食品无损检测人工嗅觉与人工味觉检测
人工嗅觉技术的研究现状与前景展望
人工嗅觉技术的研究现状与前景展望人工嗅觉技术指的是通过模仿人类嗅觉系统的工作原理，利用传感器、模式识别等技术实现对气味的识别、定量和鉴别的一种技术手段。
具体来说，就是通过计算机、传感器等设备模拟人类嗅觉系统的工作过程，将各种气味的化学成分转换为数字信号，并通过算法识别、定量和分类这些信号，达到对气味进行分析和识别的目的。
目前，人工嗅觉技术已经应用于多个领域，例如食品、化工、医药、环保等行业。
在食品领域，人工嗅觉技术可以用于测定食品的质量、安全和新鲜度等指标，帮助保证食品的安全性和口感。
在化工领域，人工嗅觉技术可以用于监测化学品的挥发性和浓度等参数，在生产过程中起到重要的安全监测作用。
在医药领域，人工嗅觉技术可以用于识别病人身上的特殊气味，帮助医生进行诊断和治疗。
在环保领域，人工嗅觉技术可以用于监测空气和水质中的异味、化学物质等有害物质，为环境保护提供有力的技术手段。
可以说，人工嗅觉技术已经成为了上述领域中不可或缺的技术手段。
目前，人工嗅觉技术在学术研究和实际应用方面都取得了一些进展。
在学术研究方面，人工嗅觉技术在气体识别、定量和鉴别等方面的研究已经取得了一些重要的突破。
例如，美国的加州大学洛杉矶分校的研究团队利用人工嗅觉技术开发出了一种能够识别恒星射出的“芳香分子”信号的新传感器。
该传感器可以帮助天文学家们更加深入地了解宇宙中的恒星形成和演化规律。
此外，国内的一些科研团队也在“人工嗅觉”方面取得了不少成果。
例如，中科院上海生命科学研究院糖类学国家重点实验室的研究团队就研制出了一种能够检测肿瘤、感染和药物代谢的无创诊断技术。
在实际应用方面，人工嗅觉技术也在多个领域得到了应用。
例如，在法国，人工嗅觉技术已经被用于煤矿事故的救援和消防员的培训中。
在医疗领域，一些科技公司也推出了基于人工嗅觉技术的医疗设备和诊断工具，例如卫士食品医疗、黑鲸物联等公司均有相关产品。
此外，人工嗅觉技术在安防领域、环保领域、农业领域等方面也被广泛应用。
人工嗅觉与人工味觉讲解
►根据这种原理电子鼻主要包括传感器阵列和 数据处理分析器两大部分。
电子鼻系统结构图
1.气体传感器及气体传感器阵列 2.数据处理分析器
气体传感器
1、气体传感器的材料必须具备两个基本条件： （1）通用性； （2）传感器还原。 2、气体传感器应满足： （1）高灵敏度、宽动态响应 （2）性能稳定 （3）响应快、重复性好 （4）保养简单、价格低
1. AOS是新颖的分析、识别和检测复杂 嗅味和挥发性成分的仪器。
2. 更注重样品中挥发成分的整体信息 （即“指纹”数据）。它“闻到”的 是目标的总体气息。
3. 根具有人工智能。
美国科学家理查德-阿克塞尔和琳达巴克分享2004年诺贝尔医学奖
生物嗅觉特点
1、 哺乳动物的鼻腔中有大量的嗅觉感受细胞。 2、 嗅觉系统有自适用性。 3、 生物嗅工味觉及味觉传感器 ►人工味觉的模式识别方法 ►人工味觉技术在食品检测中的应用
生物味觉
►味觉的感受器是味蕾，主要分布在舌背 部表面和舌缘，口腔和咽部粘膜的表面 也有零散的味蕾存在。
►味感形成的三个阶段： （1）形成生物电信号； （2）电信号传输； （3）大脑识别。
人的味（嗅）觉系统与人工味（嗅）觉之 间的对应关系（仿生过程）
味觉传感器及阵列
1、原材料：新鲜度、分类谷物、禽类沙 门氏菌检疫；
2、生产过程：烹调、发酵、存储等过程 的监测；
3、产品评价：成熟度、不同品牌、新鲜 度。
4、分析包装材料及其与产品的相互作用。
5次 200次
30次 1000次
电子鼻与感官评价和GC／MS的关系
►AOS作为常用分析仪器和感官测试方法 的补充工具。
电子鼻在食品检测中的应用
第一台商业化的“电子鼻” 年诞生。 第一台商业化的“电子鼻”于1994年诞生。 年诞生
电子鼻的研究现状及发展趋势
电子鼻现在已在许多国家投入使用， 电子鼻现在已在许多国家投入使用，随着传感器技术的进展和 人对嗅觉过程的深入了解，电子鼻的功能必将日益增强，愈来 人对嗅觉过程的深入了解，电子鼻的功能必将日益增强， 愈多地取代生产和生活过程中人鼻的作用，取得愈来愈广泛的 愈多地取代生产和生活过程中人鼻的作用， 应用。 应用。
系统软件流程图
软件的算法的改进
在软件的算法中，采用BP学习算法和SVM学习算法相 比较，以体现SVM学习算法的优越性。SVM学习算法 是在统计学习理论的基础上发展起来的一种新的机器 学习方法，它基于结构风险最小化原则，尽量提高学 习机的泛化能力，具有良好的推广性能和较好的分类 精确性。 另外，SVM算法是一个凸优化问题，局部最优解一定 是全局最优解，这些特点是其他算法所不具备的。 SVM克服了传统机器学习方法的一些不足，具有泛化 性好、小样本、全局最优等优点，目前已经得到了广 泛的应用。
电子鼻在食品检测中的应用
主要内容
介绍子鼻的历史、研究现状及发展趋势 电子鼻与人类鼻子的比较 电子鼻在食品检测中的应用
介绍电 具 应
引言
电子鼻，又称人工嗅觉分析系统（ 电子鼻，又称人工嗅觉分析系统（artificial olfactory） ，是用来区分和辨别复合气味的设 ） 随着社会的发展， 备，随着社会的发展，人类的嗅觉器官在日常 生活中的作用不能完全适应社会发展的需要， 生活中的作用不能完全适应社会发展的需要， 但嗅觉在农业工程中的应用却越来越重要， 但嗅觉在农业工程中的应用却越来越重要，比 如将其应用在奶制品的检测、酒类识别、 如将其应用在奶制品的检测、酒类识别、蔬菜 水果成熟度的检测、烟草品质检测等方面。 水果成熟度的检测、烟草品质检测等方面。电 子鼻技术的研究涉及材料、精密制造工艺、 子鼻技术的研究涉及材料、精密制造工艺、多 传感器融合、计算机、智能专家系统、 传感器融合、计算机、智能专家系统、应用数 学及各具体应用领域的科学技术， 学及各具体应用领域的科学技术，具有重要的 意义和应用前景。 意义和应用前景。
智能人工味觉分析方法在食品质量检验中的运用
智能人工味觉分析方法在食品质量检验中的运用作者：袁敏来源：《科学与财富》2016年第16期摘要：随着人们生活水平的不断提高，食品检验问题也成为社会群众关注的焦点。
然而现行关于食品质量检验，仍缺少有效的检测手段，导致食品检测质量很难实现，要求引入智能人工味觉分析方法，确保做好食品质量工作。
本文在研究中主要选取批次生产、货架期内、贮藏条件下的橙汁作为实例，分析橙汁质量稳定性检测中智能人工味觉分析法应用，并选取食醋作为实例，研究食品地理来源判断中智能人工味觉分析方法的具体运用。
关键词：食品质量检验；人工味觉分析；运用前言：作为现行食品质量检测中的重要方法，智能人工味觉分析方法主要以人体味觉器官结构与机理为基础，结合相关的学科知识包括细胞生物学、生物电子学、生理学等，进行物品味道研究的重要检测技术。
食品质量检测除表现在食用质量上，更注重对食品质量稳定性进行判断。
现代食品质量稳定性检测中多将重点置于不同批次下的食品质量稳定性，或判断流通中食品成品质量，包括货架期、保存期以及保质期下的食品质量稳定性。
但质量稳定性分析中选取哪种方式，又成为当前食品质量检测中的主要问题。
因此，本文对食品质量检验中人工味觉分析法的运用研究，具有十分重要的意义。
一、食醋地理来源判断中智能人工味觉分析方法的应用食品质量特性、真实性的判断一般与食品地理来源存在较大关联，所以需做好地理来源识别工作。
传统地理来源判断中采用的方法多表现在模式识别、化学计量学以及多元分析法等方面。
需注意的是食品本身具有一定的复杂性，利用传统方法很难分析食品真实性。
因此，考虑将人工味觉技术引入其中，对地理来源产品差异进行判断。
本文在研究中选取的食醋样品，其地理来源分别为五个地区，具体分析中利用电子舌进行测量，并统计传感器响应信号。
从传感器响应信号看，五个地理来源食醋并不能明确划分，样本之间存在相互重叠可能，可判断样品间存在较多相似之处，若选用线性分类器，将难以解决复杂的数据结构。
现代食品检测技术
第一章 人工嗅觉、人工味觉检测技术
第一节 人工嗅觉、人工味觉检测技术概述 人工嗅觉系统－－电子鼻 人工味觉系统－－电子舌
它得到的不是被测样品中某个或某几种成分的 定性与定量结果，而是样品的整体信息，也 称“指纹”数据。 涉及传感器融合技术、计算机技术和应用数学 以及食品科学技术等
一、生物嗅觉与味觉
短波近红外：780-1100nm 长波近红外：1100-2526nm
第一节 近红外光谱分析技术简介
一、近红外光谱的采集方法
近红外光谱主要是由物质吸收光能使分子振动从基态向高能级 跃迁时产生的。
红外光线的能量要被分子基团吸收，必须满足两个条件： （1）光辐射的能力恰好满足分子振动能级跃迁所需的能量，
用 五、近红外光谱分析技术在食品生产线上的应用 六、近红外光谱分析技术在食品其他方面的应用
第三章 PCR基因扩增技术
第一节 PCR技术的检测原理 一、PCR的基本原理
模版DNA
变性和退火
引物延伸
长产物片段 短产物片段
二、PCR技术的特点
（一）特异性强 （二）灵敏度高 （三）简便快速 （四）对标本的纯度要求低
技术特点： （1）分析速度块，测量过程大多在1min中完成 （2）分析效率高 （3）适用的样品范围 （4）样品一般无需预处理 （5）分析成本较低 （6）测量重现性好 （7）对样品无损伤 （8）便于在线分析 （9）对操作人员要求低
四、近红外光谱分析技术存在的问题
（1）灵敏度相对较低 （2）需要用标样进行校正对比 （3）检测限易受影响 （4）变动性大 （5）难以用常规方法解析图谱 （6）多个谱峰的重叠
第二节 PCR引物的设计
一、引物的选择 二、引物设计的原则 三、引物合成的质量
烹饪原料的感官鉴别方法有哪些
烹饪原料的感官鉴别方法有哪些烹饪，是厨师一种的生活品质的享受，对于烹饪食材，他们都是严格把控好其安全质量，那么你知道如何使用感官的鉴别方法进行鉴别的吗?以下是店铺为你整理的烹饪原料的感官鉴别方法，希望能帮到你。
烹饪原料的感官鉴别方法感官鉴定就是利用人的感觉器官，即用眼、耳、鼻、舌、手等对原料的品质进行鉴定，有以下5种具体方法。
①视觉检验：是一种运用最广的手段，就是用肉眼对原料的外部特征(形态、色泽、清洁度、透明度等等)进行检验。
②嗅觉检验：就是利用人的鼻子来鉴别原料的气味，烹饪原料都有其正常的气味，当它们腐败变质，就会产生不同的异味。
③味觉检验：人的舌头上有许多味蕾，可以辨别原料的滋味，味觉检验就是通过感觉原料滋味的变化，从而判断原料品质的好坏。
④听觉检验：通过耳朵听被检原料主动或被动发出的响声来鉴定其品质的好坏。
⑤触觉检验：就是通过手接触原料，检验原料的重量、质感(弹性、硬度、粗细)等，从而来判断原料的质量。
以种感官检验的方法，有时用一种，有时会几种方法配合使用。
感官鉴定简单易行，宜于企业使用，但容易产生偏差。
只要在长期的实践中积累了一定的经验后，就可以迅速地对原料的品质进行鉴定。
但感官鉴定有它的局限性，它只能凭人的感觉对原料的某些外形特点进行大致判断，不能完全反映其内部的本质变化，其准确度不及理化检验。
而且，人的感觉和经验有差别，往往会影响检验的结果。
烹饪原料的营养成分烹饪原料中的营养素分为有机物质和无机物质两大类：有机物质：包括碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素等; 无机物质：包括各种无机盐和水。
(一)碳水化合物碳水化合物是在自然界分布最广、含量最丰富的有机物质，根据其水解情况主要分为以下几种类型：1、单糖单糖是结构最简单的糖类。
葡萄糖、果糖、半乳糖2、双糖双糖由两个单糖分子结合而成。
蔗糖、麦芽糖、乳糖3、多糖多糖由许多单糖分子结合而成，是动、植物的储存物质。
存在于植物中的称为淀粉;存在于动物肝脏中的称为糖原，也叫动物淀粉。
人工嗅觉和人工味觉研究
人工嗅觉和人工味觉研究
王平
【期刊名称】《医学研究杂志》
【年(卷),期】2004(033)006
【摘要】目前有关嗅觉的机制已达30余种，但还未有一种理论与实际相符。
趋于一致的观点是生物的嗅觉是对物质气味分子的识别过程，气味物质分子先到达初级嗅觉神经元，初级嗅觉神经元是由感受器和嗅觉神经组成的双极神经元，对气味的响应有很高的灵敏度和交叉响应特性。
感受到的信息经神经元的
【总页数】3页(P7-9)
【作者】王平
【作者单位】浙江大学生物医学工程与仪器科学学院,310027
【正文语种】中文
【中图分类】R3
【相关文献】
1.基于味觉细胞传感器的人工甜味剂识别方法的研究 [J], 陈星
2.人工甜味味觉传感器的研究进展 [J], 董婧;黄赣辉
3.神经网络在人工味觉系统中的应用研究 [J], 孙兴旺
4.基于凝胶与纳米碳管复合体化学传感器的研究及人工味觉应用 [J], 郭希山;潘敏;李光;陈裕泉;王立人
5.基于模糊神经网络的人工鱼虚拟味觉系统研究 [J], 孟宪宇;尹怡欣;班晓娟;涂序彦
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食品检验中应用新技术保障食 品安全
207科技创新食品检验中应用新技术保障食品安全在食品的检验过程当中需要注意下面一些问题，第一个就是需要对检验人员进行定期的培训，提高其专业化的检验水平，让检验人员对各种各样的检验方式都能够掌握，并不断的进行学习交流，提升检验人员的整体水平。
当一些新技术在食品检验当中出现，不是要所有的检验人员都对这项技术进行掌握，而是要保证相关的专业人员能够掌握，进行正常操作使用，进而在食品检测当中保证有一个正确的检验结果，来保证食品的安全性。
在使用新技术的时候，对于一些新的仪器也需要进行定期的维护，保证它有着正常的检验效果，使其能够正常的进行检验工作。
食品检验当中的新技术在食品检验当中有着很多的新技术出现，每一种技术都有着自己的优点和缺点，进而也有着不同的检验结果，所以检验人员在实际的检验过程当中需要根据食品的一些特点进行新技术的使用，保证食品检验的准确性和安全性，如果检验的方法不正确，肯定会对检验的结果产生很大的影响，因此要选择正确的检验技术才可以更好的保证食品检验的安全性。
下面就对食品检验当中的新技术进行一些论述。
赵 程（淄博市食品药品检验研究院 山东淄博 255035）摘 要：随着人们生活水平的提高对于食品安全也有着越来越高的要求，食品安全关乎生命健康，因此保证食品的质量和安全性是相当重要的。
但是近些年出现的一些食品安全事件对人们的健康造成了极大的危害，给国家也造成了经济影响。
对它的原因进行探究发现主要就是在食品的检验当中不能够保证食品的质量导致出现食品安全问题。
因此，在以后的食品检验当中一定要对食品的质量进行保证，使食品的安全性得到提升，更好的去保障人们的生命安全。
关键词：食品检验；新技术；食品安全生物芯片技术在食品检验当中的应用。
生物芯片技术是在1990年开始出现的一种技术，它是运用分子生物学和计算机等高科技的技术进行整合，是一种新的微量分析技术，在食品检验当中得到了很好的应用，有着很大的发展空间。
现在随着食品的种类变得越来越多种多样，食品生产的过程也变得更加复杂，食品当中也包含着很多的成分，对于食品检验的困难也越来越大，运用生物芯片技术可以将这些问题得到很好的解决，它可以很好的将食品当中的成分进行准确的鉴定，满足食品检验的要求。
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（二）人工味觉系统
Artificial Taste System,ATS ，电子舌 传统方法： 酸度：pH计 咸度：导电计 甜度：比重计、折光仪
缺陷：
1.所测物理化学参数要受到外界非味觉物质的影响；
2.所侧参数不能反映味觉物质之间的交互作用产生的效 果。故模拟不好实际的生物味觉感官功能。
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气敏传感器类型
分类
原理
优点
缺点
金属氧化 物型半导 体传感器 及其阵列
吸附气味分子后会引起电阻下降 选择性高、稳
产生负的电信号。
定性好、能耗
活性材料: SnO2\ZnO2\TiO3 小、寿命长、
等
耐腐蚀性强等
衬底材料:采用硅、玻璃和塑料。 宽的适用范围
区分：咖啡、 啤酒、日本 米酒、牛奶
酒类检测
人工味觉系统：多通道类脂膜味觉传感器和模式识别算法组成。 原理：根据类脂、高聚物膜对味觉溶液物质产生电势变化。 模式识别：神经网络和混沌识别
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第二节 人工嗅觉与人工味觉的传感器阵列及模式识别 人工嗅觉和人工味觉的仿生过程：
较低的成本
工作温度较高 ,长时间工 作后响应基准值易发生 漂移
对气体混合物中的硫化 物呈“中毒 ”反应,受水 汽影响大等缺点。
导电高分 子传感器 及其阵列 (CP)
活性材料:噻吩、吲哚、呋喃等成 分构成的导电聚合物。
发生聚合反应引起电阻增加 ,产生 正的信号。
体积小、能耗 小、常温下工 作而无需加热
一般来讲，从气味分子被嗅细胞表面吸附到产生嗅觉反应 仅需0.2-0.3s.
人的嗅觉能够分辨出的气味约10000种。
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（二）生物味觉
味觉的感受器是味蕾，主要分布在舌背部表面和舌缘， 口腔和咽部黏膜的表面也有零散的味蕾存在。
舌表面约有50万个香蕉型的味觉细胞。 在20-30℃味觉的灵敏度最高。
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一、人工嗅觉和人工味觉传感器及传感器阵列
嗅觉传感器：由气敏元件、电路和其它部件一起组成的 传感装置。
气敏元件：指能感知环境中某种气体（如CO,CO2, O2, Cl2等）及其浓度的一种元件。
气体传感器应满足： 1. 具有较高的灵敏度和宽的动态响应范围； 2. 性能稳定，传感器的响应不随温度、湿度的变化 而发生变化； 3. 响应速度快，重复性好； 4. 保养简单、价格便宜。
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二、人工嗅觉和人工味觉
（一）人工嗅觉简介 （1）人工嗅觉系统---电子鼻
Artificial Olfactory System,AOS 基本组成：气敏传感器阵列、信号预处理单元、模式识别单元
气体传感器阵列：有多个相互之间性能有所重叠的气体传感器构成； 嗅觉的强度：既可用每个传感器的绝对电压、电阻或电导值表示，也
如图所示：
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味感的形成阶段：
1：舌表面味蕾上的味觉细胞的生物膜感受味觉物质并 形成生物电信号；
2： 该生物电信号经神经纤维传至大脑； 3： 大脑识别。
味道： 甜、咸、酸、苦、涩、辣、鲜
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2. 人工嗅觉研究进展
已经成熟应用于食品、化妆品、香料、香精等的香气质量评定；
研究重点： （1）研究对微量、痕量气体分子瞬时敏感的检测器、以得到与气体成
分相对应的信号。 （2）研究对检测的信号进行识别与分类的数据处理器，以便将有用信
号与噪声加以分离。 （3）研究将测量数据转化为感官评定指标的智能解释器，以得到与人
可用相对信号值表示；
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电子鼻的工作原理
万宝路香烟
气味
气味指纹 大脑
大脑皮层分辨
信息采集 数据处理
气味指纹比较和辩认 结论
传感器信号 信号处理
数据分析和比较
气味指纹吻合：万 宝路香烟
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识别方法:主要有统计模式识别和人工神经网络模式识别
ห้องสมุดไป่ตู้
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电子舌的工作原理
5种主味 •酸 •甜 •苦 •咸 •鲜
味道
滑润纯正
舌头味蕊
大脑
大脑皮层分辨
信息采集 数据处理
°°°°°°
传感器信号 信号处理
气味指纹比较和辩认 结论 数据分析和比较
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区分：酸甜 苦鲜咸
食品无损检测
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第六章 人工嗅觉与人工味觉检测
香、酸、甜、苦、辣、咸
人工：鼻和舌——主观性
化学分析法：色谱法、光谱法、毛细电泳法
——复杂、结果单一
----模拟动物和人的嗅觉和味觉功能----
人工嗅觉系统：电子鼻
人工味觉系统：电子舌
—— 简单、快捷、准确、无损
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各味觉的化学缘由：
酸味：氢离子，盐酸、氨基酸… 甜味：蔗糖、葡萄糖… 苦味：奎宁、咖啡因… 鲜味：谷氨酸单钠、肌苷酸二钠… 咸味：钠离子…
味觉细胞膜的主要成分：脂质（酸、咸、苦）、蛋白质 （苦，甜、鲜）、无机离子、少量的糖和核酸
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主要的化学感受：味觉、嗅觉、三叉神经
味觉：辨别进入口中的不挥发的化学物质；
嗅觉：辨别容易挥发的物质；
三叉神经：感受体分布在黏膜和皮肤上，对挥发和不会 发的物质均有作用，能区分刺激和化学反应的种类。
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一 生物嗅觉与生物味觉
（一）生物嗅觉
嗅感：挥发性物质散发的气体分子与鼻腔内嗅觉神经反 应所引起的刺激感，是一种生理反应。生理传导过程如下：
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人的鼻腔中约有5000万个嗅觉细胞，单个嗅觉细胞生存期 约22d，灵敏度不高，选择性差。
人的嗅觉系统对气味的识别能力是由大量性能彼此重叠的嗅 细胞，嗅球中经和大脑共同作用的结果。