一種用于食品檢測(cè)的電子舌的制作方法
【專利說明】—種用于食品檢測(cè)的電子舌
[0001]一、領(lǐng)域
本發(fā)明一種用用于食品檢測(cè)的電子舌屬于電子領(lǐng)域。
[0002]二、簡(jiǎn)介電子舌的概述:
現(xiàn)代科學(xué)對(duì)液體中的味道分成酸、苦、甜、咸、鮮等五種基本味道。
[0003]電子舌(electronic tongue),就是應(yīng)用於分辨液體中味道判定及成份分析的儀器。
[0004]它是一種可以在短時(shí)間內(nèi)分辨和定量溶液中不同的味覺(taste)或化學(xué)成份的儀器。
[0005]因此電子舌是仿生感測(cè)科技的一種，它模仿人的舌頭及味覺判定，相對(duì)於其他仿生感測(cè)科技；如人工耳、電子鼻而言，電子舌仍有許多未知領(lǐng)域待開發(fā)。
[0006]電子舌具有分析快速，多用途及可以定性及定溶液中化學(xué)成份的功能。
[0007]因此其應(yīng)用的領(lǐng)域很廣泛，如食品、工業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)…等，可預(yù)期將來更可應(yīng)用於醫(yī)學(xué)檢測(cè)、居家健檢等各方面。
[0008]電子舌的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀
電子舌經(jīng)歷了一段較長(zhǎng)的發(fā)展歷程。近些年來，由于應(yīng)用前景廣闊，電子舌得到了很大發(fā)展。
[0009]應(yīng)用:
在食品新鮮程度檢測(cè)中的應(yīng)用
人類主要通過嗅覺與味覺系統(tǒng)來辨別食品的好壞與新鮮程度，因此，電子鼻與電子舌在食品檢測(cè)中有其自身的應(yīng)用價(jià)值。
[0010]在原材料方面，已采用電子鼻來檢測(cè)橄欖油及其他食用油是否變質(zhì)及魚、肉、蔬菜、水果等的新鮮度。
[0011]英國(guó)科學(xué)家最近發(fā)明出用于檢驗(yàn)蔬菜和水果是否快要腐爛的新型電子鼻。Oshita等將“La France”梨在不成熟時(shí)進(jìn)行采摘，然后將它們分成3組.第I組在4°C下貯藏115d(未成熟期)；第2組在4(下貯藏115 d后，在3o C下放置I d(成熟期)；第3組在4(’下貯藏115 d后，在30 C下放置5 d(完熟期)。用32個(gè)導(dǎo)電高分子傳感器陣列的電子鼻系統(tǒng)進(jìn)行分析，采用Non — linear mapping軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。對(duì)這3個(gè)不同階段的梨同時(shí)用化學(xué)分析方法、GC和GC — MS進(jìn)行分析，結(jié)論是電子鼻能夠很明顯區(qū)分出3種不同成熟時(shí)期的梨，并且同其他分析結(jié)果有很強(qiáng)的相關(guān)性。
[0012]傳統(tǒng)的魚肉的新鮮度評(píng)價(jià)可以通過電流計(jì)生物傳感器來測(cè)定胺或用酶反映來測(cè)定，但這些方法在實(shí)際檢測(cè)中不是很合適。O’Connell等采用11個(gè)費(fèi)加羅公司產(chǎn)的涂錫金屬氧化物傳感器陣列構(gòu)成的電子鼻系統(tǒng)來評(píng)價(jià)和分析阿根廷鱈魚肉的新鮮度。他們把同一個(gè)市場(chǎng)新鮮的阿根廷鱈魚肉，切成20?60 g不同質(zhì)量的魚片，放入冰箱內(nèi)貯藏。
[0013]在果蔬成熟度檢測(cè)中的應(yīng)用
農(nóng)產(chǎn)品中水果與蔬菜的成熟度的檢測(cè)不僅關(guān)消費(fèi)者，也關(guān)系到食品工業(yè)的發(fā)展。
[0014]目前農(nóng)產(chǎn)品的無損檢測(cè)手段不斷得到發(fā)展，但它們都局限于特定的農(nóng)產(chǎn)品，并且也不能進(jìn)行在線檢測(cè)，而電子鼻檢測(cè)卻能做到，它將通過氣味檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)信號(hào)與產(chǎn)品各成熟度指標(biāo)建立關(guān)系，從而能夠做到在線檢測(cè)生長(zhǎng)中的水果或蔬菜所散發(fā)的氣味并進(jìn)行成熟度判別。
[0015]目前已有廠商準(zhǔn)備在超市開發(fā)一套電子鼻系統(tǒng)，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)水果及蔬菜的新鮮度，以提高產(chǎn)品的價(jià)格。Benady等發(fā)明了一種水果成熟度傳感器，根據(jù)其揮發(fā)的氣味或是沒有氣味的電子感應(yīng)進(jìn)行區(qū)分。
[0016]傳感器中利用了氣體探測(cè)半導(dǎo)體，似一個(gè)小小的帽子被安置在水果的表面，成熟水果的氣味散發(fā)出來即被帽子積累，引起傳感器傳導(dǎo)率的改變，然后通過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算。在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試時(shí)，判斷水果成熟或未成熟的成功率在90以上分為3組(未成熟，半成熟，成熟)檢測(cè)，成功率是83。
[0017]在飲料識(shí)別中的應(yīng)用化學(xué)分析。
[0018]化學(xué)方法煩瑣，實(shí)時(shí)性差，而物理化學(xué)分析方目前檢測(cè)飲料質(zhì)量的方法主要有化學(xué)分析和物理法又需要較貴重的儀器，并對(duì)技術(shù)要求很高.不適應(yīng)快速分析的需要。
[0019]在電子舌的發(fā)展上，味覺傳感器也已經(jīng)能夠很容易區(qū)分幾種飲料，比如咖啡、離子飲料等。LarisaLvova等研究電子舌在茶葉滋味分析中的運(yùn)用。
[0020]電子舌可以很好地預(yù)測(cè)咖啡堿(代表了苦味)、單寧酸(代表了苦味和澀味)、蔗糖和葡萄糖(代表了甜味)、L 一精氨酸和茶氨酸(代表了由酸到甜的變化范圍)的含量和兒茶素的總含量。
[0021]電子舌可以定性和定量分析茶葉的品質(zhì)。它在味評(píng)價(jià)中將是一項(xiàng)具有廣闊前景的技術(shù)。
[0022]在酒類識(shí)別中的應(yīng)用
電子鼻與電子舌在酒類方面的應(yīng)用，尤其在品牌的鑒定、異味檢測(cè)、新產(chǎn)品的研發(fā)、原料檢驗(yàn)、蒸餾酒品質(zhì)鑒定、制酒過程管理的監(jiān)控方面大有用武之地。
[0023]利用較少的氣敏傳感器構(gòu)成陣列.并改進(jìn)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別軟件，進(jìn)行了酒類的識(shí)別，探索電子鼻在酒類方面應(yīng)用的途徑。
[0024]但在實(shí)驗(yàn)中，對(duì)同一酒類不同品牌的精細(xì)識(shí)別，沒做進(jìn)一步研究。史志存等。
[0025]對(duì)不同品牌的白酒做了測(cè)試分析，實(shí)驗(yàn)表明:使用該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可以準(zhǔn)確識(shí)別不同香型和同種香型不同品牌的白酒，采用PCA(主成分分析法)方法對(duì)所測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析.得出訓(xùn)練樣本完全線性可分.測(cè)試樣本的分類正確率能達(dá)到I 00，同時(shí)該系統(tǒng)具有速度快，操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
[0026]物傳感器大量應(yīng)用于臨床和食品檢測(cè)上，也可用于環(huán)境水質(zhì)檢測(cè)。
[0027]一種尿素酶生物傳感器_1，可以檢測(cè)水中的重金屬離子，其原理是重金屬離子會(huì)抑制酶的活性。
[0028]這種傳感器把脲酶固定在對(duì)氨離子敏感的FET表面，形成了尿素酶場(chǎng)效應(yīng)管(LII^aenzymeFET)。
[0029]四、分類及組成
1、多通道電極味覺傳感器
這種傳感器是第一個(gè)基于非特定傳感器方法的液體分析多傳感器系統(tǒng)，雖是1990年由Toko等人研制的，但它現(xiàn)在仍然是最具有選擇性和廣泛使用的味覺傳感器。
[0030]這種傳感器由8個(gè)含有類脂膜的電極組成，類脂膜用類脂物質(zhì)組成。類脂膜把味覺物質(zhì)的信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
[0031]每個(gè)類脂膜被安裝在帶一個(gè)洞的塑料管上，這樣柱體內(nèi)部就與外界隔離。
[0032]管的末端用一個(gè)塞子封住，在塞子上安有Ag / Agcl電極。管子盛有3mol / L的KCl溶液。
[0033]8個(gè)檢測(cè)電極被分成兩組，并與2個(gè)電極夾連接。電極由機(jī)械手控制。
[0034]味覺物質(zhì)使類脂膜的電位發(fā)生變化，輸出電信號(hào)。這個(gè)電信號(hào)是味覺物質(zhì)味道的性質(zhì)和強(qiáng)度，而不是味覺物質(zhì)的數(shù)量。
[0035]產(chǎn)生不同味覺特征的物質(zhì)的響應(yīng)模式不同，因此，可以很容易區(qū)分每一種味道。
[0036]因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)偏差小于I %，所以，復(fù)檢性非常高。另一方面，味覺傳感器具有與同一味覺組相似的響應(yīng)模式，例如:酸物質(zhì)的樣本HC1、檸檬酸和醋酸具有類似的響應(yīng)模式。NaCI，KCl, KBr這些咸物質(zhì)，也具有類似的響應(yīng)模式。
[0037]對(duì)于其它味覺物質(zhì)，如苦味、甜味和鮮昧，也適用。味覺傳感器能響應(yīng)它對(duì)應(yīng)的味道，味覺傳感器有對(duì)化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行分子識(shí)別的能力。因此，使用多通道味覺傳感器可以輕易地區(qū)分不同的飲料。
[0038]從多通道味覺傳感器對(duì)33個(gè)品牌的啤酒的響應(yīng)特征曲線的PCA結(jié)果可以看出:通過PCA數(shù)據(jù)處理后，第一主元與啤酒味道的濃烈度和清淡度有關(guān)，第二主元與啤酒的柔和度和強(qiáng)烈度有關(guān)。
[0039]味覺傳感器的最大優(yōu)點(diǎn)就是不用對(duì)任何食物進(jìn)行預(yù)處理，將飲料一倒進(jìn)杯子就能檢測(cè)出味道，使用味覺傳感器能檢測(cè)出味道隨時(shí)間的變化。
[0040]這種傳感器也能用來分析膠狀或固體食物，如西紅柿，可以先用攪拌機(jī)碾碎它們；也可用來檢測(cè)工廠排水的污染情況，許多污染物如CN—，F(xiàn)e “，CU “，可以在幾分鐘之內(nèi)檢測(cè)出來。
[0041 ] 使用多樣回歸分析可以選擇性地檢測(cè)氰化物。
[0042]多通道電極味覺傳感器對(duì)味覺物質(zhì)的識(shí)別，實(shí)質(zhì)上是基于類脂膜的。
[0043]具有關(guān)文獻(xiàn)介紹，味覺傳感器系統(tǒng)的類脂膜具有典型的長(zhǎng)期漂移的特征，這個(gè)長(zhǎng)期漂移的特征依賴膜的成份和電勢(shì)起伏現(xiàn)象。
[0044]伏安法電子舌伏安法電子舌由一組貴金屬的工作電極陣列組成，取代了傳統(tǒng)方法中的單一電極。
[0045]有兩種伏安法:小振幅脈沖伏安法(SAPV)和大振幅脈沖伏安法(LAPV)。電子舌的應(yīng)用選擇了 LAPV。用15?10mV的不同的電壓值，每個(gè)電極收集了一些數(shù)據(jù)點(diǎn)。在數(shù)據(jù)處理過程中，選擇起關(guān)鍵作用的數(shù)據(jù)點(diǎn)用來校準(zhǔn)和識(shí)別。
[0046]使用有2個(gè)工作電極(鉬和金)的電子舌檢測(cè)不同飲料:9個(gè)品牌的桔子汁、兩種類型的橙子汁軟飲料、蘋果汁和巴氏滅菌牛奶，發(fā)現(xiàn)這種電子舌能夠區(qū)分不同種類的飲料，通過PCA來處理數(shù)據(jù)。用這種電子舌也能夠檢測(cè)飲料的老化、氧化等變化。
[0047]用有5個(gè)工作電極(鉬、金、銥、鈀、銠)