中藥材種類繁多，其中植物類藥材高達(dá)一萬(wàn)多種?；谏锓N的遺傳因素，不同藥材的不同成分造就了不同“形、色、氣、味”,進(jìn)而導(dǎo)致藥效的特性。而生長(zhǎng)條件、儲(chǔ)存環(huán)境的差異，使得同種中藥材不同批次的藥材質(zhì)量不一。自古以來(lái)，中藥材的傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)鑒別法便是人們依據(jù)藥材的外觀形狀(即形、色、氣、味),以看、摸、聞、嘗等感官方法來(lái)判斷藥材的真?zhèn)蝺?yōu)劣。然而，由于這些方法基于人的基本感覺(jué)器官，存在主觀性強(qiáng)、重復(fù)性差、易疲勞及不易量化等問(wèn)題。且隨著現(xiàn)代生活節(jié)奏的加快，傳統(tǒng)技藝的經(jīng)驗(yàn)傳承不足，導(dǎo)致能夠熟練掌握運(yùn)用該技術(shù)的人才出現(xiàn)青黃不接的局面。智能感官評(píng)價(jià)可以克服人工感官評(píng)價(jià)主觀性強(qiáng)、重復(fù)性差等缺點(diǎn)，已被廣泛地應(yīng)用到中藥領(lǐng)域。
智能感官技術(shù)概述
智能感官技術(shù)是一種融合了人工智能與感官分析的技術(shù)。它利用先進(jìn)的傳感器和智能算法來(lái)模擬、延伸或超越人類的感官功能，如視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品、環(huán)境等對(duì)象進(jìn)行更客觀、準(zhǔn)確、高效的檢測(cè)和評(píng)價(jià)。人工智能感官包括電子眼、電子舌、電子鼻等，通過(guò)獲取氣味、滋味以及外觀信號(hào)來(lái)描述和表征中藥的綜合風(fēng)味品質(zhì)。
電子鼻：
電子鼻又稱氣味掃描儀,是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的一種快速檢測(cè)食品的新穎儀器。它以特定的傳感器和模式識(shí)別系統(tǒng)快速提供被測(cè)樣品的整體信息,指示樣品的隱含特征[1]。電子鼻包括3個(gè)部分：氣味分子被人工嗅覺(jué)系統(tǒng)中的傳感器陣列吸附、產(chǎn)生信號(hào)，如同人的嗅覺(jué)細(xì)胞；生成的信號(hào)經(jīng)各種方法加工處理與傳輸，如同人的嗅覺(jué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；將處理后的信號(hào)經(jīng)模式識(shí)別系統(tǒng)做出判斷，如同人的大腦，對(duì)氣味做出判斷。
一個(gè)典型的電子鼻主要由三部分構(gòu)成：頂空進(jìn)樣器，將裝有樣品的頂空密封瓶上方氣體通過(guò)頂空吸入到帶有傳感器陣列的主機(jī)中；氣體傳感器陣列，帶有分析樣品氣味的氣體作用于傳感器陣列，產(chǎn)生瞬間響應(yīng)，響應(yīng)強(qiáng)度逐漸變強(qiáng)再變?nèi)酰詈筮_(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)；信號(hào)處理系統(tǒng)，也被稱為模式識(shí)別系統(tǒng)，由氣體傳感器陣列所獲得的氣味信息，要經(jīng)過(guò)預(yù)處理并進(jìn)行特征提取，再利用軟件進(jìn)行各種統(tǒng)計(jì)分析。其中傳感器陣列、模式識(shí)別系統(tǒng)是決定電子鼻工作效能的核心因素[2]。
電子舌：
電子舌是一種使用類似于生物系統(tǒng)的材料作傳感器的敏感膜,當(dāng)類脂薄膜的一側(cè)與味覺(jué)物質(zhì)接觸時(shí),膜電勢(shì)發(fā)生變化,從而產(chǎn)生響應(yīng),檢測(cè)出各類物質(zhì)之間的相互關(guān)系。這種味覺(jué)傳感器具有高靈敏度、可靠性、重復(fù)性。它可以對(duì)樣品進(jìn)行量化,同時(shí)可以對(duì)一些成分含量進(jìn)行測(cè)量[1]。
電子舌由味覺(jué)傳感器、信號(hào)采集器和模式識(shí)別工具三部分組成。其中，味覺(jué)傳感器是由數(shù)種可敏感味覺(jué)成分的金屬絲組成(多傳感器陣列)，這些金屬絲能將味覺(jué)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；信號(hào)采集器將樣本收集并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中；模式識(shí)別工具則是模擬人腦將采集的電信號(hào)加以分析、識(shí)別。它是具有識(shí)別單一和復(fù)雜味道能力的裝置。電子舌的輸出信號(hào)表明，它可以對(duì)不同的味道質(zhì)量，也就是不同的化學(xué)物質(zhì)成分進(jìn)行模式識(shí)別[3]。
智能感官技術(shù)在易混中藥材及飲片真?zhèn)舞b別方面的應(yīng)用
李建軍[4]等采用電子眼、電子鼻和電子舌技術(shù)采集相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析(PCA),并對(duì)不同品種、不同產(chǎn)地生地黃從顏色、氣味和滋味3方面進(jìn)行評(píng)價(jià)鑒別。結(jié)論是不同品種、不同產(chǎn)地的生地黃能通過(guò)電子眼、電子鼻和電子舌技術(shù)迅速區(qū)分開(kāi)來(lái)，顏色、氣味、滋味可以作為地黃藥材質(zhì)量評(píng)價(jià)依據(jù)之一。劉鵬等[5]利用電子鼻對(duì)三種金銀花進(jìn)行區(qū)分,通過(guò)主成分分析、判別因子分析對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì),與主成分分析比較,判別因子分析識(shí)別模型可更清晰地區(qū)分金銀花真品與混淆品,以及不同產(chǎn)地、貯藏年份。劉瑞新等[6]利用電子眼技術(shù)采集川貝母光學(xué)數(shù)據(jù)并借助化學(xué)計(jì)量學(xué)方法利用判別分析（DA）、最小二乘支持向量機(jī)（LS-SVM）、偏最小二乘-判別分析（PLS-DA）、主成分分析-判別分析（PCA-DA）4種真?zhèn)渭吧唐芬?guī)格辨識(shí)模型。結(jié)果顯示電子眼技術(shù)可用于川貝母質(zhì)量快速辨識(shí)。拱健婷等[7]通過(guò)電子鼻采集姜黃屬郁金、莪術(shù)、姜黃、片姜黃4味中藥的氣味指紋圖譜,應(yīng)用XGBoost算法對(duì)中藥的氣味特征進(jìn)行學(xué)習(xí),并建立快速有效的判別模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明。電子鼻氣味指紋圖譜結(jié)合XGBoost建立的判別模型可以實(shí)現(xiàn)姜黃屬中藥郁金、莪術(shù)、姜黃、片姜黃的快速準(zhǔn)確鑒別,為中藥智能鑒別提供一種快速、可靠而有效的分析方法;。馮文豪[8]等利用電子鼻結(jié)合主成分分析-判別分析(PCA-DA),建立川貝母飲片真?zhèn)渭吧唐芬?guī)格辨識(shí)模型。結(jié)果顯示電子鼻辨識(shí)真?zhèn)渭耙?guī)格模型的準(zhǔn)確率均較高,耗時(shí)相對(duì)較短。拱健婷[9]等通過(guò)電子鼻和頂空-氣-質(zhì)聯(lián)用技術(shù)(HS-GCMS)分析3種中藥的氣味及揮發(fā)性成分,采用雙標(biāo)圖分析傳感器響應(yīng)值與揮發(fā)性化合物之間的聯(lián)系。結(jié)果雷達(dá)圖顯示3種中藥的氣味響應(yīng)值不同,主成分分析和偏最小二乘判別分析均能較好區(qū)分3種中藥。
智能感官技術(shù)在不同產(chǎn)地中藥材鑒別方面的應(yīng)用
汪云偉[10]等采用電子鼻技術(shù)對(duì)20批黑順片進(jìn)行檢測(cè),獲得電子鼻在傳感器的響應(yīng)值,并利用主成分分析(PCA)、判別因子分析(DFA)對(duì)響應(yīng)值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。結(jié)論采用電子鼻技術(shù)建立了黑順片氣味識(shí)別方法,該方法可以用于產(chǎn)地和等級(jí)的區(qū)分,為中藥的快速鑒別及氣味的客觀化提供借鑒。朱廣飛[11]等采用Heracles Neo超快速氣相電子鼻對(duì)廣藿香飲片及3個(gè)產(chǎn)地的藿香飲片樣品進(jìn)行氣味分析，通過(guò)主成分分析（principal component analysis,PCA）、判別因子分析（discriminant factor analysis,DFA）、軟獨(dú)立建模分析（soft independent modeling of class analysis,SIMCA）3種化學(xué)計(jì)量學(xué)模型能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)廣藿香飲片的快速鑒別。張禮欣[12]等采用HeraclesⅡ型超快速氣相電子鼻技術(shù)對(duì)不同產(chǎn)地荊芥穗進(jìn)行氣味鑒別,根據(jù)獲取的圖譜信息結(jié)合AroChembase數(shù)據(jù)庫(kù)、Kovates保留指數(shù)定性庫(kù)進(jìn)行定性分析;結(jié)論顯示超快速氣相電子鼻技術(shù)可用于鑒別不同產(chǎn)地的荊芥穗。黃特輝[13]等利用電子鼻分別對(duì)不同產(chǎn)地加工、不同產(chǎn)地的太子參氣味進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果表明,通過(guò)運(yùn)用電子鼻技術(shù)對(duì)太子參氣味特征的表征,并與多元統(tǒng)計(jì)分析方法結(jié)合,可實(shí)現(xiàn)利用太子參特殊氣味對(duì)太子參不同產(chǎn)地加工、不同產(chǎn)地樣品鑒別,且區(qū)分效果較為理想。軒菲洋[14]等利用電子鼻和頂空氣相色譜-質(zhì)譜法（HS-GC-MS）檢測(cè)來(lái)自3個(gè)地區(qū)的柴胡樣品的氣味及具體揮發(fā)性成分，通過(guò)偏最小二乘法-判別分析（PLS-DA）分析不同產(chǎn)地柴胡樣品-傳感器響應(yīng)值-揮發(fā)性成分之間的關(guān)系。結(jié)果顯示電子鼻的檢測(cè)結(jié)果經(jīng)主成分分析（PCA）后進(jìn)行線性判別分析（LDA）能較好區(qū)分來(lái)自不同產(chǎn)地的柴胡樣品。
智能感官技術(shù)在中藥炮制方面的應(yīng)用
劉濤濤[15]等運(yùn)用電子鼻系統(tǒng)對(duì)1～9次蒸曬大黃、生大黃、熟大黃樣品進(jìn)行氣味分析，通過(guò)主成分分析（PCA）、線性判別分析（LDA）及載荷（Loadings）分析對(duì)獲得的特征數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，從氣味特征上初步明確了大黃九蒸九曬炮制過(guò)程中氣味的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，并且從氣味特征上明確了九蒸九曬大黃與熟大黃的差異。張思聰[16]等采用電子鼻系統(tǒng),分析九香蟲(chóng)樣品的"氣"特征,并將所得數(shù)據(jù)分別進(jìn)行Loadings、PCA及LDA等統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，九香蟲(chóng)生品與制品的共性成分為機(jī)硫化合物,可能為其功效的主要物質(zhì);九香蟲(chóng)生品"氣"的標(biāo)志性成分為甲烷等短鏈烴類成分,九香蟲(chóng)制品"氣"的標(biāo)志性成分為芳香類成分。錢怡潔[17]等采用超快速氣相電子鼻采集氣味圖譜，與AroChembase數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比得到氣味成分信息，結(jié)合峰面積分析氣味成分動(dòng)態(tài)變化并進(jìn)行化學(xué)模式識(shí)別分析，建立了山茱萸炮制過(guò)程中氣味成分的動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)方法，乙醇等8個(gè)氣味成分可作為山茱萸炮制過(guò)程的監(jiān)測(cè)指標(biāo)。秦宇雯[18]等通過(guò)建立生、醋溫郁金的Heracles NEO檢測(cè)方法，結(jié)合Arochembase數(shù)據(jù)庫(kù)，采用主成分分析（principal component analysis,PCA）、判別因子分析（discriminant factor analysis,DFA）和變量投影重要性指標(biāo)（variable importance in projection,VIP）方法，對(duì)其色譜峰進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，可應(yīng)用于生、醋溫郁金的氣味差異標(biāo)志物快速識(shí)別，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。蔣孝峰[19]等使用超快速氣相電子鼻對(duì)麥芽炒制過(guò)程中產(chǎn)生的香氣成分進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果生麥芽中固有及加熱過(guò)程中產(chǎn)生的成分共18種,根據(jù)外觀性狀判別,綜合氣味信息描述與文獻(xiàn)研究,推測(cè)3-甲基丁醛、2-甲基丁醛為炒制過(guò)程中"香氣"產(chǎn)生的物質(zhì)基礎(chǔ),糠醛、2,3-丁二酮、2-乙基-3,6-二甲基吡嗪為"焦香氣"產(chǎn)生的物質(zhì)基礎(chǔ)。蔣昊[20]以電子鼻技術(shù)測(cè)定山楂生品及炮制品的氣味，以酸堿滴定法測(cè)定山楂生品及炮制品的總有機(jī)酸含量；以HPLC法測(cè)定山楂生品及炮制品中10種水溶性有機(jī)酸成分含量，得出烘制溫度180℃、烘制時(shí)間8 min、烘制厚度層數(shù)為1層的條件下炮制的山楂風(fēng)味最佳。
總結(jié)
智能感官技術(shù)是一種融合人工智能與感官分析的創(chuàng)新技術(shù)，涵蓋電子鼻、電子舌、電子眼等，能模擬、延伸甚至超越人類感官，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品、環(huán)境的客觀、精準(zhǔn)、高效檢測(cè)評(píng)價(jià)。在中藥領(lǐng)域，該技術(shù)克服了傳統(tǒng)感官評(píng)價(jià)法的主觀性、重復(fù)性差等問(wèn)題，被廣泛應(yīng)用于易混中藥材及飲片的真?zhèn)舞b別、不同產(chǎn)地中藥材的鑒別以及中藥炮制過(guò)程的監(jiān)測(cè)，有效提升了中藥質(zhì)量控制的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，推動(dòng)了中藥行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。
盡管智能感官技術(shù)在中藥領(lǐng)域的多個(gè)方面已展現(xiàn)出應(yīng)用潛力，但目前智能感官儀器仍面臨諸多挑戰(zhàn)，嚴(yán)重制約了其技術(shù)的發(fā)展與廣泛應(yīng)用。這些儀器目前存在價(jià)格昂貴、組件過(guò)多、體積過(guò)大、攜帶不易、耗材使用壽命短等缺點(diǎn)，且大部分儀器對(duì)環(huán)境的要求較高，數(shù)據(jù)穩(wěn)定性尚欠佳，環(huán)境溫濕度、異味等都會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)造成影響。
參考文獻(xiàn)：
[1]王俊,胡桂仙,于勇,等. 電子鼻與電子舌在食品檢測(cè)中的應(yīng)用研究進(jìn)展 [J]. 農(nóng) 業(yè)工程學(xué)報(bào), 2004, (02): 292-295.
[2]鄒慧琴,劉勇,林輝,等. 電子鼻技術(shù)及應(yīng)用研究進(jìn)展 [J]. 傳感器世界，2011, 17 (11): 6-11. DOI:10.16204/j.cnki.sw.2011.11.007.
[3]滕炯華,王磊,袁朝輝. 基于電子舌技術(shù)的果汁飲料識(shí)別 [J]. 測(cè)控技術(shù), 2004, (11): 4-5. DOI:10.19708/j.ckjs.2004.11.002.
[4]李建軍,常筱沛,馬靜瀟等.電子眼、電子鼻和電子舌鑒別不同品種、不同產(chǎn)地生 地黃.中成藥 . 2022 ,44 (11) :3549-3554
[5]劉鵬,白上圓,張維瑞等.電子鼻技術(shù)鑒別金銀花真?zhèn)?、產(chǎn)地、貯藏年份.中成藥 .2021 ,43 (07) :1960-1963
[6]劉瑞新,郝小佳,張慧杰等.基于電子眼技術(shù)的中藥川貝母真?zhèn)渭耙?guī)格的快速辨識(shí) 研究.中國(guó)中藥雜志 . 2020 ,45 (14) :3441-3451
[7]拱健婷,王佳宇,李莉等.基于電子鼻氣味指紋圖譜與XGBoost算法鑒別姜黃屬中藥.中國(guó)中藥雜志 . 2019 ,44 (24):5375-5381
[8]馮文豪,田亮玉,施鈞瀚等.電子鼻技術(shù)應(yīng)用于川貝母真?zhèn)渭耙?guī)格辨識(shí)的可行性分析.中國(guó)實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志 . 2021 ,27 (13):108-118
[9]拱健婷,李莉,叢悅.基于電子鼻和HS-GC-MS分析溫郁金源3種中藥氣味差異.現(xiàn)代中藥研究與實(shí)踐 . 2021 ,35 (04) :6-10
[10]汪云偉，鐘戀，譚茂蘭，等.基于電子鼻技術(shù)的附子(黑順片)等級(jí)及產(chǎn)地的區(qū)分研究.中成藥，2014,36(12):2565-2569.
[11]朱廣飛，王靜，錢怡潔，等.基于Heracles Neo超快速氣相電子鼻對(duì)廣藿香飲片的快速鑒別及氣味指紋圖譜研究.中草藥，2022,53(5):1320-1327.
[12]張禮欣，于小聰，王澤琨，等.基于氣味信息的荊芥穗產(chǎn)地鑒別.中國(guó)藥房，2021,32(18):2203-2209.
[13]黃特輝，張志杰，郭媛媛，等.基于電子鼻技術(shù)的太子參產(chǎn)地及產(chǎn)地加工方法鑒別.中國(guó)藥學(xué)雜志，2020,55(10):811-816.
[14]軒菲洋,姜丹,申小營(yíng),等.基于電子鼻和頂空氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)的不同產(chǎn)地北柴胡氣味差異分析[J].中國(guó)現(xiàn)代中藥,2022,24(11):21412149.DOI:10.13313/j.issn.1673-4890.20220331005.
[15]劉濤濤，代悅，于淼，等.基于智能感官分析技術(shù)的九蒸九曬大黃飲片氣味表征.中國(guó)實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志，2022,28(20):116-121.
[16]張思聰，張振秋，李峰.基于電子鼻技術(shù)分析生、制九香蟲(chóng)藥材“氣”特征.中華中醫(yī)藥學(xué)刊，2021,39(6):145-147.
[17]錢怡潔，魏偉，朱廣飛，等.超快速氣相電子鼻分析山茱萸炮制過(guò)程氣味成分動(dòng)態(tài)變化.中國(guó)藥房，2022,33(18):2182-2186.
[18]秦宇雯，費(fèi)程浩，蘇聯(lián)麟，等.基于Heracles Neo超快速氣相色譜電子鼻對(duì)溫郁金醋制前后氣味差異標(biāo)志物的快速識(shí)別研究.中草藥，2022,53(5):1313-1319.
[19]蔣孝峰，謝輝，陸兔林，等.基于Heracles Neo超快速氣相電子鼻技術(shù)的麥芽炒制過(guò)程氣味變化物質(zhì)基礎(chǔ)研究.中草藥，2022,53(1):41-50.
[20]蔣昊.基于電子鼻和HPLC多成分含量分析的焦山楂烘制工藝研究.天津中醫(yī)藥，2022,39(5):668-674.
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