电子鼻在果蔬及肉类检测中的应用进展

徐 泽

（盘山县疾病预防控制中心，辽宁盘锦 124000）

当今社会不断发展，人们对食品检测技术的要求也不断提高。目前，电子设备已被用于描述食品工业中的化合物，其中电子鼻是一种气体传感器阵列，可对特定的挥发性化合物提供指纹响应，可用于模式识别算法[1]。挥发性分子通常与气体传感器的传感材料发生反应，导致电学相关特性发生不可逆的变化，如电导率，并通过模式识别算法检测、表征这些变化，并进行分类[2]。电子鼻是一种强大的感官设备，能够区分不同基质的香气特征。电子鼻已被应用于食品工业中，可用于描述乳制品的风味、品种类型、成熟阶段，可预测乳制品的保质期。电子仪器的兴起有助于研发出无损、快速、低成本和环保测量的新方法[3-5]。本文将探讨电子鼻在果蔬及肉类的应用，为未来的研究和实际的应用提供有益参考。

1 电子鼻

电子鼻是一种传感设备，配有一组模仿人类嗅觉感知的电子化学传感器，会提供一个数字指纹，可以使用合适的统计工具进行分析，通常由样品处理装置、检测器、数据采集系统组成[6]。电子鼻对肉类样品的顶空分析是基于整体的“指纹识别”。使用嗅觉测量方法评估食品的质量有诸多优点，如分析成本低、易于使用、快速、无损、无需初步样品制备步骤、环保和数据自动处理[7]。金属氧化物半导体传感器常用于电子鼻，具有快速响应、高灵敏度、低成本的优点。电子鼻是一种在结构和方法上不同于其他方法的系统，如图像处理、神经网络，在食品的检测与分类中应用效果好[8]。近年来，电子鼻已成为备受欢迎的传感技术，能够取代传统的电子传感技术。电子鼻通过评估样品顶部空间中特定挥发性代谢物的存在和含量，实现具有不同香气特征的食品基质的区分和分类，是一种自动化、无损、成本低和效益高的技术，适合用于食品工业的常规控制、质量保证[9-10]。

2 电子鼻在食品中的应用

2.1 电子鼻在蔬菜中的应用

在种植、收获、储存过程中，人们需要判别蔬菜的来源和成熟阶段，且蔬菜容易受到机械损伤，感染微生物，这不仅降低了蔬菜品质，增加了真菌感染的风险，也极大地影响了食品安全，降低了经济效益。因此，判别蔬菜来源和成熟阶段，及时识别受损蔬菜，进行快速无损检测非常必要[11]。蒋鑫妹[12]通过电子鼻研究了天然和人工成熟苹果的果实品质，通过主成分分析、线性判别分析、随机森林分析对12 个传感器产生的香气模式进行处理，平均识别准确率为98%，可以被认为是区分自然成熟或人工成熟苹果的最佳算法。蓬桂华等[13]利用电子鼻技术对辣椒进行风味差异区分，电子鼻技术能区分大方皱椒的不同地域风味。LI 等[14]使用电子鼻检测玛卡样品的挥发性和气味指纹，所有传感器均与特定的玛卡挥发物显著相关；使用电子鼻和反向传播神经网络算法创建了玛卡气味数据库，该数据库能够追踪玛卡的起源，可预测性＞78%。HUANG 等[15]研究采后菠菜冷藏1 ～12 d 后的新鲜度，发现电子鼻区分的准确率达到93.7%。

2.2 电子鼻在水果中的应用

水果是人们日常生活中的重要食物，在采摘、存储、运输等过程中，需要对水果成熟度和质量进行把控，电子鼻可应用于水果质量控制和安全检测。刘强等[16]利用电子鼻技术对采后的草莓进行灰霉病动态分析，以健康草莓果实为对照，用电子鼻构建样品气味信息，发现其对草莓病害果实的区分准确率达到92%。PALUMBO 等[17]用电子鼻区分3 个不同时间收获的草莓品种的两个成熟阶段，发现电子鼻信号与果实成熟阶段之间存在潜在的相关性，电子鼻对不同成熟度的草莓香气的特征变化具有灵敏的反应。XU 等[18]采用电子鼻测试荔枝在室温、冰箱、可控气氛下的贮藏时间和硬度，结果表明，荔枝果实在3 种环境中的贮藏硬度均有所下降，常温下贮藏的荔枝硬度下降速度最快，其次是冷藏环境和可控气氛储存的荔枝，这证明电子鼻可以在冷藏储存和可控气氛环境下检测荔枝的质量，为今后果实品质无损智能监测研究提供了有益参考。总之，电子鼻在水果行业中具有广泛的应用前景，能够提高检测效率和准确性，为人们提供健康、安全的食品。

2.3 电子鼻在肉类检测中的应用

肉类是营养的主要来源，如果处理或保存不当，很容易降解，给消费者带来严重的健康风险，给生产者带来经济损失[19-21]。在肉类降解中，微生物起着重要作用，碳水化合物、蛋白质、脂肪会在酶和细菌的作用下分解成乙醛、硫化氢、氨，并产生不同类型的气体[22]。近年来，电子鼻被广泛应用于评估肉类和肉制品的香气、检测病原微生物的存在、进行质量分级、检测是否掺假以及监测肉制品保质期内的质量衰减情况。①掺假与否是肉类和肉制品质量把控的关键点[23]。电子鼻技术可以区分添加了鸭肉的鲜肉，准确率为83%～100%。HAN 等[24]使用电子鼻检测牛肉与鸭肉的掺假情况，鉴定率达83.3%。②电子鼻已经应用在不同物种的肉类产品的质量评估，使用电子鼻技术评估肉制品的新鲜度有不破坏样品、分析速度快、仪器成本较低等优点[25-27]。CHEN 等[28]用电子鼻检测猪肉、牛肉、羊肉的新鲜度，发现其能区分不同贮藏时间的猪肉、牛肉、羊肉样品，能较好地判断样品的新鲜度，对猪肉、牛肉、羊肉的判断准确率分别为89.5%、84.2%、94.7%。

3 结语

随着科学技术的发展和应用，电子鼻已广泛用于食品工业，在水果、蔬菜、肉类的质量控制方面表现出重要作用。电子鼻在食品行业中的应用已成为一种趋势，将助力食品行业的安全、高效、可持续发展。电子鼻技术在判别蔬菜来源、成熟阶段，及时识别受损果蔬，进行快速无损检测，检测肉类中病原微生物的存在情况，进行质量分级，鉴定掺假情况，监测保质期内的质量衰减情况等方面发挥重要作用，具有快速、无损、操作简便和批量检测等优点，同时有较好的应用可行性和发展前景。