基于气味指纹图谱和SPSS聚类分析鉴别玛咖源产地的方法技术

本发明专利技术涉及一种基于气味指纹图谱和SPSS聚类分析的鉴别玛咖源产地的方法，包括：1)选取多个玛咖产区的不同市级城市的不同乡镇的玛咖标准样品，将其预处理成玛咖粉，利用具体不同敏感源的多个传感器的电子鼻对玛咖粉的气味进行数据采集后获得气味指纹图谱；将采集后的数据进行SPSS聚类分析，获得鉴别玛咖源产地的标准模型；2)将待测样品按照与步骤1)相同的方法进行预处理、电子鼻数据采集以及判别因子分析，鉴别待测样品的源产地。本发明专利技术方法无需繁琐的样品提取处理，操作简单易行，检测周期短，成本低，可以用于企业原料控制和市场质量检测。

Identification of origin of Maca origin based on odor fingerprint and SPSS cluster analysis

The invention relates to a method for identifying the origin of Maca source based on the odor fingerprint and SPSS clustering analysis, including: 1) selecting the standard Maca standard samples from different towns of different municipal cities of Maca producing areas, preprocessing it into Maca powder, using the electronic nose of multiple sensors of different sensitive sources to Maca powder. After collecting the odor data, the odor fingerprint was obtained, and the collected data were analyzed by SPSS clustering analysis to obtain the standard model for identifying the origin of Maca source; 2) preprocessing, electronic nose data collection and discriminant factor analysis were carried out in the same way as step 1) to identify the source origin of the samples to be measured. The method can be used for enterprise raw material control and market quality detection without complicated sample extraction, simple operation, short detection cycle and low cost.

【技术实现步骤摘要】
基于气味指纹图谱和SPSS聚类分析鉴别玛咖源产地的方法
本专利技术属于食品检测检验
，具体地说，涉及一种基于气味指纹图谱和SPSS聚类分析鉴别玛咖源产地的方法。
技术介绍
目前，功能性食品吸引了全球的关注，已经成为了食品科学、营养学、植物化学等学科的热门话题。然而，不同环境条件下尤其是不同地理来源的植物或者食品原料，其代谢产物和含量之间存在较大的差异，进而决定食品质量的优劣。因此，明确食品或食品原料的产地可以有效预测和控制其品质，对于保护消费者和市场有序良性发展具有重大的意义。玛咖(Lepidiummeyenii)是一种具有很高医用和经济价值的功能性食品，归类于十字花科独行菜属草本植物，适合生长在低温和高海拔(3500-4000m)地区，原产于秘鲁，有“秘鲁人参”之誉。玛咖下胚轴不仅是当地居民的主要食物来源之一，而且由于其具有提高生育力和性功能等功效被作为民间药物广泛使用。玛咖富含蛋白质、氨基酸、脂肪酸和具有明显生物活性的次生代谢产物，表现出抗氧化、抗癌、抗炎等多种活性。由于玛咖的多种潜在功效，2002年，卫生部正式批准其进入中国，并在云南、四川等地大力推广种植；但是从2016年开始，国内玛咖的价格有所下降，究其原因，主要有以下两点：1.云南省昭通市、大理市、昆明市等地的大量劣质玛咖扰乱了市场，使市售玛咖的质量差别大，价格参差不齐；2.国内尚无不同产地玛咖样品的特征性数据库，不能准确、快速分辨其产地。因此，建立一种有效鉴别玛咖源产地的方法迫在眉睫。气味指纹图谱技术是采用现代分析仪器，得到能够反映样品挥发性气味物质的特征性色谱、光谱以及其他图谱数据资料的技术。本专利技术采用电子鼻获取玛咖的气味指纹图谱。电子鼻是20世纪90年代发展起来的用于分析、识别、检测复杂嗅味和挥发性成分的仪器、具有前处理简单、检测周期短、可以分析整体气味信息等优点，在饮料、食品、酒类等的鉴别、分级、质控等方面应用广泛。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于气味指纹图谱和SPSS聚类分析鉴别玛咖源产地的方法，所述方法包括以下步骤：S1、气味指纹图谱的采集：选取多个玛咖产区的不同市级城市的不同乡镇的玛咖标准样品，将其预处理为玛咖粉后，利用具有不同敏感源的多个传感器的电子鼻对玛咖粉的气味进行数据采集，获得气味指纹图谱；S2、以敏感源作为聚类依据，采用系统聚类分析法将所述电子鼻的多个传感器分为不同聚类组别，以S1所得气味指纹图谱或者选择7～12个地域差距较大的样品作为选择依据，在同一聚类组别中选取响应值最高的传感器；；S3、标准模型的建立：以S1中采集的气味指纹图谱为数据集，采用S2中选择的响应值最高的传感器所得的气味指纹图谱作为变量，通过两次系统聚类分析法构建两级标准模型；第一级模型中，以市级城市为单位，将同一市级城市的样品归为一类；在所述市级城市基础上，构建第二级模型，所述第二级模型中以乡镇为单位，将同一乡镇的样品归为一类；S4、待测样品的检测：将待测样品采用步骤S1相同的方法获得所述待测样品的气味指纹图谱，以S3所得两级标准模型作为判断依据鉴别所述待测样品的源产地。本专利技术所述的气味指纹图谱为DFA指纹图谱。本专利技术进一步提出的，所述市级城市至少为5个，优选所述市级城市至少包括西昌市、大理市、昆明市、丽江市、香格里拉市；优选地，每个所述市级城市中的乡镇数量不少于3个。本专利技术进一步提出的，来自于任意乡镇的玛咖标准样品中至少包括黑色玛咖、紫色玛咖、黄色玛咖；优选地，步骤S1中所述预处理具体为：将标准样品洗净后，切片，在36～38℃的温度下，将玛咖切片烘干中含水量为6％～9％，粉碎，过40～80目筛。本专利技术进一步提出的，所述电子鼻为FOX4000型电子鼻。本专利技术进一步提出的，所述电子鼻至少有6种，优选所述传感器的敏感源至少包括18根不同的MOS传感器；本专利技术进一步提出的，所述传感器的敏感源至少包括：氧化性强的气体、有毒气体、有机化合物、易燃气体、可燃气体、芳香族化合物。样品的产地不同，其挥发性物质不同，若想实现准确地鉴别不同源产地的样品，选择可准确感应样品中特征性挥发物的传感器十分重要。FOX4000型电子鼻18根所述MOS传感器具体为：LY/LG、LY2/G、LY2/AA、LY2/gCTL、LY2/gCT、T30/1、P10/1、P10/2、P40/1、T70/2、PA/2、P30/1、P40/2、P30/2、T40/2、T40/1、TA/2、LY2/Gh。传感器检测的物质如下表：表1本专利技术进一步提出的，所述数据采集中，进样注射器的温度为55～65℃，进样体积为3500～4500μL，进样速度为900～1100μL/s，所述电子鼻数据采集时间为118～122s，孵化温度为45～55℃，延迟时间1050～1100s，每20mL顶空瓶中添加1.4～1.6g所述玛咖粉；优选地，所述进样注射器的温度为60℃，所述进样体积为4000μL，所述进样速度1000μL/s，所述电子鼻数据采集时间为120s；所述孵化温度为50℃，所述延迟时间1080s；每20mL顶空瓶中添加1.500±0.001g所述玛咖粉。本专利技术进一步提出的，所述系统聚类分析法采用SPSS22.0软件。本专利技术进一步提出的，所述步骤S3中建立标准模型的具体操作为：以S1中采集的气味指纹图谱为数据集，打开系统聚类主对话框，指定变量，选择聚类方式和结果输出形式；设置统计方案、是否绘图以及谱系图输出效果和标准化方法，设置完成，并绘制相应的DFA指纹图谱；其中，所述变量为步骤S2中每一聚类组别中响应值最高的传感器；第一级模型以不同市级城市的标准样品的电子鼻气味指纹图谱为数据集；第二级模型以每个市级城市的不同乡镇的标准样品的电子鼻气味指纹图谱为数据集。本专利技术进一步提出的，所述系统聚类分析法采用Cases和Variables进行聚类；其中，所述Cases表示对个案进行聚类，所述Variables表示对变量进行聚类。结果输出形式有Statistics和图两种。可以选其一，也可两者都选。统计方案在Statistics对话框中设置，其中提供了聚类进度表、距离矩阵两个输出统计量。同时，在聚类成员栏中提供了每个案例属于哪一类的聚类结果，其中None表示不输出指定类数的聚类结果；Singlesolutions表示输出指定类数范围的聚类结果；Rangeofsolutions表示输出指定类书范围的聚类结果。本专利技术进一步提出的，所述步骤S4中检测待测样品的具体操作为：将待测样品按照与步骤S1相同的方法进行预处理、电子鼻数据采集，并定义好分组变量；打开判别分析对话框，指定分组变量及范围；选择描述性统计量以及函数系数、判别分析方法；设置分类依据、结果输出以及保存选项，设置完成后单击“确定”。所述分组变量为事先定义好的表示该个案产地的数值，范围视实际情况而定。所述描述性统计量在Statistics对话框中设置，其中提供了三种描述性统计量。Means表示输出各类中所有自变量的均值、组内标准差以及总样本的均值和标准差，UnivariateANOVAs表示进行单因素方差分析，检验假设为不同类别中自变量的均值不存在显著差异，Box’sM表示对各类的协方差矩阵是否相等进行检验。可以根据需要选择一个或者几个。所述函数系数在F本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于气味指纹图谱和SPSS聚类分析鉴别玛咖源产地的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、气味指纹图谱的采集：选取多个玛咖产区的不同市级城市的不同乡镇的玛咖标准样品，将其预处理为玛咖粉后，利用具有不同敏感源的多个传感器的电子鼻对玛咖粉的气味进行数据采集，获得气味指纹图谱；S2、传感器的选择：以敏感源作为聚类依据，采用系统聚类分析法将所述电子鼻的多个传感器分为不同聚类组别，以S1所得气味指纹图谱或者选择7～12个地域差距较大的样品作为选择依据，在同一聚类组别中选取响应值最高的传感器；；S3、标准模型的建立：以S1中采集的气味指纹图谱为数据集，采用S2中选择的响应值最高的传感器所得的气味指纹图谱作为变量，通过两次系统聚类分析法构建两级标准模型；第一级模型中，以市级城市为单位，将同一市级城市的样品归为一类；在所述市级城市基础上，构建第二级模型，所述第二级模型中以乡镇为单位，将同一乡镇的样品归为一类；S4、待测样品的检测：将待测样品采用步骤S1相同的方法获得所述待测样品的气味指纹图谱，以S3所得两级标准模型作为判断依据鉴别所述待测样品的源产地。

【技术特征摘要】
1.一种基于气味指纹图谱和SPSS聚类分析鉴别玛咖源产地的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、气味指纹图谱的采集：选取多个玛咖产区的不同市级城市的不同乡镇的玛咖标准样品，将其预处理为玛咖粉后，利用具有不同敏感源的多个传感器的电子鼻对玛咖粉的气味进行数据采集，获得气味指纹图谱；S2、传感器的选择：以敏感源作为聚类依据，采用系统聚类分析法将所述电子鼻的多个传感器分为不同聚类组别，以S1所得气味指纹图谱或者选择7～12个地域差距较大的样品作为选择依据，在同一聚类组别中选取响应值最高的传感器；；S3、标准模型的建立：以S1中采集的气味指纹图谱为数据集，采用S2中选择的响应值最高的传感器所得的气味指纹图谱作为变量，通过两次系统聚类分析法构建两级标准模型；第一级模型中，以市级城市为单位，将同一市级城市的样品归为一类；在所述市级城市基础上，构建第二级模型，所述第二级模型中以乡镇为单位，将同一乡镇的样品归为一类；S4、待测样品的检测：将待测样品采用步骤S1相同的方法获得所述待测样品的气味指纹图谱，以S3所得两级标准模型作为判断依据鉴别所述待测样品的源产地。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述市级城市至少为5个，优选所述市级城市至少包括西昌市、大理市、昆明市、丽江市、香格里拉市；更优选地，每个所述市级城市中的乡镇数量不少于3个。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，来自于任意乡镇的玛咖标准样品中至少包括黑色玛咖、紫色玛咖、黄色玛咖；优选地，所述预处理具体为：将标准样品洗净后，切片，在36～38℃的温度下，将玛咖切片烘干中含水量为6％～9％，粉碎，过40～80目筛。4.根据权利要求1～3任一所述的方法，其特征在于，所述电子鼻为FOX4000型电子鼻；优选地，所述电子鼻至少包括18根不同的MOS传感器。5.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，所述传感器的敏感源至少有6种，优选所述传感器的敏感源至少包括：氧化性强的气体、有毒气体、有机化合物、易燃气体、可燃气体、芳香族化合物；优选地，所述敏感源为氧化性强的气体的传感器为；LY/LG、P40/1、P40/2、T40/2、T40/1所述敏感源为有毒气体的传感器为：LY2/G、LY2/gCTL、PA/2、LY2/Gh所述敏感源为有机化合物的传感器为：LY2/AA、T30/1、PA/2、P30/1、P30/2、TA/2所述敏感源为易燃气体的传感器为：LY2/gCT、P10/2所述敏感源为可燃气体的传感器为：P10/1、P30/1所述敏感源为芳香族化合物的传感器为：T70/2。6.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，所述数据采集中，进样注射器的温度为55～65℃，进样体积为3500～4500μL，进样速度为900～1100μL/s，所述电子鼻数据采集时间为118～122s，孵化温度为45～55℃，延迟时间1050～1100s，每20mL顶空瓶中添加1.4～1.6g所述玛咖粉；优选地，所述进样注射器的温度为60℃，所述进样体积为4000μL，所述进样速度1000μL/s，所述电子鼻数据采集时间为120s；所述孵化温度为50℃，所述延迟时间1080s；每20mL顶空瓶中添加1.500±0.001g所述玛咖粉。7.根据权利要求1～6任一项所述的方法，其特征在于，所述系统聚类分析法采用SPSS22.0软件；优选地，所述系统聚类分析法采用Cases和Variab...

【专利技术属性】
技术研发人员：温霖，李爱民，苑鹏，党艳婷，段盛林，李永强，李颖，
申请(专利权)人：国珍健康科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11