人工甜味味觉传感器的研究

作     者：董婧 

作者单位：南昌大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄赣辉

授予年度：2008年

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 

主      题：甜味味觉传感器 类脂/聚合物膜 传感器阵列 味敏修饰剂 

摘      要：传统上甜味一直以官能品评专家来判断,目前在国内已形成一定规模,且有一定成效。但人类鉴别就带有较大的主观因素,身体状况等因素都会对品评结果产生影响。因此,采用科学有效的品评方法来评价味觉品质是必然的发展趋势。 本实验目的在于构建一个对甜味有特异性响应的8通道味觉传感器阵列,并将它与电化学工作站和电脑连接来实现对甜味溶液特有的定性检测。实验以味敏材料的基本理化性质(疏水性,无毒害性)要求为前提,Shallenberger和Acree提出的AH/B生甜基学说和Kier提出的第三键合位点学说为基础,挑选了一些能在PVC基底膜中脱离质子并与甜味剂相结合的酯类做甜味味敏修饰剂备选材料,并挑选了与其性质相近和相反的材料做对比实验。实验分别构建单一修饰剂的传感器阵列来对7个浓度梯度的甜味味群溶液进行开路电位检测,通过所得数据来分析修饰剂的种类与使用量对甜味味物质的影响,从而获得400μmol没食子酸丙酯为最佳甜味味敏修饰剂用量,400μmol月桂酸乙酯,100μmol三油酸甘油酯作为有差异度的甜味味敏修饰剂。 利用上述优化条件筛选出的8通道传感器阵列来对不同梯度的5种代表性的甜味物质(蔗糖,葡萄糖,安赛蜜,木糖醇,甜蜜素)和4种非甜味基本味代表物质(氯化钠,盐酸,谷氨酸钠,咖啡因)的开路电位差值进行6次重复检测,通过分析测得值的强度,趋势和浓度相关性来判断传感器阵列对甜味的特异性响应状态,而系统的稳定性也可由测得数据的RSD值来判断。同时使用模式识别的聚类分析和主成分分析对上述检测数据进行解析得到直观图表,基本能够将9种样本中5个基本味群区分开,且能定量亲缘关系。结果显示,在相似度为6.0时,聚类分析可以得到咸味、酸味、鲜味、甜味四个类群,在主成分二、三维得分图上也得到了相应效果的区分。最后将分析结果与感官品评结果进行比对。通过电位输出图可看出,系统对甜味的响应信号输出与人工感官对甜味的评价非常相似。 本论文选择了基本味觉中的甜味进行研究,实现了研究内容上的创新。同时根据对接触味觉物质溶液的类脂/高聚物膜产生的电势差的原理制成的多通道味觉传感器再现了人体味蕾细胞感受器的膜电势的机理,并通过修饰优化和组合优化筛选得到了一个具有很好的仿真效果和更高的分辨率的传感器阵列,这是技术上的创新。该阵列的构建能够实现对食品样品的主成分分析和聚类分析,能够得到直观的主成分分析图和亲疏图,并与现有的感官评价系统统一,在检测时更加简洁准确。