氣味辨識(shí)是傳統(tǒng)中醫(yī)藥藥材鑒定、性味判別與質(zhì)量評(píng)價(jià)的經(jīng)典手段，依靠醫(yī)師感官經(jīng)驗(yàn)判定存在主觀性強(qiáng)、量化困難、重復(fù)性差等短板。AIRSENSE電子鼻憑借仿生嗅覺(jué)傳感陣列優(yōu)勢(shì)，可快速采集中藥材揮發(fā)性氣味指紋圖譜，結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)與智能算法實(shí)現(xiàn)氣味信息數(shù)字化解析。本文系統(tǒng)梳理近十余年國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究文獻(xiàn)，從設(shè)備原理、研究應(yīng)用、數(shù)據(jù)模型、研究成果等方面，深度剖析 AIRSENSE 電子鼻在中藥材真?zhèn)舞b別、產(chǎn)地溯源、品質(zhì)分級(jí)、性味辨識(shí)、炮制加工及倉(cāng)儲(chǔ)貯藏領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀。

設(shè)備工作原理

AIRSENSE電子鼻內(nèi)置 10 種不同敏感特性傳感器，對(duì)藥材釋放的混合揮發(fā)性氣體產(chǎn)生差異化響應(yīng)信號(hào)，形成專屬氣味響應(yīng)曲線。通過(guò)提取傳感器響應(yīng)值、穩(wěn)態(tài)特征值、差值特征值等數(shù)據(jù)，依托主成分分析（PCA）、線性判別分析（LDA）、偏最小二乘判別分析（PLS-DA）、支持向量機(jī)（SVM）、隨機(jī)森林等算法，完成樣本聚類(lèi)、分類(lèi)、判別與預(yù)測(cè)分析，實(shí)現(xiàn)藥材氣味特征的智能識(shí)別。

文獻(xiàn)研究基礎(chǔ)概況

AIRSENSE電子鼻應(yīng)用于中藥材鑒別研究始于 2010 年前后，眾多科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)展基礎(chǔ)性探究；2015—2020 年進(jìn)入快速發(fā)展階段，研究方向從單一品種鑒別拓展至多維度質(zhì)量評(píng)價(jià)；2020 年至今，研究趨向算法優(yōu)化、多感官融合、藥效關(guān)聯(lián)三大方向。

具體應(yīng)用研究詳述

01中藥材真?zhèn)舞b別與易混淆品區(qū)分

中藥材市場(chǎng)存在大量偽品、摻偽品、近緣混淆品，嚴(yán)重影響臨床用藥安全，電子鼻氣味鑒別成為快速打假的有效手段，相關(guān)實(shí)證研究成果豐富。

1、白及及近似藥材鑒別研究

研究人員在《中國(guó)實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志》發(fā)表，以正品白及、偽品黃花白及、混淆品天麻、玉竹為研究對(duì)象，采用 AIRSENSE電子鼻采集四種藥材氣味圖譜，對(duì)比 PCA、DA、PLS-DA三種判別模型效果。結(jié)果表明：四種藥材氣味指紋差異顯著，模型下樣品整體鑒別正確率可達(dá)95% 以上，檢測(cè)流程簡(jiǎn)便，可實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)快速篩查，彌補(bǔ)傳統(tǒng)性狀鑒別易混淆的缺陷。

2、川貝母真?zhèn)闻c規(guī)格分級(jí)研究

多篇行業(yè)研究文獻(xiàn)以川貝母為試驗(yàn)材料，利用AIRSENSE電子鼻區(qū)分野生川貝、栽培川貝及各類(lèi)摻偽貝母，同時(shí)完成松貝、青貝、爐貝主流商品規(guī)格區(qū)分。數(shù)據(jù)表明：電子鼻檢測(cè)耗時(shí)遠(yuǎn)低于藥典傳統(tǒng)鑒定方法，真?zhèn)舞b別準(zhǔn)確率達(dá) 95%，商品規(guī)格分類(lèi)準(zhǔn)確率接近 90%，可作為川貝母藥材快速分級(jí)輔助手段。

3、辛味中藥材分類(lèi)鑒別

研究人員聚焦細(xì)辛、薄荷、荊芥等典型辛味中藥材，依托AIRSENSE電子鼻采集氣味數(shù)據(jù)，融合局部線性嵌入（LLE）與線性判別分析算法，解決辛味藥材氣味相似度高、難以精準(zhǔn)區(qū)分的難題，中藥五味客觀量化研究體系。

02中藥材道地產(chǎn)區(qū)溯源研究

道地藥材是中醫(yī)藥優(yōu)質(zhì)藥材核心標(biāo)準(zhǔn)，不同種植地域、氣候、土壤培育的同種藥材揮發(fā)性成分差異明顯，氣味特征區(qū)別顯著，電子鼻成為產(chǎn)地溯源重要工具。

1、黃連道地產(chǎn)區(qū)溯源

研究人員以國(guó)內(nèi)六大黃連道地產(chǎn)區(qū)藥材為試驗(yàn)樣本，基于AIRSENSE電子鼻原始?xì)馕稊?shù)據(jù)，構(gòu)建 MI-HSIC 混合加權(quán)指數(shù)特征優(yōu)化方法，再結(jié)合 SVM 與隨機(jī)森林模型開(kāi)展產(chǎn)地判別。試驗(yàn)結(jié)論：經(jīng)過(guò)特征優(yōu)化后，黃連產(chǎn)地溯源整體準(zhǔn)確率高達(dá)96.25%，大幅提升傳統(tǒng)溯源方法的精準(zhǔn)度與效率，為道地黃連產(chǎn)地劃定與原產(chǎn)地保護(hù)提供數(shù)字化依據(jù)。

2、白芷、高良姜產(chǎn)地與品種鑒別

外文期刊研究證實(shí)，采用 AIRSENSE電子鼻結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法，可快速完成不同產(chǎn)地白芷藥材真?zhèn)闻卸ㄅc產(chǎn)地溯源；研究人員將AIRSENSE電子鼻與 GC-MS 聯(lián)用，區(qū)分兩種不同栽培品種高良姜，實(shí)現(xiàn)品種與產(chǎn)地雙重判別，為熱帶藥用植物品質(zhì)管控提供新思路。

3、黨參多產(chǎn)地溯源研究

研究人員在《Food Chemistry》發(fā)表融合性研究，將 AIRSENSE 電子鼻與電子舌味覺(jué)傳感系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，解決黨參試驗(yàn)樣本分布不均衡帶來(lái)的判別誤差，有效提升不同產(chǎn)區(qū)黨參藥材的識(shí)別穩(wěn)定性，推動(dòng)多感官融合技術(shù)在大宗中藥材中的應(yīng)用落地。

03中藥材內(nèi)在品質(zhì)與商品等級(jí)評(píng)價(jià)研究

中藥材氣味特征與內(nèi)部有效成分含量、藥用價(jià)值、儲(chǔ)存狀態(tài)高度相關(guān)，可通過(guò)電子鼻氣味數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)品質(zhì)客觀評(píng)級(jí)。

1、三七藥材品質(zhì)分級(jí)研究

外文期刊中相關(guān)研究利用AIRSENSE電子鼻采集三七主根、剪口、須根不同藥用部位氣味信息，借助 PCA 與 PLS模型完成聚類(lèi)分析，結(jié)果證實(shí)：三七不同藥用部位氣味指紋差異明顯，氣味響應(yīng)強(qiáng)度與人參皂苷類(lèi)有效成分含量存在顯著相關(guān)性，可通過(guò)氣味快速判定三七藥用部位及品質(zhì)優(yōu)劣。

2、大黃基原飲片鑒別研究

研究人員在《中國(guó)藥房》開(kāi)展聯(lián)合檢測(cè)試驗(yàn)，整合AIRSENSE電子鼻、電子舌、GC-IMS 三種檢測(cè)技術(shù)，對(duì)不同基原來(lái)源大黃飲片進(jìn)行系統(tǒng)性識(shí)別，精準(zhǔn)區(qū)分正品大黃與混雜基原藥材，從氣味層面保障臨床飲片投料準(zhǔn)確性。

3、藥材新鮮度與干燥程度判定

研究人員選取廣藿香、薄荷等芳香類(lèi)中藥材，利用AIRSENSE電子鼻對(duì)比新鮮藥材、陰干藥材、烘干藥材的氣味差異，文獻(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果顯示新鮮度判別準(zhǔn)確率可達(dá) 100%，為芳香類(lèi)中藥材采收加工時(shí)機(jī)把控提供數(shù)據(jù)支撐。

04中藥炮制工藝與倉(cāng)儲(chǔ)貯藏

中藥炮制和貯藏過(guò)程中會(huì)發(fā)生氣味的改變，用電子鼻氣味數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)氣味變化過(guò)程。

1、炮制過(guò)程氣味動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

現(xiàn)有多篇期刊文獻(xiàn)指出，中藥材經(jīng)過(guò)酒炙、蜜炙、麩炒、鹽制等傳統(tǒng)炮制工藝后，揮發(fā)性成分發(fā)生轉(zhuǎn)化，氣味隨之改變。利用 AIRSENSE 電子鼻可實(shí)時(shí)捕捉炮制全過(guò)程氣味信號(hào)變化，關(guān)聯(lián)有效成分轉(zhuǎn)化規(guī)律，以此優(yōu)化炮制溫度、炮制時(shí)長(zhǎng)、輔料用量等工藝參數(shù)，推動(dòng)中藥炮制工藝由經(jīng)驗(yàn)化向標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)變。

2、倉(cāng)儲(chǔ)霉變與劣變?cè)缙陬A(yù)警

中藥材長(zhǎng)期貯藏易出現(xiàn)受潮、霉變、蟲(chóng)蛀等變質(zhì)問(wèn)題，變質(zhì)藥材會(huì)釋放特異性異味氣體。相關(guān)應(yīng)用文獻(xiàn)表明，AIRSENSE電子鼻可提前捕捉霉變初期微弱異味信號(hào)，在肉眼無(wú)法識(shí)別變質(zhì)階段完成預(yù)警，降低中藥材倉(cāng)儲(chǔ)損耗，藥材倉(cāng)儲(chǔ)質(zhì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)體系。

文獻(xiàn)研究結(jié)論

1、AIRSENSE電子鼻對(duì)芳香類(lèi)、根莖類(lèi)、花類(lèi)等多數(shù)中藥材具備氣味識(shí)別能力，檢測(cè)速度快、操作簡(jiǎn)單、重復(fù)性好，適配中藥大批量快速質(zhì)檢場(chǎng)景；

2、AIRSENSE電子鼻搭配 PCA、PLS、SVM 等算法后，可穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)藥材真?zhèn)螀^(qū)分、產(chǎn)地溯源、品質(zhì)分級(jí)三大核心功能，檢測(cè)準(zhǔn)確率普遍高于 90%；

3、AIRSENSE電子鼻氣味數(shù)據(jù)可與中藥揮發(fā)性成分、藥效物質(zhì)建立相關(guān)性，能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng) “性味” 感官評(píng)價(jià)的數(shù)字化、客觀化。