目前，對于人造板材氣味的判定仍采用傳統的人工鼻嗅分級的方法，此方法存在主觀(guān)性強、判定失誤率高、識別結果爭議大等諸多缺陷。與此同時(shí)，人造板的氣味造成了消費者對于人造板材環(huán)保和健康的疑慮，普遍認為只要板材有味道就會(huì )對健康產(chǎn)生不良影響，甚至個(gè)別消費者認為這些味道的“罪魁禍首”就是甲醛。如何在不受感官人員身體狀況和個(gè)人經(jīng)驗素質(zhì)的影響下，有效而準確地識別人造板的氣味差異乃至區別具體的化學(xué)成分，同時(shí)，糾正社會(huì )上一些對人造板材氣味的誤解宣傳，成為了業(yè)內的一個(gè)難題。
隨著(zhù)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(shuō)是一種“指紋數據”模擬了人的嗅覺(jué)神經(jīng)系統，將“聞得”的不同成分的不同信號與已經(jīng)建立的數據庫中的信號進(jìn)行對比，作出識別，因此具有類(lèi)似人類(lèi)鼻子的功能。本實(shí)驗采用Alpha MOS公司生產(chǎn)的Heracles II型快速氣相色譜電子鼻，通過(guò)對不同人造板材進(jìn)行分析對比，考察該設備對人造板氣味成分的區分能力，進(jìn)而嘗試對人造板氣味進(jìn)行研究分析。
材料與方法
試驗材料
某人造板廠(chǎng)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(jiàn)表l。
板材樣品Heracles 11分析結果
氣相色譜圖
氣相色譜電子鼻系統采用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(gè)板材樣品的氣相色譜圖，從圖中可以看出，4個(gè)樣品的峰在出峰時(shí)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別。
可將氣相色譜信息處理成雷達圖的形式(圖4)，更為形象地展現樣品區別。出現較大的成分區別的原因：1)生產(chǎn)板材所使用的原料不同；2)板材生產(chǎn)過(guò)程中的工藝、施膠量、施膠種類(lèi)、時(shí)間及是否貼面等的區別。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(chēng)主分量分析，是把原來(lái)多個(gè)變量化為少數幾個(gè)綜合指標的一種統計分析方法，從數學(xué)角度來(lái)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計分析方法，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(jiǎn)化復雜的問(wèn)題。PCA作為一種線(xiàn)性特征提取技術(shù)，旨在利用數據降維的思想，即計算主成分而將高維數據投影到較低維的空間、把多指標轉化為少數幾個(gè)綜合指標，從而盡可能地展示原始數據中所包含的信息。PCA在電子鼻中用于客觀(guān)地分析樣品之間的差異。主成分分析原理：在力求數據信息丟失最少的原則下，對高維的變量空間降維，即研究指標體系的少數幾個(gè)線(xiàn)性組合，并且這幾個(gè)線(xiàn)性組合所構成的綜合指標將盡可能多地保留原來(lái)指標變異方面的信息。這些綜合指標就稱(chēng)為主成分(Pc)。
為減少試驗過(guò)程中的誤差，選取試驗中的3組數據進(jìn)行分析。根據試驗方法，選擇試驗結果中的全部色譜峰進(jìn)行PCA分析，得到圖5。當區分指數(Discrimination index)>80時(shí)就可以認為二者區分度較好，且數值越接近100區分度越高。由圖5可知，主成分1(PC 1)即橫坐標對4種板材的區分度為62．493％，主成分2(PC 2)縱坐標的區分度為30．369％。電子鼻將所有的區別因素化繁為簡(jiǎn)，綜合提取了兩種區分因素即PPC l和PC 2便可將4種板材樣品區別開(kāi)來(lái)。4種板材的區分指數為97，這說(shuō)明Heracles II能夠很好地區分不同的人造板材樣品。
通過(guò)4種樣品的相對位置大致了解樣品的區別，橫縱坐標的數值只是相對位置。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離其他兩種樣品，說(shuō)明刨花板與貼面刨花板之問(wèn)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(lái)說(shuō)，二者相對距離較遠，不僅在種類(lèi)上明顯區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。
出現上述試驗結果的主要原因有以下兩點(diǎn)，首先，試驗樣品所用的貼面為_(kāi)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在三聚氰胺樹(shù)脂膠黏劑中浸泡后，待膠黏劑固化到一定強度后，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(huì )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(dòng)影響相對于纖維板影響較小，因此，貼面對于實(shí)驗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(wèn)相對距離具體見(jiàn)表3。
通過(guò)篩選峰面積較大(峰面積>l ooo)及樣品分較為明顯(區別能力>0．9)色譜峰優(yōu)化試驗結果見(jiàn)圖6，且標注出貢獻區分的主要色譜峰。圖5與圖6無(wú)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。
SIMCA分析
SIMCA方法是基于類(lèi)模型基礎上的有監督的模式識別方法，該方法基于這樣的假設：同一樣本具有相似的特征，在一定的特征空間內，屬于同一類(lèi)的樣品就會(huì )聚集在某一特定的空問(wèn)區域，而對不同的樣本，則分布在不同的區域。通過(guò)因子分析法分別針對訓練集中的每類(lèi)樣品建立類(lèi)模型。類(lèi)模型建好后，對試驗集中的樣本，計算其到各類(lèi)模型的SIMCA距離，根據SIMCA距離判別樣品屬于某一已知類(lèi)或歸于新類(lèi)。
圖7為4種板材樣品的SIMCA分析結果，試驗以纖維板為參考樣，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域外，即不被灰色區域接受，說(shuō)明這3種板材樣品都不屬于纖維板的范圍或者是說(shuō)不符合預先設定的合格范嗣。這可為板材產(chǎn)品的質(zhì)檢品控和板材種類(lèi)辨別分析提供參考及幫助。
SQC分析
統計質(zhì)量控制分析圖是判斷和預報生產(chǎn)過(guò)程中質(zhì)量狀況是否發(fā)生波動(dòng)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分布在控制區域內，其他3種板材樣品則分布在控制區域外。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(lèi)辨別分析提供參考和幫助。
化合物定性分析
采用AroChembase數據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(jiàn)表4。
結論及展望
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)現了快速的樣品分析，對比樣品之間的差異，并通過(guò)AroChembase數據庫得到樣品中可能存在的化合物，同時(shí)給出相關(guān)化合物的感官信息。
試驗結果表明，Hemclel’j’u夠根據樣品在氣味上的差異對人造板樣品進(jìn)行區分，不同樣品在PCA圖上的分布呈現一定的規律性。這驗證了筆者的初步設想，同時(shí)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(kāi)發(fā)，可以通過(guò)比較新開(kāi)發(fā)產(chǎn)品與目標產(chǎn)品在氣味間的差異，以指導產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)以及對于現有生產(chǎn)線(xiàn)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(lèi)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(lèi)、生產(chǎn)工藝以及庫存都千差萬(wàn)別，甚至板內各種物質(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(lái)了挑戰。
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參考文獻：耿奧博,王毓彤,黃河浪,崔舉慶,徐旭東,梅長(cháng)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.轉載請注明來(lái)源。
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