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电子舌原理|产品百科

  • 发布日期:2023-06-13      浏览次数:1157
    • 电子舌原理

      电子舌是一种利用低选择性、非特异性、交互敏感的多传感阵列为基础,感测未知液体样品的整体特征响应信号,应用化学计量学方法,对样品进行模式识别和定性定量分析的检测技术。电子舌主要由味觉传感器阵列、信号采集系统和模式识别系统3部分组成;味觉传感器阵列模拟生物系统中的舌头,对不同“味道"的被测溶液进行感应,其主要由味觉传感器阵列、信号采集系统和模式识别系统3部分组成;信号采集系统模拟神经感觉系统采集,被激发的信号传递到电脑模式识别系统中;模式识别系统即发挥生物系统中大脑的作用对信号进行特征提取,建立模式识别模型,并对不同被测溶液进行区分辨识。因此,电子舌也称为智能味觉仿生系统,是一类新型的分析检测仪器。

      味觉传感器阵列的研究与设计

      味觉传感器阵列是电子舌系统的核心组成部分,由传感器阵列工作原理的不同可分为电位型、伏安型、阻抗谱型、光寻址型、物理型以及生物传感器等种类。国内外研究较多的味觉传感器阵列主要为电位型、伏安型与阻抗谱型。

      电子舌电位型传感器

      电位型传感器主要采用多通道类脂膜味觉传感器和非特异性硫属玻璃传感器阵列两种,基本原理均为测量膜两端电极的电势,通过分析电势差来研究样品的特性。多通道类脂膜味觉传感器采用不同类脂类物质作为敏感膜组成多通道传感系统,工作电极采用类脂膜电极,Ag/AgCl电极作为参比电极。当某种样品离子能够通过类脂敏感膜,则会引起膜电位的变化而被检测出来。硫属玻璃传感器阵列采用硫属玻璃作为工作电极,配以PVC薄膜实现电位检测。

      电子舌伏安型传感器

      伏安型传感器常使用的工作电极为金属裸电极或修饰电极等。基本原理借助电化学伏安法的思想,将多传感器阵列置于待测溶液中,在工作电极上加入阶跃电势,通过检测不同待测溶液产生极化电流大小的不同来定性和定量分析样品的特性。伏安型传感器所加的阶跃电势主要有循环伏安、常规大幅脉冲和多频脉冲伏安法等。以伏安型传感器构建的电子舌系统常采用三电极结构:工作电极、参比电极和辅助电极。

      电子舌阻抗谱型传感器

      阻抗谱型传感器常使用的工作电极为贵金属电极或碳电极。基本原理为以电化学阻抗谱法为基础,在贵金属电极上覆以导电聚合薄膜,通过测量系统阻抗谱不同来对样品进行定性和定量分析。以阻抗谱型传感器构建的电子舌系统常采用二电极结构:工作电极和参比电极。通过味觉传感器阵列、信号采集和模式识别构成的电子舌系统可以简单、方便、快速无损地在线检测未知液体的整体特征,因此,电子舌技术在一些应用领域得到广泛的研究和一定的实际应用。但是要想电子舌技术扩大它的应用领域和进一步走向实用化,还有许多问题需要研究。电子舌技术由于受传感器阵列的局限,不可能对所有检测对象均有很强的响应信号,可适时研究一些专用的电子。多频脉冲电子舌系统,是一种基于非修饰贵金属电极传感器阵列的电子舌系统,这类电子舌系统对激发电势信号进行了扩充和改进,大大扩充了检查信息量,为模式识别系统提供更多的有效数据信息。

      电子舌在食品检测中的应用

      电子舌技术在食品领域的应用研究已非常广泛,主要应用于食品溯源、食品新鲜度、食品品质分级和食品生产过程中的质量监控等方面。日本九州大学设计的多通道类脂膜味觉传感器能有效鉴别啤酒、日本米酒、牛乳等多种食品。国内研发了一种设计了一种基于多频率大幅脉冲作为激发扫描信号,以金、银、铂等金属裸电极为工作电极的伏安型电子舌系统,结合合适的数据分析方法可对葡萄酒、白酒、茶叶、肉类、牛乳等品质区分以及食源性致病菌、农药的定性定量分析。电子舌技术还能够快速区分鸡肉品种、产品品质,它将是鸡肉及其产品质量评价的重要手段,期内肉质变化进行了区分,显示了电子舌在禽肉中的应用潜力。

      电子舌在环境检测中的应用

      应用基于硫化电极的电位型电子舌系统成功检测水质中重金属Pb2+、Cd2+、Ti+、Cu2+的离子浓度,结果给出了不同材料电极对离子浓度的检测限以及对各种离子浓度的预测误差;基于丝网印刷金属电极和碳电极的阻抗型电子舌成功检测出纯水中的重金属离子,并能将含不同重金属的离子水区分开;应用基于多通道类脂膜电位型电子舌系统对不同水质中的碱性离子进行检测,并结合神经网络模型对湖水和饮用水中的碱性离子进行预测;基于光学离子传感器阵列的电子舌系统,结合主成分分析与偏最小二乘法等数据分析方法对船载海洋环境中锌、镉、铅、铜等9种重金属离子浓度进行自动检测,设计一种基于差分脉冲溶出伏安法的电子舌系统对水体中重金属离子进行实时检测;基于电化学微电极阵列,是种用于环境中有毒痕量重金属连续检测的新型电子舌,每路传感器正面为硅基底金微电极阵列,背面集成了Ag/AgCl参比电极和Pt对电极。

      电子舌检测油脂

      在大多数电子舌应用系统中,检测的样品溶液均为水介质,如果汁、茶叶、酒或其他饮料。这些媒质再加以支持电解质就能够提供充分良好的溶液导电性。对于高黏度、低导电性以及无能力溶解足够数量的标准电解质的那些检测样品,电子舌检测技术的应用难度大大增加。例如对油脂品质进行伏安法原理检测必须寻找到合适的疏水性支持电解质。法国AlphaAstree电子舌系统可区分出玉米油、葵花籽油、橄榄油和棕榈油以及按不同比例的混合油。以铂微电极为工作电极的二电极电子舌系统可直接检测植物油样品,成功区分不同地理来源、不同品质的玉米油和初榨橄榄油。


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