謝心如 張德權(quán) 李少博 侯成立 鄭曉春 陳麗

摘 要：電子鼻作為一種新型仿生嗅覺檢測技術(shù)，具有檢測時間短、樣品預(yù)處理簡單、檢測結(jié)果可靠等優(yōu)點，受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。目前，市場上存在許多基于不同檢測原理和機制的新型電子鼻傳感器，其類型和陣列的差異與電子鼻的應(yīng)用擴展密切相關(guān)。本文重點闡述電子鼻中金屬氧化物型、導(dǎo)電聚合型、質(zhì)量敏感型、場效應(yīng)管型、光纖型等氣敏傳感器的工作原理，分析影響電子鼻檢測結(jié)果的主要因素，并概述電子鼻在生鮮肉與肉制品摻假中的應(yīng)用研究進展，以期為電子鼻的工業(yè)化推廣和肉品摻假檢測技術(shù)革新提供參考。

關(guān)鍵詞：電子鼻；傳感器；工作原理；肉品摻假

A Review of the Working Principle of Electronic Nose Gas Sensor and Its Application in Meat Adulteration Detection

XIE Xinru1，2， ZHANG Dequan1，2， LI Shaobo2， HOU Chengli2， ZHENG Xiaochun2， CHEN Li2，*

（1.College of Food and Wine， Ningxia University， Yinchuan 750021， China; 2.Key Laboratory of Agro-Products Quality and Safety Control in Storage and Transport Process， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Institute of Food Science and Technology，

Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing 100193， China）

Abstract： As a new bionic olfactory detection technology， the electronic nose has drawn the interest of researchers worldwide for its advantages such as short detection time， simple sample pretreatment， and reliable detection results. At present， there are many new electronic nose sensors based on different detection principles and mechanisms that are available in the market， and the differences in their types and arrays are closely related to the expansion of the application of electronic noses. This paper illuminates the working principles of gas-sensitive sensors used in electronic noses such as metal oxide-type， conductive polymer-type， mass-sensitive， field effect tube-type， and optical fiber-type， analyzes the main factors affecting the results of electronic nose， and summarizes the recent progress in the application of electronic nose technology in the detection of adulteration of fresh meat and meat products， aiming to provide a foundation for the industrial popularization of electronic nose technology and for innovations in meat adulteration detection technology.

Keywords： electronic nose; sensor; working principle; meat products adulteration

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20221014-138

中圖分類號：TS207.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1001-8123（2023）03-0060-07

引文格式：

謝心如， 張德權(quán)， 李少博， 等. 電子鼻氣敏傳感器的工作原理及其在肉品摻假中的應(yīng)用研究進展[J]. 肉類研究， 2023， 37（3）： 60-66. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20221014-138.? ? http：//www.rlyj.net.cn

XIE Xinru， ZHANG Dequan， LI Shaobo， et al. A review of the working principle of electronic nose gas sensor and its application in meat adulteration detection[J]. Meat Research， 2023， 37（3）： 60-66. （in Chinese with English abstract） DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20221014-138.? ? http：//www.rlyj.net.cn

電子鼻（electronic nose，E-nose）是一種用于分析食品氣味的仿生設(shè)備，能夠探測到物質(zhì)中復(fù)雜的氣味，并通過氣敏傳感器作出定性及定量分析[1]，具有檢測時間短、樣品預(yù)處理簡單、檢測結(jié)果可靠等優(yōu)點[2]，能滿足現(xiàn)代食品工業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量快速檢測的需求。肉類是人們攝取能量和營養(yǎng)成分的重要來源[3]，但市面上售賣的肉以次充好、肉類摻假事件屢有發(fā)生，不僅對消費者經(jīng)濟利益造成損害，還擾亂了市場秩序，是我國肉類產(chǎn)業(yè)發(fā)展的痛點和難點，因此研發(fā)快速、準(zhǔn)確的肉品摻假檢測技術(shù)迫在眉睫。電子鼻借助其仿生嗅覺的優(yōu)勢，在原料肉種類鑒別[4-5]、摻假肉種類與含量的快速檢測[6]、凍融肉品質(zhì)[7]、肉品產(chǎn)地溯源[8]等方面發(fā)揮重要作用。本文著重探討電子鼻氣敏傳感器的作用機理及其在生鮮肉與肉制品摻假中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀，旨在為電子鼻的推廣利用提供參考。

1 生物鼻嗅覺感受機理

人類和動物鼻子能感受成千上萬個氣味分子，氣味是通過嗅覺感受神經(jīng)元的嗅覺受體和不同的氣味分子結(jié)合來區(qū)分的。由于鼻子內(nèi)部的嗅覺編碼機制較為復(fù)雜，僅靠分子結(jié)構(gòu)就能識別不同氣味[9]。氣味與嗅覺受體相互作用構(gòu)成一個數(shù)據(jù)網(wǎng)，創(chuàng)建了人類嗅覺網(wǎng)絡(luò)來識別5 個集線器節(jié)點，把這些節(jié)點和氣味結(jié)合起來發(fā)現(xiàn)可以解釋嗅覺受體對氣味分子結(jié)構(gòu)的特異識別和相互作用[10]。嗅覺產(chǎn)生原理如圖1所示，生物嗅覺過程開始于外部環(huán)境中的揮發(fā)物，鼻子內(nèi)部具有大量能與外界氣味分子相結(jié)合的嗅覺受體，嗅覺受體屬于G蛋白偶聯(lián)受體[11]，激活的受體與揮發(fā)性物質(zhì)相互作用，使得信號傳導(dǎo)到嗅球上[12]，通過嗅球嗅束到達嗅覺中樞，結(jié)合后的嗅覺感受器刺激有生物神經(jīng)元的鼻子，產(chǎn)生嗅覺神經(jīng)脈沖信息，經(jīng)過系列反應(yīng)后將處理好的嗅覺信號傳到大腦皮層，這些信息在經(jīng)過大腦皮層的分析后做出一系列的相應(yīng)反應(yīng)，最終形成生物嗅覺[13]。當(dāng)鼻子長時間處于某一氣味環(huán)境下就產(chǎn)生所謂的疲勞現(xiàn)象，主要由于鼻腔中的受容細(xì)胞即嗅細(xì)胞的容量達到上限。如果大量不間斷的供應(yīng)氣味導(dǎo)致嗅細(xì)胞容納不下或超負(fù)荷工作就會使其產(chǎn)生疲勞，甚至受到抑制，對氣味失去感應(yīng)能力[14]。而電子鼻技術(shù)的出現(xiàn)正好彌補了生物鼻嗅覺這一不足。

2 電子鼻氣敏傳感器的工作原理

電子鼻由樣品處理系統(tǒng)、氣敏傳感器陣列和模式識別系統(tǒng)3 部分組成，通常用于檢測簡單或復(fù)雜的揮發(fā)性有機化合物[15]。電子鼻工作原理如圖2所示，樣品中的揮發(fā)性氣味能與陣列中多個氣敏傳感器反應(yīng)，將化學(xué)信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后經(jīng)過放大降噪處理、基線校準(zhǔn)或歸一化等一系列預(yù)處理過程，獲取并增強該樣品所對應(yīng)的綜合指紋信息，再從中選擇合適的特征信息輸入到特定的模式識別算法中，最終完成對樣品的定性或定量

辨別[16]。氣敏傳感器陣列是電子鼻的核心部件[17]，該部件內(nèi)部的壓電晶體表面有一層選擇性吸附氣體的氣敏薄膜，當(dāng)該氣敏薄膜與待測氣體發(fā)生化學(xué)、生物等作用時，氣敏薄膜的膜層質(zhì)量和導(dǎo)電率隨之發(fā)生變化，從而引起壓電晶體的聲表面波頻率發(fā)生漂移，通過測量聲表面波頻率的變化就可以準(zhǔn)確獲得反應(yīng)氣體濃度的變化值?；趥鞲衅黝愋停娮颖菤饷魝鞲衅髦饕譃榻饘傺趸镄?、導(dǎo)電聚合型、質(zhì)量敏感型、場效應(yīng)管型和光纖型傳感器等（表1）。

2.1 金屬氧化物型氣敏傳感器

金屬氧化物型氣敏傳感器由一個包含鉑加熱器線圈的陶瓷支撐管組成，附在管外部的是燒結(jié)的二氧化錫，這是一種使用最為廣泛的半導(dǎo)體涂層材料，通常在半導(dǎo)體內(nèi)添加貴金屬能有效提高元件的靈敏度和縮短響應(yīng)時間[23]。金屬氧化物型氣敏傳感器主要通過氣體分子吸附產(chǎn)生的化學(xué)作用或生物作用，亦或是物理吸附變化引起導(dǎo)電率的變化[24]。因其氣敏薄膜沉積技術(shù)進一步發(fā)展，將傳感器類型分為?。?～1 000 nm）或厚（10～300 ?m）薄膜金屬氧化物型氣敏傳感器[25]。薄膜器件雖然響應(yīng)信號靈敏度高，但是再現(xiàn)性差。市面上流通的電子鼻多使用厚膜技術(shù)金屬氧化物型氣敏傳感器，

代表性的有德國PEN2便攜式電子鼻和Fox 3000、Fox 4000電子鼻。

隨著對此類型傳感器的深入研究，在檢測肉品新鮮度及肉中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)中的應(yīng)用更為成熟，能夠準(zhǔn)確識別肉品在貯藏過程質(zhì)量及氣味的變化。通過研究金屬氧化物型氣敏傳感器的電子鼻評估12 個品牌、3 個批次豬肉脯的品質(zhì)，主要根據(jù)其風(fēng)味特征評價豬肉脯品質(zhì)是否達標(biāo)，結(jié)果顯示，使用電子鼻檢測準(zhǔn)確率為89.81%[26]。Barbri等[27]基于金屬氧化物型氣敏傳感器的電子鼻檢測4 ℃下沙丁魚新鮮度的變化情況，結(jié)果表明，此類型電子鼻的識別率能達到96%以上，能很好預(yù)測沙丁魚質(zhì)量變化。應(yīng)用電子鼻技術(shù)檢測2 種包裝形式（空氣包裝和真空包裝）4 ℃貯藏鮰魚的新鮮度及揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的變化，結(jié)果表明，引起4 ℃貯藏鮰魚風(fēng)味變化最主要的物質(zhì)是苯甲醛[28]。通過18 個金屬氧化物型氣敏傳感器組成的電子鼻測量和模擬控制氧化過程中精制雞脂肪的風(fēng)味質(zhì)量變化，結(jié)果表明，過氧化物值和酸值的相關(guān)系數(shù)較高（r=0.96），證明電子鼻技術(shù)可深度表征雞肉脂肪的氧化程度[29]。高爽等[30]利用電子鼻對不同烤制時間的烤羊腿揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進行定性分析，通過分析發(fā)現(xiàn)，檢測結(jié)果與氣相色譜雷達圖將烤羊腿中不同風(fēng)味物質(zhì)很明顯區(qū)分開，電子鼻可以對烤制不同時間羊腿的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)實現(xiàn)實時監(jiān)測。

2.2 導(dǎo)電聚合物型氣敏傳感器

導(dǎo)電聚合物氣體傳感器由基底（通常為硅）、一對鍍金電極和作為傳感元件的導(dǎo)電有機聚合物涂層

組成[31]。導(dǎo)電聚合物氣敏傳感器根據(jù)氣體吸附到傳感器表面引起的電阻變化而識別，主要是具有電化學(xué)特性的聚合物材料在吸附氣體后產(chǎn)生聚合物鏈的溶脹或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)[32]。自20世紀(jì)80年代初以來，導(dǎo)電活性聚合物作為電子鼻傳感器材料引起了人們的關(guān)注，特別是其具有靈敏度高、響應(yīng)時間短、易于合成、具有良好的機械性能等優(yōu)點[33]，并且在眾多領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，常用導(dǎo)電型聚合物氣敏傳感器電子鼻有Cyranose 320電子鼻。Balasubramanian等[34]將基于導(dǎo)電聚合物氣敏傳感器的電子鼻應(yīng)用于區(qū)分不同貯藏溫度條件（4、10 ℃）的牛肉條，經(jīng)過留一法交叉驗證的徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到預(yù)測準(zhǔn)確度最高達100%、最低為83%，說明導(dǎo)電聚合物電子鼻對不同腐敗程度的牛肉條具有良好的區(qū)分效果。為了論證導(dǎo)電聚合物氣敏傳感器能否用于肉品檢測，研究由10 個導(dǎo)電聚合物氣敏傳感器鑒定不同比例牛肉-豬肉混合物，將煮制和未加工的樣品在4 ℃條件下保存不同時間（0～6 d），結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠檢測牛肉中不同比例的豬肉摻假情況，對熟制前后的牛肉也能明顯區(qū)分，決定系數(shù)為0.98[35]。上述研究表明，該類傳感器具有一定的應(yīng)用前景，可為畜禽肉等相關(guān)肉品品質(zhì)的快速判別提供一種新思路。

2.3 質(zhì)量敏感型氣敏傳感器

質(zhì)量敏感型氣敏傳感器分為表面聲波氣敏傳感器[36]和石英晶體微天平氣敏傳感器[37]，表面聲波傳感器器件由壓電材料、叉指換能器和振蕩電路構(gòu)成，而石英晶體微天平氣敏傳感器的構(gòu)造與其完全不同，它是由石英振蕩片與附有銀層的電極形成的三明治結(jié)構(gòu)。其中前者的工作原理是晶體在吸附氣體分子后，其表面聲波的頻率、幅值及相速將會隨之發(fā)生變化，而后者工作原理是氣體分子被聚合物涂層吸附，促使石英盤質(zhì)量增加，諧振特征頻率隨之發(fā)生變化[38]。當(dāng)應(yīng)用于化學(xué)活性氣體的檢測和測量時，該技術(shù)具有很好的相關(guān)性，但它們對多種化合物不敏感，尤其是對芳香烴類物質(zhì)[39]，所以該類型的傳感器一般不用于檢測風(fēng)味物質(zhì)。張賓惠等[40]使用電子鼻對4 個品種雞肉的生熟樣品進行鑒別，結(jié)果顯示，生肉的多層感知分析模型用于預(yù)測集樣品分類的總體識別率和北京油雞肉識別率分別達93.94%和96.97%，預(yù)測集北京油雞肉識別率達98.48%，電子鼻能夠很好識別北京特色品種雞肉，為防止肉品摻假提供技術(shù)支撐。

2.4 場效應(yīng)管型氣敏傳感器

場效應(yīng)管型氣敏傳感器由半導(dǎo)體層、絕緣層和3 個電極組成[41]。其工作原理是基于敏感膜與氣體相互作用時漏源電流而發(fā)生變化，制備過程中需要在柵極上涂一層敏感薄膜，經(jīng)過調(diào)整催化劑種類和涂膜厚度，改變傳感器的工作溫度，使傳感器的靈敏度和選擇性達到最優(yōu)。Xiao Ye等[42]利用電子鼻測定4 ℃條件下貯藏10 d牛肉條（腰最長肌）新鮮度的變化，基于最大信噪比特征值的線性擬合回歸，建立新鮮度分析模型，該模型的分析精度為90%，證實電子鼻對肉類新鮮度的測定具有較高的準(zhǔn)確性。李雙艷等[43]應(yīng)用電子鼻測定3 種不同貯藏方式的小香雞風(fēng)味物質(zhì)，通過主成分分析發(fā)現(xiàn)能夠準(zhǔn)確預(yù)測小香雞風(fēng)味物質(zhì)的變化，為后續(xù)研究其他禽類的貯藏工藝提供了數(shù)據(jù)支撐。

2.5 光纖型氣敏傳感器

光纖型氣敏傳感器由敷有很薄的化學(xué)活性涂層的玻璃纖維為支架，它的工作原理是在特定的頻率范圍內(nèi)檢測目標(biāo)氣體吸光度的變化，這種方法專一性較強，如對CO2氣體有很強的敏感性和選擇性，但對于其他低濃度氣體幾乎不敏感。此外，光纖型氣敏傳感器的識別還可以用顏色作為指示信息[44]。Miyasaki等[45]使用電子鼻系統(tǒng)研究新鮮魚肉冷藏3～4 d期間揮發(fā)性化合物的變化，通過簡單的回歸分析發(fā)現(xiàn)二者呈顯著相關(guān)性（r=0.87，P＜0.05），證明電子鼻分析在監(jiān)測揮發(fā)性化合物變化方面的有效性，以及在監(jiān)測魚肉新鮮度上有較高的準(zhǔn)確度。雷力[46]用電子鼻技術(shù)檢測豬肉在6 ℃條件下放置7 d的新鮮度變化，將訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行回歸判別分析檢驗結(jié)果，以此來探討使用電子鼻系統(tǒng)檢驗肉品新鮮度的可行性，得到樣品判別準(zhǔn)確率為92.80%。上述研究證明，光纖氣敏傳感器可通過監(jiān)測肉品變化過程中CO2濃度來反映肉品新鮮度。

3 影響電子鼻檢測效果的因素

電子鼻在實際應(yīng)用過程中的準(zhǔn)確度和精確度主要受檢測環(huán)境和樣品特性兩大類因素影響，了解電子鼻作用效果影響因素有助于解決其存在的弊端。

3.1 環(huán)境因素

氣敏傳感器陣列響應(yīng)信號易受環(huán)境因子（溫度、濕度）[47]和空氣中其他氣體的影響[48]，這些因素通常會影響電子鼻的檢測效果。在不同溫度環(huán)境下運行的傳感器對每種氣體顯示出一定程度的選擇性，從不增加傳感器量的角度來看，通過選擇適當(dāng)?shù)臏囟绕拭嬉部梢蕴岣邫z測準(zhǔn)確度，但是這種方法暫時沒有用于食品分析[49]。另一種提高傳感器選擇性和獨立性的方法是使用二氧化錫和鉻氧化鈦厚膜覆蓋沸石[50]，沸石是微孔礦物和鋁硅酸鹽礦物，是改變多孔體內(nèi)氣相組成的理想選擇。按照檢測需求選擇合適的傳感器并在規(guī)定條件下使用是實現(xiàn)其檢測效果的基本條件。Gardner等[51]在定義電子鼻設(shè)備的基本部件時提到放置傳感器的腔室，通常這個腔室需要有固定的溫度和濕度，否則會影響香氣分子的吸附。研究表明，在350 ℃條件下，金屬氧化物型氣敏傳感器的上升時間為30 s，在室溫下，導(dǎo)電聚合物型氣敏傳感器的上升時間為10 s。場效應(yīng)管型氣敏傳感器在二氧化碳監(jiān)測器的配合下能夠確定肉品類型，且能預(yù)測其貯藏時間。如果場效應(yīng)管型氣敏傳感器在單獨運行的條件下，預(yù)測貯藏時間的性能下降，說明環(huán)境中CO2濃度是影響電子鼻檢測結(jié)果的重要參數(shù)[52]。

3.2 樣品因素

樣品因素對電子鼻檢測準(zhǔn)確性的影響是目前電子鼻檢測面臨的一大挑戰(zhàn)。盡管電子鼻與生物鼻不完全相同，但它可以快速探測到物質(zhì)或空氣中的氣味，

與果蠅[53]等無脊椎動物的嗅覺感受器相比，電子鼻使用的氣敏傳感器之間并不獨立，它更像是一個分工明確的車間，僅適應(yīng)某些揮發(fā)性有機物。即使氣敏傳感器可以對多種揮發(fā)物作出響應(yīng)，但它們對醛、醇和酮有更高的親和力，而對萜烯、芳香族化合物或有機酸等分子的響應(yīng)較差。Ragazzo-Sanchez等[54]研究表明，乙醇是頂空的主要成分，加上水蒸氣的影響，電子鼻測定含酒精飲料的風(fēng)味特征過程比較困難。根據(jù)金屬氧化物型氣敏傳感器對不同氣味的響應(yīng)不同，評估挪威、冰島和德國3 個地區(qū)的大西洋鮭魚，鮭魚通過熏制工藝獲得，以真空包裝和氣調(diào)包裝2 種形式包裝，在5、10 ℃條件下貯藏4 周后進行檢測，結(jié)果表明，氣敏傳感器與“異味”和“甜/酸”氣味屬性之間存在普遍相關(guān)性，但與化學(xué)參數(shù)的相關(guān)性很低，這意味著化學(xué)參數(shù)不能被用來校準(zhǔn)“電子鼻”[55]。關(guān)于電子鼻對不同濃度的乙醇、丁酮、糠醛和鄰甲氧基苯酚等物質(zhì)的反應(yīng)表明，氣敏傳感器對乙醇和丁酮揮發(fā)性化合物更為敏感，對檢測糠醛和鄰甲氧基苯酚濃度不夠敏感，說明被檢測樣品中揮發(fā)性物質(zhì)不同使得電子鼻氣敏傳感器對其識別的準(zhǔn)確度也有所差異。

4 電子鼻在肉與肉制品摻假中的應(yīng)用

隨著人民生活水平的提升，高質(zhì)量和高標(biāo)準(zhǔn)食品的需求不斷增長，促使食品行業(yè)和消費者更加關(guān)注食品安全問題。食品摻假是食品安全中常見的問題，以肉與肉制品摻假最為明顯。

4.1 電子鼻在生鮮肉摻假中的應(yīng)用

在利益的驅(qū)動下，市場上生鮮肉摻假現(xiàn)象時有發(fā)生，羊肉摻假是肉品摻假中最為常見的，其次是牛肉摻假，主要歸結(jié)為牛、羊肉營養(yǎng)豐富，價格較其他畜禽肉高，電子鼻可以通過測定樣品中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)實現(xiàn)生鮮肉摻假的快速檢測。張春娟[56]應(yīng)用電子鼻技術(shù)檢測摻入不同比例（0%、20%、40%、60%、80%、100%）豬肉、雞肉和鴨肉的羊肉糜，通過正交偏最小二乘判別分析，對摻假羊肉建立模型，模型的解釋率R2Y與模型的累積預(yù)測率Q2之間的差值小于0.3，說明建立的模型有好的預(yù)測能力，證實電子鼻能很好區(qū)分摻假羊肉。為了驗證電子鼻技術(shù)是否能精準(zhǔn)識別肉品摻假，通過應(yīng)用電子鼻、氣相色譜-離子遷移譜對摻入不同比例鴨肉的寧夏灘羊肉糜進行檢測，利用摻假羊肉中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)對傳感器響應(yīng)信號的響應(yīng)規(guī)律進行分析，采用多元線性回歸法將實驗數(shù)據(jù)進行擬合，得到的決定系數(shù)為0.97[57]，上述研究證實，電子鼻可根據(jù)羊肉獨特的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)將其與其他肉品區(qū)分開。將電子鼻與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)結(jié)合，對摻入不同比例（0%、10%、30%、70%、100%）鴨肉的羊肉進行快速檢測，結(jié)果表明，電子鼻技術(shù)在摻假羊肉中的檢測準(zhǔn)確率達到100%[58]，也證實了電子鼻技術(shù)在羊肉摻假中的可行性。王永瑞等[59]通過將電子鼻技術(shù)應(yīng)用到鑒別摻入不同比例（0%、25%、50%、75%、100%）鴨肉的烤羊肉，證實一些重要化合物的含量在摻假樣品中存在顯著差異，研究結(jié)果表明，烤羊肉摻假樣品主成分分析模型R2為0.99，Q2為0.85。上述實驗將電子鼻應(yīng)用到羊肉中多種形式摻假分析中，研究結(jié)果表明，電子鼻對單一種類肉摻假和復(fù)合摻假檢測均能取得較好的效果。

牛肉摻假也是生鮮肉摻假的重要形式之一，不法商販通過對肉餡、肉卷摻假牟利。許文娟等[60]應(yīng)用電子鼻對生鮮牛肉中的摻假物質(zhì)進行檢測，按照不同摻假比例（0%、5%、15%、20%、30%、60%、80%、100%）制備摻混豬肉的牛肉樣品，采集摻假牛肉樣品的電子鼻信號，并進行主成分分析，結(jié)果表明，電子鼻技術(shù)的識別準(zhǔn)確度達到97.50%。Pulluri等[61]研究通過電子鼻技術(shù)對摻假牛肉進行定性及定量分析，按照0%～100%的比例制備摻入豬肉的牛肉樣品，利用回歸模型進行定量分析，結(jié)果顯示，模型準(zhǔn)確率高達99.99%，該研究結(jié)果證實，電子鼻能夠準(zhǔn)確分析鑒別真假牛肉。將電子鼻技術(shù)應(yīng)用在牛肉卷摻假檢測中，通過摻入不同比例（0%、20%、40%、60%、80%、100%）豬肋條肉、鴨胸肉進行檢測分析，電子鼻的響應(yīng)曲線圖和雷達圖均反映出牛肉、豬肋條肉及鴨胸肉肉樣中揮發(fā)性物質(zhì)的信息[62]。在牛胸肉中摻入不同比例（0%～100%）的雞胸肉、雞皮、豬前槽肉，利用電子鼻技術(shù)進行測定，通過主成分分析、線性判別分析等方法對獲得的數(shù)據(jù)進行分析，結(jié)果表明，2 種分析方法的總貢獻率均在87%以上[63]，說明電子鼻能夠很好區(qū)分牛肉摻假。以此類推，電子鼻技術(shù)可廣泛應(yīng)用于不同形式摻假的畜禽肉中，無論是從理論還是實踐角度均有可行性，也為肉品摻假提供了數(shù)據(jù)支撐。

4.2 電子鼻在肉制品摻假中的應(yīng)用

隨著消費者對肉品領(lǐng)域認(rèn)知的提升，不再一味追求色澤和味道帶來的愉悅感，而是提高了品質(zhì)和安全標(biāo)準(zhǔn)，使得快速、正確鑒別肉品來源顯得極為重要，在肉制品摻假中肉腸摻假和仿肉味香精較為突出。Nurjuliana等[64]利用電子鼻區(qū)分摻有豬肉的牛肉腸、羊肉腸和雞肉腸，采用主成分分析等方法對電子鼻獲得的數(shù)據(jù)進行分析，采用氣相色譜檢測結(jié)果進行校驗，研究發(fā)現(xiàn)，電子鼻可以檢測出摻有豬肉的香腸。Kalinichenko等[65]利用石英晶體傳感器電子鼻結(jié)合主成分分析和概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對香腸中摻入的不同比例（0%、10%、20%、30%）大豆蛋白進行分析鑒別，得到的預(yù)測模型能實現(xiàn)100%的分類，表明電子鼻在香腸摻假檢測中的有效性。

張申[66]利用電子鼻技術(shù)對牛肉香精與熟制豬肉混合制成的假牛肉與牛肉進行判別，將不同比例（0.2%～1.0%、0.5%～1.0%、0.2%～0.5%）的牛肉香精添加入熟制豬肉中，應(yīng)用多元線性回歸分析和偏最小二乘回歸分析建立預(yù)測模型，發(fā)現(xiàn)加入不同比例香精的假牛肉間差異較小，可能是由于牛肉香精揮發(fā)性成分較少，難以掩蓋熟制豬肉的揮發(fā)性成分。因此，牛肉香精組與熟制豬肉組間距離較小，表明電子鼻技術(shù)能夠很好判別假牛肉與牛肉。

5 結(jié) 語

電子鼻技術(shù)近些年在軟件和硬件上均取得了突破性研究，使其在實際應(yīng)用過程中使用更加廣泛，但單一使用電子鼻系統(tǒng)還存在對揮發(fā)性物質(zhì)無法準(zhǔn)確定量、檢測過程容易受環(huán)境因子影響、長時間使用會發(fā)生基線漂移等問題。電子鼻技術(shù)在未來的發(fā)展應(yīng)從以下三方面實現(xiàn)突破：1）電子鼻和電子舌、氣相色譜-質(zhì)譜和近紅外光譜等技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，在硬件優(yōu)化、信息融合等方面尋求新突破；2）電子鼻傳感器容易受環(huán)境、樣品因素的影響，在測量不同樣品時，盡可能選擇合適的地點和較為穩(wěn)定的傳感器，以保證順利的測定過程和精確的結(jié)果；3）擴充電子鼻的數(shù)據(jù)量并對基線漂移問題深入研究，使電子鼻技術(shù)優(yōu)勢發(fā)揮到最大，在挖掘增強電子鼻傳感器的耐受度、敏感性和延長使用壽命方法的同時，要對各項數(shù)據(jù)信息進行訓(xùn)練和分析，使得數(shù)據(jù)和結(jié)果變得更加精準(zhǔn)和智能化。電子鼻技術(shù)作為人工智能的衍生物，它的發(fā)展必然不會局限于此，有望應(yīng)用于其他研究領(lǐng)域。

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收稿日期：2022-10-14

基金項目：寧夏回族自治區(qū)重點研發(fā)計劃項目（2021BEF02037）；中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費專項（S2020JBKY-10）

第一作者簡介：謝心如（2000—）（ORCID： 0000-0002-8694-6774），女，碩士研究生，研究方向為肉品品質(zhì)數(shù)字化表征。

E-mail： 2902693270@qq.com

*通信作者簡介：陳麗（1986—）（ORCID： 0000-0001-9877-5290），女，副研究員，博士，研究方向為肉品品質(zhì)評價與智能識別。

E-mail： chenliwork@126.com