基于电子舌技术的橙汁品质检测研究

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橙汁是目前世界上消费量最大的果汁。橙汁和橙汁饮料作为健康饮品,具有原橙子果肉色泽和风味,能增强免疫力、延缓衰老,深受广大消费者喜爱。橙汁品质通常由感官评价和理化指标检测来评定,这些测量方法主要对果汁的单个成分进行分析。然而果汁是一个复杂的体系,单一或者少数的几个指标不能准确反映出果汁的整体品质。电子舌是模拟人类舌头的智能识别系统,利用味觉传感器阵列获取信息,结合适当的模式识别方法,能够对液体样本的味觉特征进行总体评价,具有快速、客观、准确、重现性好、操作方便等优点。本课题以橙汁为对象,探讨利用电子舌技术结合模式识别方法快速检测橙汁品质的方法。主要内容如下:  1.利用电子舌鉴别橙汁品牌和加工方式的研究。首先研究橙汁检测过程中电子舌响应信号特征,优化电子舌检测条件,得到电子舌检测橙汁的适宜条件。在适宜条件下利用电子舌对不同品牌和加工方式的橙汁进行检测,将得到的数据进行分析。结果发现,主成分分析法(PCA)的处理结果能够反映各类样品的分类信息。费舍尔判别(FisherDA)方法能识别橙汁品牌和加工方式,对于橙汁的不同品牌,当主成分数为2时,训练集和预测集的识别率均达到100%;对于橙汁的不同加工方式,当主成分数为3时,训练集识别率为98.21%,预测集的识别率为100%。  2.利用电子舌结合多变量分析方法定量分析橙汁理化指标模型的研究。首先以国标为参考测量方法检测常见几种市售橙汁和橙汁饮料的pH、总酸、可溶性固形物、氨基态氮,然后利用电子舌进行检测。建立电子舌信号与4种理化指标间的偏最小二乘(PLSR)和支持向量机(SVR)方法模型。结果表明PLSR和SVR都可以对橙汁pH、总酸、氨基态氮进行很好地预测,模型预测集的相关系数(Rp)均大于0.900,其中SVR模型更优,预测均方根误差(RMSEP)较小,分别为0.030、0.027 g/100g、1.432 mg/100g。对可溶性固形物SVR模型预测效果好而PLS模型效果不佳,SVR模型预测集的Rp为0.968,RMSEP为0.193 g/100g。  3.基于电子舌的橙汁滋味品质定量评价模型研究。首先建立橙汁感官评价方法,采用模糊七度标度法作为果汁感官品质评价方法,为合理确定橙汁各感官评价指标的权重,采用因子分析法确定权重,得到橙汁色泽、香气、酸度、甜度、苦涩味、体态的权重分别为0.15,0.06,0.20,0.24,0.15,0.20。然后建立电子舌定量评价橙汁滋味感官得分模型,比较PLSR和BP神经网络方法。结果发现:BP神经网络方法较优,用独立样本检验模型精度,其预测值与参考值间的相关系数为0.908,预测均方根误差为0.167。  4.基于电子舌技术的橙汁掺伪检测研究。用电子舌检测由水、糖酸液、非浓缩还原(NFC)橙汁配制成的掺伪橙汁,将得到的电子舌信号进行分析,PCA分析结果发现橙汁和掺伪橙汁可以完全分开。对三种掺伪方式分别建立PLSR模型定量预测原橙汁浓度,研究发现:水和糖酸液掺伪下的PLSR模型的预测集Rp均高于0.940,RMSEP均小于3;NFC橙汁掺伪下PLSR模型预测集Rp为0.839,RMSEP为5.099。  研究表明,采用电子舌技术能够实现橙汁品质快速检测,该技术在橙汁品质检测中具有较高的实用价值。
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