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一、什么是電子鼻

生物(wu)嗅(xiu)覺(jue)(jue)(jue)系(xi)統在(zai)日常(chang)生產和生活中(zhong)發揮著非常(chang)重要(yao)的(de)作用(yong)(yong)，比(bi)如(ru)人(ren)們利(li)用(yong)(yong)警(jing)犬(quan)識(shi)別犯(fan)罪嫌疑(yi)人(ren)在(zai)現場留下的(de)氣(qi)味(wei)來破案，抓捕罪犯(fan)等等，但是生物(wu)嗅(xiu)覺(jue)(jue)(jue)系(xi)統在(zai)靈(ling)敏(min)度、易(yi)中(zhong)毒、易(yi)疲勞(lao)等方(fang)面都存在(zai)著缺(que)陷，因此人(ren)們試(shi)圖發明一種可以模(mo)擬生物(wu)嗅(xiu)覺(jue)(jue)(jue)系(xi)統的(de)儀(yi)器，即人(ren)工智能(neng)嗅(xiu)覺(jue)(jue)(jue)系(xi)統，利(li)用(yong)(yong)它(ta)模(mo)仿生物(wu)嗅(xiu)覺(jue)(jue)(jue)系(xi)統對不同氣(qi)味(wei)進行辨(bian)別區分(fen)。人(ren)工智能(neng)嗅(xiu)覺(jue)(jue)(jue)系(xi)統又(you)稱"氣(qi)味(wei)指紋儀(yi)"，俗(su)稱"電子鼻(bi)"。由于(yu)"電子鼻(bi)"這(zhe)個名字通俗(su)易(yi)懂、形象生動，現在(zai)已經被廣泛(fan)使用(yong)(yong)。

二、煙草行業對于電子鼻的需求

煙(yan)草行業主(zhu)要(yao)依(yi)(yi)靠評(ping)吸(xi)專家對煙(yan)葉的(de)香(xiang)氣、煙(yan)葉的(de)吸(xi)味(wei)、生理強度(du)、煙(yan)葉的(de)刺激性(xing)等感(gan)官(guan)(guan)來評(ping)估香(xiang)煙(yan)的(de)質量和(he)風(feng)格。然(ran)而(er)感(gan)官(guan)(guan)評(ping)估主(zhu)要(yao)依(yi)(yi)賴(lai)人(ren)的(de)生理和(he)心理條件，往(wang)往(wang)受到專家知識結構(gou)、經驗、情緒甚至環境等條件的(de)影(ying)響，具有較大的(de)主(zhu)觀性(xing)和(he)隨意性(xing)。卷煙(yan)感(gan)官(guan)(guan)特征(zheng)與其化學(xue)成分(fen)之間存在內在聯系，不同化學(xue)組(zu)分(fen)會(hui)對卷煙(yan)感(gan)官(guan)(guan)特征(zheng)產(chan)生不同程度(du)的(de)影(ying)響。要(yao)在短時間內利(li)用(yong)色譜技(ji)術(shu)測(ce)定(ding)煙(yan)草以及煙(yan)氣的(de)所有組(zu)成，并用(yong)于實時評(ping)價(jia)香(xiang)煙(yan)的(de)內在品質難以實現。因此，采用(yong)電子鼻技(ji)術(shu)，研究準(zhun)確度(du)高、操(cao)作簡便、成本低廉(lian)的(de)快速檢(jian)測(ce)方法(fa)具有很強的(de)實用(yong)價(jia)值，近年來已成為煙(yan)草研究機構(gou)探究快速檢(jian)測(ce)方法(fa)的(de)熱門(men)手段(duan)。

三、電子鼻在煙草行業中的應用

3.1卷煙的真偽判斷

目前，卷煙(yan)真偽(wei)鑒別主要(yao)是通過質檢(jian)人員對卷煙(yan)包裝形式及原輔材料的(de)辨別進(jin)行判定，存在(zai)檢(jian)驗人員工作量大和(he)結論帶(dai)有(you)一定主觀性等(deng)問題(ti)。另外，國內外的(de)假冒卷煙(yan)越(yue)來越(yue)智能(neng)化(hua)，有(you)時幾乎(hu)達到以假亂真的(de)程度(du)。因(yin)此，采用儀器(qi)鑒別檢(jian)驗法進(jin)行卷煙(yan)真偽(wei)鑒別具(ju)有(you)重要(yao)的(de)現實意義，且已成為卷煙(yan)真偽(wei)鑒別方法的(de)發展趨勢。

利用具(ju)有電(dian)子鼻對(dui)卷(juan)煙的(de)真(zhen)偽進行鑒別(bie)(bie)，采(cai)用動態(tai)頂空法測定，結果(guo)表明(ming)(ming)(ming)真(zhen)品與假煙存(cun)在著明(ming)(ming)(ming)顯(xian)的(de)差別(bie)(bie)。研究者也(ye)采(cai)用不同品牌、經過優化改良的(de)電(dian)子鼻和數(shu)據統計處(chu)理方(fang)(fang)法對(dui)卷(juan)煙的(de)真(zhen)偽進行研究，結果(guo)表明(ming)(ming)(ming)：相比于傳統的(de)色譜分析，電(dian)子鼻在快速、準確辨別(bie)(bie)卷(juan)煙真(zhen)偽方(fang)(fang)面具(ju)有明(ming)(ming)(ming)顯(xian)優勢。

3.2煙草及卷煙的品牌及產地研究

不(bu)同類型(xing)煙(yan)(yan)(yan)(yan)草在致香成分上具有(you)一定的(de)相(xiang)似(si)性，但煙(yan)(yan)(yan)(yan)葉之間香氣(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)質(zhi)和(he)量(liang)差異(yi)很大。煙(yan)(yan)(yan)(yan)葉香氣(qi)(qi)(qi)(qi)品(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)質(zhi)由遺傳因(yin)(yin)(yin)素(su)、環(huan)境(jing)因(yin)(yin)(yin)素(su)和(he)栽培技術(shu)措施共(gong)同決定，遺傳因(yin)(yin)(yin)素(su)主要影(ying)響香氣(qi)(qi)(qi)(qi)質(zhi)，環(huan)境(jing)因(yin)(yin)(yin)素(su)則影(ying)響香氣(qi)(qi)(qi)(qi)量(liang)。其中基(ji)因(yin)(yin)(yin)型(xing)是影(ying)響煙(yan)(yan)(yan)(yan)草香氣(qi)(qi)(qi)(qi)品(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)質(zhi)的(de)根本內在因(yin)(yin)(yin)素(su)，對(dui)煙(yan)(yan)(yan)(yan)草香氣(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)貢獻(xian)可(ke)達50%左右。因(yin)(yin)(yin)此，煙(yan)(yan)(yan)(yan)草的(de)產(chan)地(di)(di)、品(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)種成為(wei)卷(juan)(juan)煙(yan)(yan)(yan)(yan)質(zhi)量(liang)好(hao)壞(huai)的(de)關鍵因(yin)(yin)(yin)素(su)之一。卷(juan)(juan)煙(yan)(yan)(yan)(yan)質(zhi)量(liang)不(bu)僅(jin)和(he)煙(yan)(yan)(yan)(yan)草的(de)產(chan)地(di)(di)、品(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)種等(deng)有(you)關，也與不(bu)同品(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)牌的(de)卷(juan)(juan)煙(yan)(yan)(yan)(yan)廠(chang)的(de)制作工(gong)藝有(you)很大關系。因(yin)(yin)(yin)此，如果(guo)需(xu)要對(dui)卷(juan)(juan)煙(yan)(yan)(yan)(yan)進(jin)行區分，需(xu)要從煙(yan)(yan)(yan)(yan)草的(de)產(chan)地(di)(di)、品(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)種及卷(juan)(juan)煙(yan)(yan)(yan)(yan)的(de)品(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)牌等(deng)方面對(dui)其進(jin)行研究。

結果(guo)表明：基(ji)于煙(yan)(yan)絲電子(zi)鼻(bi)的主成分(fen)(fen)(fen)分(fen)(fen)(fen)析(xi)（PCA），單料(liao)(liao)煙(yan)(yan)按(an)地(di)域(yu)差(cha)異進(jin)行分(fen)(fen)(fen)類；基(ji)于煙(yan)(yan)氣(qi)電子(zi)鼻(bi)的PCA分(fen)(fen)(fen)析(xi)，單料(liao)(liao)煙(yan)(yan)按(an)地(di)域(yu)和部位差(cha)異進(jin)行分(fen)(fen)(fen)類，且分(fen)(fen)(fen)析(xi)結果(guo)與人的感官評定結果(guo)接近，因此煙(yan)(yan)氣(qi)電子(zi)鼻(bi)分(fen)(fen)(fen)析(xi)可作為鑒別(bie)原料(liao)(liao)煙(yan)(yan)葉的客觀手段之(zhi)一。

主成分(fen)分(fen)析圖(PCA)

3.3煙用香精香料的質量評價與監控

煙(yan)絲(si)加香是制絲(si)工(gong)藝過程(cheng)中的(de)重(zhong)要環(huan)節，煙(yan)絲(si)加香質量(liang)是影響(xiang)卷煙(yan)質量(liang)的(de)重(zhong)要因素之(zhi)一(yi)，加香精度和均(jun)勻度是卷煙(yan)生產過程(cheng)中的(de)重(zhong)要工(gong)藝指標(biao)，直接影響(xiang)卷煙(yan)的(de)內在質量(liang)。

判別(bie)函數(shu)分析圖(tu)(LDA)

由于煙草的(de)(de)香(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)精(jing)(jing)香(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)料成分的(de)(de)復雜性，僅(jin)從(cong)顏色、密度(du)、粘稠(chou)性等簡單物性指標定性定量判(pan)定，是遠遠不夠的(de)(de)。所以(yi)(yi)現時(shi)的(de)(de)香(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)煙生產(chan)企業對(dui)香(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)精(jing)(jing)的(de)(de)檢測(ce)除了(le)檢測(ce)物理(li)指標外，更重(zhong)要是利用(yong)專業評香(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)人(ren)員對(dui)香(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)精(jing)(jing)的(de)(de)質(zhi)(zhi)與量進(jin)行感官(guan)香(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)氣評價(jia)。利用(yong)電子(zi)鼻(bi)對(dui)幾種(zhong)(zhong)人(ren)工(gong)難(nan)以(yi)(yi)識別且未知的(de)(de)煙用(yong)香(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)精(jing)(jing)香(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)料進(jin)行分析(xi)(xi)，對(dui)得到的(de)(de)數據進(jin)行主成分分析(xi)(xi)和統計質(zhi)(zhi)量控(kong)制分析(xi)(xi)，快速判(pan)別煙用(yong)香(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)精(jing)(jing)香(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)料。結果(guo)(guo)表明：實驗結果(guo)(guo)與樣品種(zhong)(zhong)類、編號*吻(wen)合。電子(zi)鼻(bi)能夠對(dui)人(ren)工(gong)難(nan)以(yi)(yi)識別的(de)(de)煙用(yong)香(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)精(jing)(jing)香(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)料進(jin)行快速、準確的(de)(de)識別，并以(yi)(yi)圖形的(de)(de)形式給出(chu)直觀(guan)、易懂(dong)的(de)(de)分析(xi)(xi)結果(guo)(guo)，可作(zuo)為(wei)煙用(yong)香(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)精(jing)(jing)香(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)料品質(zhi)(zhi)控(kong)制的(de)(de)一(yi)種(zhong)(zhong)客觀(guan)、可靠的(de)(de)重(zhong)要手段。

氣味指紋分析圖譜

四、電子鼻未來發(fa)展的展望

感(gan)官分(fen)析專家(jia)—瑞(rui)玢智能科技(ji)技(ji)術(shu)(shu)應(ying)用部的(de)(de)專家(jia)指出(chu)，經過近30年的(de)(de)開發和(he)研究(jiu)，電(dian)(dian)子(zi)(zi)鼻已經廣(guang)泛應(ying)用于氣味(wei)的(de)(de)識別與區分(fen)。相比(bi)于傳(chuan)統的(de)(de)基于氣敏傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)(de)電(dian)(dian)子(zi)(zi)鼻，許多研究(jiu)將(jiang)電(dian)(dian)子(zi)(zi)鼻的(de)(de)概念應(ying)用到相比(bi)于氣敏傳(chuan)感(gan)器(qi)更加靈敏、便捷(jie)、可提供(gong)更多樣品(pin)信息的(de)(de)儀器(qi)上。電(dian)(dian)子(zi)(zi)鼻技(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)發展使(shi)復雜成分(fen)氣體樣品(pin)的(de)(de)檢測成為可能。靈敏、便攜、實用性好是未來電(dian)(dian)子(zi)(zi)鼻的(de)(de)發展方向(xiang)，其(qi)在(zai)生(sheng)產生(sheng)活(huo)中的(de)(de)應(ying)用也將(jiang)得(de)到進一(yi)步拓展。