專利名稱：一種基于嗅覺成像傳感技術(shù)的黃酒酒齡鑒別方法和鑒別系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種嗅覺成像傳感技術(shù)用于檢測(cè)黃酒分類的方法，尤其是嗅覺成像傳感器用于黃酒酒齡鑒別的方法。
背景技術(shù)：
黃酒是我國(guó)歷史上最古老的酒種，是世界三大釀造酒(黃酒、葡萄酒和啤酒)之一。在黃酒釀造過(guò)程中，由于原料品種、糖化發(fā)酵劑種類、釀造方法、釀造季節(jié)、地域(環(huán)境)條件等諸多因素的影響，使黃酒種類繁多，其風(fēng)味物質(zhì)和香味特征不盡相同。為了評(píng)定出黃酒的質(zhì)量等級(jí)和優(yōu)劣狀況，以推向社會(huì)，供消費(fèi)者選擇，需要對(duì)黃酒品質(zhì)實(shí)行科學(xué)的檢測(cè)和評(píng) 價(jià)。 黃酒的品質(zhì)評(píng)定的內(nèi)容主要是理化指標(biāo)檢測(cè)和人工感觀品評(píng)。理化指標(biāo)的檢測(cè)一般都采用化學(xué)方法，雖然化學(xué)方法客觀可信，但具有步驟繁瑣、檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、檢測(cè)費(fèi)用高等缺點(diǎn)，不能對(duì)黃酒的品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)、在線檢測(cè)。感官品評(píng)容易受到專家的經(jīng)驗(yàn)、性別、年齡、精神狀態(tài)、身體狀況甚至地域環(huán)境等因素的影響，從而影響感官品評(píng)結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。黃酒的氣味特征是黃酒品質(zhì)評(píng)判的一個(gè)重要因素。近年來(lái)，電子鼻技術(shù)作為一種快速、無(wú)損、客觀的檢測(cè)方法，逐步應(yīng)用于黃酒品質(zhì)檢測(cè)的研究。但電子鼻技術(shù)多局限于利用金屬氧化物傳感器(MOS)檢測(cè)黃酒，MOS傳感器易受到環(huán)境溫濕度的影響。而嗅覺成像傳感器可以克服傳統(tǒng)金屬氧化物傳感器的缺點(diǎn)，靈敏度高，不易受到濕度的影響，可以應(yīng)用于黃酒等液態(tài)食品的檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服傳統(tǒng)氣味傳感器易受濕度影響的缺點(diǎn)，提供一種快速、靈敏、簡(jiǎn)便的嗅覺成像傳感器對(duì)黃酒酒齡進(jìn)行鑒別的方法。本發(fā)明是基于嗅覺成像傳感技術(shù)的黃酒酒齡檢測(cè)方法，具體實(shí)施步驟如下
Cl)選擇9種卟啉類化合物，如①2，3，7,8, 12，13，17，18-八乙基_21仏23"-卟吩錳(III)氯化物 ’② 5，10, 15，20-四苯基-21"，23//-卟吩氯化錳(III);③ 5，10, 15，20-四苯基-2W, 2M-卟吩；@ 5，10，15，20-四苯基 _2\H, 2M-卟吩銅(II) 5，10，15，20-四苯基-2W, 2M-卟吩氯化鐵(III) 5，10, 15，20-四(4-甲氧苯基)_21嘆2M-卟吩氯化鐵(III) ;@5，10，15，20-四苯基-2L7，23"-卟吩鋅；⑧ 5，10，15，20-四(4-甲氧苯基)-2L7，23"-卟吩鈷(II) ;@5，10，15，20-四(五氟苯基)-2L7，23"-卟啉氯化鐵(III)；以及6種pH指示劑，如①百里香酚藍(lán)，②溴百里酚藍(lán)，③溴甲酚綠，④甲酚紅，⑤溴甲酚紫，⑥中性紅。將它們?nèi)苡诼确禄蛘咭掖嫉扔袡C(jī)溶劑中，配制成l_2mg/mL的均勻溶液。(2)用微量取樣器取適量上述溶液，固定在反相C2硅膠板上或疏水性PVDF膜上，干燥后得到5X3成像傳感器陣列，密閉保存。
(3)通過(guò)掃描儀或者C⑶攝像頭獲取未與黃酒揮發(fā)物反應(yīng)的成像傳感器陣列圖像。(4)取適量黃酒樣品于密閉容器中，將成像傳感器陣列固定在樣品的頂空，使成像傳感器陣列與黃酒的揮發(fā)物相接觸，反應(yīng)一段時(shí)間。通過(guò)掃描儀或CCD攝像頭獲取與黃酒揮發(fā)物反應(yīng)后的成像傳感器陣列圖像。(5)提取成像傳感器陣列中各顯色劑反應(yīng)前后的R、G、B顏色特征(R、G、B分別代表紅、綠、藍(lán)三個(gè)通道的顏色)，并計(jì)算各顯色劑反應(yīng)前后的顏色特征變化，每個(gè)顯色劑得到3個(gè)特征值，即AR，Λ G和Λ B。為加大傳感器可視圖像間的對(duì)比度，以使人眼看上去更直觀、更清晰，將AR、AG、Λ B的絕對(duì)值通過(guò)正規(guī)化處理映射到0-255之間。將三個(gè)5X3差矩陣(AR、AG、AB)絕對(duì)值分別生成5X3的R、G、B分量的灰度圖像。再將灰度圖像疊力口，生成可視化差值圖像。每個(gè)傳感器陣列共有15個(gè)顯色劑，則一個(gè)黃酒樣品就包含45個(gè) 成像傳感器特征值。(6)將成像傳感器陣列的特征值與黃酒的酒齡相關(guān)聯(lián)，通過(guò)判別函數(shù)分析(DFA)對(duì)黃酒的酒齡進(jìn)行判別。本發(fā)明還公開了基于上述方法的黃酒鑒別系統(tǒng)，由反應(yīng)器、嗅覺成像傳感器、掃描儀或者CCD攝像頭、以及圖像處理分析模塊構(gòu)成；
反應(yīng)器用于盛放黃酒樣品和固定嗅覺成像傳感器，黃酒揮發(fā)物與嗅覺成像傳感器在反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)；
掃描儀或者CCD攝像頭，用于獲取反應(yīng)前、后嗅覺成像傳感器的圖像信息，并傳送至圖像處理分析模塊；
圖像處理分析模塊，用于接收掃描儀或者CCD攝像頭傳送的圖像信息，提取成像傳感器中各顯色劑的反應(yīng)前后的顏色特征，計(jì)算反應(yīng)前后的顏色特征變化；結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法對(duì)不同酒齡的黃酒進(jìn)行分類鑒別。所述嗅覺成像傳感器是由顯色劑構(gòu)成的陣列。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1.嗅覺成像傳感器陣列與黃酒的揮發(fā)物反應(yīng)，是在自然環(huán)境下，即無(wú)須加熱或者震動(dòng)情況下，黃酒的自由揮發(fā)物與成像感器陣列反應(yīng)；2.嗅覺成像傳感器技術(shù)可以快速、方便、準(zhǔn)確的評(píng)判黃酒的酒齡，檢測(cè)靈敏度高，可以克服傳統(tǒng)理化分析及人工感官品評(píng)的局限性，以及傳統(tǒng)氣體傳感器易受濕度影響的缺點(diǎn)。本發(fā)明為黃酒的質(zhì)量評(píng)判提供了有效、簡(jiǎn)便的新方法。


圖I嗅覺成像技術(shù)檢測(cè)黃酒的實(shí)驗(yàn)過(guò)程示意 圖2判別函數(shù)分析處理4個(gè)不同年份黃酒的嗅覺成像傳感器特征值的得分圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :
(I)所測(cè)試的黃酒為“旦陽(yáng)”牌的4個(gè)不同年份的黃酒，分別為3年、5年、8年和10年陳黃酒。每種黃酒為15個(gè)樣本，共60個(gè)樣本。(2)選取了 9種卟啉類化合物①2，3，7，8，12，13，17，18-八乙基-2L7，23#-卟吩錳(III)氯化物5，10, 15，20-四苯基-21"，2W-卟吩氯化錳(III);③ 5，10, 15，20-四苯基-2W, 2M-卟吩；@ 5，10，15，20-四苯基 _2\H, 2M-卟吩銅(II) 5，10，15，20-四苯基-2W, 2M-卟吩氯化鐵(III) 5，10, 15，20-四(4-甲氧苯基)_21嘆2M-卟吩氯化鐵(III) ;@5，10，15，20-四苯基-2L7，23"-卟吩鋅；⑧ 5，10，15，20-四(4-甲氧苯基)-2L7，23"-卟吩鈷(II) ;@5，10，15，20-四(五氟苯基)-2L7，23"-卟啉氯化鐵(III)；以及6種pH指示劑①百里香酚藍(lán)，②溴百里酚藍(lán)，③溴甲酚綠，④甲酚紅，⑤溴甲酚紫，⑥中性紅。將它們分別溶于氯仿或者無(wú)水乙醇等有機(jī)溶液中，配制成2mg/mL的均勻溶液。(3)用微量取樣器取適量上述溶液，固定在反相C2硅膠板上，干燥后得到5X3成像傳感器陣列，密閉保存。(4)通過(guò)掃描儀獲取未與黃酒揮發(fā)物反應(yīng)的成像傳感器陣列圖像。(5)取20mL黃酒樣品于培養(yǎng)皿中，將成像傳感器陣列固定在培養(yǎng)皿的蓋子上，即樣品的頂空，使成像傳感器陣列與黃酒的揮發(fā)物相接觸，反應(yīng)16min后，通過(guò)掃描儀獲取與 黃酒揮發(fā)物反應(yīng)之后的成像傳感器陣列圖像。(6)提取成像傳感器陣列中各顯色劑反應(yīng)前后的R、G、B顏色特征，并計(jì)算各顯色劑反應(yīng)前后的顏色特征變化，每個(gè)顯色劑得到3個(gè)特征值，即AR，Λ G和Λ B。每個(gè)傳感器陣列共有15個(gè)顯色劑，則一個(gè)黃酒樣品就包含45 (15X3)個(gè)成像傳感器特征值。(7)采用判別函數(shù)分析(DFA)處理60個(gè)黃酒樣品的傳感器特征值。圖2顯示了前兩個(gè)判別函數(shù)的得分圖，從圖中可以看出，LDA可以完全區(qū)分4個(gè)不同年份的黃酒。說(shuō)明，嗅覺成像傳感器技術(shù)結(jié)合合適的化學(xué)計(jì)量學(xué)方法可以快速、準(zhǔn)確的評(píng)判黃酒的酒齡，該方法是可行的。
權(quán)利要求
1.一種基于嗅覺成像傳感技術(shù)的黃酒齡鑒別方法，是先制作嗅覺成像傳感器；通過(guò)掃描儀或者CCD攝像頭獲取反應(yīng)前嗅覺成像傳感器的圖像；使嗅覺成像傳感器與黃酒的揮發(fā)物反應(yīng)；通過(guò)掃描儀或者CCD攝像頭獲取反應(yīng)后嗅覺成像傳感器的圖像；提取成像傳感器陣列中各顯色劑的反應(yīng)前后的顏色特征，計(jì)算反應(yīng)前后的顏色特征變化；結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法對(duì)不同酒齡的黃酒進(jìn)行分類鑒別。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于嗅覺成像傳感技術(shù)的黃酒齡鑒別方法，其特征在于具體步驟如下 (1)選擇用于顯色反應(yīng)的卟啉類化合物和PH指示劑若干，分別將它們?nèi)苡诼确禄蛘咭掖嫉扔袡C(jī)溶劑中，配制成l_2mg/mL的均勻溶液；用微量取樣器分別取適量上述溶液，分別固定在反相C2硅膠板上或疏水性PVDF膜上，干燥后得到成像傳感器陣列，密閉保存； (2)通過(guò)掃描儀或者CCD攝像頭獲取未與黃酒揮發(fā)物反應(yīng)的成像傳感器陣列圖像； (3)取適量黃酒樣品于密閉容器中，將成像傳感器陣列固定在樣品的上方，使成像傳感器陣列與黃酒的揮發(fā)物相接觸，反應(yīng)一段時(shí)間后通過(guò)掃描儀或CCD攝像頭獲取與黃酒揮發(fā)物反應(yīng)后的成像傳感器陣列圖像； (4)提取成像傳感器陣列中各顯色劑反應(yīng)前后的顏色特征，并計(jì)算各顯色劑反應(yīng)前后的顏色特征變化，每個(gè)顯色劑得到3個(gè)特征值，即AR，AG和ΛΒ; (5)將成像傳感器陣列的特征值與黃酒的酒齡相關(guān)聯(lián)，通過(guò)線性判別分析對(duì)黃酒的酒齡進(jìn)行判別。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于嗅覺成像傳感技術(shù)的黃酒齡鑒別方法，其特征在于所述的卟啉類化合物是①2，3，7，8，12，13，17，18-八乙基-2L7，2M-卟吩錳(III)氯化物；② 5，10，15，20-四苯基-2L7, 23"-卟吩氯化錳(III);③ 5，10，15，20-四苯基-2L7, 23"-卟吩；@ 5，10, 15，20-四苯基-21"，2W-卟吩銅(II) 5，10, 15，20-四苯基 _2\H, 2M-卟吩氯化鐵(III)；⑥5，10，15，20-四(4-甲氧苯基)-2L7，2W-卟吩氯化鐵(III)；⑦ 5，10, 15，20-四苯基-2L7, 23"-卟吩鋅；@5，10, 15，20-四(4-甲氧苯基)-2L7, 23"-卟吩鈷(II) ； 5，10，15，20-四(五氟苯基)_21嘆23"-卟啉氯化鐵(III)； 所述的PH指示劑，是①百里香酚藍(lán)，②溴百里酚藍(lán)，③溴甲酚綠，④甲酚紅，⑤溴甲酚紫，⑥中性紅。
4.一種基于權(quán)利要求I所述方法的黃酒鑒別系統(tǒng)，其特征在于，由反應(yīng)器、嗅覺成像傳感器、掃描儀或者CCD攝像頭、以及圖像處理分析模塊構(gòu)成； 反應(yīng)器用于盛放黃酒樣品和固定嗅覺成像傳感器，黃酒揮發(fā)物與嗅覺成像傳感器在反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)； 掃描儀或者CCD攝像頭，用于獲取反應(yīng)前、后嗅覺成像傳感器的圖像信息，并傳送至圖像處理分析模塊； 圖像處理分析模塊，用于接收掃描儀或者CCD攝像頭傳送的圖像信息，提取成像傳感器中各顯色劑的反應(yīng)前后的顏色特征，計(jì)算反應(yīng)前后的顏色特征變化；結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法對(duì)不同酒齡的黃酒進(jìn)行分類鑒別。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于所述嗅覺成像傳感器是由顯色劑構(gòu)成的陣列。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于嗅覺成像傳感技術(shù)的黃酒齡鑒別方法和鑒別系統(tǒng)，具體包括如下步驟嗅覺成像傳感器的制作；通過(guò)掃描儀或者CCD攝像頭獲取反應(yīng)前嗅覺成像傳感器的圖像；嗅覺成像傳感器與黃酒的揮發(fā)物反應(yīng)；獲取反應(yīng)后嗅覺成像傳感器的圖像；提取成像傳感器陣列中各顯色劑的反應(yīng)前后的顏色特征，計(jì)算反應(yīng)前后的顏色特征變化；結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法對(duì)不同酒齡的黃酒進(jìn)行分類鑒別。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)氣味傳感器的易受濕度影響的缺點(diǎn)，檢測(cè)速度快、靈敏度高，結(jié)果準(zhǔn)確。
文檔編號(hào)G01N21/78GK102967597SQ20121036298
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者陳全勝, 歐陽(yáng)琴, 趙杰文 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)