传感器版鼻子—电子鼻检测技术

传统的挥发性成分检测方法利用气象色谱-质谱联用，存在着受主观因素影响，准确率低的问题。随着智能传感技术的发展，电子鼻成为能克服这些问题的重要技术。

电子鼻作为仿生的电子感官仪器，主要由气体传感阵列、数据处理单元和模式识别单元组成，其中，气体传感列阵相当于人类的嗅觉细胞，数据处理和模式识别相当于大脑中枢。用以代替人的鼻子来分析、识别和检测复杂香气，与其他常规的检测仪器相比，电子鼻对于样品的要求较低，无需样品处理，可快速分辨样品的气味信息。电子鼻的检测结果更为客观，可重复性高。

电子舌是一种智能味觉仿生系统，模拟人类的味觉感官，通过多传感器阵列感知样品的整体特征响应信号，运用化学计量学方法，对样品进行模式识别和定性定量分析。能够以类似人的味觉感受方式检测出味觉物质，可以对样品进行味觉数字化，具有高灵敏度、可靠性、重复性。

目前，电子鼻和电子舌被广泛应用于食品工艺研发、品质检测、育种改良、制药工艺、环境监测等方面。

01# 文献案例

2024年中国农业科学院郭波莉教授团队在Food Research International（IF=8.1）上发表了题目为“Insights into “wheat aroma”: Analysis of volatile components in wheat grains cultivated in saline–alkali soil ”的文章。

文章对不同pH值和总盐含量的土壤收获的5个小麦品种籽粒挥发物的组成和含量进行了研究。文章利用了电子鼻系统对盐碱地和普通地的五个小麦品种挥发物组成和含量进行了分析，评价盐碱地栽培小麦对风味品质的影响，为进一步研究小麦风味提供有价值的依据，为培育新的优良小麦品种提供科学依据。

图 选定的6个电子鼻传感器在XHY（土壤pH为7.77；总含盐量1.37 g/kg）和ZJ（土壤pH 8.26；总含盐量2.70 g/kg）中不同小麦品种表达模式箱形图。

因此，电子舌、电子鼻可以在食品原材料等有关于味觉嗅觉的育种改良方面发挥作用。

2024年的文章Exploring the influence and mechanism of different frying methods on the flavor quality of low-salt sour meat，研究关注不用油炸方法（微波、空气油炸和传统油炸）对低盐酸肉风味品质的影响。

利用电子舌和电子鼻对所有样品的挥发性风味物质进行了鉴定，系统分析了不同油炸方法处理的低盐发酵酸肉制品在风味特征和口感特征方面的差异。电子鼻检测结果显示采用不同油炸方法烹制的酸肉样品在整体风味属性上表现出明显的分散性，表明电子鼻可以作为对各种油炸方法烹制的酸肉进行风味鉴定的有效手段。

图 电子鼻检测不同油炸方式对低盐酸肉气味属性

电子鼻通常与气相色谱-质谱（GC-MS）结合使用，以弥补GC-MS在风味鉴定中的局限性。中国农业大曾有研究人员对电子鼻及气象色谱-质谱的数据进行相关性分析，结果表明，电子鼻数据与GC-MS数据具有较强的相关性。

02# 服务简介-电子鼻

通过传感器阵列感应样品挥发出来的气体而对样品进行定性判定或定量预测，分析不同样品间的差异，评估样品的种类、产地、成分、价格、储藏时间等外在定性属性或定量属性与样品挥发出来的气体的内部关系。

电子鼻模拟人的嗅觉器官：因而其工作原理与人的嗅觉形成相似，也包括3 个部份:

(1) 气味分子被人工嗅觉系统中的传感器阵列吸附，产生信号G/G0≠1；

(2) 生成的信号经各种方法加工处理与传输；

(3) 将处理后的信号经模式识别系统做出判断。

这个过程如同人鼻子的嗅觉功能，传感器阵列相当于嗅觉细胞，仪器内部控制及自动进样过程相当于鼻子肌肉的呼吸过程，软件对数据结果的分析相当于大脑对气味的判断。

仪器：德国AIRSENSE  PEN3

03# 服务简介-电子舌

电子舌可测试的味指标包括“先味” 和“后味”。“先味”指食品刚放入口中即刻感到的味 “后味”指残留在口腔中的余味（如：苦的后味、涩的后味、鲜的后味）

五种基本味：

酸味 : 氢离子(H+)

咸味 : NaCl, KCl, etc.

苦味 : 奎宁、咖啡因等

甜味 : 蔗糖、葡萄糖、 阿斯巴甜等

鲜味：谷氨酸钠(MSG)、肌苷酸（IMP）等

仪器：Insent味觉分析系统

04# 适用范围

1、饮品：可通过气味对酒与饮料产品的种类、加工、储藏方式、储藏年限、原料差别、是否.掺假等方面的研究

2、肉制品：采集肉制品的综合信息，对肉制品的品质进行监控

3、奶制品：可评估新鲜度、货架期等

4、粮食：粮食的霉变病虫害等

5、果蔬：成熟度、储藏期以及地域差异等

6、水产品：种类、新鲜度、加工方法的无损研究

7、食品加工：原料筛选、添加剂的种类和用量等分析

8、烟草领域：烟草的等级、品种、产地等分析

9、精细化工：对生产过程的质量监控、种类区分等方面

05# 案例

沈阳农大电子鼻评价不同保鲜方式南果梨的保鲜效果。南果梨（采自鞍山千山区唐家房镇西果园）。一部分采后在常温下放置7天后放入冷库，另一部分采后直接用0.75μL/L的1-MCP处理24h,在常温下放置7天后放入冷库。3个月后分别取出经1-MCP处理的和未经1-MCP处理的南果梨，分别在取出后第1d、第2d、第6d、第7d、第13d、第14d用电子鼻测其香气。

图 CK与处理C放置相同天数后的气味比较（LDA分析）

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