仿生电子鼻及其在食品工业中的应用研究
基于电子鼻技术判定冷却猪肉新鲜度
基于电子鼻技术判定冷却猪肉新鲜度肖虹;谢晶【摘要】利用电子鼻检测了冷却猪肉在不同贮藏温度与贮藏时间下的挥发性成分变化.运用主成分分析(PCA)与判别因子分析(DFA)的方法,并结合菌落总数、挥发性盐基氪值(T-VBN)等理化指标的变化,判定冷却猪肉的新鲜程度与货架寿命.研究表明:贮藏在283K、277K条件下冷却猪肉的货架寿命终点时间分别是2 d和5 d,获得了基于PCA与DFA分析的气味指纹图谱,冷却猪肉气味分布发生变化的时间拐点与其货架寿命终点时间相一致.说明应用电子鼻技术,通过PCA与DFA分析建立的气味指纹图谱可对冷却猪肉的新鲜程度与货架寿命做出很好的判断,由此建立了一种气味识别技术来判定冷却猪肉的新鲜程度与货架寿命的方法.【期刊名称】《食品与发酵工业》【年(卷),期】2010(036)007【总页数】4页(P169-172)【关键词】冷却猪肉;电子鼻;主成分分析;判别因子分析;货架寿命【作者】肖虹;谢晶【作者单位】上海海洋大学食品学院,上海,201306;上海海洋大学食品学院,上海,201306【正文语种】中文在冷却猪肉的加工、流通和贮藏等过程中，其品质易受温度、酶、微生物等作用，出现腐败变质，且产生具有异味的挥发性代谢产物。
运用电子鼻技术进行挥发性气味分析，可以客观、准确、快捷、全面地评价气味，从而判断食品的新鲜度及品质变化［1－2］。
该技术已被国内外学者应用于水产品［3－4］、果蔬［1］、乳制品［5］等食品的新鲜度研究中，在猪肉新鲜度及其品质的检测中也有应用，Hansen［6］等人将生鲜猪肉制成猪肉糜糕，采用电子鼻等技术，结合多变量分析预测其终点品质。
柴春祥［7］等人用电子鼻技术检测了不同实验条件下(5、15、25℃)猪肉挥发性成分随贮藏时间的变化情况。
试验中利用传感器型电子鼻技术对不同贮藏温度下的冷却猪肉进行气味分析，并结合菌落总数、挥发性盐基氮值(T-VBN)等理化指标的变化，判定冷却猪肉的新鲜程度与货架寿命，从而为监测和控制流通中冷却猪肉品质提供理论依据。
仿生嗅觉和味觉传感技术的研究现状与进展
仿生嗅觉和味觉传感技术的研究现状与进展目录摘要 (3)1、仿生技术发展概况 (2)2、嗅觉仿生传感器 (6)2.1仿生嗅觉传感器的研究现状和进展 (6)2.2生物嗅觉的机理及仿生嗅觉系统 (7)2.2.1生物嗅觉机理 (7)2.2.2.仿生嗅觉系统 (8)2.3电子鼻仿生信息处理技术研究进展 (10)2.3.1仿生电子鼻的基本结构与工作原理 (11)2.3.1仿生电子鼻在食品鉴评中的应用 (11)3、味觉仿生传感器 (12)3.1、味觉传感器的机理及其研究 (12)3.2、电子鼻仿生信息处理技术研究进展 (14)3.2.1、电子舌的机理及其分类 (14)3.2.1、电子舌技术在食品领域的应用 (15)4、结语 (17)参考文献 (18)摘要人体是各种传感器云集之处, 这些人体传感器具有灵敏度高、选择性好、集成度高等特点。
因此模仿人体的生物感受器研制仿生传感器成为传感技术的一个重要发展方向。
评述目前国际上仿生传感技术的研究进展。
电子鼻技术是探索如何模仿生物嗅觉机能的一门学问。
几乎所有动物,不论是高级的还是低级的,都具有对周围环境中的化学刺激- 气味进行感知并作出适当反应的能力。
本文介绍了电子鼻技术的研究历史、研究现状与发展趋势。
最后展望了其未来应用前景。
随着现代科学技术和科学理念的不断发展。
电子鼻作为一个新兴技术它必将给众多领域带来一次技术革命, 也将逐步走向实用。
关键词：仿生传感技术；电子鼻和舌；发展趋势；应用前景仿生嗅觉和味觉传感技术的研究现状与进展1、仿生技术发展概况自然界在亿万年的演化过程中孕育了各种各样的生物,每种生物都拥有神奇的特性与功能,因而能够在复杂多变的环境中生存下来。
仿生学(Bioncis)就是以生物为研究对象,研究生物系统的结构性质、能量转换和信息过程,并将所获得的知识用来改善现有的或创造崭新的机械、仪器、建筑结构和工艺过程的科学,是生物科学与工程技术相结合的一门综合的边缘学科。
电子鼻技术
人工神经网络神经元
input——Mathematical Functions——output
❖ 人工神经网络法是接近人类大脑思维方法的一种算法，它通过 大量简单的处理单元即神经元广泛地互为连接而形成复杂的网络 系统，可以通过训练学习外部环境。
❖ 设神经网络的映射关系为Y=H（R）。显然，要使Y=C，必使H=F-1。 系统的测量精度取决于神经网络的映射能力。
混合气体定量分析理论模型
BP人工神经网络
BP神经网络结构图 ❖ 前馈神经网络是一种基于监督学习(有目标输出）的人工神经网络，
它能够通过学习已知样本而掌握经验，从而对未知样本作出判别。 ❖ 前馈神经网络的学习算法通常采用反向传播算法（Back-
xi Xi / Xi2
适用传感器类型
金属氧化物、化学电阻、声表 面波型
金属氧化物、化学电阻、声表 面波型
金属氧化物、化学电阻、导电 聚合物型
金属氧化物
金属氧化物、化学电阻、压电 晶体型
金属氧化物、化学电阻、压电 晶体型
模式识别处理
❖ 传感器阵列输出的信号经专用软件采集、加 工、处理后，利用多元数据统计分析方法、 神经网络方法和模糊方法将多维响应信号转 换为感官评定指标值或组成成分的浓度值， 得到被测气味定性分析结果的智能解释器。
光刻胶
(b)表面体微加工传感器制造流程
2001 美国《Micromachined polymer-based chemical gas sensor array》
气体传感器阵列
传感器类型 MOS(TGS) MOS MOS(TGS) Polymer Polymer Polymer CPs CPs PolymerCarbon black CPC Phthalocyanine
电子鼻实验报告2024
引言概述：电子鼻是一种基于传感器技术的人工嗅觉系统，能够模拟人类嗅觉能力，识别不同气味的成分和浓度。
本实验旨在研究电子鼻在气体识别、质量检测、环境监测等方面的应用。
本文将从电子鼻原理、实验设计、实验结果、讨论和结论等方面进行详细阐述。
正文内容：一、电子鼻原理1.传感器选择：选择合适的气体传感器，如电化学传感器、半导体传感器、光纤传感器等。
2.信号的获取与处理：通过气体传感器获取气体样品的特征信号，并对信号进行预处理和分析。
二、实验设计1.实验材料准备：准备气体样品、电子鼻传感器、数据采集和分析系统等。
2.实验流程设计：确定实验流程，包括样品采集、传感器信号的获取、数据分析等步骤。
三、实验结果1.气体识别：通过对不同气体样品进行测试，记录并分析传感器所测得的信号，以达到对气体进行识别的目的。
2.浓度测量：根据电子鼻传感器对气体样品响应的特征，进行浓度测量。
分析传感器输出信号与浓度之间的关系。
四、讨论1.实验误差分析：分析实验过程中可能存在的误差来源，如传感器的灵敏度、环境温度等因素。
2.实验结果的可靠性：评估实验结果的可靠性，讨论实验中可能存在的不确定性和局限性。
五、结论本次实验结果表明，电子鼻作为一种模拟人类嗅觉能力的人工嗅觉系统，在气体识别和浓度测量方面具有广阔的应用前景。
尽管在实验过程中可能存在的误差和不确定性，但电子鼻仍然能够在质量检测、环境监测和安全控制等领域发挥重要作用。
总结：本文对电子鼻实验的相关内容进行了详细的阐述。
通过实验结果的分析和讨论，证明了电子鼻在气体识别和浓度测量方面的有效性和应用潜力。
电子鼻的进一步研究还需解决一些技术难题，如传感器的灵敏度和选择性等。
希望本次实验对电子鼻技术的发展和应用提供一定的参考和借鉴价值。
仿生食品工程学的研究
腊文的意思代表着研究生命系统功能 的科学。１６ ９３年 ，
我国将 “ｉ ｉ ”译为 “ Ｂ ｎｓ ｏｃ 仿生 学” 。仿生学 是生物 学、数
学和工程技术学相互渗透而结合成 的一 门新兴的边缘科 学 ，是研究生物系统的结构、功能、能量转换等各种优异
的特征 ，并把它们应用到工程技术系统，改善已有 的技术 工程设备，并创造出新的工艺过程、建筑构型、自动化装
术设备提供了新原理 、新方法和新途径。仿生学 的引入，
推动 了食品工程学的发展 ， 拓宽了其研究 的思路。
２ 仿 生食品工程学建立的意义、性质
在食品加工中，单糖、氨基酸 、脂肪酸等物质的制造
过程 ， 需要利用庞大的食品加工体系，然而 自然界存在与
之效果完全相同而技术完善程度是其根本无法比拟 的天然 食品加工体系——高等动物消化系统 。可以说人体是一座 最科学的食品加工厂。不仅人体如此，其他动物也有着功 能惊人的改造食品的系统 ，这就是建立仿生食品工程学的
３ ５ 各 种生物 反应 、提取 方法 的仿 生研 究 ．
项 目。该研究就是把人体相关基因整合到动物胚胎里 ，这
样 制作 的转基 因动 物奶 中就 含 有 人 类 所需 要 的不 同蛋 白
质，也就是把动物乳房作为生产高效蛋白质的机器，从而
生产 出稀 有 、昂贵 的医用 、农用 蛋 白等 生物技术产 品。
・
粮油食 品 ・
仿 生食 品工程 学 的研 究
’
贾 君１ 任露泉 丛 － ２
茜
（． １ 吉林大学南岭校区地面机械仿生技术教育部重点实验室
２ 吉林工程技术师范学院） ．
【 摘 要】ｂｅ食品工程学是食品工程学与仿生学相结合的新生学科。在大量仿生学的发展度应 ｙ－
电子鼻与电子舌在可可椰奶品质评价中的应用
析法 、 别 因子 分 析 法 和统 计 质 量 控 制 分 析 法 对 数 据 进 行 了分 析 ． 果 表 明 ， ３种 主 要 原 料 配 比不 同 时 ， 判 结 在 电
子鼻 与电子舌对产品的响应信号有 明显 区别 ， 主成分分析 法和判 别因子分 析法 等可 以区分不 同品质 的可可
椰 奶 ， 够 从 气 味 、 味 和 总 体 质 量 方 面对 可 可 椰 奶 检 测 和 鉴 定 ． 能 滋
收 稿 日期 ： ０ １ ０ ２ ２ １ — ５— ７
基 金项 目： 海南省 自然科 学基金项 目（ １０ ５ ； ３ １８ ） 热科院香饮 所科技基 金项 目（ ｙｌ １ ） 中央级公 益性科研 院 Ｘ ｓ１４ ； 所 基本 科研业务专项 （６ ０ ５ ０２ ０ ） １３０ ２ １０ １ 作 者 简 介 ： 一 明 （ ９ ７一） 女 ， 宁抚 顺 人 ， 房 １８ ， 辽 中国 热 带 农 业 科 学 院香 料 饮 料研 究 所 研 究 实 习 员 ． 通 信 作 者 ： 风林 （ ９ ６一） 男 ， 理 研 究 员 ． 究 方 向 ： 味 化 学 ． ｍ ｉ ｘａｇ４ １ ＠ｙｈｏ Ｃｉ．ｎ 谷 １７ ， 助 研 风 Ｅ ａ ：ｉ ｕ １７ ａ ｏ．Ｏ１ｃ ｌ ｏ ｆ
电子 舌 ： 样 品重复 测量 ４次 ， 样 时 ， 取 冲泡 沸水 冷 却 （ 校 准溶 液 ） 每次 采 样 时 间 为 １０Ｓ每 各 采 选 为 ， ２ ， 秒钟 采样 １次 ， 电子舌 系统 软件每 秒钟 自动 记 录 １ 数据 ． 次
２ 结 果 与 讨 论
２ １ 主成分分 析 （ ＣＡ） Ｐ Ａ是在对样 品特性一无 所知 的前提 下 ， ． Ｐ Ｃ 通过 对原始 数据 向量进 行线性 变换 ， 并
电子鼻和电子舌在食品监测中的应用
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。
应用电子鼻区分不同货架期的纯奶
中， 用封 口膜封 口， 到电炉上 缓慢 加热 到 ３ ℃， 放 Ｏ 用 电子鼻将样本气 味录入 ， 每个样 本作 ３个平 行 。
１ 数据分 析 ． ４
外 电子鼻技术在乳品工业 中的应用还较少 Ｏ 目 ］ 。 前 国内仅 有极 少 的科 研 院所 进 行 了简 单 的研 究 ，
收 稿 日期 ：０ ８ ０ — ２ ２ ０— １ ０ ：
统所组成 ， 它与普通化学分析仪器（ 如色谱仪 、 光
谱仪 、 毛细 管 电泳 仪） 等不 同， 到 的不 是 被测 样 得 品 中某种 或某 几种 成分 的定性 与 定量 结果 ，而 是 样 品 中挥 发成 分 的整体 信息 ，而且 样品 不需 前处 理 ， 不需 任何 有机溶剂 进行 萃取 ， 也 因此是 一项有
制 。 纯牛奶在 室温条件 下储 存 ， 将 分不 同的储存 时间对其进 行测 定 ， 果表 明 ， 结 电子鼻 可 以准确地 区分不
同货 架期 的纯牛 奶 。
关键 词 ： 电子鼻 ； 纯牛奶 ； 质量控 制
中图分类号 ： Ｓ ５ ． Ｔ ２ ２７ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：６ １ ５ ８ （０ ８０— ０ ８ ０ １ ７— １ ７２ ０ ）２ ０６ — ２
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｉ ｏ ｄ ｒ ｏ ｂａ ｎ ｆ ｓ ａ ｄ ｖ ｉａｂ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓ ｔ ｃ ｎ ｒ ｌ ｈ ｑ ａｉｙ ｏ ｐ ｒ ｍｉｋ ｓ ｒ ｃ ： ｎ ｒ ｅ ｔ ｏ ｔｉ ａ ａ ｔ ｎ ａ ａ ｌ ｌ ｒ ｃ ｓ ｏ ｏ ｔｏ ｔ ｅ ｕ ｌ ｆ ｕ ｅ ｔ ｌ， ｅｅ ｔｏ ｉ ｎ ｓ ｗａ ｕ ｅ ｔ ｄ ｔｒ ｎ ｔ ｅ ｈ ｌ ｌｆ ｏ ｐｕ ｅ ｌ ｃｒ ｎ ｃ ｏ ｅ ｓ ｓ ｄ ｏ ｅ ｅ ｍｉ ｅ ｈ ｓ ｅｆ ｉｅ ｆ ｒ ｍｉｋ Ｔｏ ｏ ｈ ｓ ｍｉｋ ｌ． ｄ ｔ ｉ， ｌ ｗａ ｓｏ ｅ ａ ｓ ｔｒｄ ｔ ａ ｉｎ ｔｍｐ ｒ ｔ ｅ Ｓ ｍｐ ｅ ｏ ｅ ｃ ｏ ｔ ｅ ｔ ｒ ｄ ｍｂ ｅ ｔ ｅ ｅ ａｕｒ ． ａ ｌ ｓ ｆ ａ ｈ ｆ ｈ ｓｏ ｅ ｍｉｋ ｌ ｈａ ｅ ｅ ｎ ｎ ｌｚ ｄ ｙ ｌ ｃ ｒ ｎ ｃ ｏ ｅ ｔ ｖ ｂ ｅ ａ ａ ｙ ｅ ｂ ｅ ｅ ｔｏ ｉ ｎ ｓ ａ ｄ ｆ ｒ ｎ ｉ ｓ ｈｅ ｅ ｕｌｓ ｈｏ ｄ ｈａ ｅ ｅ ｔｏ ｉ ｎ ｓ ｃ ｕ ｄ ｅ ｅ ｍｉ ａ ｅ ｈ ｌ ｉｅ ｆ ｐ ｅ ｉ ｅ ｅ ｔ ｔｍｅ ．Ｔ ｒ ｓ ｔ ｓ ｗｅ ｔ ｔ ｌｃ ｒ ｎ ｃ ｏ ｅ ｏ ｌ ｄ ｔｒ ｎ ｔ ｓ ｅｆ ｌｆ ｏ ｕｒ ｍｉｋ ｆ ｌ． Ｋｅ ｗｏ ｄ ：ｅ ｅ ｔｏ ｉ ｎ ｓ ；ｐ ｒ ｍｉｋ ｙ ｒ ｓ ｌｃｒｎｃ ｏｅ ｕｅ ｌ ；ｑｕ ｌｔ ｃ ｎ ｒ ｌ ａｉｙ ｏ ｔｏ
食品中香气成分的化学分析方法研究
食品中香气成分的化学分析方法研究1.引言食品的香气成分对于人们的食欲和口感有着至关重要的影响。
随着消费者对食品品质和口感要求的提高，研究食品中香气成分的化学分析方法变得越来越重要。
本文将探讨当前常用的食品香气分析方法并介绍最新的研究成果。
2.气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）GC-MS是目前最常用的食品香气分析技术之一。
该技术通过将食品样品中的香气成分通过气相色谱分离，再利用质谱进行物质的鉴定和定性分析。
通过GC-MS技术，可以准确地鉴定出食品中的各种香气成分，并分析其含量和组成。
例如，利用GC-MS技术可以鉴定出咖啡中的咖啡因、苯甲醛等香气成分，并且可以quantitatively衡量其含量，为食品加工及调味提供科学依据。
3.气相色谱-嗅觉测定法（GC-O）GC-O是一种利用人的嗅觉感知能力对食品中香气成分进行分析的技术。
该方法在GC分离的同时，将分离出的香气成分通过与气相色谱联用的嗅觉检测器让人感知其香气特征。
GC-O技术的优点在于可以分析出食品香气中的复杂成分，并且能够将感知结果与化学分析结果相结合，更加准确地确定食品中的香气成分。
该方法常被应用于各类食品的香气分析，如咖啡、茶叶和香料等。
通过GC-O技术，研究者可以深入了解食品中复杂的香气组成，为开发更具有特色的食品提供指导。
4.电子鼻技术电子鼻作为一种人工嗅觉技术，利用电化学传感器模拟人鼻感知香气的原理，可以对食品中的香气进行分析。
电子鼻通过感知食品中的挥发性化合物，然后通过特定的算法进行分析和识别。
该技术有很高的灵敏度和准确性，可以对香气成分进行快速的定性和定量分析。
电子鼻技术在食品工业中广泛应用，如对奶制品、肉制品等进行质量控制和口感评价，为食品生产提供可靠的分析结果。
5.串联质谱-嗅觉联用技术（MS-O）GC-MS和GC-O结合，形成了串联质谱-嗅觉联用技术（MS-O）。
这种技术可以实现对食品香气成分的精准定性以及感官分析之间的关联。
电子鼻课件
三.电子鼻技术原理
➢传统的电子鼻气味识别的基本原理是: 气 体传感器i 对气味j 的响应是一个与时间相 关的电信号, 工作时采集气体传感器的稳态 响应值vij , 由n个传感器组成的阵列对气味 的响应是n 维状态空间的一个向量v( n) = ( v1 j , v2j , vnj ) , 实验m 次, 则得到一个 m×n 的矩阵。利用这组数据即可进行气味 的识别。此方法最大的缺陷是: 当电子鼻系 统确定后,每次实验所得到的关于被测气体 的信息就是一个确定的n 维向量, 只能提供 很有限的被测气味的信息,制约了识别精度 的进一步提高。
电
子
生医1班:
鼻
一.电子鼻技术概况
电子鼻技术是探索如何模仿生物嗅觉机 能的一门学问。电子鼻是用来区分和辨别复 合气味的, 能够再现嗅觉感官的结构和原理。 随着社会的发展,人的嗅觉器官在日常生活 中的重要性有所下降,但嗅觉在食品工业、 环境检测、医疗卫生、药品工业、安全保障、 公安与军事等方面的重要性却与日俱增。
电子鼻技术原理
➢ 电子鼻动态信息识别方法的基本原理是: 设计动态加热电路, 使得气体传感器工 作在一个不断改变的温度范围( t1 , t2 ) 内, 实时采集气体传感器在动态变化的 温度下的响应值, 同时采集与之对应的 温度值, 因为气体传感器的响应值和温 度之间的关系是非线性的, 这样一次测 量就可以得到一个s ×n 距阵。这极大 的增加了被测气体的有用信息量，具有 更高的识别准确率和识别效率。
3.2集成气敏传感器信号拾取模块
由于气体传感器对不同气体, 以及同种气体不同浓度的响应具有较大 的差异, 因此要求系统具有较大的动态响应范围, 同时, 对确定位数的 A/ D 转换系统, 动态响应范围增大, 又会降低分辨率, 因此设计准确、 有效的气体传感器信号拾取电路是电子鼻系统分析的前提和关键。