AIRSENSE電子鼻：探究不同方法提取的玫瑰精油揮發(fā)性香氣成分

玫瑰精油因富含醇類、醛類、酯類等揮發(fā)性香氣成分，兼具抗氧化、抑菌、抗焦慮等功效，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)療、高檔化妝品領(lǐng)域。香氣作為評(píng)價(jià)玫瑰精油品質(zhì)的核心指標(biāo)，其組成與含量受提取工藝影響顯著 —— 目前水蒸氣蒸餾法（HD）和超聲輔助水蒸氣蒸餾法（UAE）是行業(yè)主流工藝，但兩種方法制備的精油在香氣特征上存在明顯差異，且市場(chǎng)中精油仿制品泛濫，亟需高效的香氣檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)鑒別。
傳統(tǒng)香氣檢測(cè)依賴氣相色譜 - 質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）技術(shù)，雖能精準(zhǔn)定性定量揮發(fā)性成分，但存在檢測(cè)周期長(zhǎng)、操作復(fù)雜、依賴專業(yè)人員等局限。電子鼻技術(shù)作為模擬人類嗅覺的智能檢測(cè)手段，可通過傳感器陣列快速捕捉香氣整體特征，具備高效、便捷、直觀的優(yōu)勢(shì)。其中，AIRSENSE電子鼻系統(tǒng)，憑借其高靈敏度傳感器陣列和穩(wěn)定的數(shù)據(jù)輸出能力，已在食品風(fēng)味檢測(cè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。本文聚焦 AIRSENSE電子鼻在玫瑰精油香氣檢測(cè)中的具體應(yīng)用，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)闡述其檢測(cè)原理、操作方法及實(shí)際效果，為玫瑰精油品質(zhì)控制提供技術(shù)參考。
材料與方法 
試驗(yàn)材料
01
玫瑰精油樣品：
以新疆和田大馬士革新鮮玫瑰為原料，采用兩種方法制備：
水蒸氣蒸餾法（HD）：稱取 200g 玫瑰花，加入 15% 氯化鈉溶液（料液比 1:4 g/mL），蒸餾 4h 后收集精油；
超聲輔助水蒸氣蒸餾法（UAE）：稱取 200g 玫瑰花，加入 15% 氯化鈉溶液（料液比 1:4 g/mL），經(jīng) 200W 功率超聲處理 25min 后，蒸餾 4h 收集精油。
02
電子鼻設(shè)備：
德國(guó) AIRSENSE電子鼻

AIRSENSE 電子鼻 
電子鼻檢測(cè)方法
采用直接頂空吸氣法進(jìn)行玫瑰精油香氣檢測(cè)，具體操作流程如下：
樣品制備：分別取 HD 法、UAE 法提取的玫瑰精油 2.0g，置于 10mL 頂空瓶中，加蓋密封后，在室溫下平衡 30min，確保頂空氣體中香氣成分達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)；
檢測(cè)參數(shù)設(shè)置：電子鼻采樣時(shí)間為 1s / 組，傳感器準(zhǔn)備時(shí)間 5s，樣品分析采樣時(shí)間 120s，自清洗時(shí)間 120s，載氣流量 10mL/min；
數(shù)據(jù)采集：插入電子鼻探頭吸取頂空瓶?jī)?nèi)頂端空氣，通過傳感器陣列捕捉香氣成分信號(hào)，系統(tǒng)自動(dòng)記錄各傳感器的響應(yīng)值（響應(yīng)值定義為樣品通過傳感器的電阻變化 G 與空氣通過傳感器的電阻變化 G?的比值）；
數(shù)據(jù)分析：采用 WinMuster 軟件對(duì)電子鼻采集的響應(yīng)值數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析（PCA），結(jié)合雷達(dá)圖直觀呈現(xiàn)不同精油的香氣特征差異。
結(jié)果與分析 
 1、電子鼻傳感器響應(yīng)值差異
AIRSENSE電子鼻的傳感器對(duì) HD 法和 UAE 法提取的玫瑰精油香氣成分表現(xiàn)出顯著的響應(yīng)值差異（見圖 4）。

整體來看，HD 法提取的玫瑰精油在各傳感器上的響應(yīng)值普遍高于 UAE 法，其中核心差異體現(xiàn)在 W5S、W1S、W2W 三個(gè)傳感器上：
HD 法精油在 W5S 傳感器（敏感于氮氧化合物）的響應(yīng)值最高，表明其氮氧化合物含量顯著高于 UAE 法精油；
W1S 傳感器（敏感于短鏈烷烴）對(duì) HD 法精油的響應(yīng)值同樣高于 UAE 法，反映出 HD 法提取的精油中短鏈烷烴類物質(zhì)更豐富；
W2W 傳感器（敏感于芳香成分、有機(jī)硫化物）在兩種精油中均有較高響應(yīng)，但 HD 法精油的響應(yīng)值仍略占優(yōu)。
響應(yīng)值差異的核心原因在于提取工藝的不同：UAE 法中的超聲處理會(huì)破壞玫瑰花瓣的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致細(xì)胞液和蠟質(zhì)析出并摻雜于精油中，使精油在室溫下呈微固態(tài)，阻礙香氣成分的揮發(fā)；而 HD 法未破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，蠟質(zhì)含量極低，精油呈液態(tài)，揮發(fā)性香氣成分更易釋放，因此在傳感器上表現(xiàn)出更高的響應(yīng)值。
2、關(guān)鍵傳感器的香氣識(shí)別作用
通過電子鼻雷達(dá)圖（見圖 5）對(duì) 10 個(gè)傳感器的響應(yīng)特征進(jìn)行進(jìn)一步分析，可明確 AIRSENSE 電子鼻在玫瑰精油香氣檢測(cè)中的關(guān)鍵傳感器及其作用：

核心識(shí)別傳感器：W5S、W1S、W2W 三個(gè)傳感器是區(qū)分兩種提取方法玫瑰精油的關(guān)鍵。其中，W5S 傳感器通過識(shí)別氮氧化合物含量差異，可初步區(qū)分 HD 法與 UAE 法精油；W1S 傳感器對(duì)短鏈烷烴的敏感特性，進(jìn)一步強(qiáng)化了兩種精油的差異信號(hào)；W2W 傳感器則通過捕捉有機(jī)硫化物和芳香成分的含量變化，為香氣特征鑒別提供補(bǔ)充依據(jù)；
次要傳感器：W1C（芳香成分、苯類）、W3C（氨水、芳香成分）、W6S（氫氣）等 7 個(gè)傳感器對(duì)兩種精油的響應(yīng)值差異極小，表明兩種精油在芳香成分、氫氣等物質(zhì)的含量上基本一致，這些傳感器雖無法直接區(qū)分精油類型，但可輔助驗(yàn)證香氣成分的整體穩(wěn)定性。
這一結(jié)果表明，AIRSENSE電子鼻可通過篩選關(guān)鍵傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)玫瑰精油香氣特征的精準(zhǔn)識(shí)別，避免冗余數(shù)據(jù)干擾，提升檢測(cè)效率。
3、主成分分析（PCA）的精油區(qū)分效果
為驗(yàn)證 AIRSENSE 電子鼻對(duì)不同玫瑰精油的區(qū)分能力，對(duì)傳感器響應(yīng)值數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析（PCA），結(jié)果見圖 6。

PCA 分析中，前兩個(gè)主成分 PC1 和 PC2 的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到 79.1%，其中 PC1 貢獻(xiàn)率為 58.8%，PC2 貢獻(xiàn)率為 20.3%，表明電子鼻采集的響應(yīng)值數(shù)據(jù)可通過前兩個(gè)主成分充分反映玫瑰精油的香氣特征差異。
從 PCA 得分圖可見：
HD 法提取的玫瑰精油信號(hào)點(diǎn)分布較為聚集，表明同一提取工藝下的精油香氣成分穩(wěn)定性高，組內(nèi)差異?。?br/>UAE 法提取的玫瑰精油信號(hào)點(diǎn)分布相對(duì)分散，組內(nèi)差異略大于 HD 法，這與 UAE 法中超聲處理可能導(dǎo)致的局部成分不均勻有關(guān)；
兩種方法提取的玫瑰精油信號(hào)點(diǎn)分離，且分別位于 95% 置信區(qū)間的兩側(cè)，無交叉重疊現(xiàn)象，說明 AIRSENSE 電子鼻結(jié)合 PCA 可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同工藝玫瑰精油的高效區(qū)分。
此外，該結(jié)果與 GC-MS 分析結(jié)論高度一致 ——GC-MS 通過檢測(cè) 69 種揮發(fā)性成分，篩選出 54 種 VIP>1 的差異成分，同樣證實(shí)了兩種精油的香氣特征差異。這表明 AIRSENSE 電子鼻的檢測(cè)結(jié)果具有較高的可靠性，可與 GC-MS 技術(shù)形成互補(bǔ)，既實(shí)現(xiàn)快速定性區(qū)分，又可結(jié)合 GC-MS 進(jìn)行精準(zhǔn)定量分析。
結(jié)論 
本研究證實(shí)，德國(guó) AIRSENSE電子鼻可有效應(yīng)用于玫瑰精油的香氣檢測(cè)。其通過 W5S、W1S、W2W 關(guān)鍵傳感器精準(zhǔn)捕捉不同提取工藝（HD 法、UAE 法）玫瑰精油的香氣成分差異，結(jié)合主成分分析（PCA）可實(shí)現(xiàn)兩種精油的區(qū)分，且檢測(cè)結(jié)果與 GC-MS 技術(shù)高度吻合。該技術(shù)具有高效、快速、直觀的優(yōu)勢(shì)，不僅為玫瑰精油的香氣品質(zhì)評(píng)價(jià)提供了可靠手段，也為玫瑰精油產(chǎn)業(yè)的工藝優(yōu)化、真?zhèn)舞b別和品質(zhì)監(jiān)控提供了重要的技術(shù)支撐。未來可進(jìn)一步結(jié)合多組學(xué)技術(shù)，構(gòu)建更完善的玫瑰精油香氣檢測(cè)體系，推動(dòng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。