电子鼻与电子舌技术在食品检测中的运用.pdf

电子鼻与电子舌技术在食品检测中的运用刘燕琪时丽韩孔艳张晓旭李俊娟孔治云于靖宇（河南农业大学食品科学技术学院08级食品科学与工程四班）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;检测一、电子鼻与电子舌的提出目前，在很多领域仍然应用人或动物的嗅觉对气味进行分辨、识别或评价，如利用人的嗅觉或味觉评价食品(如咖啡、白酒等的质量)、利用狗的嗅觉检测毒品和爆炸物等。动物的嗅觉具有灵敏度高、容错性强等优点，而且具有训练、学习功能。但是，动物，特别是人的嗅觉系统有一定的主观性，并且在一个环境中待久了，嗅觉系统容易疲劳，也就是所谓的“久入芝兰之室而不闻其香，久入鲍鱼之肆而不闻其臭”，更重要的是，在自动化程度高的领域，如在食品工业，由于生产过程中很多环节已经实现了自动化，而用人工去评价原料、成品或半成品的品质已经成为制约生产效率进一步提高的瓶颈。如果有一个模拟嗅觉分辨机理的设备，它能克服单个传感器的缺点，既能检测特定的气体，又能评价混合气体或挥发性化学物质，再加上它不会疲劳，并可以给出客观的数据或结论，那么这种设备将会在某些领域部分或完全替代动物的嗅觉，在特殊环境条件下更将大有用武之地。虽然生物学家至今尚未完全理解嗅觉感受和气味辨别所涉及的生物化学机理，但是相关技术的发展使得通过电子方法模拟动物的鼻子和舌头成为可能。现在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。二、电子鼻与电子舌的简要介绍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（如图一、二）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【图一】【图二】新兴仪器。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。电子舌（如图三、四）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。这种味觉传感器具有高灵敏度、可靠性、重复性。它可以对样品进行量化,同时可以对一些成分含量进行测量。【图三】基于电子舌与电子鼻各自的特点与检测中的优越性,电子鼻与电子舌已有了各种应用与潜在发展领域,国内外已在食品工业、环境检测、医疗卫生、药品工业、安全保障、公安与军事等方面报道了不少研究成果。【图四】三、电子鼻与电子舌的原理和结构（1）电子鼻的原理和结构电子鼻是一种模拟生物嗅觉系统的新兴检测仪器。嗅觉是生物的嗅觉系统对某种气体或挥发性物质的分子产生的一种生理反应。气体或挥发性物质刺激嗅觉受体细胞，这些细胞直接向特定的微型终端传送神经反应过程，微型终端再向大脑其他的部分传送信息，接着大脑对数个嗅觉受体所得到的信息进行综合分析。因此，我们能够在春天时感觉到丁香的香味，并在其他时候记起这种香味。电子鼻由传感器阵列、信号处理系统和模式识别系统等功能器件组成。由于食品的气味是多种成分的综合反映,所以电子鼻的气味感知部分往往采用多个具有不同选择性的气敏传感器组成阵列,利用其对多种气体的交叉敏感性,将不同的气味分子在其表面的作用转化为方便计算的与时间相关的可测物理信号组,实现混合气体分析。在电子鼻系统中,气体传感器阵列是关键因素,目前电子鼻传感器的主要类型有导电型传感器、压电式传感器、场效应传感器、光纤传感器等,最常用的气敏传感器的材料为金属氧化物、高分子聚合物材料、压电材料等。【图五】电子鼻系统结构（2）电子舌原理和结构电子舌是以人类味觉感受机理为基础研究开发的一种新型现代化分析检测仪器，它由一个具有部分专一性的电子化学传感器阵列和一个合适的模式识别系统组成，能识别单一的或混合的溶液，通过传感器阵列代替生物味觉味蕾细胞感测检测对象,由味觉传感器获取溶液信息，经过预处理电路及特征提取后，对其进行信息处理。四、电子鼻与电子舌在食品工业中的应用（1）电子鼻对芝麻油掺假的检测常用于油脂掺假的检测主要是一些物理或化学的方法，如现行采用较多的威勒迈志法、波多因法和硫酸显色法、色谱法、红外光谱法、核磁共振法等。但这些方法不仅操作复杂，而且耗时，有的方法还要耗费较多费用，对于油脂掺假的快速检测都有一定的局限性，而使用电子鼻可以较好的避免