電子舌電化學(xué)特征參數(shù)的穩(wěn)定性研究與應(yīng)用.pdf

1、智舌是實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的一種新型電子舌系統(tǒng)，隨著智舌各方面的深入研究，取得了一定的研究成果，但智舌仍有很多方面需要改進(jìn)，特別是在檢測(cè)結(jié)果的穩(wěn)定性、重現(xiàn)性與溶液物理化學(xué)屬性的關(guān)聯(lián)表征以及智舌的參數(shù)矯正等問題仍未解決。本研究依據(jù)課題組的前期研究基礎(chǔ)，以四種基本化學(xué)物質(zhì)為檢測(cè)對(duì)象，以三種常用的電化學(xué)分析方法（溶液等效電路分析、對(duì)稱方波分析、計(jì)時(shí)庫(kù)侖分析）為手段，解決電化學(xué)特征值的穩(wěn)定性與有效性問題，并將穩(wěn)定有效的電化學(xué)特征值應(yīng)用于鮮牛奶和紅茶的貨架

2、期模型的建立和辨識(shí)區(qū)分，研究得出以下結(jié)論:
　　(1)通過(guò)溶液等效電路分析弛豫響應(yīng)信號(hào)提取電化學(xué)特征值時(shí)，確定擬合的最佳時(shí)域分析為脈沖馳豫衰減曲線的0-0.005 s，而且擬合的相關(guān)系數(shù)R2均在0.99以上，對(duì)0.001 V、0.01 V、0.1V、1V四個(gè)電壓下進(jìn)行脈沖伏安法掃描的電化學(xué)特征值通過(guò)分析脈沖馳豫曲線噪聲的大小和提取到的電化學(xué)特征值的穩(wěn)定性，確定0.1V電壓下得到的電化學(xué)特征值穩(wěn)定性最好，0.001 V下的最差;利用

3、對(duì)稱方波分析法提取電化學(xué)特征值時(shí)，確定正電位下電化學(xué)反應(yīng)達(dá)到的穩(wěn)態(tài)的A點(diǎn)和負(fù)電位下電化學(xué)反應(yīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)的C點(diǎn)都取最后的0.05 s并取平均值作為A點(diǎn)和C點(diǎn)的最終值，并分析四種基本物質(zhì)0.01 V、0.1V、1V電壓下對(duì)稱方波分析法提取到的特征值的穩(wěn)定性與有效性，確定基于對(duì)稱方波分析提取電化學(xué)特征值的最優(yōu)電壓為0.1 V，較好的是1V，最差的是0.01 V;通過(guò)計(jì)時(shí)庫(kù)侖分析弛豫響應(yīng)信號(hào)擬合的最佳時(shí)域分析，通過(guò)計(jì)時(shí)庫(kù)侖分析提取電化學(xué)特征值時(shí)，

4、確定正向脈沖馳豫曲線選取時(shí)間段0.6 s-1 s的馳豫曲線擬合時(shí)各物質(zhì)的曲線能夠取得較好的擬合效果，反向馳豫響應(yīng)曲線選取0.9 s-1 s時(shí)間段的曲線進(jìn)行擬合時(shí)，各物質(zhì)的擬合性都較好，而且擬合的相關(guān)系數(shù)R2均在0.9000以上;通過(guò)研究可以得出0.1V電壓下得到的電化學(xué)特征值穩(wěn)定性最好，0.01 V和1V時(shí)稍微差些，但電化學(xué)特征值的變異系數(shù)均在10％左右。
　　(2)研究了三種電化學(xué)方法提取的電化學(xué)特征值與理化指標(biāo)pH、電導(dǎo)率、色

5、差和總酸含量的關(guān)系，得出紅茶樣品三種電化學(xué)方法提取的電化學(xué)特征值與4個(gè)理化指標(biāo)沒有明確的相關(guān)性，鮮牛奶樣品三種電化學(xué)方法提取的電化學(xué)特征值中，等效電路分析提取的電化學(xué)特征值Rct與色差有線性關(guān)系，R2為0.6056，對(duì)稱方波分析的三個(gè)電化學(xué)特征值均與pH有線性關(guān)系，R2分別為0.6782、0.6787、0.639，計(jì)時(shí)庫(kù)侖分析提取的三個(gè)電化學(xué)特征值充電電量與吸附電量Qd、響應(yīng)信號(hào)的總電量Qdl，反向計(jì)時(shí)庫(kù)侖模型常量SQR、均與pH有線性

6、關(guān)系，R2分別為0.7041、0.7928、0.9151，其中，SQR與pH的線性關(guān)系最好，而計(jì)時(shí)庫(kù)侖模型常量SQ與pH并沒有明顯的相關(guān)性，討論了電化學(xué)特征值與貯藏時(shí)間的關(guān)系，討論得出-0.6 V時(shí)除了除電化學(xué)特征值τ與SQR之外，其它電化學(xué)特征值都隨時(shí)間有著規(guī)律性變化。
　　(3)通過(guò)鮮牛奶的感官品評(píng)及貨架期的預(yù)測(cè)，得出鮮牛奶在4℃條件下放置2.19天可以感官區(qū)分開，其中鮮牛奶的保質(zhì)期為7天;將三種電化學(xué)方法提取的電化學(xué)特征值與

7、實(shí)際貯藏時(shí)間進(jìn)行PLS分析，鮮牛奶25℃、35℃、45℃電化學(xué)特征值建立的模型預(yù)測(cè)值和實(shí)際值與方程y=x的預(yù)測(cè)相對(duì)誤差為7.01％、24.17％、61.87％，頂點(diǎn)拐點(diǎn)特征值建立的模型預(yù)測(cè)值和實(shí)際值與方程y=x的預(yù)測(cè)相對(duì)誤差為8.19％、24.79％、61.41％，其相關(guān)系數(shù)R2均在0.90以上;通過(guò)紅茶的感官品評(píng)及貨架期的預(yù)測(cè)，得出紅茶在25℃條件下放置140.18天可以感官區(qū)分開，其中紅茶的保質(zhì)期為一年;將三種電化學(xué)方法提取的特征值

8、主成分分析的結(jié)果DI值作為差別度值進(jìn)行貨架期的預(yù)測(cè)，得出結(jié)論電化學(xué)特征值在貨架期的預(yù)測(cè)方面要比頂點(diǎn)拐點(diǎn)準(zhǔn)確。將三種電化學(xué)方法提取的電化學(xué)特征值與實(shí)際貯藏時(shí)間進(jìn)行PLS分析，橫坐標(biāo)為鮮牛奶實(shí)際貨架時(shí)間，縱坐標(biāo)為模型預(yù)測(cè)貨架時(shí)間，紅茶45℃、55℃、65℃電化學(xué)特征值建立的模型預(yù)測(cè)值和實(shí)際值與方程y=x的預(yù)測(cè)相對(duì)誤差為9.24％、3.07％、7.25％，頂點(diǎn)拐點(diǎn)特征值建立的模型預(yù)測(cè)值和實(shí)際值與方程y=x的預(yù)測(cè)相對(duì)誤差為9.23％、3.07％