基于仿生嗅觉的中药材气味指纹图谱研究

随着现代分析技术的不断进步，中药材的现代化研究得到了不断的发展和深入，
其中中药材质量控制是中药现代化，产业化以及国际化的核心。建立合理，有效的
中药材质量评价体系是实现中药现代化的前提之一，而中药材指纹图谱是一个能正
确对中药进行质量评价的标准。现行的指纹图谱技术大多是建立只对中药材的单个
指标成分进行控制，不能有效地全面评价中药材整体内在质量。本文提出采用仿生
嗅觉技术对中药材进行气味指纹图谱研究，采用仿生嗅觉技术来模拟动物的嗅觉功
能，采用“嗅闻’’方法对中药材的气味进行全面整体检测，利用仿生嗅觉的阵列传
感检测技术，提取中药材挥发的气味信息来建立气味指纹图谱。
本文对基于仿生嗅觉的中药材气味指纹图谱构建方法原理进行了深入的研究，
系统介绍了仿生嗅觉装置的原理，探索仿生嗅觉技术的中药材气味指纹图谱的构建
方法。在中医理论指导下，对中药材气味进行研究，设计了适合于中药材样品的气
味进样装置。确定以辛味、甘味的中药材为研究对象，并作为气味指纹图谱的研究
切入点。对广东薄荷，广西薄荷，四川红花和广东菊花共4种中药材进行实验检测，
并对其数据进行处理，建立气味指纹图谱。
本文对聚合物传感器的内部信号传导机理进行了详细的数学描述，并建立了阵
列传感器在气味采集时的数学表达式。采用小波变换对传感器信号处理方面的内容
进行了研究，在信号消噪方面，采取的阈值除噪法对传感器信号除噪，此方法原理
对去噪效果明显，对信号有良好的光滑性。通过实验表明，小波分析在仿生嗅觉信
号处理的消噪效果中很明显。

本文使用Cyranose@320电子鼻进行中药材气味采集，得到32维的阵列传感数
据。建立中药材种类的气味指纹图谱，得到的气味指纹图谱能完全对中药材的品种
准确分类。用偏最小二乘法对广东薄荷和广西薄荷进行分析，结果表明了仿生嗅觉
方法能对不同产地的中药材建立气味指纹图谱，图谱识别效果很好。基于上述数据
分析，绘画其气味指纹图谱的雷达图谱，此图谱能很好对不同类别的中药材进定性
分类，并对其计算相互相关性系数，结果令人满意。
本文表明采用仿生嗅觉装置构建气味指纹图谱是可行的，展现出良好发展前景。

关键词：仿生嗅觉；中药材；碳一黑聚合物传感器；小波分析；气味指纹图谱