一種基于電子舌檢測信息的白牡丹滋味等級判別方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于電子舌檢測信息的白牡丹滋味等級判別方法，包括樣液制備、采集檢測信息、構(gòu)建判別函數(shù)和與各等級質(zhì)心距離的計算。本發(fā)明的判別方法，有效地解決了“人工審評”過程由于“感官疲勞”而不能長時間進行審評的問題；較好地消除了不同審評人員間的判別結(jié)果誤差，提高了滋味等級審評結(jié)果的穩(wěn)定性和一致性；審評全過程方便快捷，消耗時間短，每個樣品從制樣到完成判別的全過程僅需5min；模型分析結(jié)果表明具有良好的穩(wěn)定性，與人工審評結(jié)果的一致性高于90％。本發(fā)明具有很好的實用價值，對白牡丹生產(chǎn)過程中自動化控制手段的應(yīng)用，以及最終茶葉產(chǎn)品品質(zhì)的評價表述及銷售流通具有重大意義。
【專利說明】
一種基于電子舌檢測信息的白牡丹滋味等級判別方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種茶葉等級判別方法，具體涉及一種基于電子舌檢測信息的白牡丹 滋味等級判別方法，屬食品技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 白牡丹屬白茶類，通常采用福鼎大白茶、福鼎大毫茶、福安大白茶、政和大白茶等 大白茶或福建水仙茶樹品種一芽一葉、二葉嫩梢制成。因其綠葉夾銀色白毫芽形似花朵，沖 泡之后綠葉托著嫩芽，宛若蓓蕾初開，故名"白牡丹"。
[0003] 白牡丹湯色淺黃明亮，滋味清甜醇爽豪味足，由于其含豐富的茶氨酸、兒茶素、黃 酮類化合物等功能成分，受到港、澳地區(qū)、東南亞以及歐美等國的消費者青睞，被視為珍品。
[0004] 傳統(tǒng)的白牡丹滋味品質(zhì)評價需要依靠審評員的"感官"完成，不但審評周期較長， 而且容易受到各種主觀和外界因素的干擾，數(shù)據(jù)的"一致性"和"量化性"都不足，難以客觀 且穩(wěn)定地表征其實際品質(zhì)，因此有必要尋找一種標(biāo)準化且易操作的手段實現(xiàn)白牡丹滋味品 質(zhì)等級的穩(wěn)定判別。
[0005] 電子舌是一種典型的人工味覺系統(tǒng)(Artificial Taste System，ATS)它由低選擇 性、非特異性的交互敏感傳感器陣列，配以合適的模式識別或多元統(tǒng)計方法，進而實現(xiàn)分 析。電子舌所測定的不是某一化學(xué)成分的定量定性結(jié)果，而是獲得所測物質(zhì)味覺的整體信 息。電子舌的構(gòu)成主要有:味覺傳感器陣列、信號激發(fā)采集系統(tǒng)和模式識別系統(tǒng)。其中的味 覺傳感器陣列是電子舌的核心組件，它是由幾個甚至幾十個不同傳感器構(gòu)成，每個傳感器 仿佛人的"味蕾"一樣，可以感受一類化學(xué)物質(zhì)，進而實現(xiàn)對人味覺的模擬。依據(jù)傳感器的工 作原理，電子舌傳感器可分為：電位型傳感器，阻抗譜型傳感器和伏安型傳感器三大類。
[0006] 伏安型電子舌傳感器是由若干貴金屬工作電極(如:金、鉑、鈀等)和1個(Ag/Agcl) 參比電極構(gòu)成。通過控制系統(tǒng)控制提供電脈沖，由采集系統(tǒng)測量和儲存響應(yīng)電流多頻脈沖， 測量過程把幾個不同脈沖時間間隔的常規(guī)大幅脈沖電勢作為不同的頻率段組合在一起，作 為脈沖電勢激發(fā)信號，隨著頻率的增高，脈沖時間間隔減小到一定程度，由于同一個頻段內(nèi) 前后兩個脈沖電勢之間的交互作用，使得激發(fā)信號偏離原始的常規(guī)大幅脈沖伏安法，向小 幅脈沖伏安法和階梯脈沖伏安法靠近，這樣不同電極在不同的頻率下對被測溶液樣品呈現(xiàn) 出不同的區(qū)分效果，進而實現(xiàn)了對滋味指紋的采集。
[0007] 利用電子舌的檢測信息進行白牡丹滋味等級的判別，其數(shù)學(xué)實質(zhì)即是對電子舌所 獲得的"指紋數(shù)據(jù)"進行分類預(yù)測，統(tǒng)計學(xué)對該類問題的分析方法有很多，常見的解決方案 主要有："判別分析法"和"Logistic回歸分析法"。判別分析的因變量可以是有序分類變量 或無序分類變量，自變量可以使任何尺度變量，其建立一種線性組合用最優(yōu)化的模型來概 括分類間的差異，從而根據(jù)已知樣本的分類判別未知分類樣本的歸屬。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是提供一種基于電子舌檢測信息的白牡丹滋味等級判別方法。
[0009] 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)。
[0010] -種基于電子舌檢測信息的白牡丹滋味等級判別方法，其特征在于判別方法的步 驟如下：
[0011] (1)樣液制備:稱取5.0g待檢茶葉樣品，加沸水110mL，加蓋浸泡3min后，濾出茶湯， 冷卻至室溫，即為樣液；
[0012] (2)采集檢測信息:選用伏安型電子舌，將其復(fù)合電極浸入樣液中；以0.2v為電位 步進電壓，采集各個電極在1Ηz，10Ηζ和100Hz，三個加電頻率和對應(yīng)的步進加電電壓下的脈 沖拐點值，從而構(gòu)成電子舌滋味檢測信息，將該檢測信息導(dǎo)出后，選取其中的"d2_p6v鎢電 極1HZ的電位值"為變量X!; "d2_p6v鈀電極10HZ的電位值"為變量X2; "d2_p5v鎢電極1HZ的電 位值"為變量X3; "d2_p5v金電極100HZ的電位值"為變量X4; "d2_p4v鈀電極1HZ的電位值"為 變量X5; "d2_p2v金電極100ΗΖ的電位值"為變量X6，"dl_p8v鉑電極10ΗΖ的電位值"為變量X7; "dl_p5v金電極100HZ的電位值"為變量X 8; "dl_p4v金電極100HZ的電位值"為變量X9; "dl_ p3v金電極1HZ的電位值"為變量X1Q; "dl_p2v金電極10HZ的電位值"為變量Xn; "dl_plv銀電 極100HZ的電位值"為變量X12; "dl_plv鉑電極1HZ的電位值"為變量X13; "dl_pl0v銀電極1HZ 的電位值"為變量Χ14;"(11_ρ1〇ν鉑電極1HZ的電位值"為變量X 15;所述伏安型電子舌的復(fù)合 電極為鉑電極、金電極、鎢電極、銀電極、鈦電極和鈀電極;所述采集檢測信息，于復(fù)合電極 的加電電壓為+10V~-10V的范圍內(nèi)，選取其脈沖值拐點電位，構(gòu)建電子舌滋味檢測信息； [00 13]以上變量的單位為"毫伏"；所述"d2_p6v鎢電極1ΗΖ的電位值"指該變量值是在6ν 的加電電壓和1Hz的電頻率下，采集獲得鎢電極的拐點電位值。
[0014] (3)判別函數(shù)值計算：
[0015] Di = -2.73 X 105Xi+l. 33 X 106X2+1.01 X 106X3+3.04 X 105X4-2.15 X 106X5+1.54 X 105X6-1 · 90 X 106X7+2 · 63 X 106X8+2 · 03 X 106Χ9-1 · 15 X 106Χι〇-1 · 44 X 106Χιι+1 · 39 X 104Xi2+ 1 · 93 X 106Xi3+5 · 55 X 104Xi4+l · 59 X 106Xi5-5 · 72;
[0016] D2 = -l · 14 X 105Xi-2 · 54 X 106X2-4 · 60 X 105X3+7 · 07 X 105X4+7 · 02 X 105X5-4 · 85 X 105Xe+l. 25 X 106X7+1.72 X 105X8-1.13 X 105X9-3.41 X 106Xi〇+2.85 X 106Xn+2.59 X 104Xi2-7.47 X 104Xi3+8.44 X 105Xi4-4.46 X 105Xi5+9.41 ；
[0017] (4)各等級組質(zhì)心距離的計算
[0018] 分別計算判別函數(shù)值至各對應(yīng)等級組質(zhì)心的距離，計算公式如下：
[0022]與對應(yīng)等級質(zhì)心距離最近的即為其判別歸屬等級，即，最小值所對應(yīng)的等級即為 茶樣滋味等級。
[0023]本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果：
[0024] 1、本發(fā)明的一種基于電子舌檢測信息的白牡丹滋味等級判別方法，有效解決了 "人工審評"過程由于"感官疲勞"而不能長時間進行的問題；
[0025] 2、判別標(biāo)準的相對固定性，較好地消除了不同審評人員間的判別結(jié)果誤差，提高 了滋味等級審評結(jié)果的穩(wěn)定性和一致性；
[0026] 3、審評全過程方便快捷，消耗時間短，每個樣品從制樣到完成判別的全過程僅需 5min；
[0027] 4、由于判別模型采用多位資深審評員在良好狀態(tài)下進行的大樣本量茶樣審評數(shù) 據(jù)為基礎(chǔ)完成構(gòu)建，同時，模型分析結(jié)果表明模型具有良好的穩(wěn)定性，與人工審評結(jié)果的一 致性也高于90%，因此該判別結(jié)果具有很好的實用價值，能夠很好地輔助實現(xiàn)白牡丹茶滋 味分級標(biāo)準的一致性、客觀性和通用性，對茶葉生產(chǎn)過程中自動化控制手段的應(yīng)用，以及最 終茶葉產(chǎn)品品質(zhì)的評價表述及銷售流通掃清障礙。
【具體實施方式】
[0028] 為了充分公開本發(fā)明的一種基于電子舌檢測信息的白牡丹滋味等級判別方法，以 下結(jié)合實施例加以說明。
[0029] 實施例1，一種基于電子舌檢測信息的白牡丹滋味等級判別方法，包括以下步驟：
[0030] (1)樣液制備:稱取5.0g白牡丹茶待檢樣品，加沸水110mL，加蓋浸泡3min后，濾出 茶湯，冷卻至室溫，即為樣液；
[0031] (2)采集檢測信息:選用ISENSO?Smartongue伏安型電子舌，將電子舌復(fù)合電極， 即鉑電極、金電極、鎢電極、銀電極、鈦電極和鈀電極，分別浸入步驟（1)的樣液中，采集各個 電極在加電頻率為1Ηz、10Ηζ和100Hz以及加電電壓為+10V~-10V范圍內(nèi)以0.2v為電位步進 電壓，獲得電子舌檢測信息所對應(yīng)的Χι~Xi5的值分別為:Xi = 1.05 X 10_5、X2 = 2.43 X 10_6、 Χ3 = -3·88Χ10-6、Χ4 = -1·42Χ10-5、Χ5 = -5·32Χ10-6、Χ6 = -4·26Χ10-5、Χ7 = -1.08X10-5、Xs = 2.74X10-6、X9 = 1.58X10-6、Xi〇 = -7.59X10-7、Χιι = -1.79 ΧΙΟ-7、Xi2 = 4.66 ΧΙΟ-5、Xi3 =-2 · 11 X 10-7、Xi4=3 · 04 X 10-6、Xi5 = -4 · 26 X 10-6;
[0032] (3)判別函數(shù)值計算：
[0033] Di = -2 · 73 X 105Χι+1 · 33 X 106Χ2+1 · 01 X 106Χ3+3 · 04 X 105X4-2 · 15 X 106Χ5+1 · 54 X 105X6-1 · 90 X 106X7+2 · 63 X 106X8+2 · 03 X 106X9-1 · 15 X 106Xi〇-l · 44 X 106Xii+l · 39 X 104Xi2+ 1 · 93 X 106Xi3+5 · 55 X 104Xi4+l · 59 X 106Xi5-5 · 72 = -2 · 73 X 105 X 1 · 05 X 10-5+l · 33 X 106 X 2 · 43 X 10-6+l · 01 X 106 X (-3 · 88) X 10-6+3 · 04 X 105 X (-1 · 42) X 10-5-2 · 15 X 106 X (-5 · 32) X 10-6+l · 54 X 105 X (-4 · 26) X 10-6-l · 90 X 106 X (-1 · 08) X 10-5+2 · 63 X 106 X 2 · 74 X 10-6+ 2 · 03 X 106 X 1 · 58 X 10-6-l · 15 X 106 X (-7 · 59) X 10-7-l · 44 X 106 X (-1 · 79) X 10-7+l · 39 X 104Χ4·66Χ10-5+1·93Χ106Χ(-2·11) ΧΙΟ-7+5·55Χ104Χ(-3·04)Χ 10-6+1.59X 106X(-4.26) X10-6-5.72 = 16.6;
[0034] D2 = -l · 14 X 105Xi-2 · 54 X 106X2-4 · 60 X 105X3+7 · 07 X 105X4+7 · 02 X 105X5-4 · 85 X 105Xe+l. 25 X 106X7+1.72 X 105X8-1.13 X 105X9-3.41 X 106Xi〇+2.85 X 106Xn+2.59 X 104Xi2-7 · 47 X 104Xi3+8 · 44 X 105Xi4-4 · 46 X 105Xi5+9 · 41 = -1 · 14 X 105 X 1 · 05 X 10-5-2 · 54 X 106 X 2 · 43 X 10-6-4 · 60 X 105 X (-3 · 88) X 10-6+7 · 07 X 105(-1 · 42) X 10-5+7 · 02 X 105 X (-5 · 32) X 10-6-4 · 85 X 105 X (-4 · 26) X 10-5+l · 25 X 106 X (-1 · 08) X 10-5+l · 72 X 105 X 2 · 74 X 10-6-l · 13 X 105 X 1 · 58 X 10-6-3 · 41 X 106 X (-7 · 59) X 10-7+2 · 85 X 106 X (-1 · 79) X 10-7+2 · 59 X 104 X 4 · 66 X 10-5-7 · 47 X ΙΟ4 X (-2 · 11) X 10-7+8 · 44 X ΙΟ5 X (-3 · 04) X 10-6-4 · 46 X ΙΟ5 X (-4 · 26) X10-6+9.41 = 0.102;
[0035] (4)各等級組質(zhì)心距離的計算
[0036]分別計算判別函數(shù)值至各對應(yīng)等級組質(zhì)心的距離，計算公式如下：
[0040] 將計算結(jié)果0^16.6 42 = 0.102帶入公式，得：
[0044] 因為17.5〈18.7〈20.2,8卩，與滋味2級距離〈與滋味3級距離〈與滋味1級距離，故將 該樣品滋味等級判定為2級。
【主權(quán)項】
1. 一種基于電子舌檢測信息的白牡丹滋味等級判別方法，其特征在于判別方法如下： (1) 樣液制備:稱取5. Og待檢茶葉樣品，加沸水110mL，加蓋浸泡3min后，濾出茶湯，冷卻 至室溫，即為樣液； (2) 采集檢測信息：選用伏安型電子舌，將其復(fù)合電極浸入樣液中；以0.2v為電位步進 電壓，采集各個電極在1Ηz，10Ηζ和100Hz，三個加電頻率和對應(yīng)的步進加電電壓下的脈沖拐 點值，從而構(gòu)成電子舌滋味檢測信息，將該檢測信息導(dǎo)出后，選取其中的"d2_p6v鎢電極1HZ 的電位值，，為變量Xi; "d2_p6v鈀電極10HZ的電位值，，為變量X2; "d2_p5v鎢電極1HZ的電位值" 為變量X3; "d2_p5v金電極100HZ的電位值"為變量X4; "d2_p4v鈀電極1HZ的電位值"為變量 X5; "d2_p2v金電極100HZ的電位值"為變量X6, "dl_p8v鉑電極10HZ的電位值"為變量X7; "dl_ p5v金電極100HZ的電位值"為變量X8; "dl_p4v金電極100HZ的電位值"為變量X9; "dl_p3v金 電極1HZ的電位值"為變量X1Q; "dl_p2v金電極10HZ的電位值"為變量Xn; "dl_plv銀電極 100ΗΖ的電位值"為變量X12; "dl_p 1 v鉑電極1HZ的電位值"為變量X13; "dl_p 10v銀電極1 HZ的 電位值"為變量Xw; "d l_p 10v鉑電極1HZ的電位值"為變量X15; (3) 判別函數(shù)值計算： Di = -2.73 X 105Χι+1.33 X 106X2+1.01 X 106X3+3.04 X 105X4-2.15 X 106Χ5+1.54 X 105Χ6-1 · 90 X 106Χ7+2 · 63 X 106Χ8+2 · 03 X 106Χ9-1 · 15 X 106Χι〇-1 · 44 X 106Χιι+1 · 39 X 104Χ?2+1 · 93 X 106Χ?3+5 · 55 X 104Χ?4+1 · 59 X 106Χ?5-5 · 72; D2 = -l · 14 X 105Χι-2 · 54 X 106Χ2-4 · 60 X 105Χ3+7 · 07 X 105Χ4+7 · 02 X 105Χ5-4 · 85 X 105Χ6+ 1 · 25 X 106Χ7+1 · 72 X 105Χ8-1 · 13 X 105Χ9-3 · 41 X 106Χι〇+2 · 85 X 106Χιι+2 · 59 X 104Χ?2-7 · 47 X 104Χ?3+8 · 44 X 105Χ?4-4 · 46 X 105Χ?5+9 · 41; (4) 等級組質(zhì)心距離的計算 分別計算判別函數(shù)值至各對應(yīng)等級組質(zhì)心的距離，計算公式如下：與對應(yīng)等級質(zhì)心距離最近的即為其判別歸屬等級，即最小值所對應(yīng)的等級即為茶樣滋 味等級。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電子舌檢測信息的白牡丹滋味等級判別方法，其特 征在于所述采集檢測信息，于電子舌復(fù)合電極上加電的電壓為+10V~-10V范圍內(nèi)，選取其 脈沖值拐點的電位，構(gòu)建電子舌滋味檢測信息。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電子舌檢測信息的白牡丹滋味等級判別方法，其特 征在于所述變量的單位為"毫伏"。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電子舌檢測信息的白牡丹滋味等級判別方法，其特 征在于所述電子舌為伏安型電子舌，其復(fù)合電極為鉑電極、金電極、鎢電極、銀電極、鈦電極 和鈀電極。
【文檔編號】G01N27/48GK105866222SQ201610186084
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月29日
【發(fā)明人】葉乃興, 趙峰, 葉小輝, 張丹丹, 鄭德勇, 楊國, 楊國一, 楊江帆
【申請人】福建農(nóng)林大學(xué)