维权声明：本文为xuliang1013原创作品，本作者与仪器信息网是该作品合法使用者，该作品暂不对外授权转载。其他任何网站、组织、单位或个人等将该作品在本站以外的任何媒体任何形式出现的，均属侵权违法行为，我们将追究法律责任。

智舌原理及其应用简介

1 智舌的概念及特点

电子舌（electronic tongue, E-Tongue）是一种模拟人类味觉感受机制，以传感器阵列检测样品信息，结合模式识别以及专家数据库对被测样品整体品质进行分析检测的现代化仪器。电子舌与普通的化学分析方法相比，具有以下主要特点：（1）检测探头由多通道传感器阵列构成；（2）测试对象为液体化样品；（3）采集的信号为溶液特性的总体响应强度信号，而非某个特定组分浓度的响应信号；（4）从传感器阵列采集的原始信号，通过数学方法处理，能够区分不同被测对象的整体属性差异；（5）所描述的特征与生物系统的味感觉特征不是同一概念。

2 智舌的结构和原理

由电子舌的定义及特点可以将其结构概括分为三个部分：（1）交互感应的传感器阵列；（2）自学习专家数据库；（3）智能模式识别系统。交互敏感的传感器阵列是电子舌的心脏，它的功能是把不同的味觉分子在其表面的作用转化成可测的信号。自学习专家数据库仿佛生物体的记忆系统，主要是把传感器的信号传输到后续的数据处理单元。模式识别系统如同生物体的运算方式，用于对输入的数据进行处理。

3 国内外电子舌研究现状

目前，国内外的电子舌主要类型有：电位型电子舌、伏安型电子舌、表面声波电子舌、阻抗谱型电子舌、光寻址电子舌和智舌。

电位型电子舌以日本九州大学Kiyoshi ToKo课题组（Toko K, et al, 1994,1995,）与俄罗斯圣彼得堡大学Legin课题组（Legin A, et al. 1995a,1995b,1996）为代表，Kiyoshi ToKo课题组在1992年以脂类膜修饰传感器开发了世界上第一台电位型电子舌系统，被其称之为味觉传感器系统（Taste Sensor）。1995年Legin（Legin A, et al. 1995a）课题组开发了以硫属化合物玻璃材料为传感器敏感膜的电位型电子舌系统，并在世界上第一次提出了电子舌（Eelectronic tongue）这个名称。

伏安型电子舌以瑞典Linköping大学Winquist为代表。Winquist研究组（Winquis F, et al,1999, 2000, 2002, 2003, 2005）以金属裸电极为基础，将脉冲响应谱应用于电子舌的检测分析中，成功开发了伏安型电子舌系统。此外，邓少平课题组（Tian S.Y. et al, 2007a, 2007b）将组合脉冲弛豫谱思想应用到电子舌的检测分析中，开发了可商品化的智舌系统。

阻抗谱型电子舌以巴西Riul课题组（Constantino C J L, et al. 1999 ; Riul JR A, et al. , 2000 ; Antunes P A, et al, 2005）为代表，Riul凭借其在Langmuir-

Blodgett膜上长期研究所积累的成果和经验，以聚吡珞（Ppy）以及聚苯胺（Pan）掺杂硬脂酸（SA）制成的Langmuir-Blodgett膜传感器为基础，成功地将电化学阻抗谱法应用于电子舌的检测分析中，并且取得良好应用效果。

表面声波型电子舌以Cole （Leonte I I, et al. 2006; Cole M, , 2004）教授课题小组为代表，其所研制的电子舌主要检测味质不同的声波相变化来反映修饰传感器与流体之间物理的相互作用，得到的信息更多地偏向于溶液的物理味觉，主要是对液态食品的物理信号表征。

光寻址电位传感器（王平, 2000）是半导体的内光电效应光伏电压的电子舌，这种传感器由参考电极、样本溶液、类脂膜、氧化物、半导体结构组成，当其他参数固定后，外电流的大小变化反映了膜的响应。LAPS也称为表面光伏技术或电位测量交流生物传感器，光寻址电位传感器具有灵敏度高、稳定性好可寻址能力容易实现高集成度的优点。但由于这些传感器只能检测某些特定的成分，因此在使用上受到了局限。

在过去短短二十几年的时间里，电子舌技术取得了不少的成果。出现了商品化的电子舌系统，例如法国的Alpha M.O.S公司的Astree和日本Kiyoshi Toko教授的Anritus，其中Alpha M.O.S公司生产的电子舌系统占全世界电子舌市场的99%以上。目前，电子舌广泛应用于环境、食品、生物、化工等领域，并且其应用领域还在进一步拓宽。

正是由于电子舌在智能味觉仿生学，饮料货架期的检测等领域的应用具有简单、快速、有效等诸多优点，本课题组在2007年研制开发了一种新型电子舌系统，称之为智舌系统。图1-1所示为智舌的实物图。智舌以组合脉冲弛豫谱为信号激发响应模式，检测被测物质的整体响应信号，用几种不同的非修饰金属电极组成传感器阵列，结合恰当的模式识别方式以及多元统计方法，构建了一类新型电子舌。组合脉冲驰豫谱是一个特定体系受到某种瞬时物理脉冲作用后，除有一种对应的瞬时物理响应之外，还存在着一个随时间延滞体系恢复到原初状态的弛豫过程。不同物理体系或体系中不同物质成份，对同一种瞬时物理脉冲作用表现的弛豫行为是不同的。脉冲实现的物理形式和技术方法可以多种多样，利用不同形式的物理脉冲及其组合，就可以得到特定体系特有的复杂信息，从而构成了一种新的智能分析的科学思想和技术方法，称之为组合脉冲弛豫谱。

组合脉冲弛豫谱最大的特点是可以针对不同分析体系及体系中特定成份的基本性质，以独立的物理脉冲曲线为基元模式，通过脉冲强度（h）、脉冲时间（t1）、脉冲间隔（t2）、基线漂移量（r）等基本参数进行灵活设计，构成多种多样的脉冲组合谱，然后测定相应的弛豫响应谱，揭示一个混合体系的某些内在性质，从而实现分析和表征体系整体属性特征及解析特定成份的目的。

目前智舌技术研究的比较广泛，比如在饮料的品质监控，味觉物质的识别（Toko, 2000; Apetrei, 2004, 2006），酒类（田师一等, 2006; Legin et al., 2003, 2005; Tian et al., 2007b; Toko, et al., 1995; Parra V et al., 2004, 2006a, 2006b, 2006c），饮料（Toko, 1998; Vlasov, 2000），茶（牛海霞, 2007; Ivarsson et al., 2001; Tian et al., 2007a），而智舌在微生物检测方面的研究还处在初级阶段研究的比较少，是值得我们关注的热点。