电子鼻在食品检测中的应用

❖ 试验方法
❖ 选用某包装方式的纯牛奶为研究对象，对开封后第1天 、第2天、第3天、第4天和第5天的牛奶用上述电子鼻 进行测量，每天测量定量（试验者根据情自己确定） 个样本，共得到总体的测试样本。样本测试前先采集 传感器对环境的响应值(简称空载响应值)，然后再进 行样品测试。在实验室自然空气条件下，采用液体定 量取样的方式，每次测试时用移液管量取定量样品置 于表面皿中，再把表面皿放入气体测量室中，密封， 进行传感器动态数据采集，相邻采集数据的间隔时间 为定量。
电子鼻在食品检测中的优越性
与传统的食品检测方法相比，电子鼻有着一定的优越性。将 电子鼻用于食品检测具有检测简单、快捷、样品用量少、成 本低等特点，已引起许多研究者的关注。电子鼻不仅可以对 不同样品的气味信息进行简单的比对分析，而且可以通过采 集标样信息建立数据库，利用化学计量学的统计方法对未知 样本进行定性和定量分析。
系统软件流程图
软件的算法的改进
❖ 在软件的算法中，采用BP学习算法和SVM学习算法相 比较，以体现SVM学习算法的优越性。SVM学习算法 是在统计学习理论的基础上发展起来的一种新的机器 学习方法，它基于结构风险最小化原则，尽量提高学 习机的泛化能力，具有良好的推广性能和较好的分类 精确性。
2、电子鼻的灵敏度很高，气味的检测限可以到达ppb甚至ppt级检测 限；
3、电子鼻测定速度快，一般仅需几分钟，能及时反馈信息，调整生 产流程中的各项工艺条件，确保质量评价（QA）和质量管理（QC）指标 ，从而使产品质量得到保证；
4、电子鼻测定范围广。它不仅能测定气体、液体，而且也能测定固 体等各种形态的样品。样品不需前处理，极少使用各种有机溶剂，无有毒 有害溶剂残留，是一项“绿色”环保的检测技术；
电子鼻在食品检测中应用（以牛奶检测为例）
试验材料 试验用电子鼻是由实验室自行研制的，其硬件部分主要由 气敏传感器阵列、气体测量室、A／D采集装置、稳压电源 和计算机等组成。传感器阵列由若干支金属氧化物气敏传 感器组成。气敏传感器加热电压为(5．00士0．05)V，工作 电压为(10．00士0．01)V。软件部分由Matlab实现。
电子鼻在食品检测中的应用
传统食品检测中存在的不足
目前，在食品检测行业中，各类食品品种繁多，性质各 异，没有具体的国家标准，质量价格也参差不齐。评价 食品的质量（品质、鉴别杂质、变质及赝品）通常只能 主要通过专家的感官来进行，这类工作通常由训练有素 、经验丰富的专家进行，但是培养一名专职食品鉴别师 投入费用大、周期长，另外人工鉴别带有一定的主观因 素，结果可能会出现误差。气相色谱法、色谱-质谱联用 方法及电化学方法是目前常用的食品检测方法，但这些 方法检测费用昂贵，检测周期长，实验难度大，所得的 气味图谱与人的嗅觉系统很难作系统化和科学化的对比 。
电子鼻的类型
气相型
电
子
金属氧化物型
鼻
光传感型
电子鼻的历史、研究现状及发展趋势
电子鼻的发展历史
人类对化学传感器的探索已有久远的历史，最早可追溯到19世纪末。 国际上最早的嗅觉学术交流会是1962年瑞典的斯得哥尔摩召开的。 20 世纪中期，化学传感器基本理论和实际应用研究均取得了长足进展。 80年代初期，在科技文献中出现了“电子鼻”这个技术术语。 1990年举行了第一届电子鼻国际学术会议。 第一台商业化的“电子鼻”于1994年诞生。
电子鼻在食品检测中的应用
主要内容
Hale Waihona Puke Baidu 引言
介绍电子鼻的基本知识
电子鼻的历史、研究现状及发展趋势
介绍电子鼻的发展
电子鼻与人类鼻子的比较
介绍电子鼻的特点
电子鼻在食品检测中的应用
介绍电子鼻的具体应用
引言
电子鼻，又称人工嗅觉分析系统（artificial olfactory） ，是用来区分和辨别复合气味的设 备，随着社会的发展，人类的嗅觉器官在日常 生活中的作用不能完全适应社会发展的需要， 但嗅觉在农业工程中的应用却越来越重要，比 如将其应用在奶制品的检测、酒类识别、蔬菜 水果成熟度的检测、烟草品质检测等方面。电 子鼻技术的研究涉及材料、精密制造工艺、多 传感器融合、计算机、智能专家系统、应用数 学及各具体应用领域的科学技术，具有重要的 意义和应用前景。
电子鼻的机理
电子鼻技术模仿了生物的嗅觉机能，通过传感装置采集多维响应信号，利 用多元统计分析方法、神经网络方法和模糊方法进行数学处理，建立识别 模式，将多维响应信号转换为感官评定指标值，完成对被测气味定性定量 分析结果的智能解释。同普通的化学仪器分析不同，通过电子鼻系统分析 得到的不是被测样品中某种或几种成分的定性与定量结果，而是获得被测 样品气味的整体感官特征，具有类似鼻子的功能。
5、避免了靠人体感官测定中的主观因素及其它的人为误差，提高了 检测的精确度，而且可以避免人工测定嗅味中因吸入样品对健康带来的不 利影响；
❖ 同人类的嗅觉相比，电子鼻除具有灵敏度高、检测 过程简单快捷外，还具有以下优越性： 1、定性强、安全性高，长时间工作无疲劳，能 够胜任多样品、连续化检测，可实现生产的在线监 测； 2、检测结果的客观、公正和标准化。电子鼻是 依靠基于专家分析结果和反复训练而建立起来的数 据库进行识别的，记过很少受外界影响； 3、成本低。
电子鼻的组成
电
气味取样操作器
子
气体传感器阵列
鼻
信号处理系统
电子鼻识别气味的机理
❖ 电子鼻识别气味的主要机理是在阵列中的每个 传感器对被测气体都有不同的灵敏度，例如， 一号气体可在某个传感器上产生高响应，而对 其他传感器则是低响应，同样，二号气体产生 高响应的传感器对一号气体则不敏感，归根结 底，整个传感器阵列对不同气体的响应图案是 不同的，正是这种区别，才使系统能根据传感 器的响应图案来识别气味。
电子鼻的研究现状及发展趋势
电子鼻现在已在许多国家投入使用，随着传感器技术的进展和 人对嗅觉过程的深入了解，电子鼻的功能必将日益增强，愈来 愈多地取代生产和生活过程中人鼻的作用，取得愈来愈广泛的 应用。
电子鼻的技术特点
电子鼻技术在香气分析和鉴定中具有不同于 仪器分析和感官评价的特点
1、电子鼻具有新颖的仿生检测技术，与传统成分分析仪器不同，它 获得的是被检测样品气味的整体信息，并通过数学分析产生“指纹”图谱 ，提取样品的本质、隐含性质，用于今后、未知样品的识别和检测；