目前，對于人造板材氣味的判定仍采用傳統(tǒng)的人工鼻嗅分級的方法，此方法存在主觀性強(qiáng)、判定失誤率高、識別結(jié)果爭議大等諸多缺陷。與此同時，人造板的氣味造成了消費(fèi)者對于人造板材環(huán)保和健康的疑慮，普遍認(rèn)為只要板材有味道就會對健康產(chǎn)生不良影響，甚至個別消費(fèi)者認(rèn)為這些味道的“罪魁禍?zhǔn)?rdquo;就是甲醛。如何在不受感官人員身體狀況和個人經(jīng)驗(yàn)素質(zhì)的影響下，有效而準(zhǔn)確地識別人造板的氣味差異乃至區(qū)別具體的化學(xué)成分，同時，糾正社會上一些對人造板材氣味的誤解宣傳，成為了業(yè)內(nèi)的一個難題。
隨著電子鼻技術(shù)的發(fā)展，利用電子鼻進(jìn)行揮發(fā)性物質(zhì)檢測更加可靠，電子鼻能夠給出揮發(fā)性成分的整體信息，也可以說是一種“指紋數(shù)據(jù)”模擬了人的嗅覺神經(jīng)系統(tǒng)，將“聞得”的不同成分的不同信號與已經(jīng)建立的數(shù)據(jù)庫中的信號進(jìn)行對比，作出識別，因此具有類似人類鼻子的功能。本實(shí)驗(yàn)采用Alpha MOS公司生產(chǎn)的Heracles II型快速氣相色譜電子鼻，通過對不同人造板材進(jìn)行分析對比，考察該設(shè)備對人造板氣味成分的區(qū)分能力，進(jìn)而嘗試對人造板氣味進(jìn)行研究分析。
材料與方法
試驗(yàn)材料
某人造板廠生產(chǎn)的共4種人造板材樣品，樣品切割成約1 cm3的小塊，具體信息見表l。
板材樣品Heracles 11分析結(jié)果
氣相色譜圖
氣相色譜電子鼻系統(tǒng)采用2根不同極性的色譜柱：MXT～5(弱極性)和MXT～1701(中等極性)。圖3 為4個板材樣品的氣相色譜圖，從圖中可以看出，4個樣品的峰在出峰時間和峰的面積上都存在差別，即4 種板材樣品在氣味的化學(xué)成分上可能存在較大區(qū)別。
可將氣相色譜信息處理成雷達(dá)圖的形式(圖4)，更為形象地展現(xiàn)樣品區(qū)別。出現(xiàn)較大的成分區(qū)別的原因：1)生產(chǎn)板材所使用的原料不同；2)板材生產(chǎn)過程中的工藝、施膠量、施膠種類、時間及是否貼面等的區(qū)別。這為分辨不同板材提供了有力的證明。
主成分分析圖(PCA)
主成分分析(PCA)， 又稱主分量分析，是把原來多個變量化為少數(shù)幾個綜合指標(biāo)的一種統(tǒng)計(jì)分析方法，從數(shù)學(xué)角度來看，這是一種降維處理技術(shù)。它是一種掌握事物主要矛盾的統(tǒng)計(jì)分析方法，可以從多元事物中解析出主要影響因素，揭示事物的本質(zhì)，簡化復(fù)雜的問題。PCA作為一種線性特征提取技術(shù)，旨在利用數(shù)據(jù)降維的思想，即計(jì)算主成分而將高維數(shù)據(jù)投影到較低維的空間、把多指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個綜合指標(biāo)，從而盡可能地展示原始數(shù)據(jù)中所包含的信息。PCA在電子鼻中用于客觀地分析樣品之間的差異。主成分分析原理：在力求數(shù)據(jù)信息丟失最少的原則下，對高維的變量空間降維，即研究指標(biāo)體系的少數(shù)幾個線性組合，并且這幾個線性組合所構(gòu)成的綜合指標(biāo)將盡可能多地保留原來指標(biāo)變異方面的信息。這些綜合指標(biāo)就稱為主成分(Pc)。
為減少試驗(yàn)過程中的誤差，選取試驗(yàn)中的3組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。根據(jù)試驗(yàn)方法，選擇試驗(yàn)結(jié)果中的全部色譜峰進(jìn)行PCA分析，得到圖5。當(dāng)區(qū)分指數(shù)(Discrimination index)>80時就可以認(rèn)為二者區(qū)分度較好，且數(shù)值越接近100區(qū)分度越高。由圖5可知，主成分1(PC 1)即橫坐標(biāo)對4種板材的區(qū)分度為62．493％，主成分2(PC 2)縱坐標(biāo)的區(qū)分度為30．369％。電子鼻將所有的區(qū)別因素化繁為簡，綜合提取了兩種區(qū)分因素即PPC l和PC 2便可將4種板材樣品區(qū)別開來。4種板材的區(qū)分指數(shù)為97，這說明Heracles II能夠很好地區(qū)分不同的人造板材樣品。
通過4種樣品的相對位置大致了解樣品的區(qū)別，橫縱坐標(biāo)的數(shù)值只是相對位置。在4種板材樣品中，刨花板與貼面刨花板距離較近且明顯遠(yuǎn)離其他兩種樣品，說明刨花板與貼面刨花板之問樣品差異較小，氣味較為接近，即刨花板貼面與否與氣味差別的大小關(guān)系相對較低。而對于纖維板和貼面纖維板樣品來說，二者相對距離較遠(yuǎn)，不僅在種類上明顯區(qū)別于刨花板和貼面刨花板，而且可以看出是否貼面對于纖維板板材成品氣味的影響較大。
出現(xiàn)上述試驗(yàn)結(jié)果的主要原因有以下兩點(diǎn)，首先，試驗(yàn)樣品所用的貼面為_三聚氰胺浸漬膠膜紙飾面人造板，帶有不同顏色或紋理的紙?jiān)谌矍璋窐渲z黏劑中浸泡后，待膠黏劑固化到一定強(qiáng)度后，將其鋪裝在刨花板、中密度纖維板表面，經(jīng)熱壓而成。所以貼面丁藝后，其他氣味源會對原有板材氣味造成影響，這就是同種板材貼面前與貼面后氣味差異的原因。其次，刨花板在生產(chǎn)中原料比纖維板更復(fù)雜，用膠量更大，所以氣味更大。刨花板貼面后對于原有氣味的波動影響相對于纖維板影響較小，因此，貼面對于實(shí)驗(yàn)中選用的貼面纖維板樣品在氣味上的影響較貼面刨花板樣品大。各樣品問相對距離具體見表3。
通過篩選峰面積較大(峰面積>l ooo)及樣品分較為明顯(區(qū)別能力>0．9)色譜峰優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果見圖6，且標(biāo)注出貢獻(xiàn)區(qū)分的主要色譜峰。圖5與圖6無明顯差異，4種樣品分布趨勢相同，刨花板與貼面刨花板距離較為接近，纖維板與貼面纖維板的距離較遠(yuǎn)。
SIMCA分析
SIMCA方法是基于類模型基礎(chǔ)上的有監(jiān)督的模式識別方法，該方法基于這樣的假設(shè)：同一樣本具有相似的特征，在一定的特征空間內(nèi)，屬于同一類的樣品就會聚集在某一特定的空問區(qū)域，而對不同的樣本，則分布在不同的區(qū)域。通過因子分析法分別針對訓(xùn)練集中的每類樣品建立類模型。類模型建好后，對試驗(yàn)集中的樣本，計(jì)算其到各類模型的SIMCA距離，根據(jù)SIMCA距離判別樣品屬于某一已知類或歸于新類。
圖7為4種板材樣品的SIMCA分析結(jié)果，試驗(yàn)以纖維板為參考樣，其他樣品為未知樣，圖中灰色部分代表可接受區(qū)域。由圖7可知，除纖維板以外其他3種板材樣品均落在灰色區(qū)域外，即不被灰色區(qū)域接受，說明這3種板材樣品都不屬于纖維板的范圍或者是說不符合預(yù)先設(shè)定的合格范嗣。這可為板材產(chǎn)品的質(zhì)檢品控和板材種類辨別分析提供參考及幫助。
SQC分析
統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制分析圖是判斷和預(yù)報(bào)生產(chǎn)過程中質(zhì)量狀況是否發(fā)生波動的一種有效方法。
圖8為以纖維板F為控制樣，建立板材樣品的SQC 分析圖。由圖中可知，纖維板F分布在控制區(qū)域內(nèi)，其他3種板材樣品則分布在控制區(qū)域外。與SIMCA分析的效果一樣，都可以對產(chǎn)品質(zhì)檢品控和板材種類辨別分析提供參考和幫助。
化合物定性分析
采用AroChembase數(shù)據(jù)庫對板材樣品中的揮發(fā)性化合物進(jìn)行定性，可能含有的化合物見表4。
結(jié)論及展望
Heracle氣相色譜電子鼻是電子鼻及超快速氣相色譜二合一的儀器。超快速氣相色譜實(shí)現(xiàn)了快速的樣品分析，對比樣品之間的差異，并通過AroChembase數(shù)據(jù)庫得到樣品中可能存在的化合物，同時給出相關(guān)化合物的感官信息。
試驗(yàn)結(jié)果表明，Hemclel’j’u夠根據(jù)樣品在氣味上的差異對人造板樣品進(jìn)行區(qū)分，不同樣品在PCA圖上的分布呈現(xiàn)一定的規(guī)律性。這驗(yàn)證了筆者的初步設(shè)想，同時為今后關(guān)于人造板氣味的研究提供了新的解決途徑。
而對于產(chǎn)品開發(fā)，可以通過比較新開發(fā)產(chǎn)品與目標(biāo)產(chǎn)品在氣味間的差異，以指導(dǎo)產(chǎn)品的開發(fā)以及對于現(xiàn)有生產(chǎn)線的品控與鑒定。并且可為板材產(chǎn)品質(zhì)檢品控和板材種類辨別分析提供參考及幫助。
但是人造板的生產(chǎn)地域、原材料(如木材，秸稈)種類、生產(chǎn)工藝以及庫存都千差萬別，甚至板內(nèi)各種物質(zhì)間協(xié)同和抑制作用也各不相同，因此人造板氣味的差異也不可以偏概全，這也給今后的研究帶來了挑戰(zhàn)。
來源：感官科學(xué)與評定 轉(zhuǎn)載請注明來源。
參考文獻(xiàn)：耿奧博,王毓彤,黃河浪,崔舉慶,徐旭東,梅長彤.基于快速氣相電子鼻對人造板氣味的分析[J].林產(chǎn)工業(yè),2018,45(06):26-31.轉(zhuǎn)載請注明來源。
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