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《重庆大学》 2011年
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基于可视化仿生嗅觉系统的白酒检测研究

秦辉  
【摘要】:白酒是中国的传统酒精饮料,有着悠久的酿造历史;在漫长的发展过程中形成了独特的酿造工艺和风格特征,被誉为世界六大蒸馏酒之一。近年来,随着白酒工业的迅速发展,白酒假冒产品日益严重,特别是年份酒和原产地标志方面表现的尤为突出。现今对白酒的检测主要是通过色谱、光谱等分析方法,这些方法虽能对白酒进行定量定性分析,但检测其过程需要大型仪器、费时费力,限制了其在流通领域的实地实时检测。针对现今白酒检测技术存在的不足,自主开发设计了用于白酒鉴别可视化仿生嗅觉系统;本文以浓香白酒作为主要研究对象,利用构建的可视化仿生嗅觉系统结合模式识别分析方法,开展了白酒年份和原产地鉴别的技术研究。本文所完成的主要工作如下: (1)设计开发了用于白酒鉴别的可视化传感系统。该系统由气体发生装置、气体检测装置、系统加热装置、系统动力系统和系统控制和数据处理系统组成。气体发生装置主要用于白酒液体的挥发,以便于可视化传感阵列的检测;气体检测装置主要由可视化传感阵列、图像采集系统和光源组成。系统控制和数据处理系统主要由电脑完成,其功能对整个系统的控制和对所得数据的处理。通过集成化的系统实现了采样、图像扫描、数据处理及样品鉴别的快速化。 (2)利用GC-MS技术对白酒中12种微量成分含量进行了检测,并利用方差分析(ANOVA)、主成分分析(PCA)、线性判别分析(LDA)等分析方法对色谱数据进行分析,用以筛选能够区分不同品牌和不同年份白酒的特性香味成分。单因素方差分析表明:丁酸乙酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯、正丙醇、仲丁醇、异丁醇、丁醇、己醇、甲醇等11种香味成分对不同年份有显著性影响。利用模式识别方法对不同年份白酒进行区分。结果表明:对不同年份白酒的识别能力和预测能力均为96.4%。结果表明这些物质能够表达年份酒的特征信息。 (3)利用本文构建的可视化仿生嗅觉系统对白酒中醇、酸、酯、醛等香味物质进行了定量检测。结果分析表明,不同浓度的物质具有特异性的响应差谱图,通过响应差谱图可以直观的对不同浓度的物质进行区分。聚类分析结果显示本文所构建的可视化仿生嗅觉系统能对不同浓度的醇、酸、醛、酯等物质进行正确的区分;也显示出该系统具有好的重复性和重现性。此外,还对固态法白酒和用醇、酸、酯等物质和食用酒精勾兑的勾兑白酒进行了区分。通过对比响应后的可视化差谱图可以直观的对这两种不同白酒进行区分。这为可视化系统用于白酒质量控制、白酒年份和原产地鉴别奠定了基础。 (4)利用分子对接方法研究了酒体中醇、酸、醛和酯与TPPS4和ZnTpp之间的相互作用机理。并通过得分函数、Polar值和最高得分结果下的构象分析可以得出,TPPS4主要通过分子间的氢键作用与醇、醛、酸和酯类分子发生相互作用。ZnTpp主要通过配位键与醇、酸和酯发生相互作用,而与糠醛间的相互作用主要是通过π-π作用。本文为研究卟啉分子与白酒微量物质间的作用机理,提供了新的参考。 (5)利用本文构建的可视化传感系统对不同年份白酒进行了鉴别。通过对比不同年份酒响应差谱图可以发现,不同年份白酒具有特异性响应差谱图,此差谱图代表了该年份白酒的特征性指纹信息。此外,还利用模式识别分析方法对响应差谱图数据进行分析。主成分分析和聚类分析结果表明:可视化系统能对不同年份成品酒进行较好的区分,判别分析也能对不同年份成品酒进行100%的识别,对未知不同年份成品酒的预测能力为93.8%。在不同年份基酒鉴别中,不同年份基酒具有特性的响应差谱图,该图谱代表该年份基酒的特征性指纹图谱。不同年份基酒通过主成分分析和聚类分析被正确区分。聚类分析还表现出一定的规律性,这一规律性有助于对未知年份基酒进行正确的分类。判别分析能对不同年份基酒进行100%的区分和预测。结果表明,本文所构建的可视化系统在白酒年份鉴别检测中具有很强的实用价值;能做作为一种快速、简便的白酒检测方法。 (6)利用本文构建的可视化传感系统对不同原产地浓香白酒和清香型白酒进行了鉴别。通过响应差谱图的研究发现,不同原产地白酒具有独特的差谱图,代表了该原产地白酒的特征性指纹信息。主成分分析和聚类分析能对不同原产地白酒进行正确的区分,判别分析能对不同原产地白酒进行100%的区分,对未知样本的预测能力为100%。结果表明本文所构建的可视化传感系统在对不同原产地白酒检测过程中能够对酒体中所含有的特性信息进行有效的捕捉和识别,并且以形象直观的方式表达出来,这为建立不同原产地白酒指纹图谱数据库提供了一个重要的参考。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TS261.7

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李娟;卟啉对农药残留的光谱检测及作用关系[D];重庆大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 汪希伟;赵茂程;居荣华;夏凤鸣;陈湘来;;基于紫外荧光成像对包装鲜猪肉存储时间预测研究[J];包装与食品机械;2011年06期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 韦真博;伏安型电子舌的研发及其在食品检测中的应用[D];浙江大学;2011年
2 解华东;液质发酵食品紫外光谱特性研究及鉴真技术体系建立[D];西北农林科技大学;2010年
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6 张春林;泸州老窖大曲的质量、微生物与香气成分关系[D];江南大学;2012年
7 史志存;电子鼻及其应用研究[D];中国科学院电子学研究所;2000年
8 陈建业;葡萄酒中酚酸及葡萄果实苯丙烷类代谢途径研究[D];中国农业大学;2005年
9 张覃轶;电子鼻:传感器阵列、系统及应用研究[D];华中科技大学;2005年
10 郭波莉;牛肉产地同位素与矿物元素指纹溯源技术研究[D];中国农业科学院;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 钟慧臻;荔枝果肉多酚及脂肪酸指纹图谱初步研究[D];华中农业大学;2010年
2 刘辉;基于电子鼻的鱼粉新鲜度快速检测方法研究[D];华中农业大学;2010年
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9 刘海燕;电子鼻系统设计及其应用[D];东北电力大学;2011年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李兆华;王小虎;郑秀苹;尹济滨;;现代生物学技术在农兽药残留检测中的应用[J];环境科学与管理;2009年11期
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 崔孝玲;不对称卟啉及其配合物的合成和性能研究[D];吉林大学;2006年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 于金召;王霄;何志勇;陈洁;;不同产地黄酒中营养功能成分的比较分析[J];安徽农业科学;2009年32期
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10 张芳;王良;苏荣国;宋志杰;王修林;祝陈坚;;小波分析在活体浮游植物离散三维荧光光谱特征提取及识别中的应用研究[J];传感技术学报;2007年10期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 曲建岭;人工嗅觉系统中的信息处理技术[D];西北工业大学;2000年
2 杨建华;新型气/液分析传感器关键技术研究[D];西北工业大学;2002年
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1 张来东;李鹏;栾法智;何群;赵淑玲;;浅述白酒的生产污染和防治[J];山东食品发酵;1995年02期
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3 栗永清;;泸型白酒中主要香味成分的探讨[J];酿酒;1981年01期
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5 黄树林;浅谈贮酒容器对清香型白酒质量的影响因素及贮存期的确定[J];酿酒科技;1996年01期
6 谢义贵;提高白酒质量值得注意的几个问题[J];酿酒;2003年04期
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中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 张贵华;石青辉;;白酒客户的消费行为实证分析[A];中国高等院校市场学研究会2011年年会论文集[C];2011年
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中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 李柯勇;抽查显示白酒质量合格[N];新华每日电讯;2003年
2 本报记者 杜涛 特约通讯员 郭礼 徐兴江;“十一五”仁怀多举措提升白酒质量[N];中国食品报;2011年
3 CUBN记者 严碧华;美酒标准缺失 新一轮白酒标准大战或将触发[N];中国联合商报;2010年
4 本报记者 孙圆;冒充“纯粮酿造”何时画句号[N];中国质量报;2010年
5 田刚 朱彬;我国白酒质量标准亟待修订[N];中国信息报;2004年
6 本报记者 龚平;宜宾白酒为何独占鳌头?[N];华夏酒报;2011年
7 记者杜涛 通讯员郭礼;仁怀多措并举提高白酒质量[N];中国食品报;2009年
8 张建梅;白酒质量整体稳定[N];中国质量报;2003年
9 本报记者 周伟 孔芒;“白酒金三角”向世界“举杯”[N];四川日报;2011年
10 毛小民;白酒经销商如何运作农村市场[N];华夏酒报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 秦辉;基于可视化仿生嗅觉系统的白酒检测研究[D];重庆大学;2011年
2 陈国庆;荧光光谱技术在食品安全监控中的应用研究[D];江南大学;2010年
3 张春林;泸州老窖大曲的质量、微生物与香气成分关系[D];江南大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李娜;仰韶彩陶纹样在河南白酒包装中的应用研究[D];中原工学院;2012年
2 王立川;基于气体传感器阵列的白酒分类与识别[D];武汉理工大学;2011年
3 张苗苗;基于光谱的白酒鉴别研究[D];重庆大学;2010年
4 弓韬;山西省白酒制造业竞争力提升路径研究[D];山西大学;2010年
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8 丁济民;西凤酒品牌营销策略分析[D];西北大学;2014年
9 李文帅;白酒产品追溯管理系统设计研究[D];北京邮电大学;2011年
10 王跃;白酒变压变温蒸馏自动化系统设计[D];天津大学;2012年
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