電子舌電化學特征參數的穩(wěn)定性研究與應用.pdf

1、智舌是實驗室研發(fā)的一種新型電子舌系統，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，特別是在檢測結果的穩(wěn)定性、重現性與溶液物理化學屬性的關聯表征以及智舌的參數矯正等問題仍未解決。本研究依據課題組的前期研究基礎，以四種基本化學物質為檢測對象，以三種常用的電化學分析方法（溶液等效電路分析、對稱方波分析、計時庫侖分析）為手段，解決電化學特征值的穩(wěn)定性與有效性問題，并將穩(wěn)定有效的電化學特征值應用于鮮牛奶和紅茶的貨架

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

3、對稱方波分析法提取電化學特征值時，確定正電位下電化學反應達到的穩(wěn)態(tài)的A點和負電位下電化學反應達到穩(wěn)態(tài)的C點都取最后的0.05 s并取平均值作為A點和C點的最終值，并分析四種基本物質0.01 V、0.1V、1V電壓下對稱方波分析法提取到的特征值的穩(wěn)定性與有效性，確定基于對稱方波分析提取電化學特征值的最優(yōu)電壓為0.1 V，較好的是1V，最差的是0.01 V;通過計時庫侖分析弛豫響應信號擬合的最佳時域分析，通過計時庫侖分析提取電化學特征值時，

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

5、差和總酸含量的關系，得出紅茶樣品三種電化學方法提取的電化學特征值與4個理化指標沒有明確的相關性，鮮牛奶樣品三種電化學方法提取的電化學特征值中，等效電路分析提取的電化學特征值Rct與色差有線性關系，R2為0.6056，對稱方波分析的三個電化學特征值均與pH有線性關系，R2分別為0.6782、0.6787、0.639，計時庫侖分析提取的三個電化學特征值充電電量與吸附電量Qd、響應信號的總電量Qdl，反向計時庫侖模型常量SQR、均與pH有線性

6、關系，R2分別為0.7041、0.7928、0.9151，其中，SQR與pH的線性關系最好，而計時庫侖模型常量SQ與pH并沒有明顯的相關性，討論了電化學特征值與貯藏時間的關系，討論得出-0.6 V時除了除電化學特征值τ與SQR之外，其它電化學特征值都隨時間有著規(guī)律性變化。
　　(3)通過鮮牛奶的感官品評及貨架期的預測，得出鮮牛奶在4℃條件下放置2.19天可以感官區(qū)分開，其中鮮牛奶的保質期為7天;將三種電化學方法提取的電化學特征值與

7、實際貯藏時間進行PLS分析，鮮牛奶25℃、35℃、45℃電化學特征值建立的模型預測值和實際值與方程y=x的預測相對誤差為7.01％、24.17％、61.87％，頂點拐點特征值建立的模型預測值和實際值與方程y=x的預測相對誤差為8.19％、24.79％、61.41％，其相關系數R2均在0.90以上;通過紅茶的感官品評及貨架期的預測，得出紅茶在25℃條件下放置140.18天可以感官區(qū)分開，其中紅茶的保質期為一年;將三種電化學方法提取的特征值

8、主成分分析的結果DI值作為差別度值進行貨架期的預測，得出結論電化學特征值在貨架期的預測方面要比頂點拐點準確。將三種電化學方法提取的電化學特征值與實際貯藏時間進行PLS分析，橫坐標為鮮牛奶實際貨架時間，縱坐標為模型預測貨架時間，紅茶45℃、55℃、65℃電化學特征值建立的模型預測值和實際值與方程y=x的預測相對誤差為9.24％、3.07％、7.25％，頂點拐點特征值建立的模型預測值和實際值與方程y=x的預測相對誤差為9.23％、3.07％