一种基于电子鼻技术定量检测可得然膜中丁香酚的方法技术

本发明专利技术涉及一种基于电子鼻技术定量检测可得然膜中丁香酚的方法，包括样品制备、采集气味信息、气质联用测定挥发性成分、模式识别及构建定量预测模型，属于食品包装检测技术领域。本发明专利技术通过电子鼻技术结合气质联用技术获取了生物膜气味变化值以及挥发性物质的成分，通过构建的判别模型快速、无损、准确地判断出丁香酚的含量。本发明专利技术可以用于生物基包装生产过程中的监测，防止因丁香酚含量过高导致其迁移至包装食品中危害消费者的生命安全，节省了人力和时间。人力和时间。人力和时间。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电子鼻技术定量检测可得然膜中丁香酚的方法


[0001]本专利技术涉及一种丁香酚的检测方法，尤其涉及一种基于电子鼻技术定量检测可得然膜中丁香酚的方法。

技术介绍

[0002]可得然多糖是细菌产生的一种水不溶性细胞外多糖，具有热凝胶化和无毒特性，被广泛用于食品工业及相关领域中。此外，可得然多糖优秀的成膜性和生物学特性也逐渐吸引了人们的关注，目前可得然已被用做生物基薄膜的原料。考虑到安全性，近年来生物基食品包装中的添加剂趋向于选择天然化合物替代合成试剂。
[0003]丁香酚是一种天然油状液体，由于其资源丰富，价格低廉，已广泛用于药品、化妆品和食品中，此外，丁香酚还具有广谱抗菌性和高抗氧化活性，将这种天然化合物掺入生物活性薄膜中有助于保护防止某些恶化反应，因此它在用于食品保鲜的主动包装中引起了极大的兴趣。目前发表的文章主要是介绍对添加丁香酚的生物薄膜的配方、性能以及释放规律等，对其在生物基膜中的安全性检测研究还较少。尽管被美国食品药品监督管理局（FDA）视为公认的安全（GRAS）物质，但丁香酚的化学品安全技术说明书(MSDS)中显示其对小鼠有致癌和致突变作用，另外有文献研究表明丁香酚它具有肝毒性，可导致吸入性肺炎和昏迷，肾衰竭和弥散性血管内凝血等。GB9685-2016规定丁香酚作为包装材料添加助剂其迁移限量要求不得检出，但还没有标准规定其添加限量和检测方法。
[0004]目前已经开发了多种用于检测丁香酚的分析方法，包括高效液相色谱（HPLC）、气相色谱-质谱（GC-MS）以及电化学法。尽管色谱法广泛用于复杂样品及多种成分的同时分析，但其所涉及的仪器运行和维护成本通常很高，并且样品通常需要较复杂的前处理，检测时间较长，不适用于快速检测。而电化学方法具有操作简便，响应速度快，灵敏度高的优点, 然而其传感器的制作过程复杂，具有选择性，并且使用寿命较短。以上的分析方法都会在一定程度上对样品造成损害，不适用于对大量样本的质量检测，因此开发一种测定丁香酚的无损分析方法具有很重要的意义。
[0005]近年来无损检测技术作为一种新兴技术日益受到重视，其中电子鼻无损检测技术在环境监测、产品质量检测、医学诊断、爆炸物检测等多个领域上已经具有广泛的研究与应用。电子鼻是模拟哺乳动物嗅觉系统设计，气体传感阵列和响应图案实时的检测特定位置的气味状况，由于具有样品处理简单、响应时间短、识别效果好、实时无损的优点而受到关注。丁香酚具有强烈的丁香香气和微辣的香气，其挥发性香气的浓度与丁香酚含量成正相关。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于利用电子鼻技术根据丁香酚挥发性，无需预处理即可捕获其气味信息，实现含量的快速无损检测。本专利技术为了实现上述目的，提供了一种基于电子鼻技术定量检测可得然膜中丁香酚的方法，该方法利用气体传感器获得添加不同丁香酚浓度的可
得然膜的气味信息，快速、无损地判断出丁香酚的浓度，防止因丁香酚含量过高导致其迁移至包装食品中危害消费者的生命安全。
[0007]本专利技术所采取的具体方案为：一种基于电子鼻技术定量检测可得然膜中丁香酚的方法，包括以下步骤S01 制备不同丁香酚含量的可得然膜；S02 选择用于检测所述可得然膜的电子鼻，所述电子鼻中包括多个金属氧化物型气体传感器，若干所述金属氧化物型气体传感器分别用于识别芳香成分、识别氮氧化物、识别氨类和芳香型化合物、识别氢气、识别烷烃和芳香型化合物、识别烃类物质、识别硫化氢、识别醇类和部分芳香型化合物、识别芳香化合物和有机硫化物、识别烷烃；S03 利用所述电子鼻检测步骤S01制得的各可得然膜，得到各金属氧化物型气体传感器的响应值；S04 利用主成分分析法（PCA）和线性判别法（LDA）初步判断电子鼻中传感器对于不同丁香酚浓度的可得然膜的灵敏度，若灵敏度符合要求，则进行下一步；S05 根据各气体传感器的响应值对区分不同丁香酚浓度可得然膜的贡献筛选特征传感器，具体为：根据各金属氧化物型气体传感器的响应值采用载荷分析（LA）和连续投影算法（SPA）对电子鼻的传感器阵列进行优化，综合考虑筛选出特征传感器；S06根据筛选出的特征传感器建立特征传感器预测模型，根据预测模型定量分析待测可得然膜中丁香酚浓度。
[0008]进一步的，步骤S01中可得然膜的制备原料包括甘油、吐温、可得然多糖、丁香酚，制得的可得然膜包括有8类不同丁香酚含量的可得然膜，8种可得然膜的丁香酚参量以可得然基计分别为0mg/g，5 mg/g，10mg/g，20mg/kg，30mg/g，40mg/g，50mg/g和 60mg/g 。
[0009]进一步的，步骤S03中响应值的获取方法为：将不同丁香酚浓度的单个可得然膜样品置于烧杯中，杯口覆上锡箔纸密闭，可得然膜的气味充分散发出来并达到平衡之后开始检测；每个丁香酚浓度的可得然膜取10个样本；提取各个传感器第60 s响应值作为所需响应值；所述响应值为气体传感器接触到可得然膜挥发物后的电阻量G与传感器接触洁净空气后的电阻量G0之比（G/G0）。
[0010]进一步的，在步骤S03和步骤S04之间采用气质联用测定步骤S01中不同丁香酚含量的可得然膜的挥发性成分含量，验证电子鼻检测准确性。
[0011]进一步的，预测模型的建立采用自动缩放算法进行预处理，建立了基于偏最小二乘法（PLS）和支持向量机（SVM）算法的生物膜中丁香酚浓度的预测模型。
[0012]进一步的，建立所有传感器的预测模型，并与特征传感器的预测模型对比，验证特征传感器预测模型是否适用。
[0013]本专利技术所产生的有益效果包括：（1）本专利技术利用电子鼻技术获取不同丁香酚浓度可得然膜气味的变化，可以更直观获得可得然膜的气味信息。
[0014]（2）本专利技术利用气质联用技术测定不同丁香酚浓度可得然膜挥发性物质的成分，共检测出27种化合物，4大类的挥发性物质，信息有效且全面，验证了含不同浓度丁香酚的可得然膜对电子鼻响应比较敏感的传感器。
[0015]（3）本专利技术利用PCA和LDA对不同丁香酚浓度的可得然膜建立定性判别模型，可以
区分不同丁香酚浓度的可得然膜，为其他物质在基于电子鼻技术的气味测定提供基础。
[0016]（4）本专利技术利用LA和SPA对电子鼻的传感器进行优化，筛选出特征的传感器。
[0017]（5）本专利技术利用电子鼻技术测定不同丁香酚浓度可得然膜的气味变化，并且利用PLS和SVM分别基于全部传感器和特征传感器对其建模，最终实现对可得然膜中丁香酚的含量预测。其中，所有模型均具有良好的预测性能（R
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> 0.89，RPD> 3），而最佳预测模型是基于所有传感器的PLS预测模型，R
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为0.952，RMSEP为4.612 mg / g，该方法为其他物质在基于电子鼻技术的定量预测模型的建立提供了基础。其中基于特征传感器建立的PLS模型建模效果也较好（R
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=0.948），为开发检测丁香酚的专用电子鼻设备提供了依据，大大减少传感器数量和生产成本。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电子鼻技术定量检测可得然膜中丁香酚的方法，其特征在于：包括以下步骤S01 制备不同丁香酚含量的可得然膜；S02 选择用于检测所述可得然膜的电子鼻，所述电子鼻中包括多个金属氧化物型气体传感器，若干所述金属氧化物型气体传感器分别用于识别芳香成分、识别氮氧化物、识别氨类和芳香型化合物、识别氢气、识别烷烃和芳香型化合物、识别烃类物质、识别硫化氢、识别醇类和部分芳香型化合物、识别芳香化合物和有机硫化物、识别烷烃；S03 利用所述电子鼻检测步骤S01制得的各可得然膜，得到各金属氧化物型气体传感器的响应值；S04 利用主成分分析法（PCA）和线性判别法（LDA）初步判断电子鼻中传感器对于不同丁香酚浓度的可得然膜的灵敏度，若灵敏度符合要求，则进行下一步；S05 根据各气体传感器的响应值对区分不同丁香酚浓度可得然膜的贡献筛选特征传感器，具体为：根据各金属氧化物型气体传感器的响应值采用载荷分析（LA）和连续投影算法（SPA）对电子鼻的传感器阵列进行优化，综合考虑筛选出特征传感器；S06根据筛选出的特征传感器建立特征传感器预测模型，根据预测模型定量分析待测可得然膜中丁香酚浓度。2.根据权利要求1所述的基于电子鼻技术定量检测可得然膜中丁香酚的方法，其特征在于：步骤S01中可得然膜的制备原料包括甘油、吐温、可得然多糖、丁香酚，制得的可得然膜包括有8类不同丁香酚含量的可得然膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘磊庆，韩璐，屠康，张充，朱静怡，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：