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1、第27卷第3期3362011年3月農業(yè)工程學報TransactionsoftheCSAE、，01．27NO．3Mfir．201l基于信噪比分析技術的谷物霉變快速檢測方法惠國華，倪或(浙江工商大學食品與生物工程學院，杭州310035)摘要：該文探索了一種基于半導體氣敏傳感器陣列和隨機共振信噪比分析技術的谷物霉變快速檢測方法，試驗測量了大米、小米、燕麥和紅豆的霉變試驗數據，輸入分析系統處理并輸出信噪比譜圖，以基準信噪比特征值-82．5所包絡的噪聲寬度作為4種谷物樣品霉變程度的數字化表征手段，可以直觀的觀察到每類樣品的霉變
2、過程。大米和小米樣品在第4天檢測時，就出現了較明顯的霉變，燕麥樣品在第7天出現霉變，而紅豆樣品在檢測過程中未發(fā)生變化。該分析技術無需信號前處理手段，并且町以克服傳感器基線漂移造成的干擾，系統響應速度快、重復性好，具有實際應用價值。關鍵詞；谷物霉變，氣敏傳感器，隨機共振，信噪比譜分析doi：10．3969／j．issn．1002—6819．2011．03．061中圖分類號：TP212．2文獻標志碼：A文章編號：1002—6819(2011)一03—0336—05惠國華，倪或．基于信噪比分析技術的谷物霉變快速檢測方法[J
3、】．農業(yè)工程學報，2011，27(3)：336--340．HuiGuohua,NiYu．Investigationofmoldy001"11fastdetectionbasedonsignal—to-noiseratiospectrumanalysistechnique川．TransactionsoftheCSAE，201l，27(3)：336--340．(inChinesewithEnglishabstracO0引言食品安全是影響人類健康的重要因素，一直是世界各國相關部門研究的重點。糧食中富含蛋白質、碳水化合物等成
4、分，具有較高的營養(yǎng)價值。但糧食在生產過程中帶有黃曲霉、寄生曲霉、鐮刀曲霉、青曲霉等多種霉菌，在合適的條件下易引起糧食霉變，釋放出霉味、腐敗味、酸敗味等氣味，此時具有營養(yǎng)的糧食反而變成對人體有毒害的物質，霉變谷物一旦進入流通市場，最終將嚴重危害人民群眾的身體健康。在糧食霉變檢測領域，英國Warwick大學的Persand于1982年率先提出氣體傳感器陣列對幾種有機揮發(fā)性氣體進行類別區(qū)分【ll，此后許多研究人員已經使用類似技術在該領域開展了研究工作。Josson等考察了微生物釋放特征氣味，結合神經網絡模式識別算法，預測糧
5、食品質12]。Evans等則研究了糧食霉變早期揮發(fā)性氣體成分的變化特征【31。Olsson等則結合氣相色譜技術來分析糧食樣品【4】。浙江大學的王俊課題組采用金屬氧化物傳感器陣列結合主成分分析法對不同霉變程度的谷物進行了深入的研究[5】。特征信號的提取是霉變檢測過程中一項重要的工作，傳統方法主要包括人工神經網絡(舢叮N)、主成分分析法(PCA)、偏最dx--乘法(PLS)、主成分回歸(PCR)、多元線性回歸(MLR)等睜9】。但這些方法存在一定不足，如人工神經網絡(A1州)算法學習速度慢，訓練失敗可能性大【l01，多元
6、線性回歸(MLR)由于在分析樣品時只用了一些特征波長點的光譜信息，其他點的信息被丟失，收稿日期：2010．-07．23修訂日期：2010．12．07基金項目：國家自然科學基金項目(81000645)；浙江省自然科學基金項目(Y1100150)資助作者簡介：惠國華(1980一)，男，遼寧普蘭店人，博士，主要從事乍物傳感技術、智能仿生技術、食品質量與安全技術研究。杭州浙扛工商大學感官科學實驗室，310035。Emaihghui@zjgsu．edu．∞易產生模型的過適應性；偏最小二乘法計算量大，速度慢等，都在一定程度上影響
7、檢測效果。近年來發(fā)展起來的非線性隨機共振信號特征提取方法為信號處理領域注入了新的活力。本文的研究工作采用半導體氣體傳感器陣列檢測谷物樣品，根據4種谷物樣品檢測信號篩選出響應最優(yōu)的傳感器，以隨機共振輸出信噪比譜分析技術處理該傳感器的谷物霉變數據并以基準信噪比一82．5所包絡的噪聲寬度表征每種谷物的霉變程度。1材料與方法1．1樣品制備與試驗內容谷物樣品選擇大米、小米、燕麥和紅豆(購買于物美超市)4種樣品，每種谷物制作3個平行樣本，每種樣品稱取25g置于塑料瓶中，并用聚乙烯保鮮膜密封，存放在溫度30℃、相對濕度90％和標準
8、大氣壓的環(huán)境條件下。使用構建的檢測系統分別于樣品制備存放后的第l天、第4天、第7天和第10天檢測4種谷物共12個樣本的霉變數據，樣品檢測時先通入潔凈空氣穩(wěn)定60s，然后通過儀器檢測探頭將揮發(fā)性氣體吸入電子鼻氣室，與傳感器陣列接觸，產生電信號，通過高速A／D采樣單元采集傳感器響應信號，最后通過USB控制器將數據傳輸至計算機進行顯示和存儲。樣品檢測
