电子鼻实验报告
实验利用电子鼻分析挥发性有机化合物(挥发性有机化合物)
Abstract - An electronic nose is an instrument intended to mimic the human sense of smell. Electronic noses (e-nose) employ an array of chemical gas sensors, a sample handling system and a pattern recognition system. Pattern recognition provides a higher degree of selectivity and reversibility to the system leading to an extensive range of applications. These ranges from the food and medical industries to environmental monitoring and process control. Many other types of different gas sensors available. These include conducting polymers (CP), metal oxide semiconductors (MOS), piezoelectric, optical fluorescence, quartz crystal microbalance (QCM) and Amperometric gas sensors. The ideal gas sensor would exhibit reliability, robustness, sensitivity, selectivity and reversibility. High selectivity with high reversibility is difficult to attain. After signal processing and feature extraction the output of the sensors provide a unique “smellprint” for that substances which can be used to classify, measure concentration, or verify quality. The present paper illustrates the function of electronic nose, its application and investigates the effective use of e-nose in detecting gases that have some smell developed by the volatile organic compounds (VOC) like ethanol, acetone and benzene at different concentrations. The response and characteristics prove that the Electronic nose is a reliable instrument which can be used for environment control (air quality, pollutants, and gas emission levels), medical science (urine, skin and breath odour etc.), food industry (coffee, milk, soft drink fish, meat etc.), pharmaceutics, chemical industry, Defence and security industries (detecting humanitarian land mines etc.) and semiconductor industrial processes.Key words: Electronic noses, chemical sensors, sensor array, pattern recognition, volatile organic compound, smell print.I.I NTRODUCTIONThe human nose has been used as the judge for food and perfumes for years [1].The best way to know how fresh the food is to give it a sniff. If the smell of food is well, it is fresh [2].But how do we smell? After few hours of smelling, even the best inspector’s nose can come up a bit short. And what if we have caught a cold? That’s where Electronic noses come in handy. An electronic nose automatically detects and recognized odours, vapour and gases. These are not limited by human factors such as fatigue, exposure to toxins and inability to detect come compounds [1]. Instrumental methods of determining volatiles, such as gas chromatography – mass spectrometry (GC/MS), are expensive and require trained personnel. As a result there has been a drive to establish a device for rapid, inexpensive analysis of volatile organic compounds (VOC) that do not require specialist technicians. As a result there has been a drive to establish a device for rapid inexpensive analysis of volatile organic compounds (VOC), which doesn’t require specialist technicians [3].Persaud and Dodd first reported the design of an electronic nose (E-nose) using chemical sensors and pattern recognition in 1982. An e-nose is an instrument consisting of an array of reversible but only semi-selective gas sensors coupled to a pattern recognition algorithm. The selectivity of the instrument is achieved through the application of pattern recognition techniques to the responses from the senor array [3].The possibility of using electronic nose for applications in medical field has garnered increased research attention as of late. Several studies indicate that when people are afflicted with ailments such as diabetes, lung cancer, urinary tract infections, biological samples collected from them produce a discernable pattern of volatile organic compounds (VOCs) [1]. This forms, in essence, a “smell signature” for the disease that can be used to diagnose the condition with reasonable accuracy.II.E LECTRONIC N OSEThe basic electronic circuit is shown in fig.1 for chemical identification using an array of sensors where each sensor is designed to respond to a specific chemical, the number of unique sensors must be at least as great as the number of chemicals begin monitored. The output characteristics of each sensor must be related with each other.The commercial Electronic Noses use sensors like conducting polymer sensors (CP), piezoelectric– surface acoustic wave (SAW), thickness shear mode (TSM),metal oxide semiconductor (MOS), metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET), electrochemical (EC), Pellistor and optical sensor arrays are reviewed by Albert et al. [4] and James et al. [5].Experimental Use of Electronic Nose for Analysis of Volatile Organic Compound (VOC)Syed Hasan Saeed1 Zia Abbas2 Prof. Bal Gopal 31. Deptt. of Electronics & Comm. Engg. Integral University, Lucknow:s.saeed@2. Deptt. of Electronics & Comm. Engg. Integral University, Lucknow:ziaabbas@3.Deptt. of Electronics & Comm. Engg. Integral University, Lucknow:prof.balgopal@Fig.1 Basic measuring circuit of an E-Nose (TGS-822)The sensing element of sensors is a tin oxide (SnO2) semiconductor which has low conductivity in clean air. In the presence of a detectable gas, the sensor’s conductivity increases depending on the concentration of gas in the air. A simple electrical circuit can convert the change in conductivity to an output signal which corresponds to the gas concentration.The conducting polymer sensors used in electronic noses actually designed with thin films of insulating polymers loaded with carbon black as a conductive medium, to form polymer carbon composite. The polymers are selected by statistical analysis of responses of these films to a subset of the target compounds used.Since the resistance in most of the polymer- carbon composite films is sensitive to changes in temperature, heaters are included on back of the ceramic substrate to provide a constant temperature at the sensors. This constant temperature, 28, 32 or 360C, depending Nose (TGS-822) of Figaro Company of Japan has been used.III.D ETECTION P ROCESSThe detection process of an Electronic Nose is shown in fig.2. This process is divided into five groups namely, raw measurement, pre-processing, feature extraction, pattern recognition, classification and decision making. The initial block in the figure represents the electronic nose hardware, which typically consists of a gas sensor array. Preprocessing compensate for sensor drift, compress the transient response of the sensor array, and reduces sample to sample variations.Fig.2 Odour Detection ProcessFeature extraction has two purposes: to reduce the dimensionality of the measurement space to a lower dimensional space in order to avoid problems associated with high dimensional space datasets, and to extract the information relevant for pattern recognition. The resulting low dimensional feature vector is then used to solve a given prediction problem, typically classification, regression, or clustering. Classification task address the problem of identifying an unknown sample as one from a set of previously learned odorants. In regression task, the goal is to predict a set of properties (e.g. concentration, quality etc.) for an analyte. Finally, in clustering tasks the goal is to learn the structural relationships among different odorants. A final step is the selection of models and parameter settings and the estimation of the true error rates for a trained model by means of validation techniques.IV.A PPLICATION FIELDS AND COMMERCIAL SYSTEMS The application areas for electronic nose are growing on the basis of the results so far achieved on behalf of numerous research groups and more and more companies on the market. They are the following:1.Environmental control (air quality, pollutants, gasemission levels of factories, chemical plant monitoringetc.)2.Medical applications such as urine skin and breatheodour analysis, ulcer monitoring etc.3.Food industry (coffee, soft drinks, fish, meat, winearoma control, fermentation process, identification ofbacterial organism etc.)4.cosmetics/ perfumes and aroma5.Defence and security industries ( detectinghumanitarian land mines etc)6.Pharmaceutics, chemical industry (measuring odour,quality control of pharmaceutical compounds etc.)7.Semiconductor industrial process and others.VI.R ESULTThe characteristic graphs for different volatile organic compounds with different concentrations using smell sensor TGS-822 are shown in fig.3. The compounds used are ethanol, acetone and benzene with different concentration. Other chemical compounds can be used inVI.C ONCLUSIONThe characteristic of three volatile organic compounds shows that the electronic nose can be used for other gases which are harmful. Thus an electronic nose is a reliable instrument for the detection of harmful gases. Many methods of pattern recognition are available which can be used in electronic nose. For accuracy, sensitivity, and selectivity of an electronic nose a comparative analysis of different pattern recognition techniques is required. On larger scale an array of such sensors can be employed to construct an electronic nose and different techniques can be used for the analysis of a mixture of various volatile organic compounds.Rs-Fixed Resistance, Vc- Circuit Voltage, VL- Voltage across load, VH- heater Voltage, Concentration in ppmR EFERENCES1.Imam S. A., and Khan M.R. “Electronic Nose: Applications inmedicine, Environmental Monitoring and Food Industries”2.Suthar A.C. et al, (2005), “Smell of Electronic Way”,Electronics For You Magazine, vol.37, No.2, pp. 28-343.David James, Simon M. Scott, William T. O’Hare, (2005),“Chemical Sensors for Electronic Nose Systems”.4.AlbertnK J, Lewis N S , Schauer C L, Sotzing G A, Stitzel S E,Vaid T P, Walt D R (2000) Cross reactive chemical sensorarrays. Chem Rev 100: 25955.Janata J, Josowicz M, De Vaney D M (1994) Chemical sensors.Anal Chem 66:207R6.P. Hauptmann, R.Borngraeber, J. Schoeder, Otto-van-Guericke-University, Magdeburg, Germany and Joerg Auge,ifak, Magdeburg, Germany (2000), “Artificial electronic tonguein comparison to the electronic nose- state of the art and trends”2000 IEEE/EIA Int. frequency control symposium andexhibition.7. A.A D’Amico, C. Dinatale (1999), “Chemical portraits of gasesand liquids: trends and perspectives”, Proc. EUROSENSORSXIII, The Hague (The Netherlands) 1000-1003.8.Simon J. Rabe, S. Buttgenbach, Zimmermann, P. Hauptmann(2000), “Design, manufacturing, and characterization of highfrequency, thikness-shear mode resonator”, Proc. 2000IEEE/EIA Int. Frequency Control Symposium, Kansas (USA).9.M. Scott, David James, Zulfiqur Ali, (2007), “Data Analysisfor electronic nose systems”.10.Nagle H T, Gutierrez-Osuna R, Schiffman S S (1998) The howand why of electronic noses. IEEE Spectr 35:2211.Gardner J W, Bartlett P N (1999) Electronic Noses:P rinciplesand Applicatons. Oxford University Press, Oxford12.Imam S A, Khan M R, (2006), “Evaluation of Electronic Nosefor identifying and quantifying single and mixed contaminantsin Air.”。
电子鼻的实验原理
电子鼻的实验原理电子鼻是一种模拟人类嗅觉系统的仪器，它能够通过感知和辨认气体成分，实现气味的检测和分类。
电子鼻的实验原理主要包括气体传感器的选择和电子鼻模型的建立。
1. 气体传感器的选择电子鼻中常用的气体传感器包括半导体传感器、石英晶体微天平、金属氧化物传感器和电化学传感器等。
每种传感器都有其自身的灵敏度范围、选择性和耐久性等特点，因此在实验中需要根据需要的气体检测范围和要求来选择合适的传感器。
半导体传感器的工作原理是通过表面吸附和电导率变化来检测气体。
半导体传感器的灵敏度高，响应速度快，价格较低，但是其选择性较差，容易受到环境条件的影响。
石英晶体微天平是一种基于微重量及其薄膜的吸附质量变化原理的传感器，通过检测气体吸附在薄膜上的质量变化来判断气体成分。
石英晶体微天平具有高精度、高选择性和较低的功耗，但价格较高。
金属氧化物传感器基于半导体氧化物材料表面对气体吸附和电学性质的变化来检测气体。
金属氧化物传感器具有高灵敏度、较好的选择性和较低的功耗，但存在响应时间较长的问题。
电化学传感器是通过电极与气体之间的电荷转移反应来检测气体成分的传感器。
电化学传感器具有高选择性和较低的功耗，但是其响应速度较慢，且易受温度和湿度等环境条件的影响。
在实验中，根据需要检测的气体成分和实验条件等，可以选择适合的传感器或利用多个传感器组合来构建电子鼻。
2. 电子鼻模型的建立电子鼻模型的建立是电子鼻实验的重要部分，通过建立合适的模型可以更准确地对气体进行分类识别。
电子鼻模型主要包括数据采集、特征提取和模式识别三个步骤。
数据采集是指利用传感器获取气体样本的数据。
在实验中，通过将气体样本吹入传感器中，在不同的浓度或不同的气体成分下采集传感器的响应数据。
这些数据可以包括电流、电压或阻抗等信息。
特征提取是将从传感器中获得的原始数据转化为能够反映气体特征的特征向量。
常用的特征提取方法包括主成分分析、小波变换和时域统计等。
通过提取气体样本中的有用信息，可以减少数据的冗余性并提高分类的准确性。
不同饮料品质特征电子鼻检测实验
不同饮料品质特征电子鼻检测实验
一、目的要求
1.了解电子鼻原理、结构；
2.学习和掌握电子鼻检测方法与数据处理方法；
二、基本原理
电子鼻是一种由低选择性、非特异性的交互敏感气体传感器阵列，配以合适的模式识别方式/多元统计方法的定性定量分析的现代化分析检测仪器。
图1 电子鼻的工作原理示意图
电子鼻的结构
(1)传感器阵列
非特异性传感器
具有一定的特异性，同时具有一定交互感应
(2)信号激发采集系统
与传感器阵列的设计有关
与被测对象的性质相关
(3)多元数理统计系统
PCA（基于线性模型）
PLS（基于线性模型）、ANNs（基于非线性模型）
三、器材
1.检测设备：智鼻SmartNose-I(自主研制开发) Pen3 (德国AireSense)检测样
品：市售茶饮料、酸奶、果汁
四、操作步骤
1.样品准备：
将每类样品分别取30ml，置于250ml的容量瓶中，瓶口用保鲜膜封口，静滞30min;
2.检测步骤：
(1)仪器开机预热30min
(2)预扫描：分别选择准备的茶饮料、酸奶、果汁样品，检测3次，确定到
达平衡所需要的采样时间、清洗时间以及平衡时间
(3)设置参数：设置预扫描确定的实验参数
(4)扫描：A-1，A-2，A-3，A-4，A-5，A-6，B-1，B-2，B-3，B-4，A-5，B-
6，C-1，C-2，C-3，C-4，C-5，C-6
(5)数据分析：主成分分析
五、实验报告
1.结果记录:
记录区分结果
2.思考题:
简述电子鼻原理、结构、检测方法。
基于电子鼻技术的气体检测研究
基于电子鼻技术的气体检测研究近年来，环保意识的增强和大气污染的加剧使得对气体检测技术的研究成为了一个非常热门的领域。
传统的气体检测方法主要是通过采集气体后送回实验室进行检测，这种方式存在着操作不便、费用昂贵和数据准确性低等问题。
与此同时，随着电子鼻技术的逐渐完善和成熟，电子鼻在气体检测领域的应用备受瞩目。
电子鼻是一种模拟动物嗅觉器官的技术，它由多个气敏传感器、数据采集模块和模式识别算法组成。
电子鼻可以通过气敏传感器对不同气味分子进行识别和鉴别，再根据数据分析来判断检测样品的组成和成分，从而实现气体检测的目的。
基于电子鼻的气体检测具有很多优点。
首先，电子鼻系统可以实现快速、简便的气体检测，无需进行复杂的前处理，直接对样品进行检测并输出结果，极大地提高了检测效率和准确性。
其次，电子鼻可以进行多参数同时检测，并可以实现重叠信号的分解和重构，这样可以大大提高检测的精度和可靠性。
最后，电子鼻可以实现在线监测，及时掌握气体变化情况，及时采取措施，保障环境安全。
电子鼻的研究与应用涉及的领域非常广泛。
例如，在食品工业领域，电子鼻可以用于检测食品的新鲜度和品质，保障食品的安全和健康；在环境监测领域，电子鼻可以用于检测有害气体的浓度，辅助环保工作的开展；在医疗诊断领域，电子鼻可以用于检测患者的呼出气体，帮助医生诊断病情并制定治疗方案。
可以说，电子鼻在很多领域都具有广泛应用的前景，可以解决现实生活中的各种问题。
然而，电子鼻技术的研究也面临着一些问题和挑战。
首先，电子鼻技术还需要进一步提高检测的精度和准确性，有时候不同的气体味道很相似，需要通过优化算法或者增加传感器数量来提高区分度；其次，电子鼻与传统的气体检测方法相比，需要对环境噪声、温湿度等几乎所有外部因素进行矫正，以确保检测结果的准确性和可信度；最后，大规模应用电子鼻技术也需要解决传感器成本高、可靠性差、稳定性差的问题。
总之，基于电子鼻的气体检测技术是一项非常重要的研究内容，具有广泛的应用前景和很高的研究价值。
电子鼻技术研究
电子鼻技术研究摘要：本文详细介绍了电子鼻系统的工作原理、电子鼻系统的构成。
依次介绍了气敏传感器阵列、数据采集预处理和和模式识别模块。
其中气敏传感器阵列重点介绍了传感器的选取和传感器阵列的构成。
数据采集预处理方面介绍了当前主流的预处理方法。
模式识别模块重点介绍了目前在电子鼻技术中应用最广泛的的人工神经网络技术。
关键词：电子鼻技术、检测、模式识别、人工神经网络引言随着各种天然气、煤制气、液化气的开发和使用,各种可燃性气体散发在工作场所和人们生活中。
为了有效地进行燃气生产中的质量监控和气体成分分析、环境保护中的空气污染检测和对民用燃气泄漏的检测及报警,国内外科研人员很早就致力于研究可燃气体的检测方法和控制方法,研制各式各样的气体检测和分析仪器,用于环境监测、生产过程中的监控及气体成分分析、气体泄漏报警等。
多组分气体分析是指对混合气体中多种感兴趣的气体或某种特定感兴趣的气体进行定性或定量分析.用于气体敏感的传感器以响应速度快、灵敏度高、制作简单等优点而显示出良好的应用前景,但同时也存在着交叉敏感这一严重缺陷,因而在实际应用中难以有选择地响应被测气体中的某种成分,直接影响着气体的测量精度.近年来,研究者们尝试将气体传感器阵列与模式识别技术相结合,形成模拟人类和其他哺乳动物嗅觉机理的人工嗅觉系统,即“电子鼻”.基本思路是:先利用气体传感器阵列对被测介质形成高维响应模式,然后借助模式识别技术对阵列响应进行辨识、处理,从而解算出被测介质中各种成分的体积分数.实践证明,这是解决气体定量检测问题的一条有效途径[1]。
1商品化电子鼻的应用情况目前,电子鼻已应用到质量控制、环境监测和疾病诊断[2]等各个领域。
医用电子鼻特指用于疾病诊断的电子鼻系统，与传统的诊断方法相比，电子鼻疾病诊断具有无创性，实时性，便捷高效等特点，在疾病诊断方面具有潜在的优势。
据报道，一种新的医用电子鼻气体传感器阵列优化方法，利用改进遗传算法设定气体传感器的重要性系数，以去除传感器阵列的冗余和相关，提高系统的判别能力。
医用电子鼻及传感器灵敏度研究
重庆大学硕士学位论文医用电子鼻及传感器灵敏度研究姓名：代才莉申请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：田逢春20070420。
重庆大学硕士学位论文２医用电子鼻原理２医用电子鼻原理医用电子鼻是一种特殊的电子鼻，乳动物的嗅觉系统，实现气味的识别。
其原理与电子鼻完全相同，即模拟人与哺其主要由传感器阵列和模式识别技术组成。
２．１生物嗅觉系统原理２．１．１嗅觉产生的机理人类和其它哺乳动物的嗅觉系统十分发达，在识别气味的过程中，不必知道这些气味的化学组成与浓度，就可以在极短的时间内对气味作出判断。
现以人鼻为例来说明嗅觉机理，见图２．１【３５】。
图２．１主要的嗅觉组织Ｆｉｇ２．ＩＴｈｅｍａｉｎｎａｓａｌｅｐｉｔｈｅｌｉｕｍ．Ｏｌｆａｃｔｏｒｙｂｕｌｂ：嗅球；Ｍａｉｎｏｌｆａｃｔｏｒｙｅｐｉｔｈｅｌｉｕｍ：主要嗅觉上皮组织；Ｎａｓａｌｃａｖｉｔｙ．－鼻腔；Ｖｏｈｍｅｏｄｏｒａｎｔｃｏｍｐｏｕｎｄ：挥发性气味成分；Ｓｅｎｓｏｒｙｎｅｕｒｏｎ：感觉神经细胞；Ｃｉｌｉａ：纤毛；Ｍｕｃｏｕｓｌｉｎｉｎｇ：嗅黏膜上皮气味分子首先被上皮细胞的黏液吸附，然后扩散到纤毛处与嗅黏膜受体结合，进而与蛋白质感受器反应，反应增加了嗅纤毛的通透性，改变了嗅黏膜的电导，引起膜电位的变化。
这样嗅细胞就产生感受器电位并导致嗅神经纤维产生神经冲动，嗅觉感受器能在几毫秒内对挥发物质起反应。
嗅泡是一个典型的分层结构。
它由嗅小球层、僧帽细胞层和粒状细胞层构成。
图３．２ＴＧＳ８２２气体传感器外观Ｆｉｇｕｒｅ３．２Ｔｈｅａｐｐｅｍ＂ｍｌｃｅｏｆＴＧＳ８２２ｇａｓｓａｌｓｏｆＴＧＳ８２２基本测试电路如下图：硼ｔ图３．３ＴＧＳ８２２气体传感器的基本测试电路Ｆｉｇｕｒｅ３．３ＴｈｅｂａｓｉｃｍｅａｓｕｒｉｎｇｃｉｒｃｕｉｔｆｏｒＴＧＳ８２２ｇａｓｓｅｎｓｏｒ其中，ＶＨ为加热电压，使ＴＧＳ８２２传感器在高温下工作；Ｖｃ为工作电压，当传感器放在被测气体中时，传感器的工作电阻发生改变，与之串联的负载Ｒ－Ｌ上的电压就随之发生改变，这就使传感器的对气体产生的响应转化为电压信号。
电子鼻实验
创新大赛实验课题:电子鼻技术在农产品无损检测中的应用参赛人员:米静王翠翠田晓丽邱贤玉张布雷指导老师:吴莉莉电子鼻技术在农产品无损检测中的应用一、研究背景及意义食品安全是当今世界共同关注的重大问题，也是各国政府、相关国际组织和学术机构研究的热点。
粮食是世界上储藏量最大的食品，由于粮食上带有种类繁多的微生物，加之粮食中含有丰富的碳水化合物、蛋白质、脂肪及无机盐等营养物质，是微生物良好的天然培养基，所以一旦条件适宜，粮食中的微生物就会活动，不仅会影响粮食的安全储藏，导致粮食品质劣变，而且还可能产生毒素污染，严重影响人类健康。
据联合国粮农组织估计，全世界每年大约有5%～7%的谷物、饲料等农作物受霉菌污染发生霉变而不能食用，造成很大的经济损失和浪费。
粮食霉变不仅降低粮食的营养和商品价值，更重要的是影响粮食及其制品的可食性和安全性。
因此，测定并监控粮食的早期霉变对于指导谷物的储备和保护人类和动物的饮食安全等方面都有重要的意义。
目前很多商业化的快速检测手段如：DNA探针、聚合酶链式反应(PCR)，乳凝集反应，显微镜检验，薄层层析法（TLC）、酶联免疫法（ELISA）、气相色谱法（GC）、高效液相色谱法（HPLC）及GC-MS 联用法等，然而这些方法的检测时间、灵敏度、选择性、样品前处理方法、样品基质干扰、价格等存在的制约因素，不能满足实际的需要。
粮食在霉变过程中会产生霉味、哈败味、酸败味或甜味等气味，这些气味的主要成分是由微生物作用产生的羟基类、醛基类、硫化物等化合物，因此可利用气敏传感器对其检测识别。
近年来，基于气敏传感器阵列和模式识别的电子鼻技术得到了广泛的研究，该技术模拟人和动物的嗅觉系统对气味物质进行检测，与人和动物的嗅觉相比，它的测定更为客观，不受生物体主观因素的影响，结果更为可靠。
二、研究主要内容及关键技术无损检测技术(NDT)是在不破坏被检测对象的前提下，利用农产品内部结构异常或缺陷来探测各种农产品并对其变化做出判断和评价。
电子鼻实验报告
利用电子鼻分析不同品质酱油风味实验一、实验目得1、了解电子鼻得工作原理;２、学习并掌握电子鼻(PEN３)得使用及数据分析。
二、实验原理电子鼻就是模拟动物嗅觉器官开发出一种高科技产品,利用气体传感器阵列得响应图案来识别气味得电子系统。
PEN3型电子鼻内置１0个金属氧化气体传感器,每个传感器对应得敏感物质如表1所示、电子鼻得工作可简单归纳为:传感器阵列—信号预处理-神经网络与各种算法-计算机识别(气体定性定量分析)。
PE Ｎ3型电子鼻自带得WｉnＭuｓter软件可以进行ＰCA(主成分分析)、LDＡ(线性判别法)、Lｏadings(负荷加载分析)等分析。
酱油就是一种具有浓郁酱香得传统调味品,不同品质得酱油具有不同得风味,本实验利用电子鼻中传感器对不同酱油得风味物质得响应值变化对酱油进行品质比较。
三、实验器材及实验条件1、实验器材电子鼻:ＰＥN３型,德国Airseｎse公司;顶空瓶:５０ｍl;2、实验条件采样时间间隔为1s/组,传感器自动清洗时间为120ｓ,传感器归零时间为5s,进样流量为6０0ｍl／min,试验测试分析时间为6０s。
四、实验步骤1、样品处理:分别取10mｌ1号酱油、２号酱油于50ml得顶空瓶,再塞好塞子、盖好瓶盖,常温下放置2h。
2、开机:屏幕出现—Ｓtart Sensoｒ,１min后变成—Standbｙ。
3、连接:打开WｉｎMuｓｔer软件,Options(设置选项),Search Devices(选择电子鼻型号),ＰEN3、4、设置参数:Oｐｔioｎs,PＥＮ3,Seｔtings,Measｕreｍeｎt(设置测试参数),Ｇap Flows(设置气流量)。
5、开始测试:Mｅasuｒｅmenｔ,Start。
观察状态栏里得测试进程倒计时,co ｎnecｔvｉal倒计时提示为1时,同时将进样针与补气针插入顶空瓶、6、停止测试:60ｓ后,Ｒemove viaｌ倒计时提示为1时,同时拔出进样针与补气针。
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利用电子鼻分析不同品质酱油风味实验
一、实验目的
1、了解电子鼻的工作原理；
2、学习并掌握电子鼻（PEN3）的使用及数据分析。
二、实验原理
电子鼻是模拟动物嗅觉器官开发出一种高科技产品，利用气体传感器阵列的响应图案来识别气味的电子系统。
PEN3型电子鼻内置10个金属氧化气体传感器，每个传感器对应的敏感物质如表1所示。
电子鼻的工作可简单归纳为：传感器阵列—信号预处理—神经网络和各种算法—计算机识别(气体定性定量分析)。
PEN3型电子鼻自带的WinMuster软件可以进行PCA（主成分分析）、LDA（线性判别法）、Loadings（负荷加载分析）等分析。
酱油是一种具有浓郁酱香的传统调味品，不同品质的酱油具有不同的风味，本实验利用电子鼻中传感器对不同酱油的风味物质的响应值变化对酱油进行品质比较。
三、实验器材及实验条件
1、实验器材
电子鼻：PEN3型，德国Airsense公司；顶空瓶：50 ml；
2、实验条件
采样时间间隔为1s/组，传感器自动清洗时间为120s，传感器归零时间为5s，进样流量为600ml/min，试验测试分析时间为60s。
四、实验步骤
1、样品处理：分别取10ml1号酱油、2号酱油于50ml的顶空瓶，再塞好塞子、盖好瓶盖，常温下放置2h。
2、开机：屏幕出现—Start Sensor，1min后变成—Standby。
3、连接：打开WinMuster软件，Options（设置选项），Search Devices（选择电子
鼻型号），PEN3。
4、设置参数：Options，PEN3，Settings，Measurement（设置测试参数），Gap Flows （设置气流量）。
5、开始测试：Measurement，Start。
观察状态栏里的测试进程倒计时，connect vial 倒计时提示为1时，同时将进样针和补气针插入顶空瓶。
6、停止测试：60s后，Remove vial倒计时提示为1时，同时拔出进样针和补气针。
7、保存文件，并在WinMuster软件中进行数据分析。
五、实验结果及分析
1、1号酱油和2号酱油响应曲线如图1、图2所示。
在55-60s时曲线基本保持不变，因此选取56s时的传感器响应值进行分析。
从图1、图2中可以看出，十个传感器均有响应，但响应值的大小不一，其中3、4、5、10号传感器的响应值极低，基本可以忽略。
图1 1号酱油相应曲线
图2 2号酱油相应曲线
2、在测试过程中，
3、
4、
5、10号传感器不灵敏，除去不灵敏的传感器，结果如图3、图4。
酱油的主体挥发性风味成分为醇酚类、酸类、醛酮、杂环化合物等，其中醇酚酯类物质是酱油的主体香味物质成分，其含量越大酱油的风味越浓郁、芳香。
但同时，酱油的风味物质中也含有一些不利物质，如含硫类物质等，这些物质会给酱油带来不良气味，造成酱油风味变差。
从下图可以看出，相比于1号酱油，2号酱油的芳烃化合物（1号传感器）、烷类物质（6号传感器）、醇类物质（8号传感器）明显增多，这三类物质都是酱油风味的有利物质，尤其是醇类物质，其含量的增加能够使2号酱油具有更好的风味。
而2号酱油的硫化物（7、9号传感器）相比于1号酱油有明显的降低，这也是2号酱油风味明显好于1号酱油的原因。
综合分析，2号酱油中有利风味物质高于1号酱油，不利风味物质低于1号物质，所以2号酱油风味优于1号酱油。
图3 1号酱油雷达图
图4 2号酱油雷达图
六、问题讨论
1、实验的不足：电子鼻的传感器只能识别一大类物质（或官能团）而不能精确到某种物质，因此电子鼻只能做初步的鉴定、分类，要想得到酱油中具体的风味物质成分以及比例还需要进行GC-MS等试验。
2、电子鼻的前景：电子鼻作为一种电子嗅觉传感技术，在酱油品质监控、
质量评价和安全检测中显示出独特优点，如可在线全程跟踪加工工艺、检测过程，快速灵敏等，具有很好的应用前景。