電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）基于稻米等糧谷不同成長(zhǎng)期品質(zhì)變化的研究應(yīng)用

電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）是一種氣味分析儀器，又稱人工嗅覺系統(tǒng)，是在材料科學(xué)和傳感技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，利用各種傳感器的仿生學(xué)技術(shù)，模仿人類嗅覺細(xì)胞的工作模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體、氣味的檢測(cè)。稻米等糧谷產(chǎn)品由于不同的產(chǎn)地、不同的品種、不同的生長(zhǎng)環(huán)境、不同的生長(zhǎng)期、不同的加工條件等多變量的影響下，整體氣味也會(huì)有所不同，而電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）的傳感器對(duì)不同的氣味會(huì)表現(xiàn)出不同的響應(yīng)度，從而達(dá)到區(qū)分鑒別的目的。食品的風(fēng)味是評(píng)價(jià)食品質(zhì)量的重要因素，沒有人愿意買風(fēng)味很差的食品。然而評(píng)價(jià)食品風(fēng)味是一項(xiàng)很復(fù)雜的工作，不僅需要評(píng)價(jià)風(fēng)味本身，還需要看消費(fèi)者對(duì)這種風(fēng)味的接受程度。所以風(fēng)味評(píng)價(jià)需要從感覺上、化學(xué)或物理等多方面來(lái)進(jìn)行分析。風(fēng)味物質(zhì)的活性成份可以用氣相色譜法和GC-MS測(cè)量得到。但是化學(xué)分析儀器是復(fù)制的。目前還沒有通用的分離方法，用于揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的全色譜分析。但已經(jīng)建立了一些分離技術(shù)，包括液體與液體的分離，液體與固體的分離，固相提取，快速溶劑提取，頂空分析，空氣抽取，直接熱解吸法等等。這些技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用了很多年，但是簡(jiǎn)單樣品制備，甚至是無(wú)需樣品制備的情況下分析風(fēng)味，目前只有電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）可以做到，或者是人的感官嗅聞。因此近幾年利用電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）測(cè)試食品的風(fēng)味全面興起，給科研和產(chǎn)品研發(fā)帶了了便利。下面我們介紹電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）的各方面應(yīng)用。


對(duì)消費(fèi)者而言，糧食的氣味是衡量糧谷質(zhì)量的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）可運(yùn)用于糧食霉變、蟲害、貯藏期等方面的檢測(cè)判別。電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）可用于稻米食味品質(zhì)評(píng)價(jià)；電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）可以快速、準(zhǔn)確地分析所測(cè)谷物散發(fā)的氣味從而判定所測(cè)谷物是否霉變；電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）可用于預(yù)測(cè)害蟲種類的正確識(shí)別；電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）能用于帶殼稻米和去殼稻米的區(qū)分辨別。電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）可判別糧食糧食在貯藏后其氣味會(huì)隨著時(shí)間的推移而發(fā)生相應(yīng)的變化，根據(jù)這一原理，電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）便可檢測(cè)出糧食的貯藏期。電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）可應(yīng)用到稻米等糧谷檢測(cè)的方方面面，如下所示： 

 
1. 電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）基于稻米不同成長(zhǎng)期品質(zhì)變化的研究應(yīng)用 
2.電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）用于方便米飯的檢測(cè)結(jié)果品質(zhì)鑒別 
3.電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）在谷物霉變檢測(cè)中的應(yīng)用 
4.電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）在儲(chǔ)糧害蟲檢測(cè)中的應(yīng)用 

 
關(guān)于-電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）檢測(cè)糧食氣味差異研究中的應(yīng)用，在此舉例如下：
 
      
 

從上圖可以看出，主成分1和主成分2的總貢獻(xiàn)率為97.7%，基本可以代表樣品的整體信息。10個(gè)稻米樣品分布在圖中的不同區(qū)域內(nèi)，相互之間沒有重疊；且DI值為97.5%，說明電子鼻的主成分分析法能將這10個(gè)稻米樣品很好地區(qū)分開。在圖中，SIMCA法能將帶殼稻米和去殼稻米區(qū)分在兩個(gè)不同的區(qū)域內(nèi)，這也說明電子鼻能用于帶殼稻米和去殼稻米的區(qū)分辨別。在圖中，1號(hào)去殼樣品和其他去殼樣品在圖中距離較遠(yuǎn)，說明1號(hào)去殼樣品和其他不帶殼樣品在氣味上可能存在較大的差異性�？傊�，電子鼻既能將帶殼稻米和去殼稻米區(qū)分開，也能將不同的帶殼稻米和不同的去殼稻米很好地區(qū)分開。 


10個(gè)稻米樣品分布在圖中的不同區(qū)域內(nèi)，相互之間沒有重疊，另外帶殼稻米和去殼稻米樣品分布在兩個(gè)不同區(qū)域內(nèi)，說明電子鼻的判別函數(shù)分析法也既能將帶殼稻米和去殼稻米區(qū)分開，也能將不同的帶殼稻米和不同的去殼稻米很好地區(qū)分開。本實(shí)驗(yàn)將已知的去殼稻米樣品1、2、3、4、5、7、9、10作為標(biāo)準(zhǔn)樣品，將已知樣品1、2、3、4、5、6、7、8、9、10作為未知樣品來(lái)判斷是否帶殼，從圖4可以看出，只有6和8是帶殼稻米，判斷結(jié)果與已知結(jié)果100%吻合。
 

最后，電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）含有多元數(shù)理統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)：對(duì)象整體品質(zhì)差異的區(qū)分檢驗(yàn)（PCA）、原產(chǎn)地保護(hù)產(chǎn)品以及品牌產(chǎn)品真?zhèn)伪孀R(shí)（SIMCA、PLS-DA）、產(chǎn)品品質(zhì)等級(jí)評(píng)定（DFA）、樣品感官屬性以及理化指標(biāo)的快速反演（PLS）、產(chǎn)品貨架時(shí)間的評(píng)價(jià)（PCA、PLS）；算法多樣：含有Euclidean Dis歐氏距離、CORRELATION相關(guān)系數(shù)、MAHALANOBIS馬氏距離、DP dis個(gè)體識(shí)別率、DI dis區(qū)分指數(shù)、Scores Dd得分值分離度、Eigenvalue Dd特征值分離度等算法，可對(duì)糧食產(chǎn)品氣味，例如電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）基于稻米不同成長(zhǎng)期品質(zhì)變化的研究應(yīng)用，產(chǎn)生重要作用。