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。