電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）基于稻米等糧谷不同成長期品質變化的研究應用

電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）是一種氣味分析儀器，又稱人工嗅覺系統(tǒng)，是在材料科學和傳感技術的基礎上發(fā)展起來的，利用各種傳感器的仿生學技術，模仿人類嗅覺細胞的工作模式，實現(xiàn)對氣體、氣味的檢測。稻米等糧谷產品由于不同的產地、不同的品種、不同的生長環(huán)境、不同的生長期、不同的加工條件等多變量的影響下，整體氣味也會有所不同，而電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）的傳感器對不同的氣味會表現(xiàn)出不同的響應度，從而達到區(qū)分鑒別的目的。食品的風味是評價食品質量的重要因素，沒有人愿意買風味很差的食品。然而評價食品風味是一項很復雜的工作，不僅需要評價風味本身，還需要看消費者對這種風味的接受程度。所以風味評價需要從感覺上、化學或物理等多方面來進行分析。風味物質的活性成份可以用氣相色譜法和GC-MS測量得到。但是化學分析儀器是復制的。目前還沒有通用的分離方法，用于揮發(fā)性風味物質的全色譜分析。但已經建立了一些分離技術，包括液體與液體的分離，液體與固體的分離，固相提取，快速溶劑提取，頂空分析，空氣抽取，直接熱解吸法等等。這些技術已經應用了很多年，但是簡單樣品制備，甚至是無需樣品制備的情況下分析風味，目前只有電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）可以做到，或者是人的感官嗅聞。因此近幾年利用電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）測試食品的風味全面興起，給科研和產品研發(fā)帶了了便利。下面我們介紹電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）的各方面應用。


對消費者而言，糧食的氣味是衡量糧谷質量的一個重要標準。電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）可運用于糧食霉變、蟲害、貯藏期等方面的檢測判別。電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）可用于稻米食味品質評價；電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）可以快速、準確地分析所測谷物散發(fā)的氣味從而判定所測谷物是否霉變；電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）可用于預測害蟲種類的正確識別；電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）能用于帶殼稻米和去殼稻米的區(qū)分辨別。電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）可判別糧食糧食在貯藏后其氣味會隨著時間的推移而發(fā)生相應的變化，根據(jù)這一原理，電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）便可檢測出糧食的貯藏期。電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）可應用到稻米等糧谷檢測的方方面面，如下所示： 

 
1. 電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）基于稻米不同成長期品質變化的研究應用 
2.電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）用于方便米飯的檢測結果品質鑒別 
3.電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）在谷物霉變檢測中的應用 
4.電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）在儲糧害蟲檢測中的應用 

 
關于-電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）檢測糧食氣味差異研究中的應用，在此舉例如下：
 
      
 

從上圖可以看出，主成分1和主成分2的總貢獻率為97.7%，基本可以代表樣品的整體信息。10個稻米樣品分布在圖中的不同區(qū)域內，相互之間沒有重疊；且DI值為97.5%，說明電子鼻的主成分分析法能將這10個稻米樣品很好地區(qū)分開。在圖中，SIMCA法能將帶殼稻米和去殼稻米區(qū)分在兩個不同的區(qū)域內，這也說明電子鼻能用于帶殼稻米和去殼稻米的區(qū)分辨別。在圖中，1號去殼樣品和其他去殼樣品在圖中距離較遠，說明1號去殼樣品和其他不帶殼樣品在氣味上可能存在較大的差異性�？傊�，電子鼻既能將帶殼稻米和去殼稻米區(qū)分開，也能將不同的帶殼稻米和不同的去殼稻米很好地區(qū)分開。 


10個稻米樣品分布在圖中的不同區(qū)域內，相互之間沒有重疊，另外帶殼稻米和去殼稻米樣品分布在兩個不同區(qū)域內，說明電子鼻的判別函數(shù)分析法也既能將帶殼稻米和去殼稻米區(qū)分開，也能將不同的帶殼稻米和不同的去殼稻米很好地區(qū)分開。本實驗將已知的去殼稻米樣品1、2、3、4、5、7、9、10作為標準樣品，將已知樣品1、2、3、4、5、6、7、8、9、10作為未知樣品來判斷是否帶殼，從圖4可以看出，只有6和8是帶殼稻米，判斷結果與已知結果100%吻合。
 

最后，電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）含有多元數(shù)理統(tǒng)計系統(tǒng)：對象整體品質差異的區(qū)分檢驗（PCA）、原產地保護產品以及品牌產品真?zhèn)伪孀R（SIMCA、PLS-DA）、產品品質等級評定（DFA）、樣品感官屬性以及理化指標的快速反演（PLS）、產品貨架時間的評價（PCA、PLS）；算法多樣：含有Euclidean Dis歐氏距離、CORRELATION相關系數(shù)、MAHALANOBIS馬氏距離、DP dis個體識別率、DI dis區(qū)分指數(shù)、Scores Dd得分值分離度、Eigenvalue Dd特征值分離度等算法，可對糧食產品氣味，例如電子鼻（氣味分析系統(tǒng)）基于稻米不同成長期品質變化的研究應用，產生重要作用。