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基于介电特性的酿造酱油与配制酱油鉴别方法的研究

赵佳瑶  
【摘要】:酱油是我国传统的调味品,酱油的品质好坏与每一个居民的身体健康息息相关,所以对酱油品质的检测尤为重要。传统的检测方法费时、费力、难以做到快速检测,如果配制酱油的各项理化指标均符合国家标准对酿造酱油的要求,但酸水解蛋白含量严重超标,用国标的方法也难以鉴别。基于此,本研究的目的在于将介电频谱与化学计量法结合用于酿造酱油与配制酱油的鉴别,探究一种高效精确的鉴别方法。为实现建立一种新型的、便捷快速的酱油品质评价体系提供基础数据,对我国酱油产业的发展和消费有着重要的现实意义。本文首先研究了频率、温度和浓度对酱油的介电常数、损耗因子和穿透深度的影响。然后基于介电特性的无损检测技术,将介电频谱与偏最小二乘法相结合,利用X-Y共生距离法(SPXY)将样品集划分为校正集和预测集,利用主成分分析法(PCA)选取特征变量,建立了测定配制酱油中酸水解植物蛋白调味液(HVP)含量的偏最小二乘法(PLS)判别模型,研究利用介电频谱-偏最小二乘法鉴别酱油的可行性。在可行性研究的基础上,配制各主要成分含量符合国家标准的要求,酸水解蛋白(HVP)含量不同的纯酿造酱油与配制酱油,同样利用X-Y共生距离法(SPXY)对通过试验得到的样品集进行划分,使用主成分分析法(PCA)和连续投影算法(SPA)对酱油样品的原始介电频谱进行特征变量的选取,利用偏最小二乘法(PLS)和支持向量机(SVM)建立对不同酱油样品的鉴别模型,同时分析和比较各个模型的预测性能,得到如下的结论:(1)在10MHz~1GHz频率范围内,频率、温度和浓度对酱油的介电常数ε'、介电损耗因子ε''和穿透深度d_p均有显著影响:酱油的介电常数ε'和介电损耗因子ε''随着频率的增加而降低。较低频段下,酱油的介电常数ε'随着温度和浓度的增加而增加;较高频段下,酱油的介电常数随着温度和浓度的增加而降低。酱油样品的穿透深度随着稀释度的增加而增加,随着频率或温度的增加而降低。(2)分别在40.68MHz、915MHz和2450MHz三个频率下利用SPSS软件建立介电常数ε'和介电损耗因子ε''与酱油浓度C(%)和温度T(℃)之间的数学关系模型,进行多元拟合回归,所构建的数学模型的决定系数R~20.996。在频率为915MHz时,以温度和浓度为自变量,介电常数和介电损耗因子为因变量的模型的决定系数最高,分别为0.9993和0.9986,说明模型的拟合度最好。对915MHz时建立的模型进行验证,模型的决定系数分别为0.9933和0.9946,说明在915MHz下构建的介电参数模型能够很好的描述温度、浓度与酱油介电常数与介电损耗因子之间的关系。(3)利用介电频谱-偏最小二乘法鉴别酱油的可行性研究中,建立配制酱油中酸水解植物蛋白调味液(HVP)含量的预测模型,FS-PLS模型的R_c和R_p分别为0.9331和0.9107,RMSEC和RMSEP分别为0.7181和1.5474,说明利用此方法鉴别酱油具有一定的可行性。(4)酿造酱油和配制酱油的介电频谱鉴别的研究结果表明:总体来看,PLS模型比SVM模型的鉴别效果要更好。其中SPA-PLS模型在六个开发模型中具有最好的预测性能,其R_c和R_p分别为0.9205和0.9096,RMSEC和RMSEP分别为1.3699和1.5950,说明介电频谱与化学计量学的结合可以用来鉴别酿造酱油和配制酱油。


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