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智能感官技術(shù)賦能谷物風(fēng)味機(jī)理研究｜上海保圣c?Nose電子鼻助力旱堿麥品質(zhì)解析

谷物風(fēng)味是決定小麥?zhǔn)秤闷焚|(zhì)、加工屬性與市場(chǎng)附加值的核心評(píng)價(jià)維度，其形成貫穿作物種植脅迫、籽粒代謝積累、制粉工藝分級(jí)、熱加工反應(yīng)轉(zhuǎn)化的完整鏈條。相較于常規(guī)種植小麥，旱堿麥長(zhǎng)期處于干旱、高鹽的雙重逆境脅迫環(huán)境，籽粒內(nèi)部代謝通路發(fā)生特異性調(diào)控，糖類(lèi)、游離氨基酸、多肽、不飽和脂肪酸及多種風(fēng)味前體物質(zhì)大量富集，使其面制品具備醇厚濃郁、層次豐富的獨(dú)特風(fēng)味特征。現(xiàn)階段，針對(duì)旱堿麥逆境生理、風(fēng)味物質(zhì)代謝、加工風(fēng)味演變的深度機(jī)理解析，已成為糧食種質(zhì)改良、特色糧油資源利用、高端面制品研發(fā)的重點(diǎn)科研方向。

在傳統(tǒng)谷物風(fēng)味研究體系中，檢測(cè)手段存在明顯的技術(shù)局限性。人工感官品評(píng)依賴(lài)評(píng)價(jià)員主觀感知閾值，易受疲勞效應(yīng)、環(huán)境干擾、個(gè)體差異影響，無(wú)法實(shí)現(xiàn)微量風(fēng)味差異的精準(zhǔn)量化與重復(fù)性驗(yàn)證，難以支撐嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臋C(jī)理對(duì)照實(shí)驗(yàn)。而氣相色譜、質(zhì)譜等理化檢測(cè)設(shè)備，僅能對(duì)揮發(fā)性小分子香氣物質(zhì)進(jìn)行靶向定性定量，僅在解釋“香氣成分差異”，無(wú)法表征小麥、面粉及熟制產(chǎn)品的整體味覺(jué)輪廓、滋味協(xié)調(diào)性、醇厚感、澀感、回甘及適口性差異。單一理化檢測(cè)與人工品評(píng)的組合模式，存在數(shù)據(jù)片面、重復(fù)性差、無(wú)法建模分析的短板，難以系統(tǒng)完整地闡釋旱堿麥區(qū)別于普通小麥的風(fēng)味形成機(jī)理。

近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所和中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與營(yíng)養(yǎng)健康研究院（滄州）的谷物加工與品質(zhì)調(diào)控團(tuán)隊(duì)、國(guó)家小麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系質(zhì)量安全與營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)評(píng)價(jià)崗以旱堿麥為突破口，首次從種植、磨制到熱加工全鏈條系統(tǒng)解析了“麥香味是什么、如何形成、為何旱堿麥香味更濃郁”三大問(wèn)題，破譯了藏在旱堿麥里的“麥香密碼”。

在本次旱堿麥全鏈條風(fēng)味機(jī)理解析研究中，科研團(tuán)隊(duì)引入上海保圣c?Nose智能電子鼻感官分析系統(tǒng)作為核心香氣量化檢測(cè)設(shè)備，完成樣品整體香氣品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化、智能化解析。上海保圣c?Nose電子鼻采用多通道廣譜氣味傳感器陣列技術(shù)，基于仿生嗅覺(jué)識(shí)別原理，模擬人體鼻腔嗅覺(jué)受體的感知機(jī)制，可對(duì)樣品揮發(fā)氣體中的醛、醇、酯、酮類(lèi)等多維香氣信息進(jìn)行同步采集與信號(hào)轉(zhuǎn)化。設(shè)備搭載高精度信號(hào)采集模塊與降噪算法，能夠過(guò)濾環(huán)境干擾信號(hào)，將復(fù)雜、模糊、難以量化的食品香氣特征，轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定客觀、可用于統(tǒng)計(jì)學(xué)分析的數(shù)字化香氣指紋圖譜，實(shí)現(xiàn)谷物香氣品質(zhì)的精準(zhǔn)表征。 

研究中，上海保圣c?Nose電子鼻承擔(dān)了全組別樣品的香氣差異對(duì)照實(shí)驗(yàn)，覆蓋旱堿麥原糧、普通小麥對(duì)照樣品、不同粉路面粉、不同熱加工工藝面制品等多維度實(shí)驗(yàn)樣本。依托快速無(wú)損檢測(cè)、樣品前處理簡(jiǎn)便的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，設(shè)備高效完成大批量樣品平行比對(duì)測(cè)試，精準(zhǔn)捕捉不同種植脅迫、不同加工工序帶來(lái)的細(xì)微香氣差異。在實(shí)驗(yàn)邏輯中，電子鼻香氣大數(shù)據(jù)與GC?IMS、GC?MS揮發(fā)性物質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)形成香氣輪廓?特征分子雙向互補(bǔ)驗(yàn)證體系：理化儀器鎖定具體揮發(fā)性風(fēng)味小分子物質(zhì)，保圣電子鼻表征樣品宏觀整體香氣特征，從微觀分子代謝與宏觀感官品質(zhì)雙重維度，系統(tǒng)解析旱堿麥逆境富集香氣前體、熱加工過(guò)程轉(zhuǎn)化生成風(fēng)味物質(zhì)的完整機(jī)理，為研究團(tuán)隊(duì)篩選10種核心差異風(fēng)味物質(zhì)、闡釋旱堿麥濃醇麥香形成機(jī)制，提供關(guān)鍵的香氣數(shù)據(jù)支撐。

在技術(shù)原理與學(xué)術(shù)應(yīng)用方面，上海保圣c?Nose電子鼻具備極強(qiáng)的科研適配性。設(shè)備傳感器擁有高選擇性、高靈敏度與優(yōu)良交叉敏感性，不對(duì)單一氣體組分響應(yīng)，而是對(duì)樣品整體揮發(fā)性風(fēng)味體系開(kāi)展全域識(shí)別，契合食品風(fēng)味“復(fù)合協(xié)同效應(yīng)”的科研邏輯。檢測(cè)數(shù)據(jù)支持主成分分析、聚類(lèi)分析、差異顯著性分析、風(fēng)味建模等深度統(tǒng)計(jì)學(xué)挖掘，能夠直觀區(qū)分樣品香氣相似度與差異化特征，完美適配種質(zhì)對(duì)比、脅迫機(jī)理研究、工藝優(yōu)化、品質(zhì)分級(jí)、儲(chǔ)存過(guò)程香氣衰減研究等糧油科研場(chǎng)景。同時(shí)設(shè)備檢測(cè)方法符合國(guó)標(biāo)及行業(yè)感官分析技術(shù)規(guī)范，數(shù)據(jù)可溯源、可復(fù)現(xiàn)，可支撐學(xué)術(shù)論文、科研課題、專(zhuān)利成果產(chǎn)出，為谷物品質(zhì)機(jī)理研究提供標(biāo)準(zhǔn)化智能感官解決方案。

現(xiàn)代糧食科研已經(jīng)告別經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)的研究模式，步入精準(zhǔn)量化、數(shù)字賦能、機(jī)理闡釋的全新發(fā)展階段。傳統(tǒng)人工嗅辨評(píng)價(jià)受評(píng)價(jià)者個(gè)體差異、感官疲勞、環(huán)境條件等多重因素干擾，在數(shù)據(jù)客觀性、結(jié)果可復(fù)現(xiàn)性上存在固有局限，已不能滿(mǎn)足糧食品質(zhì)深度研究的科研訴求。上海保圣c?Nose電子鼻依托仿生傳感核心技術(shù)，搭建客觀標(biāo)準(zhǔn)化的谷物香氣評(píng)價(jià)范式，破解小麥及面制品香氣難以量化表征、重復(fù)性差、主觀誤差突出的關(guān)鍵技術(shù)難題，推動(dòng)谷物香氣評(píng)價(jià)由定性經(jīng)驗(yàn)描述轉(zhuǎn)向定量數(shù)字化解析。

立足糧食安全與種業(yè)振興的發(fā)展背景，上海保圣將堅(jiān)持自主儀器技術(shù)創(chuàng)新，以智能感官檢測(cè)技術(shù)助力糧油科研體系建設(shè)，助力特色旱作、鹽堿地逆境作物資源的挖掘利用，為谷物品質(zhì)分子機(jī)理研究、優(yōu)良種質(zhì)篩選培育、高端面制品產(chǎn)業(yè)提質(zhì)升級(jí)，筑牢國(guó)產(chǎn)科學(xué)儀器的硬件底座與技術(shù)支撐。