劉 艷，鄭雪蓮，張 磊

（北京物資學(xué)院 物流學(xué)院，北京 101149）

電子鼻技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品流通中的應(yīng)用

劉 艷，鄭雪蓮，張 磊

（北京物資學(xué)院 物流學(xué)院，北京 101149）

介紹了一種近年來發(fā)展起來的商品檢測技術(shù)——電子鼻，通過闡述電子鼻的基本原理與構(gòu)成，討論其在農(nóng)產(chǎn)品流通過程中的可能應(yīng)用。

電子鼻；農(nóng)產(chǎn)品；流通

1 前言

隨著現(xiàn)代食品工業(yè)的發(fā)展及人們對食品安全的日益重視，農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)和等級分類成為企業(yè)與消費(fèi)者越來越關(guān)心的問題。由于農(nóng)產(chǎn)品本身的特殊性，在其品質(zhì)檢測過程中，保證不破壞被檢樣品、檢測速度更快、少污染、自動化等無損檢測技術(shù)受到廣泛研究。

電子鼻檢測法是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的一種快速的分析識別和無損檢測技術(shù)。電子鼻是一種模擬生物鼻的電子系統(tǒng)，與普通成分分析儀器相比，它不需進(jìn)行樣品前處理，很少或者幾乎不用任何有機(jī)溶劑，主要依靠人工智能系統(tǒng)獲得“嗅覺”，從而根據(jù)氣味來識別物質(zhì)的類別和成分。

2 電子鼻的原理及構(gòu)成

電子鼻的工作原理是模擬人的嗅覺對被測氣體進(jìn)行感知、分析和識別。按功能模塊一般包括以下三個(gè)組成部分：傳感器陣列系統(tǒng)、信號預(yù)處理系統(tǒng)、模式識別系統(tǒng)。（1）傳感器陣列系統(tǒng)，相當(dāng)于人體嗅覺系統(tǒng)中的眾多嗅覺細(xì)胞，在電子鼻系統(tǒng)中，傳感器陣列是關(guān)鍵因素，構(gòu)成電子鼻氣體傳感器陣列中的氣體傳感器各自對特定氣體具有相對較高的敏感性，因此，由一些不同敏感對象的傳感器構(gòu)成的電子鼻可以測得被測樣品揮發(fā)性成分的整體信息，與人的鼻子一樣，聞到的是樣品的總體氣味，產(chǎn)生響應(yīng)信號；（2）信號預(yù)處理系統(tǒng)，模擬人體嗅球等嗅神經(jīng)傳導(dǎo)組織，將生成的氣味信號經(jīng)特征提取等加工處理然后傳輸；（3）模式識別系統(tǒng)類似于生物的神經(jīng)中樞，用多元統(tǒng)計(jì)分類方法或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法判定處理后的氣味信號，識別被測氣味，轉(zhuǎn)為感官評定指標(biāo)。

除了上面三個(gè)部分,商品化的電子鼻通常還配備一些輔助設(shè)備，如自動進(jìn)樣器、吸附解吸附系統(tǒng)等。

3 電子鼻技術(shù)的應(yīng)用研究發(fā)展概況

自1982年英國學(xué)者Persuad和Dodd用3個(gè)SnO2氣體傳感器模擬哺乳動物嗅覺系統(tǒng)對戊基醋酸脂、乙醇、乙醚、戊酸、檸檬油、異茉莉酮等有機(jī)氣體進(jìn)行類別分析開始，國際上對電子鼻的相關(guān)研究發(fā)展迅速，許多國家都設(shè)有專門研究機(jī)構(gòu)，如美國加州理工學(xué)院、英國Warwick大學(xué)、美國NASA等都在從事有關(guān)電子鼻及其應(yīng)用的研究。1995年開始出現(xiàn)商品化的電子鼻儀器，以歐洲和美國居多。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，電子鼻技術(shù)的研究與應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展，如食品工業(yè)、環(huán)境檢測、醫(yī)療衛(wèi)生、爆炸物檢測和公共安全檢查等領(lǐng)域。在食品原材料的檢測方面，1995年，Benady等發(fā)明了一種測試水果成熟度的電子鼻系統(tǒng)，根據(jù)水果揮發(fā)的氣味進(jìn)行區(qū)分。在實(shí)驗(yàn)室測試時(shí)，判斷水果成熟或未成熟的成功率在90%以上，分為3組（未成熟,半成熟,成熟）后檢測，成功率是83%。1999年，瑞典的Blixt利用電子鼻定量分析真空包裝牛肉的變質(zhì)程度，成功地定量分析出了4個(gè)屠宰場生產(chǎn)的真空包裝牛肉的變質(zhì)程度，為大批量牛肉生產(chǎn)的質(zhì)量快速檢測提供了新思路。Tan等利用一套傳感器陣列進(jìn)行不同等級香腸的區(qū)分，判別準(zhǔn)確率在90%。2000年，秦樹基研究得出與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合建立的電子嗅覺系統(tǒng)，可以識別4種酒類：無水酒精、烈性酒（紅星二鍋頭）、葡萄酒（王朝干紅）、啤酒（力波），識別率可達(dá)到95%。2001年，鄒小波等開發(fā)的電子鼻主要應(yīng)用于水果、茶葉中揮發(fā)性氣體的識別與分類。Di Natale等發(fā)現(xiàn)氣敏傳感器能很好地區(qū)分5年陳釀的不同酒類等。

4 電子鼻檢測法在農(nóng)產(chǎn)品流通過程中的應(yīng)用

農(nóng)產(chǎn)品具有易腐性、鮮活性、保質(zhì)性等特點(diǎn)，如何保證流通過程中的食品安全、減少流通過程中的浪費(fèi)、降低物流支出極為重要。據(jù)美國埃森哲咨詢公司公布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，中國2002年有總值不低于750億美元的食品在運(yùn)送過程中腐爛變質(zhì)。一些腐爛變質(zhì)的食品的售價(jià)中七成是用來貼補(bǔ)物流過程中的貨損支出。因此，如何做好農(nóng)產(chǎn)品的無損檢測，及時(shí)對農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)進(jìn)行鑒定和等級分類，成為農(nóng)產(chǎn)品流通過程中不容忽視的技術(shù)問題。根據(jù)農(nóng)產(chǎn)品的特性，在流通各環(huán)節(jié)中利用電子鼻檢測方法對農(nóng)產(chǎn)品和食品進(jìn)行無損檢測，能夠有效監(jiān)控農(nóng)產(chǎn)品特性和成熟度，以便及時(shí)處理已腐爛或腐敗的產(chǎn)品，避免影響其他產(chǎn)品。

利用電子鼻技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品流通過程中的全程監(jiān)控，首先要從源頭進(jìn)行控制，保證質(zhì)量不合格的產(chǎn)品無法進(jìn)入流通市場；其次檢測農(nóng)產(chǎn)品成熟度，預(yù)測保質(zhì)期；最后在農(nóng)產(chǎn)品運(yùn)輸過程中進(jìn)行全程監(jiān)控，避免二次污染。通過以上方式可以有效降低成本，保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，提高農(nóng)產(chǎn)品競爭力。采購商在收購農(nóng)產(chǎn)品時(shí)可以利用電子鼻對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行初步檢測，檢查農(nóng)產(chǎn)品是否有腐爛、變質(zhì)等現(xiàn)象，檢查農(nóng)產(chǎn)品中是否有農(nóng)藥殘留、化學(xué)污染和微生物污染。這樣做可以從流通源頭控制產(chǎn)品質(zhì)量，降低倉儲容積，避免不合格產(chǎn)品流入市場，減少其流通所帶來的運(yùn)輸成本，同時(shí)避免已腐爛的產(chǎn)品影響合格產(chǎn)品的質(zhì)量，減少損耗。

由于鮮活農(nóng)產(chǎn)品的含水量高、保鮮期短，極易腐爛變質(zhì)，農(nóng)產(chǎn)品的流通效率、流通保鮮條件和農(nóng)產(chǎn)品運(yùn)輸過程中的監(jiān)控一直是研究的熱點(diǎn)，盡管冷庫車能夠通過降低溫度在一定程度上避免農(nóng)產(chǎn)品腐爛變質(zhì)，但對于農(nóng)產(chǎn)品的新鮮度和成熟度的在線監(jiān)控卻無法做到。而電子鼻檢測卻能做到在線檢測，它將通過氣味檢測得到的數(shù)據(jù)信號與產(chǎn)品各成熟度指標(biāo)建立關(guān)系，從而在線檢測運(yùn)輸過程中的水果或蔬菜所散發(fā)的氣味并進(jìn)行成熟度判別。通過對農(nóng)產(chǎn)品新鮮度及成熟度的檢測可以有效預(yù)測產(chǎn)品的保質(zhì)期，在其即將變質(zhì)之前，采取降價(jià)處理或者及時(shí)加工的方式，適時(shí)進(jìn)行處理，防止在流通過程中或到達(dá)銷售市場時(shí)發(fā)現(xiàn)其變質(zhì)，減少運(yùn)輸成本，增加經(jīng)濟(jì)效益。此外，利用電子鼻技術(shù)還可以對產(chǎn)品的倉儲環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，避免因設(shè)施落后、儲存地點(diǎn)不衛(wèi)生、管理不當(dāng)?shù)仍蛟斐僧a(chǎn)品質(zhì)量問題。

另外，各個(gè)大型農(nóng)產(chǎn)品交易市場中的檢查站也可以用精密的電子鼻儀器對農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)，這樣可以利用電子鼻檢測快速精準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)提高農(nóng)產(chǎn)品的通過速率，為農(nóng)產(chǎn)品的快速流通節(jié)省更多的時(shí)間，再次降低損耗，提高農(nóng)產(chǎn)品到達(dá)顧客手中時(shí)的新鮮度。而對于超市這樣的零售商，也可以利用電子鼻對農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，保證消費(fèi)者用合適的價(jià)格買到放心的農(nóng)產(chǎn)品，提高企業(yè)在消費(fèi)者心中的信用度，從而有利于企業(yè)自身各方面的發(fā)展。

5 結(jié)語

電子鼻技術(shù)發(fā)展至今仍處于相對初級的發(fā)展階段，雖然在食品工業(yè)中有些比較成熟的應(yīng)用，但如何將其進(jìn)一步推廣，如電子鼻在農(nóng)產(chǎn)品和食品包裝中的應(yīng)用研究，如何將電子鼻技術(shù)與電子舌技術(shù)、無線通訊技術(shù)等先進(jìn)監(jiān)控檢測方法聯(lián)用，從而加強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品安全管理，更加有效地保證農(nóng)產(chǎn)品安全，仍然需要進(jìn)一步探索。

[1]李敏,李憲華,奚星林,潘丙珍,龐世琦.無損檢測技術(shù)在食品分析中的應(yīng)用[J].檢驗(yàn)檢疫科學(xué),2008,（6）:60-62.

[2]鄧平嘩,楊穎,陳舜涼.電子鼻在高檔消費(fèi)品品質(zhì)檢測中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代科學(xué)儀器,2009，（3）:116-120.

[3]姜天緯,林然,陳星,曹明富,王平.電子鼻牛奶質(zhì)量檢測的研究[J].傳感技術(shù)學(xué)報(bào),2007，20（8）:1 727-1 731.

[4]劉輝,牛智有.電子鼻技術(shù)及其應(yīng)用研究進(jìn)展[J].中國測試，2009,35（3）:6-10.

Application of the Electronic Nose Technology in Agricultural Product Circulation

LIU Yan,ZHENG Xue-lian,ZHANG Lei
（School of Logistics,Beijing Wuzi University,Beijing101149,China）

The paper introduces a new commodity inspection technology,the electronic nose,developed in recent years,elaborates on its basic mechanism and constitution,and studies its possible application in agricultural product circulation.

electronic nose;agricultural product;circulation

F252

A

1005-152X（2010）16-0068-02

10.3969/j.issn.1005-152X.2010.16.021

2010-07-30

本項(xiàng)目受北京市物流系統(tǒng)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中國物流采購與聯(lián)合會資助

劉艷（1980-）,女,博士,北京物資學(xué)院物流學(xué)院講師,主要研究方向：商品質(zhì)量監(jiān)控與管理。