基于电子鼻技术监测金耳深层发酵

黄星奕，陈茂晴，张志才，王顺，潘思慧

(江苏大学 食品与生物工程学院，江苏 镇江，212013)



基于电子鼻技术监测金耳深层发酵

黄星奕，陈茂晴，张志才，王顺，潘思慧

(江苏大学 食品与生物工程学院，江苏 镇江，212013)

摘要利用电子鼻技术监测金耳深层发酵过程尾气变化，实现对金耳液体发酵过程的监测。优选出7根对金耳发酵液挥发性组分敏感的TGS系列气敏传感器。对所得数据进行主成分分析(principal component analysis，PCA)、模糊C均值聚类分析(fuzzy c-means method，FCM)和K最近邻分析(K-nearest neighbors analysis，KNN)，通过主成分分析和模糊C均值聚类分析可以准确区分金耳的3个生长阶段。KNN模型在预测集和验证集中均对发酵阶段取得了较为理想的识别结果。实验结果表明，电子鼻技术可以有效监测金耳深层发酵过程状态。

关键词电子鼻；金耳；发酵监控；尾气

金耳是中国特有的稀有菌种，主要分布于西藏、云南等地，在我国拥有悠久的食用药用历史，古籍记载金耳可用于肺热、痰多、咳嗽等症的治疗[1]。从20世纪后期开始，研究人员对金耳的培育、液体深层发酵、代谢产物进行了大量的研究，深入了解了金耳多糖的化学组分与功效[2]。近年来，液体深层发酵技术在金耳多糖的提取上有了众多成功的应用[3]。但发酵过程异常复杂，依靠现有技术难以充分保障发酵过程安全。尾气作为菌体代谢产物，可以全面表征微生物在发酵罐内的生理状态变化，选择合适的技术手段监测尾气变化就具有十分重要的意义。

电子鼻是近些年发展起来的一种仿生嗅觉技术，与传统的分析检测仪器不同，其检测结果为挥发性组分的整体信息[4]，需要对原始数据进行进一步的数据处理，通过各种化学计量学方法进行模式识别分析。……