在漫長的實踐探索中，古人發現中藥的功效作用與某些口嘗滋味有直接的關系，然后抽象地推演出中藥的藥性。電子鼻和電子舌是模擬嗅覺、味覺而設計的傳感陣列分析新技術，是整體信息綜合反應。將電子鼻與電子舌相結合，氣味兼備，能呈現出味覺與嗅覺的總體信息。中藥因其獨特的氣味和質量要求，在中藥材基原鑒別、質量檢測、產地區分以及中藥材炮制品等方面都在廣泛使用這種智能感官分析技術，在中藥行業有著廣闊的應用前景。
本文將茯苓作為研究對象，利用以電子鼻和電子舌為主的人工智能感官分析技術，探索茯苓藥性理論及其產地差異，為揭示茯苓的藥性理論、地域鑒別和品質評價提供科學依據。依據智能感官技術模擬人的味覺系統表征了茯苓氣味、滋味信息，研究發現茯苓含有豐富的嗅覺和味覺信息，以甜味、苦味和鮮味最為顯著。
一 材料和方法
1材料
藥材樣品采集于安徽、云南、貴州、廣西、湖北、湖南等6個省（區）18個產地。
02儀器
PEN3便攜式電子鼻
日本INSENT電子舌
03電子鼻檢測
精確稱取茯苓粉2.0g，放入200mL頂空取樣杯中，檢測后密封。在室溫下重復測量5次。預采樣階段5s后，電子鼻測量時間設置為100s，沖洗時間為60s。腔內流速為300mL·min-1，初始注射流速為300mL·min-1。這10個電子鼻傳感器的響應曲線如圖1所示。在測量過程中，各傳感器的響應值在70s后逐漸增大，然后趨于穩定，因此提取80s的信號作為原始數據。
04電子舌檢測
精確稱取茯苓粉2.0g，用100mL純凈水溶解，回流提取1h，得到濾液，冷卻過濾。取30mL濾液到電子舌專用燒杯中。電子舌傳感器和參考電極在安裝前應在激活液中激活24h。隨后，在測量過程中使用基準液校正使數據穩定。所有樣品在25℃室溫下測定，以基準液作為清洗液。在1r·s-1攪拌速度條件下，傳感器持續清洗120s后測量30s。如圖2所示，每個傳感器的響應信號直到15s時穩定，因此提取30s時的響應值進行進一步分析。
二 基于電子鼻技術的氣味分析
01茯苓的氣味組成
取電子鼻傳感器陣列響應值的平均值作雷達圖，如圖3所示。每個傳感器的響應值都在零以上，不同產地的茯苓氣味組成基本相同，強度略有差異。
02電子鼻主成分分析
電子鼻主成分分析的結果表明，前三個主成分的特征值均大于1，其累積貢獻率達95.05%，由圖4可知，安徽和湖北的茯苓樣品存在較大的重疊，云南、貴州、廣西和湖南的樣品重疊更為嚴重。
03Loadinsg分析
Loadings分析的算法與PCA的算法相同，是對傳感器的分析，得出傳感器區分樣品的能力。由圖分析可推測，各產地的茯苓樣品在氣味上的差異主要來自于無機硫化物、有機硫化物、甲基類化合物和氮氧化合物。
三 基于電子舌技術的氣味分析
01茯苓樣品的整體味覺信息
不同于以往人們對茯苓滋味的認識，茯苓樣品除咸味、酸味外，其他的味覺屬性基本都在無味點以上，說明茯苓具有豐富的味覺信息。茯苓最突出的味道是甜味和苦味。另外，不同產地茯苓的某些味覺屬性在雷達圖上重疊度較低，如酸味、澀味和苦味的回味，但各個產地的樣品酸味響應值在無味點-13以下，見圖6。
02電子舌主成分分析
圖7為電子舌檢測結果的響應值降維后所得的主成分分析結果。總體來看，西南地區（云南、廣西、貴州）的茯苓樣品與岳西地區（安徽、湖北）的茯苓樣品能夠得到大致劃分。
03聚類分析
R型系統聚類是根據變量之間的親疏程度，將具有共同特征的對象聚集在一起。現以組間聯接方法，區間采用平方歐氏距離作為測量，做聚類分析，聚類結果見圖8。
四 茯苓氣味和滋味的產地差異
從茯苓氣味的PCA分析結果可知，在地理位置上以長江為分界點，能有效區分長江以北和長江以南的茯苓樣品。云南、貴州、廣西、湖南的樣品生長和采收于長江以南，湖北和安徽的樣品生長和采收于長江以北。根據雷達圖可知，W5S、W1S和W1W傳感器響應值較高，Loadings分析結果顯示茯苓氣味的差異主要來源于無機硫化物、有機硫化物、甲基類化合物和氮氧化合物。因此選擇對上述氣味靈敏的傳感器進一步分析茯苓氣味的產地差異，結果如圖9所示，安徽和湖北的茯苓樣品氣味響應值顯然低于云南、貴州、廣西、湖南的樣品，說明長江以北和長江以南的樣品在無機硫化物、有機硫化物、甲基類化合物和氮氧化合物氣味成分上存在較大差異。
茯苓味覺信息的雷達圖分析可知，茯苓甜味顯著，但各產地之間差異不顯著。各產地的茯苓樣品味覺值的差異主要集中在苦味、澀味和苦味的回味上。因此，選擇苦味、澀味、苦味的回味進行分析探討產地之間的差異，結果如圖10所示。由圖可知，湖北和安徽的茯苓樣品苦味和苦味的回味都顯著高于長江以南——云南、貴州、廣西、湖南的茯苓樣品，且湖北和安徽的茯苓樣品苦味的回味在無味點0以上，長江以南的樣品苦味的回味都在無味點以下。對于澀味，長江以北的茯苓澀味在無味點以下，而長江以南的茯苓澀味都在人的無味點以上。
來源：感官科學與評定整理，轉載請注明來源。封面圖及文章配圖來源：創客貼。參考文獻：修慧迪,程磊,王文全,等.基于智能感官分析技術探討茯苓藥性理論及其產地差異[J].文山學院學報,2023,36(05):7-12.
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本文將茯苓作為研究對象，利用以電子鼻和電子舌為主的人工智能感官分析技術，探索茯苓藥性理論及其產地差異，為揭示茯苓的藥性理論、地域鑒別和品質評價提供科學依據。依據智能感官技術模擬人的味覺系統表征了茯苓氣味、滋味信息，研究發現茯苓含有豐富的嗅覺和味覺信息，以甜味、苦味和鮮味最為顯著。
一 材料和方法
1材料
藥材樣品采集于安徽、云南、貴州、廣西、湖北、湖南等6個省（區）18個產地。
PEN3便攜式電子鼻
精確稱取茯苓粉2.0g，放入200mL頂空取樣杯中，檢測后密封。在室溫下重復測量5次。預采樣階段5s后，電子鼻測量時間設置為100s，沖洗時間為60s。腔內流速為300mL·min-1，初始注射流速為300mL·min-1。這10個電子鼻傳感器的響應曲線如圖1所示。在測量過程中，各傳感器的響應值在70s后逐漸增大，然后趨于穩定，因此提取80s的信號作為原始數據。
精確稱取茯苓粉2.0g，用100mL純凈水溶解，回流提取1h，得到濾液，冷卻過濾。取30mL濾液到電子舌專用燒杯中。電子舌傳感器和參考電極在安裝前應在激活液中激活24h。隨后，在測量過程中使用基準液校正使數據穩定。所有樣品在25℃室溫下測定，以基準液作為清洗液。在1r·s-1攪拌速度條件下，傳感器持續清洗120s后測量30s。如圖2所示，每個傳感器的響應信號直到15s時穩定，因此提取30s時的響應值進行進一步分析。
01茯苓的氣味組成
取電子鼻傳感器陣列響應值的平均值作雷達圖，如圖3所示。每個傳感器的響應值都在零以上，不同產地的茯苓氣味組成基本相同，強度略有差異。
02電子鼻主成分分析
電子鼻主成分分析的結果表明，前三個主成分的特征值均大于1，其累積貢獻率達95.05%，由圖4可知，安徽和湖北的茯苓樣品存在較大的重疊，云南、貴州、廣西和湖南的樣品重疊更為嚴重。
Loadings分析的算法與PCA的算法相同，是對傳感器的分析，得出傳感器區分樣品的能力。由圖分析可推測，各產地的茯苓樣品在氣味上的差異主要來自于無機硫化物、有機硫化物、甲基類化合物和氮氧化合物。
三 基于電子舌技術的氣味分析
不同于以往人們對茯苓滋味的認識，茯苓樣品除咸味、酸味外，其他的味覺屬性基本都在無味點以上，說明茯苓具有豐富的味覺信息。茯苓最突出的味道是甜味和苦味。另外，不同產地茯苓的某些味覺屬性在雷達圖上重疊度較低，如酸味、澀味和苦味的回味，但各個產地的樣品酸味響應值在無味點-13以下，見圖6。
圖7為電子舌檢測結果的響應值降維后所得的主成分分析結果。總體來看，西南地區（云南、廣西、貴州）的茯苓樣品與岳西地區（安徽、湖北）的茯苓樣品能夠得到大致劃分。
R型系統聚類是根據變量之間的親疏程度，將具有共同特征的對象聚集在一起。現以組間聯接方法，區間采用平方歐氏距離作為測量，做聚類分析，聚類結果見圖8。
從茯苓氣味的PCA分析結果可知，在地理位置上以長江為分界點，能有效區分長江以北和長江以南的茯苓樣品。云南、貴州、廣西、湖南的樣品生長和采收于長江以南，湖北和安徽的樣品生長和采收于長江以北。根據雷達圖可知，W5S、W1S和W1W傳感器響應值較高，Loadings分析結果顯示茯苓氣味的差異主要來源于無機硫化物、有機硫化物、甲基類化合物和氮氧化合物。因此選擇對上述氣味靈敏的傳感器進一步分析茯苓氣味的產地差異，結果如圖9所示，安徽和湖北的茯苓樣品氣味響應值顯然低于云南、貴州、廣西、湖南的樣品，說明長江以北和長江以南的樣品在無機硫化物、有機硫化物、甲基類化合物和氮氧化合物氣味成分上存在較大差異。
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