味覺傳感器陣列構(gòu)建及其初步應(yīng)用.pdf

1、人工智能味覺系統(tǒng)是以電化學(xué)分析為知識背景，以生物學(xué)、化學(xué)知識為基礎(chǔ)，建立在模式識別、專家數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上的人工智能系統(tǒng)，味覺傳感器是人工智能味覺系統(tǒng)研究和應(yīng)用的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人工智能味覺系統(tǒng)用以構(gòu)建對味覺客觀評價體系的主要技術(shù)途徑。 本論文分為五章，主要研究了味覺傳感器構(gòu)建技術(shù)、味覺傳感器陣列優(yōu)化及味覺傳感器陣列的初步應(yīng)用。 第一章對近年來國內(nèi)外味覺傳感器研究技術(shù)方法和結(jié)構(gòu)類型進行了回顧與歸納，分析了各自的優(yōu)點和缺點，評價了生

2、物味覺識別及專家數(shù)據(jù)庫在人工智能味覺識別系統(tǒng)中的作用與意義，澄清了該研究領(lǐng)域的一些認識上的誤區(qū)，系統(tǒng)綜述了本研究構(gòu)建的“聚氯乙烯-聚吡咯/鉑”新型固態(tài)味覺傳感器(PVC-PPy/PtEtastesensor,PPP-TS)的原理和技術(shù)。 第二章研究了味覺傳感器的構(gòu)建技術(shù)與方法。采用循環(huán)伏安法，掃描區(qū)間-0.15-0.9v，掃描速率0.05v/s，設(shè)定掃描周數(shù)為5，聚合電量5.87×10-3C，以0.1mol·L-1鄰苯二甲酸氫鉀

3、為溶劑，吡咯濃度0.2mol·L-1，在直徑2.0mm的CHI102鉑工作電極上電化學(xué)聚合吡咯，可以獲得均方根表面粗糙度(Rq)為11.2的傳感器PPy表面，該電極的電化學(xué)性質(zhì)不受到影響；以聚合度為2500的聚氯乙烯(HS-2500)3.6g及鄰苯二甲酸正二辛酯(DOP)6.4g溶解于100ml的四氫呋喃(THF)組成的PVC基礎(chǔ)被膜液構(gòu)建傳感器，性能穩(wěn)定，在30秒的時間即可得到穩(wěn)定的開路電位(OCP)響應(yīng)，并在此基礎(chǔ)上建立了味覺傳感器

4、對味物質(zhì)測試與表征的系列方法。 第三章主要是研究傳感器的修飾優(yōu)化與傳感器陣列的組合優(yōu)化。研究了傳感器對修飾劑理化性質(zhì)的要求及其在傳感器構(gòu)建中的使用量，并以六類27種傳感器對五種基本味覺物質(zhì)的31個濃度梯度樣品進行電位檢測，以去離子水為參照系得到各修飾傳感器的開路電位差值，分析修飾劑與味物質(zhì)之間的關(guān)系對電位響應(yīng)的影響，并采用模式識別技術(shù)優(yōu)選八種味敏修飾劑傳感器，與217型飽和甘汞參比電極組建味覺傳感器陣列(tastesensora

5、rray)；引入傳感器敏感強度指數(shù)(sensitiveintensityindex，Si)和傳感器交互敏感系數(shù)(crosssensitivecoefficient，CiSi)來表征同一味覺傳感器對不同味覺的響應(yīng)特征；采用陣列傳感器敏感強度指數(shù)(arrayedsensorsensitiveintensityindex，ASi)和陣列傳感器敏感分量(arrayedsensorsensitiveportion，Pa)來表征不同傳感器對相同味物

6、質(zhì)的響應(yīng)能力，分析味敏物質(zhì)和味物質(zhì)之間在PVC薄膜傳感器上的電位響應(yīng)，并基于此解釋了不同味群味物質(zhì)在味覺傳感器的響應(yīng)特征，由此建立了味覺傳感器陣列的特征敏感矩陣的概念與方法；結(jié)合生物味感覺過程和上述實驗現(xiàn)象，引入了人工唾液概念，確立一種新傳感器檢測技術(shù)模式，以定性定量對味覺進行表達，最終篩選出一個由八個PVC薄膜修飾傳感器組成的味覺傳感器陣列組(8-PPP-TSA)，確立了該陣列的特征敏感矩陣。 第四章研究了新系統(tǒng)的實踐應(yīng)用方法

7、。使用上述優(yōu)化后篩選出的味覺傳感器陣列(8-PPP-TSA)，通過電位法檢測調(diào)味品、軟飲料和固體飲料三個類別的商品，使用模式識別的聚類分析和主成分分析對上述的電位響應(yīng)進行解析得到直觀圖表，達到對上述各組樣品的區(qū)分以及定量親緣關(guān)系。對于調(diào)味品，當相似度為5.0時，聚類分析可以得到鮮味、鮮-咸味和酸味的三個類群，在主成分二、三維得分圖上也得到了相同效果的區(qū)分；對于軟飲料樣品，相似度為8.0時也可以在聚類分析圖上得到酸-甜、咖啡味以及普通味的