水質(zhì)在水產(chǎn)養(yǎng)殖中起著至關(guān)重要的作用，是水產(chǎn)養(yǎng)殖能夠成功的關(guān)鍵因素。電子舌作為一種多傳感器監(jiān)測液體樣品的味覺特征的新型儀器，可通過多元統(tǒng)計分析方法進行信號的模式識別，實現(xiàn)模擬人類味覺分析監(jiān)測液體樣品。
本文通過多參數(shù)檢測儀器電子舌，并基于主成分分析法，研究電子舌對養(yǎng)殖水質(zhì)的綜合評價，為養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測提供理論依據(jù)，從而實現(xiàn)一種能夠快速定性對養(yǎng)殖水質(zhì)進行分析監(jiān)測的方法。
電子舌工作原理簡介
電子舌系統(tǒng)模擬人類味覺系統(tǒng)研制，主要由味覺傳感器陣列、系統(tǒng)采集系統(tǒng)和模式識別系統(tǒng)組成。其中味覺傳感器陣列將檢測到的味覺成分轉(zhuǎn)化為電信號量。
本文選用的電子舌為 AlphaMOS Astree 電子舌，其外觀如圖 1 所示。其可實現(xiàn)對 5 種基本味覺（酸、甜、苦、辣、咸）的檢測，傳感器電機接觸到的樣品溶液膜電壓和參考電極電壓的差值即為傳感器響應(yīng)信號。
主成分分析法簡介
在多元統(tǒng)計分析中，主成分分析（Principal Components Analysis，PCA）是一種分析、簡化數(shù)據(jù)集的技術(shù)。主成分分析經(jīng)常用于減少數(shù)據(jù)集的維數(shù)，同時保持?jǐn)?shù)據(jù)集中的對方差貢獻最大的特征。這是通過保留低階主成分，忽略高階主成分而實現(xiàn)的。這樣低階成分往往能夠保留住數(shù)據(jù)的最重要方面，但是，這也要視具體應(yīng)用而定。由于主成分分析依賴所給數(shù)據(jù)，所以數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性對分析結(jié)果影響很大。
其方法主要是通過對協(xié)方差矩陣進行特征分解，以得出數(shù)據(jù)的主成分（即特征向量）與它們的權(quán)值（即特征值）。PCA 是最簡單的以特征量分析多元統(tǒng)計分布的方法。PCA 提供了一種降低數(shù)據(jù)維度的有效辦法；如果分析者在原數(shù)據(jù)中除掉最小的特征值所對應(yīng)的成分，那么所得的低維度數(shù)據(jù)必定是最優(yōu)化的（也即，這樣降低維度必定是失去訊息最少的方法）。
電子舌檢測養(yǎng)殖水實驗案例分析
在電子舌檢測中，每次檢測取 4 份 50 mL 水樣進行檢測，并檢測 2 min，單次檢測完后使用去離子水對傳感器清洗 30 s。
為檢驗不同養(yǎng)殖條件（密度、溫度、增氧條件及酸堿度）下養(yǎng)殖用水質(zhì)的評價，本文使用 PCA 方法對同一養(yǎng)殖條件下不同水平的養(yǎng)殖用水的分析。
不同養(yǎng)殖溫度條件
將不同養(yǎng)殖溫度條件的養(yǎng)殖水樣品，使用電子舌進行檢測并進行主成分分析，由圖 2 可得，主成分分析前 3 個主要成分貢獻率為 98.7%，其中 PC1 和 PC2的表達(dá)占據(jù)大部分信息。從區(qū)分效果來看，3 種養(yǎng)殖溫度可被明顯分析出，且同一養(yǎng)殖溫度的樣品呈現(xiàn)明顯的聚集特性。
不同養(yǎng)殖密度條件
將不同養(yǎng)殖密度條件的養(yǎng)殖水樣品，使用電子舌進行檢測并進行主成分分析，主成分分析前 3 個主要成分貢獻率為 97.3%，其中 PC1 和 PC2 的表達(dá)占據(jù)大部分信息。從區(qū)分效果來看，3 種養(yǎng)殖密度可被明顯分析出，且同一養(yǎng)殖密度的樣品呈現(xiàn)明顯的聚集特性。
不同增氧條件
將不同增氧條件的養(yǎng)殖水樣品，使用電子舌進行檢測并進行主成分分析，主成分分析前 3 個主要成分貢獻率為 98.2%，其中 PC1 和 PC2 的表達(dá)占據(jù) 90%信息。從區(qū)分效果來看，3 種增氧可被明顯分析出，且同一增氧條件的樣品呈現(xiàn)明顯的聚集特性。
將不同酸堿條件的養(yǎng)殖水樣品，使用電子舌進行檢測并進行主成分分析，主成分分析前 3 個主要成分貢獻率為 98.7%，其中 PC1 和 PC2 的表達(dá)占據(jù) 95%信息。從區(qū)分效果來看，不同酸堿條件下的樣品可被明顯分析出，且同一酸堿度條件的樣品呈現(xiàn)明顯的聚集特性。
結(jié)語
本文使用 AlphaMOS Astree 電子舌對不同養(yǎng)殖條件下的養(yǎng)殖水進行檢測，考察了傳感器陣列對養(yǎng)殖水的不同養(yǎng)殖條件的區(qū)別能力，結(jié)果表明，同一養(yǎng)殖條件下的不同水平可被明顯區(qū)分，且同一水平的樣品呈現(xiàn)出明顯的聚類特性。本文提出的方法可實現(xiàn)對養(yǎng)殖用水快速有效的檢測，避免使用對養(yǎng)殖用水多種儀器進行檢測。來源：感官科學(xué)與評定 轉(zhuǎn)載請注明來源。
參考文獻：劉大可,胡畔.基于主成分分析法的養(yǎng)殖水的電子舌快速分析檢測[J].江蘇科技信息,2017(05):48-49.
提醒：文章僅供參考，如有不當(dāng)，歡迎留言指正和交流。且讀者不應(yīng)該在缺乏具體的專業(yè)建議的情況下，擅自根據(jù)文章內(nèi)容采取行動，因此導(dǎo)致的損失，運營方不負(fù)責(zé)。如文章涉及侵權(quán)或不愿我平臺發(fā)布，請聯(lián)系處理。
本文通過多參數(shù)檢測儀器電子舌，并基于主成分分析法，研究電子舌對養(yǎng)殖水質(zhì)的綜合評價，為養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測提供理論依據(jù)，從而實現(xiàn)一種能夠快速定性對養(yǎng)殖水質(zhì)進行分析監(jiān)測的方法。
電子舌工作原理簡介
電子舌系統(tǒng)模擬人類味覺系統(tǒng)研制，主要由味覺傳感器陣列、系統(tǒng)采集系統(tǒng)和模式識別系統(tǒng)組成。其中味覺傳感器陣列將檢測到的味覺成分轉(zhuǎn)化為電信號量。
本文選用的電子舌為 AlphaMOS Astree 電子舌，其外觀如圖 1 所示。其可實現(xiàn)對 5 種基本味覺（酸、甜、苦、辣、咸）的檢測，傳感器電機接觸到的樣品溶液膜電壓和參考電極電壓的差值即為傳感器響應(yīng)信號。
主成分分析法簡介
在多元統(tǒng)計分析中，主成分分析（Principal Components Analysis，PCA）是一種分析、簡化數(shù)據(jù)集的技術(shù)。主成分分析經(jīng)常用于減少數(shù)據(jù)集的維數(shù)，同時保持?jǐn)?shù)據(jù)集中的對方差貢獻最大的特征。這是通過保留低階主成分，忽略高階主成分而實現(xiàn)的。這樣低階成分往往能夠保留住數(shù)據(jù)的最重要方面，但是，這也要視具體應(yīng)用而定。由于主成分分析依賴所給數(shù)據(jù)，所以數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性對分析結(jié)果影響很大。
其方法主要是通過對協(xié)方差矩陣進行特征分解，以得出數(shù)據(jù)的主成分（即特征向量）與它們的權(quán)值（即特征值）。PCA 是最簡單的以特征量分析多元統(tǒng)計分布的方法。PCA 提供了一種降低數(shù)據(jù)維度的有效辦法；如果分析者在原數(shù)據(jù)中除掉最小的特征值所對應(yīng)的成分，那么所得的低維度數(shù)據(jù)必定是最優(yōu)化的（也即，這樣降低維度必定是失去訊息最少的方法）。
電子舌檢測養(yǎng)殖水實驗案例分析
在電子舌檢測中，每次檢測取 4 份 50 mL 水樣進行檢測，并檢測 2 min，單次檢測完后使用去離子水對傳感器清洗 30 s。
為檢驗不同養(yǎng)殖條件（密度、溫度、增氧條件及酸堿度）下養(yǎng)殖用水質(zhì)的評價，本文使用 PCA 方法對同一養(yǎng)殖條件下不同水平的養(yǎng)殖用水的分析。
不同養(yǎng)殖溫度條件
將不同養(yǎng)殖溫度條件的養(yǎng)殖水樣品，使用電子舌進行檢測并進行主成分分析，由圖 2 可得，主成分分析前 3 個主要成分貢獻率為 98.7%，其中 PC1 和 PC2的表達(dá)占據(jù)大部分信息。從區(qū)分效果來看，3 種養(yǎng)殖溫度可被明顯分析出，且同一養(yǎng)殖溫度的樣品呈現(xiàn)明顯的聚集特性。
將不同養(yǎng)殖密度條件的養(yǎng)殖水樣品，使用電子舌進行檢測并進行主成分分析，主成分分析前 3 個主要成分貢獻率為 97.3%，其中 PC1 和 PC2 的表達(dá)占據(jù)大部分信息。從區(qū)分效果來看，3 種養(yǎng)殖密度可被明顯分析出，且同一養(yǎng)殖密度的樣品呈現(xiàn)明顯的聚集特性。
不同增氧條件
將不同增氧條件的養(yǎng)殖水樣品，使用電子舌進行檢測并進行主成分分析，主成分分析前 3 個主要成分貢獻率為 98.2%，其中 PC1 和 PC2 的表達(dá)占據(jù) 90%信息。從區(qū)分效果來看，3 種增氧可被明顯分析出，且同一增氧條件的樣品呈現(xiàn)明顯的聚集特性。
將不同酸堿條件的養(yǎng)殖水樣品，使用電子舌進行檢測并進行主成分分析，主成分分析前 3 個主要成分貢獻率為 98.7%，其中 PC1 和 PC2 的表達(dá)占據(jù) 95%信息。從區(qū)分效果來看，不同酸堿條件下的樣品可被明顯分析出，且同一酸堿度條件的樣品呈現(xiàn)明顯的聚集特性。
結(jié)語
本文使用 AlphaMOS Astree 電子舌對不同養(yǎng)殖條件下的養(yǎng)殖水進行檢測，考察了傳感器陣列對養(yǎng)殖水的不同養(yǎng)殖條件的區(qū)別能力，結(jié)果表明，同一養(yǎng)殖條件下的不同水平可被明顯區(qū)分，且同一水平的樣品呈現(xiàn)出明顯的聚類特性。本文提出的方法可實現(xiàn)對養(yǎng)殖用水快速有效的檢測，避免使用對養(yǎng)殖用水多種儀器進行檢測。來源：感官科學(xué)與評定 轉(zhuǎn)載請注明來源。
參考文獻：劉大可,胡畔.基于主成分分析法的養(yǎng)殖水的電子舌快速分析檢測[J].江蘇科技信息,2017(05):48-49.
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