基于USB6211和LabVIEW伏安型电子舌测试系统的设计与实现

伏安型电子舌是对液态物质进行检测的一种新型测试系统,主要采用交互敏感电极阵列结合多变量数据分析方法对被测对象进行定性或定量分析。整个系统由激励信号源、传感器阵列、恒电位电路、数据采集电路和多变量数据分析软件组成,在外加激励信号作用下,对工作电极响应信号的大小或响应信号图的形状进行采集与分析。本文针对电化学工作站价格昂贵并且进行伏安检测时只提取电化学反应特征信息的不足,开发设计了一种伏安型电子舌检测系统。本系统由数据采集卡USB6211结合LabVIEW软件来实现激励信号的产生和伏安响应数据的采集、显示与存储。采用主成分分析法对纯牛奶和掺杂浓度为160 mg/L三聚氰胺牛奶测试数据进行分析,分析结果能清楚的区分该实验中纯牛奶和掺杂牛奶样品,整个系统具有较好的稳定性。     

基于伏安型电子舌系统的面粉区分辨识

为了对不同品种的面粉进行区分辨识,基于虚拟仪器技术和多传感器阵列设计制作1套伏安型电子舌系统。采用该系统对2种不同品牌小麦粉、1种农家自磨小麦粉与1种农家自磨玉米粉进行检测;采用主成分分析法(principal component analysis,简称PCA)对试验数据进行分析。结果表明,单独使用金、钯电极能较好区分4种不同种类面粉,钛电极能够辨识出2种面粉,银电极只能辨识出1种面粉。进一步对试验数据进行融合分析,结果表明,电子舌系统在多电极、多频段信息联合分析时,对面粉的区分能力明显提高。该研究结果可为快速识别与分辨食品工业中的面粉提供参考。     

人工智能对龙井茶等级识别研究

应用电子鼻、电子舌技术对6个等级龙井茶进行识别研究。检测数据通过主成分分析(PCA)与判别因子分析(DFA),确定龙井茶等级识别最佳传感器阵列组合。结果表明,以S2-100Hz金电极、S3-1Hz钯电极、S4-1Hz钨电极、S6-100Hz银电极为传感器阵列,建立龙井茶汤智舌模型;以S1、S2、S4、S5、S6为传感器阵列,建立龙井茶汤智鼻模型;以S2、S4、S5、S6为传感器阵列,建立龙井干茶智鼻模型,将智舌、智鼻检测方法结合形成的人工智能识别龙井茶等级的方法具有极高的辨识能力,能够快速有效地判别龙井茶样等级。     

碳纳米管/石墨烯修饰电极的制备及在槲皮素检测中的应用

为方便有效地检测黄酮类物质的含量,使用碳纳米管和石墨烯制备新型修饰电极,用铁氰化钾溶液作探针溶液考察电极的电化学性能,证明修饰后的电极具有较好的电活性。使用修饰电极结合循环伏安法和差分脉冲伏安法2种电化学方法对典型黄酮类化合物槲皮素进行分析检测。检测结果表明:使用该电极在对槲皮素进行检测可以表现出很好的响应性能。在pH为4.5的Brittion-Robinson(B-R)缓冲液中,槲皮素的差分脉冲测试峰电流值与其浓度于1×10~(-7)~1×10~(-5) mol/L存在较好的线性关系,线性回归方程为ipa=-1.447c-0.325,最低检出限为2×10~(-8) mol/L(S/N=3),修饰电极检测简便,灵敏度高,检出极限较低。应用该方法对造粒型苦荞茶中的槲皮素含量进行测定,结果表明:修饰电极在黄酮类化合物实际样品的检测分析中使用,测量结果可靠、准确,具备一定的实际应用价值。     

基于粒子群优化支持向量机的重金属镉离子方波溶出伏安方法研究

方波溶出伏安法是一种检测土壤重金属镉离子的有效方法,但是铅离子的存在往往会对镉离子的检测产生消极的干扰。本研究结合了化学修饰电极、机器学习算法和方波溶出伏安法,提出了一种用于在铅离子存在条件下检测镉离子的新方法。首先使用铋膜/离子液体修饰电极来检测镉离子,分析影响溶出电流的相关参数;其次使用扫描式电子显微镜和方波溶出伏安法表征修饰电极的形态学和电化学属性;最后通过获取的不同浓度下镉离子和铅离子的溶出伏安图谱,建立用于预测镉离子浓度的数学模型。此模型不仅可分析铅离子对镉离子检测的交互影响,而且在镉离子和铅离子溶出峰值电流和镉离子浓度之间建立了非线性关系。通过改进粒子群优化支持向量机算法(PSO-SVM),在不同的铅离子浓度范围下对镉离子浓度检测精度进行了评估。实验结果表明,该方法能够在不同铅离子浓度存在条件下,高效检测出重金属镉离子的浓度,并利用实际样品进行了测试,获得了满意的结果。     

邻氨基苯甲酸膜及纳米金固定的亚甲基蓝为介体的乙型肝炎免疫传感器

利用静电吸附作用,把乙型肝炎表面抗体(HBsAb)固定在邻氨基苯甲酸/亚甲基蓝及纳米金修饰的玻碳电极表面,从而制得高灵敏的、用于检测乙肝表面抗原(HBsAg)的电流型免疫传感器.通过循环伏安法考察了电极的电化学特性并对电极的性能进行了详细的研究.用循环伏安法测得HBsAg的线性范围为3.0～250 ng/mL,捡出限为1.0 ng/mL.该法制备的免疫传感器具有制备简单、灵敏度高、重现性和选择性好等特点.     

邻氨基苯甲酸膜及纳米金固定的亚甲基蓝为介体的乙型肝炎免疫传感器

利用静电吸附作用,把乙型肝炎表面抗体（HBsAb）固定在邻氨基苯甲酸／亚甲基蓝及纳米金修饰的玻碳电极表面,从而制得高灵敏的、用于检测乙肝表面抗原（HBsAg）的电流型免疫传感器．通过循环伏安法考察了电极的电化学特性并对电极的性能进行了详细的研究．用循环伏安法测得HBsAg的线性范围为3．O～250ng／mL,检出限为1．0ng／mL．该法制备的免疫传感器具有制备简单、灵敏度高、重现性和选择性好等特点．     

利用电子舌识别炒青绿茶的等级

[目的]为了运用电子舌技术检测茶叶的品质。[方法]以4个等级的炒青为研究对象,应用法国-αASTREE电子舌检测装置并辅以模式识别对茶叶的质量进行评估,利用反向神经网络(BP-ANN)建立了判别模型,并通过主成分分析对一些参数进行优化。[结果]当提取5个主成分因子来建立模型时,模型对不同等级的茶叶识别率均达到100%。[结论]电子舌技术简单快速、成本低廉,能对茶叶加工、生产过程进行监控并实现快速分级,在茶叶质量的评价上具有很大潜力。     

HRP/Au/Cys/GCE的制备及其电化学行为

采用循环伏安法将巯基乙胺共价修饰至玻碳电极表面,巯基再键合纳米金,用循环伏安法表征了该纳米金修饰电极.纳米金吸附辣根过氧化物酶,将其固载于电极表面,酶与电极之间直接传递电子且能催化还原H2O2,可用于H2O2的测定.     

不同成熟度草莓鲜榨果汁的电子鼻和电子舌检测

采用电子鼻和电子舌,通过主成分分析(principal component analysis,PCA)、线性判别分析(linear discriminant analysis,LDA)对不同成熟度草莓鲜榨果汁的风味品质进行检测区分,并通过偏最小二乘回归分析(partial least squares,PLS)建立电子鼻和电子舌传感器响应信号与草莓鲜榨汁理化指标之间的关系,定量预测草莓的品质指标.结果表明:PCA和LDA法均对不同成熟度草莓鲜榨汁的区分效果较好,且电子舌的区分效果好于电子鼻,电子鼻和电子舌传感器响应信号融合后的区分效果与电子舌相当;通过PLS法,电子舌传感器响应信号能够较好地预测不同成熟度草莓鲜榨汁的可溶性固形物含量、Vc含量和pH值,但对总酸含量的预测能力稍差,其校正决定系数R2为0.876,预测决定系数R2为0.793;电子鼻和电子舌传感器响应信号融合后能够很好地预测不同成熟度草莓鲜榨汁的可溶性固形物、Vc和总酸含量及pH值,其预测能力好于单一的电子鼻或电子舌,其中对于电子舌不能很好预测的总酸含量其校正决定系数和预测决定系数分别上升为0.965和0.908.表明采用上述方法能对样品进行较好地区分且能对样品的品质指标进行较好地预测,其中电子鼻和电子舌信号融合对样品的区分能力和预测能力增强,验证了电子鼻和电子舌结合是对样品气味和味道的综合信息进行评价.     

传感器在精准农业中的应用

加快我国精准农业发展速度,拓宽其普及应用范围,发展高效、稳定、价格低廉的传感器至关重要。介绍 了生物传感器、电子舌、电子鼻、机器视觉等新型传感器的基本原理及其在农业领域的应用现状,并探讨了在农副产 品生产、加工、储运和流通的各个环节对传感器的不同需求,同时对农情监控传感器的发展方向进行展望。     

电子舌技术及其在食品工业中的应用

电子舌技术是一种新型的检测液体味觉特征的手段。在介绍人体味觉识别机理的基础上,分析了电子舌技术的基本原理,着重探讨了几种常见的味觉传感器及其特点,总结了电子舌在食品工业中应用的进展,展望了电子舌技术的发展趋势和前景。     

电子舌研究进展及其在食品检测中的应用研究

电子舌是以多传感器阵列为基础,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仪器。介绍了电子舌的研究进展以及在食品各个方面的应用研究状况,电子舌作为一种新型的智能感官分析检测技术,非常适合现代化食品工业整体特征分析的要求,在多类食品整体质量区分辨识中体现出良好的应用效果,具有巨大的潜在应用价值。     

电子舌技术对不同配比香露兜绿茶的识别研究

本文将香露兜和绿茶按照7种不同比例混合,不同时间进行处理,采用电子舌对其滋味进行定性分析。结果表明：电子舌的主成份分析图可以将不同比例和不同处理的香露兜绿茶明显区分开,结合香露兜绿茶感官审评结果,认为电子舌可以对不同配比香露兜绿茶进行识别。     

聚L-谷氨酸修饰电极及其不可逆双安培法测定维生素B_6的研究

建立了使用聚合膜修饰电极测定维生素B6的新方法。在pH 6.80的磷酸盐缓冲溶液(PBS)中,用循环伏安法在玻碳电极上制备聚L-谷氨酸修饰膜,并且研究维生素B6在聚L-谷氨酸膜修饰电极上的电化学行为及测定方法,即在外加电压为0条件下流动注射双安培法测定维生素B6的电化学分析方法。在0.1 mol/L PBS(pH 6.80)载液中,维生素B6在聚L-谷氨酸修饰电极上产生一不可逆氧化峰,在选定的最佳试验条件下,流动注射双安培法测定维生素B6氧化峰峰电流与其浓度在4.0×10-6～2.0×10-3mol/L范围内呈线性关系(r=0.993 5,n=10),检出限为9.0×10-7mol/L,连续测定4.00×10-4mol/L维生素B6标准溶液20次,电流值RSD为1.05%,进样频率为120样/h。该方法具有较高的选择性和灵敏度,样品处理方法简单、快速。使用修饰电极建立流动注射双安培法所得线性范围宽,检出限低,可成功应用于西药维生素B6片剂中含量测定,结果令人满意。     

基于电子鼻技术分析糯米香茶风味的研究

利用电子鼻系统对不同干燥方式的糯米香茶茶汤风味进行分析检测,通过对传感器响应信号的处理及选取适当的模式识别方法,取得了较好的区分效果。结果表明,电子鼻能够区分不同干燥方式（恒温鼓风干燥、真空冷冻干燥、真空干燥）的糯米香茶茶汤风味。在模式识别中,判别因子分析法（DFA）的识别结果优于主成分分析法（PCA）。     

宣威火腿在贮藏过程中风味和质构变化

采用电子舌、电子鼻、质构仪对宣威火腿的成熟时间与品质之间的关系进行了研究。结果表明,电子鼻/舌能将不同年份的宣威火腿很好地区分开来;火腿的硬度、咀嚼性随成熟年数的增加呈上升趋势,弹性呈先增大后减小的趋势,回复性呈先减小后增大趋势。上述结果说明宣威火腿在成熟的过程中,随时间增加其风味和质构呈现一定的变化规律,从而可以通过分析其风味和质构指标来快速判断其成熟时间。本研究为对宣威火腿进行鉴别和品级评价提供了基础数据。     

Molecular self-assembly of two-terminal, voltammetric microsensors with internal references

Self-assembly of a ferrocenyl thiol and a quinone thiol onto Au microelectrodes forms the basis for a new microsensor concept: a two-terminal, voltammetric microsensor with reference and sensor functions on the same electrode. The detection is based on measurement of the potential difference of current peaks for oxidation and reduction of the reference (ferrocene) and indicator (quinone) in aqueous electrolyte in a two-terminal, linear sweep voltammogram in which a counterelectrode of relatively large surface area is used. The quinone has a half-wave potential, E((1/2)), that is pH-sensitive and can be used as a pH indicator; the ferrocene center has an E(1/2) that is a pH-insensitive reference. The key advantages are that such sensors require no separate reference electrode and function as long as current peaks can be located for reference and indicator molecules.     

检测牛奶中结合珠蛋白的电流型免疫传感器的研制

为构建可定量检测牛奶中结合珠蛋白(Hp)含量的电流型免疫传感器,以三电极系统中的金电极为工作电极,采用层层自组装技术将L-半胱氨酸、纳米金颗粒和抗牛Hp抗体依次组装在工作电极上,制成免疫传感器。制成的免疫传感器对Hp的线性检测范围为15～100 mg.L-1,最低检测限为0.63 mg.L-1,并具有较好的重现性和稳定性。分别采用该传感器和ELISA检测试剂盒对隐性乳房炎患牛乳样中的Hp含量进行检测的结果表明,两种检测结果间无显著差异(P>0.05)。结论:制备的免疫传感器可定量检测牛奶中的结合珠蛋白(Hp)。