多频脉冲电子舌系统构建及应用

电子舌是一种以具有低选择性、非特异性和交互敏感性的化学传感器阵列，结合合适的模式识别方式或多元统计方法构成的，检测溶液整体质量品质特征的现代化分析检测仪器。电子舌从结构上可以分成三个部分：(1)低选择性、非特异性并且具有稳定信号输出的传感器阵列；(2)激励信号激发和响应信号采集的装置；(3)合适的模式识别方式或是多元统计分析方法。 本研究设计了一种适合于伏安型电子舌信号激发采集的新型的电化学方法——多频大幅脉冲伏安法，并且根据常规电化学三电极电路和通用恒电位仪电路设计，再结合单片机控制信号激发和采集，独立研制开发了能够实现多频大幅脉冲伏安法的信号激励采集装置。根据传统电子舌的结构、特点、原理，选择具有低选择性、且性质相当稳定的铂、金、钯、镍、钨、钛、银等不同金属裸电极组成的传感器阵列，利用多频大幅脉冲信号激发采集装置实现多频大幅脉冲伏安法，结合主成分分析，成功的构建了一种新型的伏安型电子舌系统——多频脉冲电子舌。多频脉冲电子舌系统分别在干红葡萄酒、白酒以及茶叶来自不同地区的龙井茶整体质量品质区分中得到良好的应用： (1)多频脉冲电子舌系统对赤霞珠干红葡萄酒整体质量品质区分的应用验证实验显示，多频脉冲电子舌不但对六个不同品牌的赤霞珠干红葡萄酒的整体质量品质差异进行了很好的区分，同时还能够区分辨识不同品牌企业赤霞珠葡萄的产区差异。实验结果表明，适合赤霞珠干红葡萄酒质量品质差异区分辨识的传感器阵列为金电极、钯电极和银电极；多频大幅脉冲伏安法的频率段为金电极、钯电极的100 Hz频率段，银电极的10 Hz频率段。 (2)多频脉冲电子舌系统对中国白酒质量品质差异区分辨识应用效果验证实验表明，多频脉冲电子舌系统同样适用白酒体系的整体质量差异评定和产品真伪方面的应用。实验结果显示，适合中国白酒整体品质评定的传感器阵列组合为多频大幅脉冲伏安法10 Hz频率段的铂电极，多频大幅脉冲伏安法100 Hz频率段的金电极。主成分1和主成分2得分图对六种白酒的质量品质差异呈现了良好的区分效果，并且主成分1与各个品牌白酒的酒精度成良好的正相关性。 (3)多频脉冲电子舌系统对龙井茶质量品质差异区分应用验证实验显示，主成分1和主成分2得分图较好地区分了具有不同质量品质特征的龙井茶，多频脉冲电子舌系统极有希望应用于龙井茶的产品质量评定和真伪辨识。适合龙井茶质量品质区分的传感器阵列组合为多频大幅脉冲伏安法100 Hz频率段的铂、镍电极和钛电极，1 Hz频率段的金电极、钯电极。 多频脉冲电子舌系统通过选择不同的金属电极作为传感器阵列，结合多频大幅脉冲伏安法的不同频率段，在各类食品质量品质区分辨识中体现了良好的应用价值和前景。多频脉冲电子舌系统有望成为一种能够替代人工专家品评小组，进行即能定性又能定量分析的现代化快速检测分析仪器。