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香精

电子鼻测定香精气味的研究

试验拟通过用电子鼻对香精的气味进行检测和区分,优化电子鼻的测定参数,为乳品企业将电子鼻应用于香精气味测定方面提供指导信息。
1 材料和方法
1.1 材料 草莓香精(由香精公司提供)。

1.2 仪器 电子鼻(pen3 AIRSENSE)。
1.3 方法 将采集到的50 mL样品倒入200 mL烧杯中,用保鲜膜封口,放到水浴中加热到所需温度,进行气味数据的录入。
1.4 数据分析
用线性判别式分析( Linear Discriminant Analysis, LDA)和主成分分析( Principal Component Analysis, PCA)方法对实验数据进行分析。
2 结果与分析
2.1 不同测定参数对测定结果的影响
2.1.1 样品温度对样品区分度的影响
在清洗时间100 s,测定时间50 s,样品稀释浓度0.2%时,分别选择样品温度10℃、30℃、50℃、70℃、90℃进行测定,


图1 样品温度对样品区分度的影响
从图1可知,样品温度在30℃时,样品区分度最好,高于或低于这个温度时,效果都比较差。这可能是因为如果样品温度太低,香精中的芳香物质难以挥发,测定结果就会不理想;如果加热温度太高,会产生大量水蒸气。电子鼻作用原理是传感器上阵列与气体物质分子反应后,经一系列物理、化学变化产生电信号,再经电子线路放大并转换成数字信号输入计算机。大量水蒸气的产生,会直接影响传感器与气体物质分子反应(严重时会损坏传器),从而影响最终判定结果。
2.1.2 清洗时间对样品区分度的影响
在样品温度30℃,测定时间50 s,样品稀释浓度0.2%时,分别选择清洗时间60 s、70 s、80 s、90 s、100 s进行测定,结果见图2。


图2 清洗时间对样品区分度的影响从图2可知,清洗时间为90 s和100 s时,样品的区分度较好。这可能是因为如果清洗时间较短,附着在传感器上的上个样品的气味分子就无法完全被清洗掉而影响下个测试样品的测定结果。清洗时间为90 s和100 s时,样品区分度都相差无几,即相同条件下,清洗90 s和清洗100 s的效果一样。但如果清洗时间太长,会造成时间的浪费、仪器的损耗,因此要选择适当的清洗时间。
2.1.3 测定时间对样品区分度的影响
在样品温度30℃,清洗时间100 s,样品稀释浓度0.2%时,分别选择测定时间为20 s、30 s、40 s、50 s、60 s进行测定,结果见图3。

图3 测定时间对样品区分度的影响
从图3看出,测定时间为40 s、50 s、60 s时,样品的区分度较好。这可能是因为如果测定时间较短,电子鼻所绘制的曲线还不稳定,无法全面正确地反映样品的所有香味特征。测定时间为40 s、50 s、60 s时,样品区分度都相差无几,即相同条件下,测定40 s、50 s、60 s的效果一样,但如果测定时间太长,会造成时间的浪费、仪器的损耗,因此要选择适当的测定时间。
2.1.4 样品浓度对样品区分度的影响
在样品温度30℃,清洗时间100 s,测样时间50 s时,分别选择样品稀释度为0.1%、0.15%、0.2%、0.25%进行测定,结果见图4。


从图4看出,当样品浓度为0.2%时,样品的区分度最好。这可能是因为当进气量小时,电子鼻不能够充分的接触到芳香成分,难以对样品进行区分;当进气量大时,浓烈的气味会影响传感器的判断,因此样品的区分度也会较差。
2.2 电子鼻测定条件的优化
图4 进气量对样品区分度的影响
根据单因素实验结果,选择样品温度(A)、清洗时间(B)、测样时间(C)、样品浓度(D)四个因素进行L16(44)正交试验。结果见表1


表1 电子鼻测定条件正交试验结果
序号
A样品温度 /℃
B清洗时间 /s
C测样时间 /s
D样品浓度 /%样品区分度 /%
1 1(20) 2(90) 3(50) 3(0.2) 96.38
2 2(30) 4(110) 1(30) 2(0.15) 98.35
3 3(40) 4 3 4(0.25) 93.26
4 4(50) 2 1 1(0.1) 89.79
5 1 3(100) 1 4 94.89
6 2 1(80) 3 1 97.99
7 3 1 1 3 95.32
8 4 3 3 2 88.69
9 1 1 4(60) 2 95.67
10 2 3 2(40) 3 98.39
11 3 3 4 1 94.56
12 4 1 2 4 91.66
13 1 4 2 1 95.79
14 2 2 4 4 99.19
15 3 2 2 2 95.79
16 4 4 4 3 90.78
K1 382.73 380.64 378.35 378.13
K2 393.92 381.15 381.63 378.50
K3 378.93 376.53 376.32 380.87
K4 360.92 378.18 380.20 379.00
k1 95.68 95.16 94.59 94.53
k2 98.48 95.29 95.41 94.63
k3 94.73 94.13 94.08 95.22
k4 90.23 94.55 95.05 94.75
R 8.25 1.16 1.33 0.69
从表1看出,各因素对香精测定结果的影响由大到小依次为:样品温度>测样时间>清洗时间>样品浓度。最好水平为A2B2C2D3,即样品温度为30℃,清洗时间90 s,测样时间40 s,样品浓度0.2%。
3 结论
3.1  在测定香精样品时,德国pen3电子鼻的测定参数会影响测定结果,因素对香精测定结果的影响由大到小依次为:样品温度>测样时间>清洗时间>样品浓度。
3.2  当测定香精样品时,样品温度30℃,清洗时间90 s,测样时间40 s,样品浓度0.2%是测定样品的最优组合。
参考文献:
[1] 吴守一,邹小波.电子鼻在食品行业中的应用研究进展
[J].江苏理工大学学报(自然科学板),2000,21(6):13-17.
[2] 王俊,胡桂仙.电子鼻与电子舌在食品检测中的应用研究进展[J].农业工程学报,2004,20(2):292-295.
[3] 周亦斌,王俊.电子鼻在食品感官检测中的应用进展[J].食品与发酵工业,2004,30(2): 129-132.