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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"氣味指紋儀"，俗稱"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)估主要依賴人的生理和心理?xiàng)l件，往往受到專家知識(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；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，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、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、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、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

感官分析專家—瑞玢智能科技技術(shù)應(yīng)用部的專家指出，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。