成新文　陳國超　潘訓(xùn)海

摘要：果酒中的黃酮類生物活性物質(zhì)含量受發(fā)酵溫度、糖添加量、酵母添加量及pH值等多種因素影響，屬于復(fù)雜的非線性問題，難以定量評價。針對傳統(tǒng)回歸法對果酒生物活性物質(zhì)預(yù)測速度慢、預(yù)測精度低的缺點(diǎn)，提出了一個基于正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)生物活性物質(zhì)預(yù)測模型（OED-LMBPNN）。該模型以崗稔果酒的正交試驗(yàn)歸一化數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本，采用Levenberg–Marquardt算法對傳統(tǒng)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改進(jìn)，預(yù)測果酒中的黃酮苷含量，并與BP網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測結(jié)果比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，OED-LMBPNN模型具有速度快、準(zhǔn)確率高的優(yōu)點(diǎn)，是一種有效的預(yù)測模型。

關(guān)鍵詞：生物活性物質(zhì)；正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)；Levenberg-Marquardt算法；預(yù)測

中圖分類號：TP301 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2012）32-7802-05

生物活性物質(zhì)是指對人類高級生命活動具有調(diào)節(jié)功能的生理活性成分。在枸杞、柑橘等果實(shí)中富含黃酮、多糖等多種生物活性物質(zhì)[1，2]。其中，枸杞總黃酮具有清除自由基、抗氧化、抗突變、抗腫瘤、抗菌、抗病毒和調(diào)節(jié)免疫、防治血管硬化、降血糖等功能[3]；柑橘果皮中類黃酮類物質(zhì)具有抗腫瘤以及保護(hù)心腦血管等多種保健和醫(yī)療功能[4]。通過發(fā)酵法釀制的枸杞、柑橘果酒因?yàn)轱L(fēng)味好、能保留較多活性物質(zhì)而深受人們青睞。受發(fā)酵溫度、糖添加量、酵母添加量及pH值等因素影響，果酒中生物活性物質(zhì)的最終含量波動性很大[5]，如何有效地掌握活性物質(zhì)波動的內(nèi)在規(guī)律，正確地預(yù)測出活性物質(zhì)的變化趨勢，對于果酒的發(fā)酵過程優(yōu)化，進(jìn)一步提高果酒的營養(yǎng)和保健價值具有重要的指導(dǎo)意義。

傳統(tǒng)的果酒生物活性物質(zhì)預(yù)測模型通過線性回歸法、響應(yīng)面分析法實(shí)現(xiàn)，對發(fā)酵過程中的影響因子進(jìn)行優(yōu)化。由于影響果酒生物活性物質(zhì)的因素較多，而且這些因素之間表現(xiàn)出較強(qiáng)的非線性特征，因而預(yù)測的精度不高。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為一種新出現(xiàn)的人工智能技術(shù)，具有很高的自適應(yīng)、自組織、聯(lián)想記憶及非線性映射能力很強(qiáng)等特點(diǎn)，為果酒生物活性物質(zhì)的預(yù)測提供了一種新的方法[7，8，9]。

該文針對果酒生物活性物質(zhì)預(yù)測的特點(diǎn)，提出了一個基于正交試驗(yàn)（OED）的改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)果酒生物活性物質(zhì)預(yù)測模型（OED-LMBPNN）。分析影響果酒生物活性物質(zhì)含量的四大因素，運(yùn)用正交試驗(yàn)所得到結(jié)果做為樣本，采用Levenberg-Marquardt的改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)模型，從而實(shí)現(xiàn)了對果酒生物活性物質(zhì)的高精度預(yù)測。