电子鼻结合主成分分析预测烤鸭货架终点的方法技术

本发明专利技术公开了一种电子鼻结合主成分分析预测烤鸭货架终点的方法，该方法通过电子鼻采集不同货架时间烤鸭的香气响应信号，然后采用主成分分析方法，比较相同储存温度下不同储存时间的香气响应信号差异，寻找信号差异的突变点，该突变点为该温度下样品的货架终点。通过用不同储存时间下样品与初始样品在各储存温度对应的主成分第一、第二得分空间下的欧式距离来表示烤鸭香气的电子鼻响应信号的差异，这种方法直观，简单，能够根据样本自身性质，准确预测烤鸭的货架终点。

【技术实现步骤摘要】
电子鼻结合主成分分析预测烤鸭货架终点的方法
本专利技术涉及货架终点预测
，具体涉及一种电子鼻结合主成分分析预测烤鸭货架终点的方法。
技术介绍
烤鸭在储存的过程中受到微生物和酶的影响发生一系列性质改变而产生异味或削弱正常香气，且异味的强度或正常香气的强度与烤鸭的储存时间存在一定的关系。因此消费者通常根据烤鸭的挥发性气味来辨别烤鸭的储存时间和接受程度。然而人工判别往往受到主观因素的影响，如自身身体状况、情绪和外界环境的影响，即使是经过专业培训的专家评价员也难以完全准确判断，并且对烤鸭货架时间预测的消费者测试需要组织一定数量的人群，工作量大、费用昂贵。与传统的化学检测方法如气相色谱(GC)和气质联用技术(GC-MS)不同，电子鼻通过传感器模拟人体鼻腔的感知细胞，通过信号转换和模式识别等一系列数据分析技术完成对样品的检测。电子鼻检测速度快、精度高、重复性好，检测所需费用低廉且对样品的预处理要求较低。更重要的是，与GC和GC-MS不同，电子鼻是通过模拟人体的嗅觉系统完成样品的分析，更能够体现出样品的整体气味特征。在电子鼻分析中，引起电子鼻传感器响应变化的因素很多，如样品的状态、样品的组分、组分之间的相互作用、仪器的影响(检测器噪音)和检测环境的影响等。因此，所采集的电子鼻检测结果矩阵为一个多维的空间数据，包括了由组分产生的相关变量和由噪音等随机因素产生的独立变量。主成分分析(PrincipalComponentAnalysis,PCA)的目的是将检测结果矩阵降维，以排除众多化学信息中的重叠信息。主成分是原来变量的线性组合，用它来表征原来变量时所产生的平方和误差最小。第一个主成分所能解释原变量的方差量最大，第二个次之，其余类推，各组主成分相互正交。主成分分析方法能够有效地解决多元线性回归中遇到的线性相关、变量因子的自由度减少等问题并能在一定程度上解决噪音干扰问题。电子鼻采集的信号较多，如何将采集的香气响应信号进行分析，得到有利于预测烤鸭货架期有关的信息，目前还没有报道，也就是说针对电子鼻和主成分分析能不能有效的预测烤鸭的货架终点，目前还属于研究空白。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电子鼻结合主成分分析预测烤鸭货架终点的方法，该方法采用电子鼻采集不同货架时间烤鸭的香气响应信号，采用主成分分析方法，比较相同储存温度下不同储存时间的香气响应信号差异，寻找信号差异的突变点，该突变点为该温度下样品的货架终点。通过用不同储存时间下样品与初始样品在各储存温度对应的主成分第一、第二得分空间下的欧式距离来表示香气响应信号的差异，这种方法直观，简单，能够根据样本自身性质，准确预测烤鸭的货架终点。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种电子鼻结合主成分分析预测烤鸭货架终点的方法，包括如下步骤：(1)首先确定烤鸭样品生产及货架起始时间；为了保证实验用烤鸭样品是在同一时间同一批次同一工艺条件下生产出来的，特在某国家级肉制品加工中心订制本项目所需要的烤鸭样品。采用传统挂炉烤制方法、杀菌模式与包装方式制作，每只烤制后鸭子重量400±10g，每半只1袋真空包装。生产后当天运回实验现场，进入预定储存环境放置并进行相应的货架时间记录。同时将生产后当天作为产品的货架起始点。(2)将烤鸭样品分别储存在不同的温度下，然后确定不同储存温度下的品质检测时间点；检测时间点具体设计如表1所示：表1烤鸭货架期加速温度与对应温度下品质检测时间点设计(3)将所获得的不同货架时间下的烤鸭样品都放置于-18℃环境下冷冻保藏，当所有不同货架时间的样品都放置于此冷冻保藏环境时，然后采用低温慢速解冻的方式，将不同货架时间的烤鸭从-18℃环境下取出置于室温环境下解冻17h，将解冻后的烤鸭样品从真空包装袋中取出，用无菌刀具切取烤鸭腹部鸭肉，置于研钵中研磨均匀，称重后加入20ml的电子鼻进样瓶中；(4)采用电子鼻采集不同货架时间烤鸭的香气响应信号，采用主成分分析方法，比较相同储存温度下不同储存时间的香气响应信号差异，寻找信号差异的突变点(二阶导绝对值最大时所对应的储存天数)，该突变点为该温度下样品的货架终点。其中，所述相同储存温度下不同储存时间的香气响应信号的差别为不同储存时间下样品与初始样品的信号差异，该差异用不同储存时间下样品与初始样品在各储存温度对应的主成分第一、第二得分空间下的欧式距离来表示。采用电子鼻采集不同货架时间烤鸭的香气响应信号,不同货架时间烤鸭的电子鼻检测方式为单点检测，即在同一储存温度下的电子鼻检测实验中，电子鼻所检测的不同样品来源于不同的货架时间。优选地，所述电子鼻的检测参数为：样品量4g、顶空温度60℃、顶空时间120s。电子鼻结合主成分分析预测烤鸭货架终点，也就是建立烤鸭货架终点预测模型。其具体的建立步骤如下：1)根据方差最大化将电子鼻采集的不同货架时间烤鸭的香气响应信号矩阵分解为载荷矩阵(L)和得分矩阵(S)，并计算各温度下，各样本在主成分空间内第一、第二坐标上的相对坐标值(p1,d、p2,d)。2)再计算各自储存温度的主成分的得分空间下，某储存时间下的样本点到储存初始点的欧氏距离(ED)。式中，EDd是储存温度为T时，第d天样本在该温度主成分空间中到储存初始点的欧式距离；p1,d是温度为T时，第d天样本在主成分空间中的第一坐标值；p2,d是温度为T时，第d天样本在主成分空间中的第二坐标值；p1,1是温度为T时，初始储存样本在主成分空间中的第一坐标值；p2,1是温度为T时，初始储存样本在主成分空间中的第二坐标值。3)计算在时间距离坐标系内储存时间与欧式距离函数曲线的突变点(二阶导绝对值最大时所对应的储存天数)，即样品品质发生剧烈变化的时间点，该时间点为该温度下样品的货架终点(d)，其对应的突变点计算公式就是该温度下样品的货架终点预测模型，其模型的表达式如下：d＝argmaxd(2EDd-1-EDd-2-EDd)(2)本专利技术的优点：该方法提供了一种新的烤鸭货架期的预测方法，通过采用电子鼻采集不同货架时间烤鸭的香气响应信号，采用主成分分析方法，比较相同储存温度下不同储存时间的香气响应信号差异，寻找信号差异的突变点，该突变点为该温度下样品的货架终点。通过用不同储存时间下样品与初始样品在各储存温度对应的主成分第一、第二得分空间下的欧式距离来表示香气响应信号的差异，这种方法直观，简单，能够根据样本自身性质，准确预测烤鸭的货架终点。该方法采用在主成分空间中的欧式距离，来巧妙的体现随储存时间变化而带来的烤鸭品质改变，它打破了在货架期预测中使用传统的理化、微生物、感官等指标的局面，提出了货架过程中新的品质衰变指标，即欧式距离代表了采用电子鼻预测货架期中具备品质衰变含义的评价指标，这为电子鼻在货架期预测应用中提供了理论基础，也有利于电子鼻在货架期预测中的广泛应用。该方法不但提出了货架品质评价指标(欧氏距离)，同时还提出了该指标在货架终点时的阈值现象，即随储存时间变化的欧式距离函数曲线的二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电子鼻结合主成分分析预测烤鸭货架终点的方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)首先确定烤鸭样品生产及货架起始时间；/n(2)将烤鸭样品分别储存在不同的温度下，然后确定不同储存温度下的品质检测时间点；/n(3)将所获得的不同货架时间下的烤鸭样品都放置于-18℃环境下冷冻保藏，当所有不同货架时间的样品都放置于此冷冻保藏环境时，然后采用低温慢速解冻的方式，将不同货架时间的烤鸭从-18℃环境下取出置于室温环境下解冻17h，将解冻后的烤鸭样品从真空包装袋中取出，用无菌刀具切取烤鸭腹部鸭肉，置于研钵中研磨均匀，称重后加入20ml的电子鼻进样瓶中；/n(4)采用电子鼻采集不同货架时间烤鸭的香气响应信号，采用主成分分析方法，比较相同储存温度下不同储存时间的香气响应信号差异，寻找信号差异的突变点，该突变点为该温度下样品的货架终点。/n

【技术特征摘要】
1.电子鼻结合主成分分析预测烤鸭货架终点的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)首先确定烤鸭样品生产及货架起始时间；
(2)将烤鸭样品分别储存在不同的温度下，然后确定不同储存温度下的品质检测时间点；
(3)将所获得的不同货架时间下的烤鸭样品都放置于-18℃环境下冷冻保藏，当所有不同货架时间的样品都放置于此冷冻保藏环境时，然后采用低温慢速解冻的方式，将不同货架时间的烤鸭从-18℃环境下取出置于室温环境下解冻17h，将解冻后的烤鸭样品从真空包装袋中取出，用无菌刀具切取烤鸭腹部鸭肉，置于研钵中研磨均匀，称重后加入20ml的电子鼻进样瓶中；
(4)采用电子鼻采集不同货架时间烤鸭的香气响应信号，采用主成分分析方法，比较相同储存温度下不同储存时间的香气响应信号差异，寻找信号差异的突变点，该突变点为该温度下样品的货架终点。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，检测时间点具体设计如下表所示：





3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，不同货架时间烤鸭的电子鼻检测方式为单点检测，即在同一储存温度下的电子鼻检测实验中，电子鼻所检测的不同样品来源于不同的货架时间。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电子鼻的检测参数为：样品量4g、顶空温度60℃、顶空时间120s。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述烤鸭的重量为400±10g，每半只1袋真空包装。


6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，货架时间的起始时间为生产后的当天。


7.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：史波林，张璐璐，汪厚银，钟葵，赵镭，刘龙云，崔莹，谢苒，何天鹏，王思思，
申请(专利权)人：中国标准化研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11