新的电子鼻能嗅出成熟的桃子以备收割

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Photo: iStockphoto

你试过用桃子的气味来判断桃子的成熟度吗？鼻子受过良好训练的农民也许能够凭着经验感觉出醇、酯、酮和醛的独特组合，但即使是专家也可能很难知道什么时候水果最适合采摘。为了帮助收割，科学家们一直在开发电子鼻，可以用来嗅出最成熟和最多汁的桃子。最近一项研究显示，这种电子鼻的准确率超过了98%。

Sergio Luiz Stevan Jr.和巴西联邦理工大学巴拉那分校和邦塔格罗萨州立大学的同事开发了新的电子鼻系统。Stevan注意到，即使在一个大的果园里，由于不同的通风、雨水、土壤和其他因素的小气候，每一棵树上的果实成熟时间都不尽相同。农民可以在收获的黄金时期检查水果并做出最好的判断，但如果他们判断失误，就有可能赔钱。

幸运的是，桃子释放出蒸汽分子，称为挥发性有机化合物（VOCs）。Stevan解释说：“我们知道挥发性有机化合物在数量和类型上有所不同，这取决于果实生长的不同阶段。因此，电子鼻是一种[选择]，因为它们允许对挥发性有机化合物进行在线监测。”

The researchers say their e-nose has several advantages over existing ripeness-sensing approaches, including that it conducts real-time analyses in an open environment and does not require direct handling of the fruit.

他的团队发明的电子鼻系统有一套对特定VOC敏感的气体传感器。测量数据在微控制器中进行数字化和预处理。接下来，利用模式识别算法对桃子成熟三个阶段（未成熟、成熟、过熟）相关的VOC分子的每一个独特组合进行分类。数据存储在SD存储卡内部，并通过蓝牙或USB传输到计算机进行分析。

该系统还配备有通风机制，以恒定速率从周围环境中吸入空气。流动的空气受到设定的湿度和温度水平的影响，以确保测量结果的一致性。Stevan说，这个想法是在果园中部署几个这样的“鼻子”来创建一个传感网络。

Photo: Henike Guilherme Jordan Voss

An early prototype of the e-nose system developed by the Brazilian researchers sits under a peach tree. A new version will integrate all the components into a weatherproof, solar-powered system.

他指出，与现有的成熟度传感方法相比，该系统有几个优点，包括在线、在开放环境中进行实时连续分析，而且不需要直接处理果实。并且，这与文献中的其他方法不同，那些通常都是在实验室或仓库、收获后或储存期间进行。6月4日发表在IEEE传感器杂志上的一项研究描述了e-nose系统。

虽然研究表明e-nose系统的准确率已经高达98%以上，但研究人员仍在继续研究其组件，特别是致力于改进工具的流量分析。目前，他们已经申请了专利，正在探索商业化的前景。

对于那些喜欢水果和品酒的人来说，还有另外一个好消息。Stevan说，在过去，他的团队开发了一种类似的啤酒电子鼻，用于分析酒精含量和香气。现在他们正在研制一种葡萄酒的电子鼻，以及各种其他水果的电子鼻。