一種用于食品檢測的電子舌的制作方法
【專利說明】—種用于食品檢測的電子舌
[0001]一、領域
本發(fā)明一種用用于食品檢測的電子舌屬于電子領域。
[0002]二、簡介電子舌的概述:
現(xiàn)代科學對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間內(nèi)分辨和定量溶液中不同的味覺(taste)或化學成份的儀器。
[0005]因此電子舌是仿生感測科技的一種，它模仿人的舌頭及味覺判定，相對於其他仿生感測科技；如人工耳、電子鼻而言，電子舌仍有許多未知領域待開發(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成份的功能。
[0007]因此其應用的領域很廣泛，如食品、工業(yè)、環(huán)境監(jiān)測…等，可預期將來更可應用於醫(yī)學檢測、居家健檢等各方面。
[0008]電子舌的發(fā)展與應用現(xiàn)狀
電子舌經(jīng)歷了一段較長的發(fā)展歷程。近些年來，由于應用前景廣闊，電子舌得到了很大發(fā)展。
[0009]應用:
在食品新鮮程度檢測中的應用
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中有其自身的應用價值。
[0010]在原材料方面，已采用電子鼻來檢測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]英國科學家最近發(fā)明出用于檢驗蔬菜和水果是否快要腐爛的新型電子鼻。Oshita等將“La France”梨在不成熟時進行采摘，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個導電高分子傳感器陣列的電子鼻系統(tǒng)進行分析，采用Non — linear mapping軟件進行數(shù)據(jù)處理。對這3個不同階段的梨同時用化學分析方法、GC和GC — MS進行分析，結(jié)論是電子鼻能夠很明顯區(qū)分出3種不同成熟時期的梨，并且同其他分析結(jié)果有很強的相關性。
[0012]傳統(tǒng)的魚肉的新鮮度評價可以通過電流計生物傳感器來測定胺或用酶反映來測定，但這些方法在實際檢測中不是很合適。O’Connell等采用11個費加羅公司產(chǎn)的涂錫金屬氧化物傳感器陣列構成的電子鼻系統(tǒng)來評價和分析阿根廷鱈魚肉的新鮮度。他們把同一個市場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]在果蔬成熟度檢測中的應用
農(nóng)產(chǎn)品中水果與蔬菜的成熟度的檢測不僅關消費者，也關系到食品工業(yè)的發(fā)展。
[0014]目前農(nóng)產(chǎn)品的無損檢測手段不斷得到發(fā)展，但它們都局限于特定的農(nóng)產(chǎn)品，并且也不能進行在線檢測，而電子鼻檢測卻能做到，它將通過氣味檢測得到的數(shù)據(jù)信號與產(chǎn)品各成熟度指標建立關系，從而能夠做到在線檢測生長中的水果或蔬菜所散發(fā)的氣味并進行成熟度判別。
[0015]目前已有廠商準備在超市開發(fā)一套電子鼻系統(tǒng)，用于實時檢測水果及蔬菜的新鮮度，以提高產(chǎn)品的價格。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進行區(qū)分。
[0016]傳感器中利用了氣體探測半導體，似一個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，引起傳感器傳導率的改變，然后通過計算機數(shù)據(jù)系統(tǒng)進行計算。在實驗室測試時，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，成功率是83。
[0017]在飲料識別中的應用化學分析。
[0018]化學方法煩瑣，實時性差，而物理化學分析方目前檢測飲料質(zhì)量的方法主要有化學分析和物理法又需要較貴重的儀器，并對技術要求很高.不適應快速分析的需要。
[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用。
[0020]電子舌可以很好地預測咖啡堿(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)。它在味評價中將是一項具有廣闊前景的技術。
[0022]在酒類識別中的應用
電子鼻與電子舌在酒類方面的應用，尤其在品牌的鑒定、異味檢測、新產(chǎn)品的研發(fā)、原料檢驗、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成陣列.并改進人工神經(jīng)網(wǎng)絡識別軟件，進行了酒類的識別，探索電子鼻在酒類方面應用的途徑。
[0024]但在實驗中，對同一酒類不同品牌的精細識別，沒做進一步研究。史志存等。
[0025]對不同品牌的白酒做了測試分析，實驗表明:使用該實驗系統(tǒng)可以準確識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)方法對所測的數(shù)據(jù)進行分析.得出訓練樣本完全線性可分.測試樣本的分類正確率能達到I 00，同時該系統(tǒng)具有速度快，操作簡單等優(yōu)點。
[0026]物傳感器大量應用于臨床和食品檢測上，也可用于環(huán)境水質(zhì)檢測。
[0027]一種尿素酶生物傳感器_1，可以檢測水中的重金屬離子，其原理是重金屬離子會抑制酶的活性。
[0028]這種傳感器把脲酶固定在對氨離子敏感的FET表面，形成了尿素酶場效應管(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。
[0031]每個類脂膜被安裝在帶一個洞的塑料管上，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個檢測電極被分成兩組，并與2個電極夾連接。電極由機械手控制。
[0034]味覺物質(zhì)使類脂膜的電位發(fā)生變化，輸出電信號。這個電信號是味覺物質(zhì)味道的性質(zhì)和強度，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)的響應模式不同，因此，可以很容易區(qū)分每一種味道。
[0036]因為標準偏差小于I %，所以，復檢性非常高。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模式。NaCI，KCl, KBr這些咸物質(zhì)，也具有類似的響應模式。
[0037]對于其它味覺物質(zhì)，如苦味、甜味和鮮昧，也適用。味覺傳感器能響應它對應的味道，味覺傳感器有對化學物質(zhì)進行分子識別的能力。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33個品牌的啤酒的響應特征曲線的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，第二主元與啤酒的柔和度和強烈度有關。
[0039]味覺傳感器的最大優(yōu)點就是不用對任何食物進行預處理，將飲料一倒進杯子就能檢測出味道，使用味覺傳感器能檢測出味道隨時間的變化。
[0040]這種傳感器也能用來分析膠狀或固體食物，如西紅柿，可以先用攪拌機碾碎它們；也可用來檢測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)檢測出來。
[0041 ] 使用多樣回歸分析可以選擇性地檢測氰化物。
[0042]多通道電極味覺傳感器對味覺物質(zhì)的識別，實質(zhì)上是基于類脂膜的。
[0043]具有關文獻介紹，味覺傳感器系統(tǒng)的類脂膜具有典型的長期漂移的特征，這個長期漂移的特征依賴膜的成份和電勢起伏現(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)。電子舌的應用選擇了 LAPV。用15?10mV的不同的電壓值，每個電極收集了一些數(shù)據(jù)點。在數(shù)據(jù)處理過程中，選擇起關鍵作用的數(shù)據(jù)點用來校準和識別。
[0046]使用有2個工作電極(鉬和金)的電子舌檢測不同飲料:9個品牌的桔子汁、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飲料的老化、氧化等變化。
[0047]用有5個工作電極(鉬、金、銥、鈀、銠)