电子舌原理及其研究进展

1、电子舌原理及其研究进展电子舌原理及其研究进展汇报人汇报人: :张东星张东星电子舌的定义电子舌的定义电子舌（electronic tongue）是一种利用传感阵列感测液体样品的特征响应信号，通过信号模式识别处理以及专家系统学习识别，对样品进行定性或定量分析的一类新型分析测试设备。三个主要组成部分 传感器阵列 专家数据库 人工智能识别电子舌的设计理念电子舌的设计理念Comparison & Statistical AnalysisData treatmentAcquisition这个配方这个配方我喜欢我喜欢大脑分析大脑分析感官指纹判定感官指纹判定味味 蕾蕾传感器传感器电脑软件分析电脑软件分

2、析电子指纹判定电子指纹判定-2-1012ZZBABBCAGAHAJB人类的感官人类的感官感知模式感知模式电子舌的感电子舌的感官分析模式官分析模式电子舌原理与传统分析差异电子舌原理与传统分析差异A.V. Legin et al. /Sensors and Actuators B 58 (1999) 464468交互敏感原理模式识别分析方法模式识别分析方法主成分分析主成分分析 (Principal Component Analysis,(Principal Component Analysis,PCAPCA) )簇类的独立软模式簇类的独立软模式 (Soft Independent Modeling

3、 of Class (Soft Independent Modeling of Class Analogy/Statistical Isolinear MultiCategory Analogy/Statistical Isolinear MultiCategory Analogy,Analogy,SIMCASIMCA）最小偏二乘法最小偏二乘法 (Partial Least Squares,(Partial Least Squares,PLSPLS) )人工神经网络分析人工神经网络分析 (Artificial Neural Networks,(Artificial Neural Network

4、s,ANNsANNs) ) 电子舌类型电子舌类型电子舌类型 主要课题组 主要特点 用途电势型电子舌 法国法国Alpha M.O.SAlpha M.O.S公司公司日本日本K. Toko课题课题小组小组俄罗斯A. Legin课题小组比较容易提取溶液的感官属性，但是信号响应弱，传感器寿命短(法国采用的是晶体场效应电极;日本采用的是选择性膜电极)此类型电子舌可以应用于产品开发的领域伏安型电子舌 瑞典F.Winquist课题小组中国邓少平教授中国邓少平教授课题小组课题小组 电极阵列容易构建，并且电极稳定,使用寿命长,但信息量相当大，数据处理要求高此类型的电子舌可以用于饮料类食品的品质控制阻抗谱型电子舌

5、巴西A. Riul Jr. 课题小组 电子舌响应灵敏度很高，但对电极修饰膜制作要求较高 此类型的电子舌由于电极制作难度相当大,所以世界上还没有相应的整机ASTEREE ELECTRONIC TONGUEASTEREE ELECTRONIC TONGUE法国法国ALPHA-MOSALPHA-MOS公司的电子舌公司的电子舌味蕾的结构及对致味分子的敏感性。电子舌传感器的腔状结构及化学选择性区域效应有机脂生物膜。Cross selective or selective sensors :CHEMSFET (chemical-Selective Field Effect Transistor) Step

6、 1 在空白溶液中达到平衡Step 2 传感器上不同官能团及生物膜与致味物质发生发应。Step 3 该发应引起传感器电势的变化，传感器电势的变化作为原始信号输出。ConnectorChip传感器束检测方法 : 电势变化 味道味觉的基本 检测低限 (M)物质 人舌电子舌甜Sucrose10-21 x 10-6苦Caffeine0.7 x 10-31.5 x 10-6酸Citric Acid9 x 10-41.9 x 10-6主味的基本物质主味的基本物质 : 甜甜: sucrose 苦苦: caffeine 咸咸: NaCl 酸酸: Acetic Acid 鲜鲜: Mono-Sodium Glut

7、amate 传感器响应值传感器响应值RADAR PLOT 电子指纹图：电子指纹图：直观比较直观比较不同味觉不同味觉Principal Component Analysis (PCA) and Discriminant Factorial Analysis (DFA)主成分分析：主成分分析：数据探索数据探索聚类分析聚类分析: :建立数据库建立数据库Partial Least Square (PLS)最小线性回归定量分析：最小线性回归定量分析：建建立标准曲线，未知样定量立标准曲线，未知样定量 Statistical Quality Control (SQC)质量监控图：质量监控图：在线品控在线品控

8、ASTEREE ELECTRONIC TONGUE ASTEREE ELECTRONIC TONGUE 特点特点优点：优点：仪器集成性较好软件系统比较完善缺点：缺点：仪器清洗校正时间长传感器价格高，寿命短用途：用途： 此种类型的电子舌可以应用于产品开发的过程中Kiyoshi TokoKiyoshi Toko日本九州大学日本九州大学TOKOTOKO教授开发的电子舌教授开发的电子舌重要部件重要部件功能实现功能实现ToKoToKo电子舌系统特点电子舌系统特点优点：优点： 仪器硬件部分集成性较好 传感器人味觉相关性较好 外观漂亮缺点：缺点： 传感器非常脆弱 传感器价格高、使用寿命短 软件需要改进完善用途用途： 此种类型的电子舌可以应用于产品开发智舌智舌浙江工商邓少平教授课题组智舌的组成部分智舌的组成部分非修饰传感器阵列 多频脉冲伏安法 智能化数据处理系统多频脉冲伏安法原理多频脉冲伏安法原理智舌特点智舌特点优点：优点： 传感器清洗方便（12 分钟） 传感器稳定、价格低廉、使用寿命长 检测速度快（15 分钟） 特别适用于品控的电子舌系统 传感器适用范围广（包括油脂类、酒类等样品） 信息量丰富缺点：缺点： 软件需要改进完善 系统集成度稍差用途：用途： 此类型电子舌可以应用于饮品类食品的品质管控应用前景总结应用前景总结根据不同类型的电子舌自身的特点,其应用领域可以分为:一、