴果汁樣品傳感器響應(yīng)雷達(dá)圖可知,這5個樣品的雷達(dá)圖有所不同。(樣品編碼代表貯藏天數(shù))。其中,6、12、18號的雷達(dá)圖很接近,氣味特征比較接近,0號、24號和6、12、18號樣品的區(qū)別較大。他們的氣味差異主要體現(xiàn)是在1、2、5、6、8、9、10、11、12、13號傳感器上。對于五個樣品來說,進(jìn)行傳感器優(yōu)化,后優(yōu)化的傳感器結(jié)果為:S13_P_S12_P_S11_P_S9_P_S6_P_S5_P_S1_P。PCA圖中,橫坐標(biāo)表示diyi主成分所占整體信息量的百分比,縱坐標(biāo)表示第二主成分所占整體信息量的百分比。在圖中DI值為94.37 %,說明主成分分析法的整體區(qū)分效果很好,主成分1和主成分2的總貢獻(xiàn)率為92.44%,基本可以代表樣品全部信息。圖中,各樣品的重復(fù)性較好。此外,樣品6、12、18聚集在一起,0號和24號樣品單獨(dú)在自己的區(qū)域,說明6、12、18樣品的氣味信息比較相似,0號、24號和6、12、18號區(qū)別較大。LDA同樣區(qū)分效果很好,所以電子鼻(氣味分析系統(tǒng))可用于番石榴果汁貯藏時間的區(qū)分。
后,電子鼻(氣味分析系統(tǒng))含有多元數(shù)理統(tǒng)計系統(tǒng):對象整體品質(zhì)差異的區(qū)分檢驗(yàn)(PCA)、原產(chǎn)地保護(hù)產(chǎn)品以及品牌產(chǎn)品真?zhèn)伪孀R(SIMCA、PLS-DA)、產(chǎn)品品質(zhì)等級評定(DFA)、樣品感官屬性以及理化指標(biāo)的快速反演(PLS)、產(chǎn)品貨架時間的評價(PCA、PLS);算法多樣:含有Euclidean Dis歐氏距離、CORRELATION相關(guān)系數(shù)、MAHALANOBIS馬氏距離、DP dis個體識別率、DI dis區(qū)分指數(shù)、Scores Dd得分值分離度、Eigenvalue Dd特征值分離度等算法,可對飲料產(chǎn)品氣味,例如電子鼻(氣味分析系統(tǒng))檢測飲料產(chǎn)品質(zhì)量及風(fēng)味差異性的應(yīng)用研究,產(chǎn)生重要作用。
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