中药材种类繁多，其中植物类药材高达一万多种。基于生物种的遗传因素，不同药材的不同成分造就了不同“形、色、气、味”,进而导致药效的特性。而生长条件、储存环境的差异，使得同种中药材不同批次的药材质量不一。自古以来，中药材的传统经验鉴别法便是人们依据药材的外观形状(即形、色、气、味),以看、摸、闻、尝等感官方法来判断药材的真伪优劣。然而，由于这些方法基于人的基本感觉器官，存在主观性强、重复性差、易疲劳及不易量化等问题。且随着现代生活节奏的加快，传统技艺的经验传承不足，导致能够熟练掌握运用该技术的人才出现青黄不接的局面。智能感官评价可以克服人工感官评价主观性强、重复性差等缺点，已被广泛地应用到中药领域。

 

智能感官技术概述

 

智能感官技术是一种融合了人工智能与感官分析的技术。它利用先进的传感器和智能算法来模拟、延伸或超越人类的感官功能，如视觉、听觉、嗅觉、味觉，从而实现对产品、环境等对象进行更客观、准确、高效的检测和评价。人工智能感官包括电子眼、电子舌、电子鼻等，通过获取气味、滋味以及外观信号来描述和表征中药的综合风味品质。
 

电子鼻：

电子鼻又称气味扫描仪,是20世纪90年代发展起来的一种快速检测食品的新颖仪器。它以特定的传感器和模式识别系统快速提供被测样品的整体信息,指示样品的隐含特征[1]。电子鼻包括3个部分：气味分子被人工嗅觉系统中的传感器阵列吸附、产生信号，如同人的嗅觉细胞；生成的信号经各种方法加工处理与传输，如同人的嗅觉神经网络；将处理后的信号经模式识别系统做出判断，如同人的大脑，对气味做出判断。

 

一个典型的电子鼻主要由三部分构成：顶空进样器，将装有样品的顶空密封瓶上方气体通过顶空吸入到带有传感器阵列的主机中；气体传感器阵列，带有分析样品气味的气体作用于传感器阵列，产生瞬间响应，响应强度逐渐变强再变弱，最后达到稳定状态；信号处理系统，也被称为模式识别系统，由气体传感器阵列所获得的气味信息，要经过预处理并进行特征提取，再利用软件进行各种统计分析。其中传感器阵列、模式识别系统是决定电子鼻工作效能的核心因素[2]。

 

电子舌：

电子舌是一种使用类似于生物系统的材料作传感器的敏感膜,当类脂薄膜的一侧与味觉物质接触时,膜电势发生变化,从而产生响应,检测出各类物质之间的相互关系。这种味觉传感器具有高灵敏度、可靠性、重复性。它可以对样品进行量化,同时可以对一些成分含量进行测量[1]。

 

电子舌由味觉传感器、信号采集器和模式识别工具三部分组成。其中，味觉传感器是由数种可敏感味觉成分的金属丝组成(多传感器阵列)，这些金属丝能将味觉信号转换成电信号；信号采集器将样本收集并存储在计算机内存中；模式识别工具则是模拟人脑将采集的电信号加以分析、识别。它是具有识别单一和复杂味道能力的装置。电子舌的输出信号表明，它可以对不同的味道质量，也就是不同的化学物质成分进行模式识别[3]。

 

智能感官技术在易混中药材及饮片真伪鉴别方面的应用

 

李建军[4]等采用电子眼、电子鼻和电子舌技术采集相关数据，对所得数据进行主成分分析(PCA),并对不同品种、不同产地生地黄从颜色、气味和滋味3方面进行评价鉴别。结论是不同品种、不同产地的生地黄能通过电子眼、电子鼻和电子舌技术迅速区分开来，颜色、气味、滋味可以作为地黄药材质量评价依据之一。刘鹏等[5]利用电子鼻对三种金银花进行区分,通过主成分分析、判别因子分析对其进行统计,与主成分分析比较,判别因子分析识别模型可更清晰地区分金银花真品与混淆品,以及不同产地、贮藏年份。刘瑞新等[6]利用电子眼技术采集川贝母光学数据并借助化学计量学方法利用判别分析（DA）、最小二乘支持向量机（LS-SVM）、偏最小二乘-判别分析（PLS-DA）、主成分分析-判别分析（PCA-DA）4种真伪及商品规格辨识模型。结果显示电子眼技术可用于川贝母质量快速辨识。拱健婷等[7]通过电子鼻采集姜黄属郁金、莪术、姜黄、片姜黄4味中药的气味指纹图谱,应用XGBoost算法对中药的气味特征进行学习,并建立快速有效的判别模型。实验结果表明。电子鼻气味指纹图谱结合XGBoost建立的判别模型可以实现姜黄属中药郁金、莪术、姜黄、片姜黄的快速准确鉴别,为中药智能鉴别提供一种快速、可靠而有效的分析方法;。冯文豪[8]等利用电子鼻结合主成分分析-判别分析(PCA-DA),建立川贝母饮片真伪及商品规格辨识模型。结果显示电子鼻辨识真伪及规格模型的准确率均较高,耗时相对较短。拱健婷[9]等通过电子鼻和顶空-气-质联用技术(HS-GCMS)分析3种中药的气味及挥发性成分,采用双标图分析传感器响应值与挥发性化合物之间的联系。结果雷达图显示3种中药的气味响应值不同,主成分分析和偏最小二乘判别分析均能较好区分3种中药。

 

智能感官技术在不同产地中药材鉴别方面的应用

 

汪云伟[10]等采用电子鼻技术对20批黑顺片进行检测,获得电子鼻在传感器的响应值,并利用主成分分析(PCA)、判别因子分析(DFA)对响应值进行数据处理。结论采用电子鼻技术建立了黑顺片气味识别方法,该方法可以用于产地和等级的区分,为中药的快速鉴别及气味的客观化提供借鉴。朱广飞[11]等采用Heracles Neo超快速气相电子鼻对广藿香饮片及3个产地的藿香饮片样品进行气味分析，通过主成分分析（principal component analysis,PCA）、判别因子分析（discriminant factor analysis,DFA）、软独立建模分析（soft independent modeling of class analysis,SIMCA）3种化学计量学模型能够实现对广藿香饮片的快速鉴别。张礼欣[12]等采用HeraclesⅡ型超快速气相电子鼻技术对不同产地荆芥穗进行气味鉴别,根据获取的图谱信息结合AroChembase数据库、Kovates保留指数定性库进行定性分析;结论显示超快速气相电子鼻技术可用于鉴别不同产地的荆芥穗。黄特辉[13]等利用电子鼻分别对不同产地加工、不同产地的太子参气味进行检测。结果表明,通过运用电子鼻技术对太子参气味特征的表征,并与多元统计分析方法结合,可实现利用太子参特殊气味对太子参不同产地加工、不同产地样品鉴别,且区分效果较为理想。轩菲洋[14]等利用电子鼻和顶空气相色谱-质谱法（HS-GC-MS）检测来自3个地区的柴胡样品的气味及具体挥发性成分，通过偏最小二乘法-判别分析（PLS-DA）分析不同产地柴胡样品-传感器响应值-挥发性成分之间的关系。结果显示电子鼻的检测结果经主成分分析（PCA）后进行线性判别分析（LDA）能较好区分来自不同产地的柴胡样品。

 

智能感官技术在中药炮制方面的应用

 

刘涛涛[15]等运用电子鼻系统对1～9次蒸晒大黄、生大黄、熟大黄样品进行气味分析，通过主成分分析（PCA）、线性判别分析（LDA）及载荷（Loadings）分析对获得的特征数据进行处理和分析，从气味特征上初步明确了大黄九蒸九晒炮制过程中气味的动态变化规律，并且从气味特征上明确了九蒸九晒大黄与熟大黄的差异。张思聪[16]等采用电子鼻系统,分析九香虫样品的"气"特征,并将所得数据分别进行Loadings、PCA及LDA等统计学分析，九香虫生品与制品的共性成分为机硫化合物,可能为其功效的主要物质;九香虫生品"气"的标志性成分为甲烷等短链烃类成分,九香虫制品"气"的标志性成分为芳香类成分。钱怡洁[17]等采用超快速气相电子鼻采集气味图谱，与AroChembase数据库对比得到气味成分信息，结合峰面积分析气味成分动态变化并进行化学模式识别分析，建立了山茱萸炮制过程中气味成分的动态变化监测方法，乙醇等8个气味成分可作为山茱萸炮制过程的监测指标。秦宇雯[18]等通过建立生、醋温郁金的Heracles NEO检测方法，结合Arochembase数据库，采用主成分分析（principal component analysis,PCA）、判别因子分析（discriminant factor analysis,DFA）和变量投影重要性指标（variable importance in projection,VIP）方法，对其色谱峰进行数据处理和分析，可应用于生、醋温郁金的气味差异标志物快速识别，具有重要的应用价值。蒋孝峰[19]等使用超快速气相电子鼻对麦芽炒制过程中产生的香气成分进行检测,结果生麦芽中固有及加热过程中产生的成分共18种,根据外观性状判别,综合气味信息描述与文献研究,推测3-甲基丁醛、2-甲基丁醛为炒制过程中"香气"产生的物质基础,糠醛、2,3-丁二酮、2-乙基-3,6-二甲基吡嗪为"焦香气"产生的物质基础。蒋昊[20]以电子鼻技术测定山楂生品及炮制品的气味，以酸碱滴定法测定山楂生品及炮制品的总有机酸含量；以HPLC法测定山楂生品及炮制品中10种水溶性有机酸成分含量，得出烘制温度180℃、烘制时间8 min、烘制厚度层数为1层的条件下炮制的山楂风味最佳。

 

总结

 

智能感官技术是一种融合人工智能与感官分析的创新技术，涵盖电子鼻、电子舌、电子眼等，能模拟、延伸甚至超越人类感官，实现对产品、环境的客观、精准、高效检测评价。在中药领域，该技术克服了传统感官评价法的主观性、重复性差等问题，被广泛应用于易混中药材及饮片的真伪鉴别、不同产地中药材的鉴别以及中药炮制过程的监测，有效提升了中药质量控制的科学性和准确性，推动了中药行业的现代化发展。

尽管智能感官技术在中药领域的多个方面已展现出应用潜力，但目前智能感官仪器仍面临诸多挑战，严重制约了其技术的发展与广泛应用。这些仪器目前存在价格昂贵、组件过多、体积过大、携带不易、耗材使用寿命短等缺点，且大部分仪器对环境的要求较高，数据稳定性尚欠佳，环境温湿度、异味等都会对数据造成影响。

 

参考文献：

[1]王俊,胡桂仙,于勇,等. 电子鼻与电子舌在食品检测中的应用研究进展 [J]. 农 业工程学报, 2004, (02): 292-295.

[2]邹慧琴,刘勇,林辉,等. 电子鼻技术及应用研究进展 [J]. 传感器世界，2011, 17 (11): 6-11. DOI:10.16204/j.cnki.sw.2011.11.007.

[3]滕炯华,王磊,袁朝辉. 基于电子舌技术的果汁饮料识别 [J]. 测控技术, 2004, (11): 4-5. DOI:10.19708/j.ckjs.2004.11.002.

[4]李建军,常筱沛,马静潇等.电子眼、电子鼻和电子舌鉴别不同品种、不同产地生 地黄.中成药 . 2022 ,44 (11) :3549-3554

[5]刘鹏,白上圆,张维瑞等.电子鼻技术鉴别金银花真伪、产地、贮藏年份.中成药 .2021 ,43 (07) :1960-1963

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[9]拱健婷,李莉,丛悦.基于电子鼻和HS-GC-MS分析温郁金源3种中药气味差异.现代中药研究与实践 . 2021 ,35 (04) :6-10

[10]汪云伟，钟恋，谭茂兰，等.基于电子鼻技术的附子(黑顺片)等级及产地的区分研究.中成药，2014,36(12):2565-2569.

[11]朱广飞，王静，钱怡洁，等.基于Heracles Neo超快速气相电子鼻对广藿香饮片的快速鉴别及气味指纹图谱研究.中草药，2022,53(5):1320-1327.

[12]张礼欣，于小聪，王泽琨，等.基于气味信息的荆芥穗产地鉴别.中国药房，2021,32(18):2203-2209.

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[18]秦宇雯，费程浩，苏联麟，等.基于Heracles Neo超快速气相色谱电子鼻对温郁金醋制前后气味差异标志物的快速识别研究.中草药，2022,53(5):1313-1319.

[19]蒋孝峰，谢辉，陆兔林，等.基于Heracles Neo超快速气相电子鼻技术的麦芽炒制过程气味变化物质基础研究.中草药，2022,53(1):41-50.

[20]蒋昊.基于电子鼻和HPLC多成分含量分析的焦山楂烘制工艺研究.天津中医药，2022,39(5):668-674.

 

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