电子鼻概述

第20卷第2期2004年3月农业工程学报T ran sacti on s of the CSA E V o l .20　N o.2M ar .　2004电子鼻与电子舌在食品检测中的应用研究进展王　俊,胡桂仙,于　勇,周亦斌(浙江大学生物系统工程与食品科学学院,杭州310029)摘　要:随着嗅觉与味觉传感器技术的发展,电子鼻与电子舌技术在食品检测中得到了不断研究与应用。

电子鼻由气敏传感器、信号处理和模式识别系统等功能器件组成。

电子舌是用类脂膜作为味觉传感器,以类似人的味觉感受方式检测味觉物质。

着重阐述了电子鼻与电子舌技术的结构组成,重点介绍了其在食品新鲜度检测、果蔬成熟度评价及饮料、酒类识别等轻工业中的应用现状与发展趋势,并指出了这些信息新技术实现过程中所需要解决的问题。

关键词:电子鼻;电子舌;食品;检测中图分类号:T S 207.3 文献标识码:A 文章编号:100226819(2004)022*******收稿日期:2003201228　修订日期:2004202218作者简介:王　俊(1965-),男,教授,博士生导师,主要从事农产品加工工程研究,杭州市　浙江大学生物系统工程与食品科学学院,310029。

Em ail :j w ang @zju .edu .cn0　引　言食品品质通常是通过气味、外观、质地、滋味和营养等方面来评价的。

为提高食品品质评审的客观性、可靠性、重复性,减少人为评定差异,近年来国内外在应用电子鼻与电子舌技术方面,开展了一系列研究,并取得相当进展。

电子鼻又称气味扫描仪,是20世纪90年代发展起来的一种快速检测食品的新颖仪器。

它以特定的传感器和模式识别系统快速提供被测样品的整体信息,指示样品的隐含特征[1]。

电子舌是一种使用类似于生物系统的材料作传感器的敏感膜,当类脂薄膜的一侧与味觉物质接触时,膜电势发生变化,从而产生响应,检测出各类物质之间的相互关系[2]。

这种味觉传感器具有高灵敏度、可靠性、重复性。

图1 电子鼻系统图2 测试电路环境。

考虑到被测气体含量极少，常为微量的，为达到被测气体很快充满气室，传感器充分接触待测气体，提高反应速度的目的，一般设计气室越小越好。

进气设计是气室设计的关键，本文采用“慢进快出”的原则，进行如下设计：系统测试阶段缓慢进气，使气体与传感器充分接触，提高准确性；恢复阶段则尽快排出气体，以缩短恢复时间。

因此不同阶段系统采用不同功率的进气气泵。

2.4 Labview软件设计由于气体传感器输出电压信号，本文使用Labview 系统软件，用图形化编辑语言编写程序，生成框图形式程序，将电压信号采集到计算机中绘制特征曲线。

考虑到本系统中涉及传感器阵列输出多个信号，在单路采集的基础上设计多路采集。

每一路体现为特征曲线中的一个特征值。

因为传感器输出电压为0～3V ，测试时构建一个包含7个电阻的分压电路，保证每个电阻上的电压在类似于传感器输出信号的范围内，用采集卡采集7个电阻上的电压信号，得到特征曲线如图3，满足对信号处理的需要。

3 实验测试Labview 软件绘制响应曲线。

2 电子鼻系统硬件及软件设计2.1 传感器阵列设计相对其他类型气体传感器而言，电化学式气体传感器既能满足一般检测中对灵敏度和准确性的需要，又具有体积小、操作简单、携带方便、可用于现场监测且价格低廉等优点。

因此，本系统主要使用炜盛电子科技公司的电化学气敏传感器ME3-CO(主要敏感气体：CO)、ME3-H 2S(主要敏感气体：H 2及集成气敏传感器等。

为了使各个传感器能够充分感应气体，将传感器置于气室中心，呈几何对称分布，保证每个传感器同时接收被测气体。

2.2 电路设计由于电化学气体传感器是把测量对象气体在电极处氧化还原而测电流，由此得出被测气体浓度的探测器，设计的气体传感器测试电路如图2所示。

图3 特征曲线图处于工作状态；测试时控制进气流量1L/min，持续时间15min，至输出处于稳定状态，其过程采集并绘制特征曲线；实验完毕之后再次清洗系统，使传感器恢复初始状态。

气味测试方法及标准气味是我们感知世界的一个重要方面，它直接影响我们的情绪、行为和感受。

为了保障人们的健康和环境质量，进行气味测试已经成为了一项必要的工作。

本文将介绍气味测试的常用方法及相关的标准，以帮助读者了解如何有效地评估和控制气味。

一、气味测试方法1. 定性气味测试方法：定性气味测试方法用于判断气味的种类和性质。

其中最常用的方法是嗅闻法，即通过人的嗅觉感知气味。

嗅闻法可以分为单独嗅闻和集体嗅闻两种方式。

单独嗅闻法是让一个人单独闻气味，集体嗅闻法是让一组人一起闻气味并取得共识。

2. 定量气味测试方法：定量气味测试方法主要用于测量气味的强度和浓度。

常见的定量气味测试方法有以下几种：- 认知测试法：通过要求测试人员给出对气味的主观感受来进行定量评估。

- 达因量化法：利用达因量化仪器，通过测量气味分子的浓度来进行定量评估。

- 气味级别判断法：测试人员按照一定的标准，将气味分为不同的级别，从而进行定量评估。

3. 仪器测试法：仪器测试法是一种利用先进的仪器设备来测量气味特性的方法。

常用的仪器测试方法有以下几种：- 气相色谱－质谱联用仪（GC-MS）：通过气相色谱和质谱相结合的技术，可以准确地鉴定和定量气味物质。

- 电子鼻（E-nose）：通过一系列化学传感器模拟人类嗅觉系统，可以对气味进行快速、准确的检测和辨识。

- 气相色谱嗅闻联用仪（GC-O）：结合气相色谱和嗅闻法，可以直接检测气味物质，并通过人的嗅觉进行评估。

二、气味测试标准1. 国际标准化组织（ISO）标准：ISO制定了一系列关于气味测试的国际标准。

其中，ISO 12219-1：2012《室内空气－部分3：为室外气味源测定室内气味负荷的标准化方法》是最具代表性的标准之一，该标准规定了测量室内空气中气味负荷的方法和计算方式。

2. 欧洲标准化委员会（CEN）标准：CEN也制定了一系列与气味测试相关的标准。

例如，CEN/TR 13725《气味测定方法》中详细介绍了气味测定的方法和指导原则，为气味测试提供了技术支持。

食品感官评价复习资料（食质）感官评价：以人的感官感知并测定产品特性或性质的方法。

电子鼻和电子舌：人工嗅觉和味觉系统－模拟人的嗅觉和味觉，得到的结果不是某种或几种成分的定性与定量结果，而得到的是样品中气味和滋味的整体信息和总体评价－－也称“指纹”技术感觉：是客观事物的不同特性在人脑中引起的反应。

感官（sense organ）：感受外界事物刺激的器官，有眼、耳、口、鼻、身等。

感觉的敏感性是指人的感觉器官对刺激的感受、识别和分辨能力。

感觉阈指从刚好能引起感觉，到刚好不能引起感觉的刺激强度范围，以及对这个范围内最微小变化感觉的灵敏程度。

绝对感觉阈以使人的感官产生一种感觉的某种刺激的最低刺激量为下限，以引起人同种感觉消失的最高刺激为上限，那么上下限之间的刺激强度范围值就叫绝对感觉阈。

低于该下限值的刺激称为阈下刺激；高于该上限的刺激称为阈上刺激。

刚刚能引起感觉的刺激称为刺激阈或察觉阈察觉阈值对刚刚能引起明确感觉的最小刺激量，我们称它为察觉阈值或感觉阈值下限或识别阈极限阈值对刚好导致感觉消失的最大刺激量，我们称它为感觉阈值上限，又称为极限阈值。

差别阈值指感官所能感受到的刺激的最小变化量疲劳现象（适应现象）感受器在同一刺激物的持续作用下，敏感性发生下降的现象对比现象当两个刺激同时或相继存在时，一个刺激的存在造成另一个刺激增强的现象称为对比增强现象。

协同效应是两种或多种刺激的综合效应，它导致感觉水平超过预期的每种刺激各自效应的叠加。

协同效应又称相乘作用/效果。

拮抗效应/作用它是指因一种刺激的存在，而使另一种刺激强度减弱或消失的现象。

拮抗作用又称阻碍作用。

掩蔽现象：当两个强度相差较大的声音同时传到双耳，我们只能感觉到其中的一个声音，这一现象称为掩蔽现象。

变调现象：当两个刺激先后施加时，一个刺激造成另一个刺激的感觉发生根本变化的现象，称变调现象。

对比现象两种或两种以上的呈味物质适当调配，使其中一种呈味物质的味觉变得更协调可口，称为对比现象相乘现象两种具有相同味感的物质共同作用，其味感强度几倍于两者分别使用时的味感强度，叫相乘作用，也称协同作用。

食品品质评价在小麦面粉中的应用1、食品品质评价的作用食品是多种成分组成的复杂体系，具有多种特征，这些特征共同构成了食品的品质，包括食品的色、香、味。

食品品质是指食品的优质程度，包括风味、表观和营养成分，可以说品质是食品的综合特征，直接决定着食品的可接受性，我们选择、使用食品时，会动用所有的感官（比如看、摸、闻、尝甚至听）来评价食品，通过感官来测定食品的品质。

食品品质评价是指依据科学系统的方法，对食品外在和内在的特征进行检验分析，并与特定的标准进行比较，作出评价。

食品的质量对于食品工业和消费者同样重要，随着人类生活水平的提高，人们对于是食品的要求也越来越高，包括食品的外观、口感、营养价值和安全性提出了新的要求与标准，在食品投入市场前，都要对食品的品质进行评价，其主要作用表现在以下几个方面：（1）为食品生产商提供参考，通过对某种食品品质的评价（包括外观、质地、色、香、味等）确保食品质量的安全、口感的优良，高质量的产品可以确保在整个链中的任何一个部分都获得利益，保证企业的收益；（2）满足消费者的需要，现代消费者对于食品的要求是安全、卫生和优质，具有良好的综合品质的食品才符合现代消费者的消费趋势；（3）为新产品的开发与销售提供依据与保障，通过主观与客观的品质评价，对食品的优质程度包括风味、表观和营养成分的综合评判，确定食品的市场可接受性和发展潜力，减少投资风险；（4）能够辅助食品质量安全控制，通过人的感官检验和仪器检验综合分析，评价食品的卫生情况、营养成分和质构特征来控制食品的品质与质量，确保食品的安全。

2、食品品质评价的研究现状与趋势食品品质评价包括主观评价和客观评价，主观评价能直接反映消费者对产品的接受程度；但人为因素较大，试验结果的可靠性、可比性较差。

而客观评价是基于食品的流变学特性，借助于客观手段对食品品质进行分析评判，具有一定的科学性和可比性。

随着社会的发展，人们越来越期望通过一套准确的量值表述来改变食品行业中现存的大量模糊感官概念，真正实现对传统食品行业的数值化科技变革。