【分享】电子鼻在乳品感官分析中的应用

电子鼻的研究始于1982年英国Warwick大学的persaud和dodd教授用多传感器系统模拟哺乳动物嗅觉系统中的多个嗅感受器细胞对几种有机挥发性气体进行类别分析，经过几十年的研究发展，电子鼻已具有检测速度快、检测范围广、客观性、可靠性和可重复性等方面的优点，而且避免了感官品评中存在的主观因素及人为误差，提高了检测的精确度，而且他还能应用在不能使用人鼻进行检测的气味检测中（例如有毒气体）。由于电子鼻的诸多优点，它在食品工业、化妆品行业、香精行业、环境检测、医疗卫生、药品工业、公安与军事等领域得到了广泛的应用。目前，比较著名的电子鼻仪器生产厂家有法国的alpha mos公司、英国的aromascan公司、德国的airsense等。

电子鼻与色谱仪等化学分析仪器不同，它得到的不是被测产品的具体气味组分的定性或定量结果，而是产品中挥发性成分的整体信息，以此表明此产品包含的气味特征。在建立数据库的基础上，用电子鼻对产品进行分析，可得到产品气味的“指纹数据”，从而对产品的气味进行客观的检测、鉴别和分析。电子鼻还没有完全达到哺乳动物的嗅觉系统敏感度，也没有具备嗅觉系统的所有功能，所以电子鼻不会取代评价员的感官品评，但电子鼻可作为感官品评的有力补充。随着电子鼻仪器的不断完善和发展，他在乳制品的感官研究中也会发挥越来越重要的作用。

电子鼻的结构和原理
一般哺乳动物的嗅觉系统结构有三个层次：初级嗅觉神经元、二级嗅觉神经元和大脑嗅觉中枢。气味由初级嗅觉神经元传递到
二级嗅觉神经元，二级嗅觉神经元对传递过来的信息进行调节、抑制和提取，然后再将经过初步处理的嗅觉信息传到大脑嗅觉中枢，经过分析对气味进行识别。
电子鼻的结构模拟哺乳动物的嗅觉系统，它由气敏传感器阵列、信号预处理单元和模式识别系统三个主要部分构成，其中气敏传感器阵列属于电子鼻的硬件部分，信号预处理单元和模式识别系统属于电子鼻的软件部分。气敏传感器阵列相当于初级嗅觉神经元，它由多个单独的对气体灵敏度不同的传感器组成，可用来感应气体中的不同化学成分并产生可以用来测量的物理量变化。气敏传感器阵列具有交叉灵敏度高、响应频带宽等特点。正确选择气敏传感器阵列的材料对电子鼻仪器至关重要，在食品行业中最常用的是金属氧化物半导体传感器阵列。信号与处理单元相当于二级嗅觉神经元，它对气敏传感器阵列的响应模式进行预加工，完成滤波、交换和特征提取。模式识别系统相当于哺乳动物的大脑嗅觉中枢，把提取的特征参数进行模式识别，运用一定的算法完成气味的定性或定量识别。

电子鼻的模式识别技术

电子鼻的模式识别系统中常用的技术有统计模式识别方法和人工神经网络技术。统计模式的识别方法主要包括主成分分析、聚类分析等方法，人工神经网络技术主要包括BP网络、kohonen网络等方法。统计模式识别方法是将被测的产品气味进行定性分类识别，然后采用相应的局部模式进行定量分析，但这种方法没有很好地将分析后取得的结果与人们的感官感受对应起来。人工神经网络技术模拟了哺乳动物的神经联系，它和嗅觉系统最为接近，具有良好的容错性、很强的适应力、很强的自学能力、智能化处理等优点。因而，人工神经网络技术是目前电子鼻仪器中非常流行的一种模式识别技术。

电子鼻在乳制品感官研究中的应用

电子鼻在乳制品行业应用非常广泛，它可用于原料乳的检测、牛乳新鲜度的检测、判定乳制品的货架期、对乳制品进行质量分级、对产品进行评价、在生产过程中对环境中的异常气味进行检测等。以下是一些学者使用电子鼻研究乳制品的例子。

2001年意大利的Capone等人使用5个不同的SnO2组成电子鼻仪器中的传感器阵列，识别巴氏杀菌乳核UHT灭菌乳两种牛乳的处理过程以及跟踪牛乳腐败的动力学过程，然后用主成分分析来分析传感器阵列得到的数据，得知了牛乳的品质优劣和整个腐败情况，达到了对乳制品的质量进行控制的目的。2001年英国的naresh magan等人使用14个导电高分子传感器阵列组成的电子鼻仪器，采用主成分分析等模式识别技术，鉴别出了正常乳制品和由5种微生物引起质量变化的乳制品。还有研究用法国alpha mos公司生产的FOX2000电子鼻仪器来鉴别脱脂、33%脂肪、全脂、标准四种不同的瑞士干酪和英国的切达干酪

附照片一张



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