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電子鼻在煙草中的應(yīng)用
閱讀：2710 發(fā)布時(shí)間：2020-1-20一,、什么是電子鼻
生物嗅覺(jué)系統(tǒng)在日常生產(chǎn)和生活中發(fā)揮著非常重要的作用,，比如人們利用警犬識(shí)別犯罪嫌疑人在現(xiàn)場(chǎng)留下的氣味來(lái)破案,，抓捕罪犯等等,，但是生物嗅覺(jué)系統(tǒng)在靈敏度、易中毒,、易疲勞等方面都存在著缺陷,，因此人們?cè)噲D發(fā)明一種可以模擬生物嗅覺(jué)系統(tǒng)的儀器，即人工智能嗅覺(jué)系統(tǒng),，利用它模仿生物嗅覺(jué)系統(tǒng)對(duì)不同氣味進(jìn)行辨別區(qū)分,。人工智能嗅覺(jué)系統(tǒng)又稱(chēng)"氣味指紋儀"，俗稱(chēng)"電子鼻",。由于"電子鼻"這個(gè)名字通俗易懂,、形象生動(dòng)，現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛使用,。
二,、煙草行業(yè)對(duì)于電子鼻的需求
煙草行業(yè)主要依靠評(píng)吸專(zhuān)家對(duì)煙葉的香氣、煙葉的吸味,、生理強(qiáng)度,、煙葉的刺激性等感官來(lái)評(píng)估香煙的質(zhì)量和風(fēng)格。然而感官評(píng)估主要依賴(lài)人的生理和心理?xiàng)l件,，往往受到專(zhuān)家知識(shí)結(jié)構(gòu),、經(jīng)驗(yàn)、情緒甚至環(huán)境等條件的影響,，具有較大的主觀(guān)性和隨意性,。卷煙感官特征與其化學(xué)成分之間存在內(nèi)在聯(lián)系，不同化學(xué)組分會(huì)對(duì)卷煙感官特征產(chǎn)生不同程度的影響,。要在短時(shí)間內(nèi)利用色譜技術(shù)測(cè)定煙草以及煙氣的所有組成,，并用于實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)香煙的內(nèi)在品質(zhì)難以實(shí)現(xiàn)。因此,，采用電子鼻技術(shù),，研究準(zhǔn)確度高、操作簡(jiǎn)便、成本低廉的快速檢測(cè)方法具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值,，近年來(lái)已成為煙草研究機(jī)構(gòu)探究快速檢測(cè)方法的熱門(mén)手段,。
三、電子鼻在煙草行業(yè)中的應(yīng)用
3.1卷煙的真?zhèn)闻袛?/strong>
目前,，卷煙真?zhèn)舞b別主要是通過(guò)質(zhì)檢人員對(duì)卷煙包裝形式及原輔材料的辨別進(jìn)行判定,，存在檢驗(yàn)人員工作量大和結(jié)論帶有一定主觀(guān)性等問(wèn)題。另外,，國(guó)內(nèi)外的假冒卷煙越來(lái)越智能化,，有時(shí)幾乎達(dá)到以假亂真的程度。因此,，采用儀器鑒別檢驗(yàn)法進(jìn)行卷煙真?zhèn)舞b別具有重要的現(xiàn)實(shí)意義,，且已成為卷煙真?zhèn)舞b別方法的發(fā)展趨勢(shì)。
利用具有電子鼻對(duì)卷煙的真?zhèn)芜M(jìn)行鑒別,，采用動(dòng)態(tài)頂空法測(cè)定,，結(jié)果表明真品與假煙存在著明顯的差別。研究者也采用不同品牌,、經(jīng)過(guò)優(yōu)化改良的電子鼻和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理方法對(duì)卷煙的真?zhèn)芜M(jìn)行研究,，結(jié)果表明：相比于傳統(tǒng)的色譜分析，電子鼻在快速,、準(zhǔn)確辨別卷煙真?zhèn)畏矫婢哂忻黠@優(yōu)勢(shì),。
3.2煙草及卷煙的品牌及產(chǎn)地研究
不同類(lèi)型煙草在致香成分上具有一定的相似性，但煙葉之間香氣的質(zhì)和量差異很大,。煙葉香氣品質(zhì)由遺傳因素,、環(huán)境因素和栽培技術(shù)措施共同決定，遺傳因素主要影響香氣質(zhì),，環(huán)境因素則影響香氣量,。其中基因型是影響煙草香氣品質(zhì)的根本內(nèi)在因素，對(duì)煙草香氣的貢獻(xiàn)可達(dá)50%左右,。因此,，煙草的產(chǎn)地、品種成為卷煙質(zhì)量好壞的關(guān)鍵因素之一,。卷煙質(zhì)量不僅和煙草的產(chǎn)地,、品種等有關(guān)，也與不同品牌的卷煙廠(chǎng)的制作工藝有很大關(guān)系,。因此,，如果需要對(duì)卷煙進(jìn)行區(qū)分，需要從煙草的產(chǎn)地,、品種及卷煙的品牌等方面對(duì)其進(jìn)行研究,。
結(jié)果表明：基于煙絲電子鼻的主成分分析（PCA）,，單料煙按地域差異進(jìn)行分類(lèi)；基于煙氣電子鼻的PCA分析,，單料煙按地域和部位差異進(jìn)行分類(lèi),，且分析結(jié)果與人的感官評(píng)定結(jié)果接近，因此煙氣電子鼻分析可作為鑒別原料煙葉的客觀(guān)手段之一,。
主成分分析圖(PCA)
3.3煙用香精香料的質(zhì)量評(píng)價(jià)與監(jiān)控
煙絲加香是制絲工藝過(guò)程中的重要環(huán)節(jié),，煙絲加香質(zhì)量是影響卷煙質(zhì)量的重要因素之一，加香精度和均勻度是卷煙生產(chǎn)過(guò)程中的重要工藝指標(biāo),，直接影響卷煙的內(nèi)在質(zhì)量,。
判別函數(shù)分析圖(LDA)
由于煙草的香精香料成分的復(fù)雜性，僅從顏色,、密度,、粘稠性等簡(jiǎn)單物性指標(biāo)定性定量判定，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,。所以現(xiàn)時(shí)的香煙生產(chǎn)企業(yè)對(duì)香精的檢測(cè)除了檢測(cè)物理指標(biāo)外，更重要是利用專(zhuān)業(yè)評(píng)香人員對(duì)香精的質(zhì)與量進(jìn)行感官香氣評(píng)價(jià),。利用電子鼻對(duì)幾種人工難以識(shí)別且未知的煙用香精香料進(jìn)行分析,，對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析和統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制分析，快速判別煙用香精香料,。結(jié)果表明：實(shí)驗(yàn)結(jié)果與樣品種類(lèi),、編號(hào)*吻合。電子鼻能夠?qū)θ斯るy以識(shí)別的煙用香精香料進(jìn)行快速,、準(zhǔn)確的識(shí)別,，并以圖形的形式給出直觀(guān)、易懂的分析結(jié)果,，可作為煙用香精香料品質(zhì)控制的一種客觀(guān),、可靠的重要手段。
氣味指紋分析圖譜
四,、電子鼻未來(lái)發(fā)展的展望
感官分析專(zhuān)家—瑞玢智能科技技術(shù)應(yīng)用部的專(zhuān)家指出,，經(jīng)過(guò)近30年的開(kāi)發(fā)和研究，電子鼻已經(jīng)廣泛應(yīng)用于氣味的識(shí)別與區(qū)分,。相比于傳統(tǒng)的基于氣敏傳感器的電子鼻,，許多研究將電子鼻的概念應(yīng)用到相比于氣敏傳感器更加靈敏、便捷,、可提供更多樣品信息的儀器上,。電子鼻技術(shù)的發(fā)展使復(fù)雜成分氣體樣品的檢測(cè)成為可能。靈敏,、便攜,、實(shí)用性好是未來(lái)電子鼻的發(fā)展方向,，其在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用也將得到進(jìn)一步拓展。