你試過用桃子的氣味來判斷桃子的成熟度嗎？鼻子受過良好訓(xùn)練的農(nóng)民也許能夠憑著經(jīng)驗(yàn)感覺出醇、酯、酮和醛的獨(dú)特組合，但即使是專家也可能很難知道什么時(shí)候水果最適合采摘。為了幫助收割，科學(xué)家們一直在開發(fā)電子鼻，可以用來嗅出最成熟和最多汁的桃子。最近一項(xiàng)研究顯示，這種電子鼻的準(zhǔn)確率超過了98%。

Sergio Luiz Stevan Jr.和巴西聯(lián)邦理工大學(xué)巴拉那分校和邦塔格羅薩州立大學(xué)的同事開發(fā)了新的電子鼻系統(tǒng)。Stevan注意到，即使在一個(gè)大的果園里，由于不同的通風(fēng)、雨水、土壤和其他因素的小氣候，每一棵樹上的果實(shí)成熟時(shí)間都不盡相同。農(nóng)民可以在收獲的黃金時(shí)期檢查水果并做出最好的判斷，但如果他們判斷失誤，就有可能賠錢。

幸運(yùn)的是，桃子釋放出蒸汽分子，稱為揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）。Stevan解釋說：“我們知道揮發(fā)性有機(jī)化合物在數(shù)量和類型上有所不同，這取決于果實(shí)生長的不同階段。因此，電子鼻是一種[選擇]，因?yàn)樗鼈冊试S對揮發(fā)性有機(jī)化合物進(jìn)行在線監(jiān)測。”

他的團(tuán)隊(duì)發(fā)明的電子鼻系統(tǒng)有一套對特定VOC敏感的氣體傳感器。測量數(shù)據(jù)在微控制器中進(jìn)行數(shù)字化和預(yù)處理。接下來，利用模式識(shí)別算法對桃子成熟三個(gè)階段（未成熟、成熟、過熟）相關(guān)的VOC分子的每一個(gè)獨(dú)特組合進(jìn)行分類。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在SD存儲(chǔ)卡內(nèi)部，并通過藍(lán)牙或USB傳輸?shù)接?jì)算機(jī)進(jìn)行分析。

該系統(tǒng)還配備有通風(fēng)機(jī)制，以恒定速率從周圍環(huán)境中吸入空氣。流動(dòng)的空氣受到設(shè)定的濕度和溫度水平的影響，以確保測量結(jié)果的一致性。Stevan說，這個(gè)想法是在果園中部署幾個(gè)這樣的“鼻子”來創(chuàng)建一個(gè)傳感網(wǎng)絡(luò)。

Photo: Henike Guilherme Jordan Voss

他指出，與現(xiàn)有的成熟度傳感方法相比，該系統(tǒng)有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，包括在線、在開放環(huán)境中進(jìn)行實(shí)時(shí)連續(xù)分析，而且不需要直接處理果實(shí)。并且，這與文獻(xiàn)中的其他方法不同，那些通常都是在實(shí)驗(yàn)室或倉庫、收獲后或儲(chǔ)存期間進(jìn)行。6月4日發(fā)表在IEEE傳感器雜志上的一項(xiàng)研究描述了電子鼻系統(tǒng)。

雖然研究表明電子鼻系統(tǒng)的準(zhǔn)確率已經(jīng)高達(dá)98%以上，但研究人員仍在繼續(xù)研究其組件，特別是致力于改進(jìn)工具的流量分析。目前，他們已經(jīng)申請了專利，正在探索商業(yè)化的前景。

對于那些喜歡水果和品酒的人來說，還有另外一個(gè)好消息。Stevan說，在過去，他的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種類似的啤酒電子鼻，用于分析酒精含量和香氣?，F(xiàn)在他們正在研制一種葡萄酒的電子鼻，以及各種其他水果的電子鼻。