[发明专利]一种对蜂蜜香气智能嗅觉动态响应特征及差异化信息动态表征研究的方法

说明书

技术领域

本申请涉及电子鼻传感器技术，具体涉及蜂蜜品质智能嗅觉表征的差异化信息挖掘研究。

背景技术

香气是产品品质体现的重要属性之一，产品香气表征需要突出其客观性、真实性与全面性。目前气相色谱(GC)、气相色谱-质谱联用(GC-MS)和气相色谱- 嗅辨(GC-O)等方法，只能检测产品中有限的单体香气物质，并且这些香气之间存在协同、变调等现象，很难从整体上反映样品的香气品质。而智能嗅觉系统（电子鼻）能够模拟人类嗅闻特征，综合表征香气的整体信息，体现香气的嗅觉特征和整体品质，同时比人的嗅觉更加客观、可靠。目前已在食品新鲜度、食用油变质判别、果蔬成熟度检测、茶叶产地品种识别、酒类品牌界定等方面开展了相关研究。

采用电子鼻进行产品品质判别或掺假鉴别分析，其本质是利用智能嗅觉图谱的整体香气信息，寻找样品间的差异性，其核心是寻找代表样品间差异性的图谱信息，即“差异化信息”，也叫“智能嗅觉的差异化图谱信息”。但是电子鼻的传感器阵列具有交叉敏感性，即每根传感器对每个香气都有不同程度的响应，因此通过电子鼻采集的呈香物质图谱具有广谱、重叠等特点，很难单独用肉眼从图谱上区分不同样品，需要进行“信号挖掘”，特别是“代表样品间差异化信息的挖掘”，挖掘的差异性化信息越多，就越有助于快捷的区分产品特征与品质。但目前在差异化信息挖掘方面还很薄弱，也是制约电子鼻发展的瓶颈。

我国蜂蜜产量居世界首位，近年来产量一直保持快速增长的趋势，由2001 年的25.2 万吨增加到2009 年的40.2 万吨，占世界总产量也由近20%提高到30%多。但由于经济利益的驱动，目前蜂蜜市场掺假严重，导致掺假蜂蜜占据了蜂蜜市场的20%～30%，有些地区掺假造假的蜂产品占50%左右，严重损坏了消费者利益、影响蜂蜜产业健康发展、打击出口贸易创汇。

由于缺乏检测手段的影响，导致掺假打击面临困难，其根本原因如下：（1）由于蜂蜜本身的主要物质结构比较简单，包含水和糖类成分，给掺假提供了便利条件，同时，单靠检测这几种物质含量的多少根本没办法判别是否掺假；（2）由于蜂蜜受蜜源植物种类、蜜蜂群势强弱、蜜期时间长短、空气的温度和湿度，以及蜂蜜的加工、贮存、结晶等多种因素影响，造成蜂蜜主要物质的含量范围变化较大，使得蜂蜜掺假简单、方便；（3）C4等掺假检测费用高、无法大规模用于实际检测和执法。

蜂蜜中含有300多种芳香物质，因此它是研究智能嗅觉表征的重要样例；同时不同蜜源、不同产地其风味物质各异，并且蜂蜜掺假与否或品质优劣能在整体香气上有所体现，使得香气成为蜂蜜品质检测与掺假鉴别的重要指标之一；充分说明采用智能嗅觉表征蜂蜜品质具有可行性，也为蜂蜜品质检测及掺假鉴别提供了一种快速、经济、准确且利于实时应用的检测方法。因此选择蜂蜜作为研究对象具有实用意义，对其行业健康发展更具深远价值。

发明内容

国内外研究现状分析表明，目前对于“智能嗅觉图谱中表征样品间差异的信息挖掘”研究还不够深入。因此，本申请从蜂蜜香气差异体现的四个释放阶段出发（头香、前端香气、体香、尾香），研究代表这四个不同阶段中“样品间差异化信息”的智能嗅觉特征响应点选择方法；并且“以提取更多蜂蜜间差异化特征信息为目标”，探索数据压缩降维过程中蜂蜜差异化电子鼻信息的提取规律，揭开有效信号与无用信号分离的“真相”，消除干扰的背景信息，提高差异化信息与背景信息的比例；从而确保建立可靠的蜂蜜品质智能嗅觉判别模型。

以蜂蜜为研究对象，开展智能嗅觉表征的差异化信息挖掘研究；揭示智能嗅觉图谱中体现蜂蜜香气从头香、前端香气、体香到尾香动态挥发过程的响应规律，确定包含蜂蜜差异化信息的特征响应点；探索图谱特征提取时特征向量的差异性判别能力，阐明有效提取蜂蜜差异化信息的机理；最终达到准确寻找代表样品间差异性的图谱信息，建立高精度的蜂蜜品质智能嗅觉表征模型。

根据香气经历头香、前端香气、体香到尾香的动态释放特点，通过气相质谱（GC-MS）结合气相嗅辨（GC-O）定性、定量分析蜂蜜挥发成分中的特征香气。界定分别在头香、前端香气、体香到尾香四个阶段中，各自的代表性蜂蜜香气成分，探讨香气本身的动态挥发规律，由此构建模拟的蜂蜜香气体系。

蜂蜜香气智能嗅觉动态响应特征及差异化信息动态表征研究：