一種基于嗅覺(jué)指紋信息快速檢測(cè)超高壓果汁品質(zhì)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于食品領(lǐng)域，尤其涉及一種基于嗅覺(jué)指紋信息快速檢測(cè)超高壓果汁品質(zhì) 的方法，直接對(duì)超高壓處理后的柑橘汁進(jìn)行定性定量分析，是一種便捷、客觀、快速的檢測(cè) 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 柑橘果汁在加工和貯存過(guò)程中，香氣、理化指標(biāo)容易發(fā)生變化，從而影響柑橘汁的 品質(zhì)，影響柑橘汁在市場(chǎng)的銷(xiāo)售。目前，新型的果汁殺菌方式以被廣泛研宄應(yīng)用，其中相對(duì) 熱門(mén)的有超高壓處理。
[0003] 超高壓技術(shù)是近幾年興起的一種新型食品加工技術(shù)，具有有效殺滅食品中的微生 物、鈍化酶的活性的特點(diǎn)，同時(shí)能保持食品原有的風(fēng)味、色澤、營(yíng)養(yǎng)成分等優(yōu)點(diǎn)。超高壓已 經(jīng)廣泛被應(yīng)用到果汁行業(yè)中，對(duì)果汁的理化特性具有很好的保護(hù)，例如能將維生素C的損 失降到最低，pH值在整個(gè)超高壓處理過(guò)程中基本保持不變。檢測(cè)超高壓處理果汁的品質(zhì)的 常規(guī)方法有：化學(xué)試劑法、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS)、核磁共振成像、高效液相色譜 (HPLC)等，但是方法存在費(fèi)用昂貴、檢測(cè)周期長(zhǎng)、對(duì)檢測(cè)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)人員的素質(zhì)要求高等問(wèn) 題。電子鼻采用了人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了由儀器"嗅覺(jué)"對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行客觀分析。電子鼻作為 一種便捷、客觀的品質(zhì)檢測(cè)方法，在食品領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種基于嗅覺(jué)指紋信息快速檢測(cè)超高壓果汁 品質(zhì)的方法，利用嗅覺(jué)傳感器對(duì)不同超高壓處理的柑橘汁進(jìn)行快速定量定性分析。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一種基于嗅覺(jué)指紋信息快速檢測(cè)超 高壓果汁品質(zhì)的方法，具體步驟包括如下：
[0006] (1)將柑橘表面處理干凈，去皮，榨汁，經(jīng)過(guò)濾得到純濃度的柑橘汁備用；將柑橘 汁進(jìn)行包裝后放到超高壓容器中，分別采用不同的壓力進(jìn)行超高壓處理；將超高壓處理后 的柑橘汁放于密封容器中，在室溫下密封，放置一段時(shí)間使密封容器中的頂空氣體達(dá)到飽 和；所述頂空氣體即為樣品氣體；
[0007] (2)通過(guò)電子鼻內(nèi)置泵將密封容器中的頂空氣體吸入電子鼻的傳感器陣列通道 內(nèi)，電子鼻傳感器與樣品氣體發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生傳感器信號(hào)；所述傳感器信號(hào)是傳感器接觸樣 品氣體時(shí)的電導(dǎo)率G與傳感器在經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)氣體時(shí)的電導(dǎo)率&的比值，即G/Gm所述電子鼻 傳感器的檢測(cè)時(shí)間為80s，清洗時(shí)間為60s，內(nèi)置泵氣體流速為200ml/min;
[0008] (3)對(duì)超高壓處理過(guò)的柑橘汁進(jìn)行理化指標(biāo)維生素C和pH的檢測(cè)；柑橘汁的維生 素C采用2,6-二氯靛酚法進(jìn)行測(cè)定；柑橘汁的pH值用pH測(cè)試儀在樣品溶液中直接進(jìn)行測(cè) 定；
[0009] (4)提取步驟3中傳感器穩(wěn)定時(shí)的信號(hào)值作為原始數(shù)據(jù)，采用逐步判別分析對(duì)不 同壓強(qiáng)處理的柑橘汁進(jìn)行定性分析；通過(guò)隨機(jī)森林建立電子鼻傳感器的嗅覺(jué)指紋信息與超 高壓處理后的柑橘汁中的維生素C、pH值的定量預(yù)測(cè)模型；
[0010] (5)將待測(cè)柑橘汁通過(guò)步驟2得到其電子鼻傳感器信號(hào)，再將傳感器信號(hào)輸入步 驟4得到的預(yù)測(cè)模型中，預(yù)測(cè)待測(cè)柑橘汁的超高壓值以及維生素C、pH值，從而達(dá)到僅利用 電子鼻就能有效預(yù)測(cè)柑橘汁品質(zhì)變化的目的。
[0011] 所述的步驟1中：柑橘去皮，榨汁后，經(jīng)兩層240目紗布過(guò)濾，棄濾渣，得到純濃度 的柑橘汁備用；將250-500ml柑橘汁放入到聚丙烯袋密封，再將整袋聚丙烯袋放入到聚乙 烯袋中，在聚乙烯袋中放入等量的水，去氣泡密封；將包裝好的柑橘汁放到超高壓容器中， 分別采用100MP，200MP，300MP，400MP，500MP的壓力進(jìn)行超高壓處理，處理時(shí)間為lOmin，整 個(gè)超高壓處理是在室溫（18~20°C)條件下進(jìn)行的；將10ml超高壓處理后的柑橘汁放于 500ml的燒杯中，用保鮮膜密封30min后，密封容器中的頂空氣體達(dá)到飽和。
[0012] 所述的步驟4中：原始數(shù)據(jù)為電子鼻的10個(gè)傳感器第60s的信號(hào)值，該10個(gè)響應(yīng) 信號(hào)值無(wú)需任何數(shù)據(jù)前處理，無(wú)需考慮傳感器之間的相互交互作用，直接進(jìn)行隨機(jī)森林建 立預(yù)測(cè)模型，同時(shí)通過(guò)相關(guān)系數(shù)r、均方根誤差RMSE值的大小來(lái)判斷預(yù)測(cè)模型的好壞，具體 如下：
[0015] 其中，N表示采樣點(diǎn)數(shù)；
[0016] \為第i個(gè)樣品的測(cè)試值；
[0017] X為所有樣品測(cè)試值的平均值；
[0018]I為第i個(gè)樣品的預(yù)測(cè)值；
[0019] F為所有樣品預(yù)測(cè)值的平均值。
[0020] 本發(fā)明的有益效果是，通過(guò)逐步判別分析對(duì)超高壓處理后的柑橘汁定性分析，通 過(guò)隨機(jī)森林算法建立良好的定量預(yù)測(cè)模型，利用智能嗅覺(jué)敏感系統(tǒng)對(duì)超高壓處理的果汁進(jìn) 行定性定量分析，操作簡(jiǎn)單、快速，實(shí)驗(yàn)了真正意義上的快速間接評(píng)定，為飲料行業(yè)的果汁 品質(zhì)測(cè)定提供了一種新的方法。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1本發(fā)明實(shí)例中超高壓處理后的柑橘汁的嗅覺(jué)指紋信息，（a)、（b)、（c)、（d)、 (e)、以及（f)分別表示柑橘汁經(jīng)過(guò)01^、1001^、2001^、3001^、4001^、以及5001^后的基于電 子鼻的嗅覺(jué)指紋信息；
[0022] 圖2本發(fā)明實(shí)例中基于逐步判別分析對(duì)不同超高壓處理的柑橘汁的定性分析；
[0023] 圖3本發(fā)明實(shí)例中基于隨機(jī)森林對(duì)維生素C的預(yù)測(cè)曲線；
[0024] 圖4本發(fā)明實(shí)例中基于隨機(jī)森林對(duì)pH的預(yù)測(cè)曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 電子鼻是用金屬氧化物作為嗅覺(jué)傳感器，以類(lèi)似人的嗅覺(jué)感受方式檢測(cè)樣品的香 氣成分。電子鼻嗅覺(jué)傳感器具有高靈敏度、可靠性、重復(fù)性、它可以對(duì)樣品進(jìn)行量化，同時(shí)可 以對(duì)一些成分含量進(jìn)行快速定性定量。
[0026] 本發(fā)明一種基于嗅覺(jué)指紋信息快速檢測(cè)超高壓果汁品質(zhì)的方法，利用嗅覺(jué)傳感器 對(duì)不同超高壓處理的柑橘汁進(jìn)行快速檢測(cè)，建立有效的定性定量預(yù)測(cè)模型，該方法包括如 下步驟：
[0027] (1)將柑橘表面處理干凈，去皮，榨汁，經(jīng)過(guò)濾得到純濃度的柑橘汁備用；將柑橘 汁進(jìn)行包裝后放到超高壓容器中，分別采用不同的壓力進(jìn)行超高壓處理；將超高壓處理后 的柑橘汁放于密封容器中，在室溫下密封，放置一段時(shí)間使密封容器中的頂空氣體達(dá)到飽 和；所述頂空氣體即為樣品氣體；
[0028] (2)通過(guò)電子鼻內(nèi)置泵將密封容器中的頂空氣體吸入電子鼻的傳感器陣列通道 內(nèi)，電子鼻傳感器與樣品氣體發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生傳感器信號(hào)；所述傳感器信號(hào)是傳感器接觸樣 品氣體時(shí)的電導(dǎo)率G與傳感器在經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)氣體時(shí)的電導(dǎo)率&的比值，即G/Gm所述電子鼻 傳感器的檢測(cè)時(shí)間為80s，清洗時(shí)間為60s，內(nèi)置泵氣體流速為200ml/min;
[0029] (3)對(duì)超高壓處理過(guò)的柑橘汁進(jìn)行理化指標(biāo)維生素C和pH的檢測(cè)；柑橘汁的維生 素C采用2,6-二氯靛酚法進(jìn)行測(cè)定；柑橘汁的pH值用pH測(cè)試儀在樣品溶液中直接進(jìn)行測(cè) 定；
[0030] (4)提取步驟3中傳感器穩(wěn)定時(shí)的信號(hào)值作為原始數(shù)據(jù)，采用逐步判別分析對(duì)不 同壓強(qiáng)處理的柑橘汁進(jìn)行定性分析；通過(guò)隨機(jī)森林建立電子鼻傳感器的嗅覺(jué)指紋信息與超 高壓處理后的柑橘汁中的維生素C、pH值的定量預(yù)測(cè)模型；
[0031] (5)將待測(cè)柑橘汁通過(guò)步驟2得到其電子鼻傳感器信號(hào)，再將傳感器信號(hào)輸入步 驟4得到的預(yù)測(cè)模型中，預(yù)測(cè)待測(cè)柑橘汁的超高壓值以及維生素C、pH值，從而達(dá)到僅利用 電子鼻就能有效預(yù)測(cè)柑橘汁品質(zhì)變化的目的。
[0032] 所述的步驟1中：柑橘去皮，榨汁后，經(jīng)兩層240目紗布過(guò)濾，棄濾渣，得到純濃度 的柑橘汁備用；將250-500ml柑橘汁放入到聚丙烯袋密封，再將整袋聚丙烯袋放入到聚乙 烯袋中，在聚乙烯袋中放入等量的水，去氣泡密封；將包裝好的柑橘汁放到超高壓容器中， 分別采用100MP，200MP，300MP，400MP，500MP的壓力進(jìn)行超高壓處理，處理時(shí)間為lOmin，整 個(gè)超高壓處理是在室溫（18~20°C)條件下進(jìn)行的；將10ml超高壓處理后的柑橘汁放于 500ml的燒杯中，用保鮮膜密封30min后，密封容器中的頂空氣體達(dá)到飽和。
[0033] 所述的步驟4中：原始數(shù)據(jù)為電子鼻的10個(gè)傳感器第60s的信號(hào)值，該10個(gè)響應(yīng) 信號(hào)值無(wú)需任何數(shù)據(jù)前處理，無(wú)需考慮傳感器之間的相互交互作用，直接進(jìn)行隨機(jī)森林建 立預(yù)測(cè)模型，同時(shí)通過(guò)相關(guān)系數(shù)r、均方根誤差RMSE值的大小來(lái)判斷預(yù)測(cè)模型的好壞，具體 如下：

[0036] 其中，N表示采樣點(diǎn)數(shù)；
[0037] \為第i個(gè)樣品的測(cè)試值；
[0038] X為所有樣品測(cè)試值的平均值；
[0039]I為第i個(gè)樣品的預(yù)測(cè)值；
[0040] P為所有樣品預(yù)測(cè)值的平均值。
[0041] 實(shí)施例
[0042] 本發(fā)明適用于柑橘、柚、檸檬、葡萄、蘋(píng)果、草莓等各種水果經(jīng)超高