1)电子鼻和电子舌信号直接合并
通常情况下,在建模前直接将电子鼻和电子舌信号串联作为输入进行分析,就可以获得电子鼻检测的挥发性气味信息和电子舌检测的水溶性呈味信息的综合信息,一般都能获得优于单独使用电子鼻、电子舌进行判别的结果。
Winquist 等采用电子鼻和电子舌分析了三种果汁(橘子汁、苹果汁和菠萝汁)。结果表明,电子舌的主成分分析结果中菠萝汁与橘子汁有部分重叠;电子鼻的主成分分析结果中菠萝汁和苹果汁之间相互重叠;采用电子鼻和电子舌的联用数据进行主成分分析时,辨识率得到明显提高。以品茶师评分为基础,Runu 等采用电子鼻和电子舌检测了不同等级的红茶,分别以电子鼻、电子舌、电子鼻和电子舌联用信号进行主成分分析和线性判别分析,联用信号分析时数据点的聚集性和区分度均高于单独采用电子鼻或电子舌,且神经网络的分类正确率也得到提高(联用:93%;电子舌:85%～86%;电子鼻;83%～84%)。Gil搭建了用以监测佐餐酒开瓶后腐败过程的电子鼻和电子舌系统。在开瓶贮藏过程初期,三种佐餐酒的总酸值上升缓慢,28天上升速度增大,尤其是第48天时速度更快。主成分分析结果表明电子舌基本能将不同腐败程度的佐餐酒区分开,但是难以有效跟踪酒中酸度变化的过程;主成分分析结果表明电子鼻能够跟踪酒中酸度增大的过程;电子鼻和电子舌联用信号不仅能跟踪佐餐酒腐败过程中酸度的变化规律,还能监测到酸度变化不显著时佐餐酒逐渐腐败的变化。Huo 等在对三种不同来源和等级的绿茶(龙井、碧螺春和竹叶青)的电子鼻和电子舌检测中,电子鼻和电子舌的联用信号在主成分分析改善数据维度时优于单独使用电子鼻或电子舌,且其主成分分析判别结果和聚类分析结果都能将不同来源、不同等级的绿茶有效区分。
2)分别标准化后直接联用/合并后进行标准化
将不同仪器检测结果联合进行分析时,由不同仪器获得的检测参数的量纲和数量级不同,对分析结果会产生影响。因此,为消除仪器各指标间的量纲差异和数量级间的差异,常在电子鼻和电子舌信号联用前/后进行标准化处理。
Apetrei 等采用电子鼻、电子舌和电子眼鉴别了不同苦度的橄榄油,发现将三组结果分别进行标准化后联用对不同来源样品的区分和识别效果优于三种仪器单独检测的结果。Cole 等分别采用自制电子鼻和电子舌研究了氯化钠溶液、蔗糖溶液、奎宁溶液、乙醇溶液和乙酸乙酯溶液。对电子舌信号进行主成分分析时,乙酸乙酯样品数据点与参比去离子水在投影时有部分重叠;而电子鼻在区分低挥发性溶液时存在一定的难度;对电子鼻、电子舌数据标准化后进行主成分分析结果表明,联用数据能够将味觉导向性和嗅觉导向性的样品很好地识别。Haddi 等以不同品牌、不同种类果蔬汁为样品进行了电子鼻和电子舌检测,以期实现对不同果汁种类、品牌、果汁含量的快速判别。分别以电子鼻、电子舌和电子鼻与电子舌联用信号为输入进行主成分分析,发现电子鼻和电子舌在单独使用时均难以实现对每一种果汁的识别;联用信号对不同种类果汁的判别效果得到显著提高,虽然仍有两种果汁相互重叠。Laureati 等采用感官评定、电子鼻和电子舌研究了不同品种紫苏(Perilla frutescens)之间的差异,对三种信号直接联用的数据进行标准化后进行主成分分析,发现联用数据很好地评价了不同品种紫苏的差异。Hong 等又比较了电子鼻、电子舌、标准化后联用信号及联用信号经特征提取后(主成分分析提取有效主成分、F因子筛选、逐步筛选)对小番茄汁中掺入过熟番茄比例的主成分分析判别结果,发现这几种信号均能将掺假小番茄汁有效区分,联用信号的分类效果优于单独使用电子鼻或电子舌进行判别。
3)合并后进行特征值的提取
电子鼻和电子舌信号均包含了丰富的信息,将两者直接联用时常常会使数据的维度过大,甚至会有部分冗余信息,会对联用信号的判别结果造成不良影响。因此,对电子鼻和电子舌联用信号进行特征提取,有效降维的同时剔除了冗余信息,能有效提高判别结果的准确度。
Haddi 等对5种不同产地的橄榄油的电子感官检测中,以 PCA 分类结果进行判别时,电子鼻和电子舌对不同产地的橄榄油的识别效果不如两者的联用信号;经 ANOVA 特征值提取后,联用信号的区分度进一步提高。Hong等比较了采用掺假小番茄汁的电子鼻和电子舌直接联用信号,并对联用信号进行 ANOVA,逐步判别分析提取特征值,提取后的数据集进行主成分分析,结果发现经 ANOVA 特征值提取后,联用信号在鉴别小番茄汁是否掺假时最有效。
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