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電子鼻是什么
一、前言
目前農(nóng)副產(chǎn)品及食品行業(yè)常用的檢測方法主要有感官評價和儀器分析方法，感官評價存在著明顯的缺陷，人的嗅覺容易受到生理、心理、經(jīng)驗(yàn)、環(huán)境等外界主客觀因素的影響而且容易疲勞，不利于連續(xù)工作。儀器分析方法雖在食品行業(yè)中有廣泛應(yīng)用，但對樣品前處理要求高，檢測過程漫長，耗材昂貴。這兩種檢測方法難以滿足食品工業(yè)化發(fā)展的客觀、便捷、無損的要求。
二、電子鼻的產(chǎn)生
電子鼻是模仿生物嗅覺功能的一種電子系統(tǒng)，主要用來分析、識別和檢測復(fù)雜氣味和大多數(shù)揮發(fā)性化學(xué)成分。電子鼻作為一種新興智能感官儀器，是通過模擬人類嗅覺系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對檢測對象的品質(zhì)評價，主要通過氣味指紋信息對氣體或揮發(fā)性成分做定性或定量的檢測，在糧油、酒茶類、果蔬類和肉乳類等方面均有諸多報道，顯示出很好的應(yīng)用前景。
三、電子鼻技術(shù)發(fā)展歷史
人類對化學(xué)傳感器的探索已有久遠(yuǎn)的歷史，最早可追溯到19世紀(jì)末，第一個“電子鼻”是由Wilkens等在1964年利用氣體分子在電極上的氧化還原反應(yīng)研制的。
1965年Buck等利用金屬和半導(dǎo)體電導(dǎo)的變化對氣體進(jìn)行了測量，Dravieks等則利用接觸電勢的變化實(shí)現(xiàn)了氣體的測量。
然而，電子鼻的概念直到1982年由英國Warwick大學(xué)的Persuad和Dodd模仿哺乳動物嗅覺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和機(jī)理，對幾種有機(jī)揮發(fā)氣體進(jìn)行類別分析時提出來的。
隨后的5年電子鼻研究并沒有引起國際上學(xué)術(shù)界的廣泛重視。
1987年，在英國Warwick大學(xué)召開的第八屆歐洲化學(xué)傳感研究組織年會則是電子鼻研究的轉(zhuǎn)機(jī)，在本次會議上，以Gardner為首的Warwick大學(xué)氣敏傳感研究小組發(fā)表了傳感器在氣體測量方面應(yīng)用的論文，重點(diǎn)提出了模式識別的概念，引起了學(xué)術(shù)界廣泛的興趣。
1989年在北大西洋公約組織（North Atlantic Treaty Organization，簡稱NATO）的一次關(guān)于化學(xué)傳感器信息處理會議上對電子鼻做了如下定義：電子鼻是由多個性能彼此重疊的氣敏傳感器和適當(dāng)?shù)哪Ｊ椒诸惙椒ńM成的具有識別單一和復(fù)雜氣味能力的裝置。
隨后于1990年舉行了第一屆電子鼻國際學(xué)術(shù)會議。
1994年Gardner發(fā)表了關(guān)于電子鼻的綜述性文章，正式提出了電子鼻的概念，標(biāo)志著電子鼻技術(shù)進(jìn)入到成熟發(fā)展階段。
1994年以來歷經(jīng)二十余年的發(fā)展，電子鼻的研究取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展。目前對于電子鼻的研究主要集中在傳感器及電子鼻硬件的設(shè)計、模式識別及其理論、電子鼻在食品、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)境保護(hù)、生物領(lǐng)域的應(yīng)用、電子鼻與生物系統(tǒng)的關(guān)系等方面。其中傳感器及電子鼻硬件的設(shè)計和電子鼻在食品及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用是電子鼻研究中的熱點(diǎn)。
四、電子鼻的概念及工作原理
電子鼻定義是：電子鼻是由一種有選擇性的電化學(xué)傳感器陣列和適當(dāng)?shù)淖R別裝置組成的儀器，能識別簡單和復(fù)雜的氣味。
電子鼻主要由氣敏傳感器陣列、信號預(yù)處理和模式識別三部分組成。某種氣味呈現(xiàn)在一種活性材料的傳感器面前，傳感器將化學(xué)輸入轉(zhuǎn)換成電信號，由多個傳感器對一種氣味的響應(yīng)便構(gòu)成了傳感器陣列對該氣味的響應(yīng)譜。顯然，氣味中的各種化學(xué)成分均會與敏感材料發(fā)生作用，所以這種響應(yīng)譜為該氣味的廣譜響應(yīng)譜。電子鼻正是利用各個氣敏器件對復(fù)雜成分氣體都有響應(yīng)卻又互不相同這一特點(diǎn)，借助數(shù)據(jù)處理方法對多種氣味進(jìn)行識別，從而對氣味質(zhì)量進(jìn)行分析與評定。
電子鼻的工作可簡單歸納為傳感器陣列——信號預(yù)處理——神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和各種算法——計算機(jī)識別（氣體定性定量分析）。從功能上講，氣體傳感器陣列相當(dāng)于生物嗅覺系統(tǒng)中的大量嗅覺感受器細(xì)胞，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)識別相當(dāng)于生物的大腦，其余部分則相當(dāng)于嗅神經(jīng)信號傳遞系統(tǒng)。
五、電子鼻的應(yīng)用領(lǐng)域
電子鼻——嗅覺測試，可應(yīng)用于很多方面，比如食品飲料、包裝、化工、制藥、煙草、環(huán)境、病原微生物快速檢測、農(nóng)殘、醫(yī)療診斷等等。
