[发明专利]电子鼻结合主成分分析预测烤鸭货架终点的方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及货架终点预测技术领域，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。

背景技术

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(Principal Component Analysis,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。

发明内容

本发明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，本发明的技术方案为：

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：