AIRSENSE電子鼻：探究不同方法提取的玫瑰精油揮發性香氣成分

玫瑰精油因富含醇類、醛類、酯類等揮發性香氣成分，兼具抗氧化、抑菌、抗焦慮等功效，廣泛應用于食品、醫療、高檔化妝品領域。香氣作為評價玫瑰精油品質的核心指標，其組成與含量受提取工藝影響顯著 —— 目前水蒸氣蒸餾法（HD）和超聲輔助水蒸氣蒸餾法（UAE）是行業主流工藝，但兩種方法制備的精油在香氣特征上存在明顯差異，且市場中精油仿制品泛濫，亟需高效的香氣檢測技術實現精準鑒別。
傳統香氣檢測依賴氣相色譜 - 質譜聯用（GC-MS）技術，雖能精準定性定量揮發性成分，但存在檢測周期長、操作復雜、依賴專業人員等局限。電子鼻技術作為模擬人類嗅覺的智能檢測手段，可通過傳感器陣列快速捕捉香氣整體特征，具備高效、便捷、直觀的優勢。其中，AIRSENSE電子鼻系統，憑借其高靈敏度傳感器陣列和穩定的數據輸出能力，已在食品風味檢測領域廣泛應用。本文聚焦 AIRSENSE電子鼻在玫瑰精油香氣檢測中的具體應用，結合實驗數據闡述其檢測原理、操作方法及實際效果，為玫瑰精油品質控制提供技術參考。
材料與方法 
試驗材料
01
玫瑰精油樣品：
以新疆和田大馬士革新鮮玫瑰為原料，采用兩種方法制備：
水蒸氣蒸餾法（HD）：稱取 200g 玫瑰花，加入 15% 氯化鈉溶液（料液比 1:4 g/mL），蒸餾 4h 后收集精油；
超聲輔助水蒸氣蒸餾法（UAE）：稱取 200g 玫瑰花，加入 15% 氯化鈉溶液（料液比 1:4 g/mL），經 200W 功率超聲處理 25min 后，蒸餾 4h 收集精油。
02
電子鼻設備：
德國 AIRSENSE電子鼻

AIRSENSE 電子鼻 
電子鼻檢測方法
采用直接頂空吸氣法進行玫瑰精油香氣檢測，具體操作流程如下：
樣品制備：分別取 HD 法、UAE 法提取的玫瑰精油 2.0g，置于 10mL 頂空瓶中，加蓋密封后，在室溫下平衡 30min，確保頂空氣體中香氣成分達到穩定狀態；
檢測參數設置：電子鼻采樣時間為 1s / 組，傳感器準備時間 5s，樣品分析采樣時間 120s，自清洗時間 120s，載氣流量 10mL/min；
數據采集：插入電子鼻探頭吸取頂空瓶內頂端空氣，通過傳感器陣列捕捉香氣成分信號，系統自動記錄各傳感器的響應值（響應值定義為樣品通過傳感器的電阻變化 G 與空氣通過傳感器的電阻變化 G?的比值）；
數據分析：采用 WinMuster 軟件對電子鼻采集的響應值數據進行主成分分析（PCA），結合雷達圖直觀呈現不同精油的香氣特征差異。
結果與分析 
 1、電子鼻傳感器響應值差異
AIRSENSE電子鼻的傳感器對 HD 法和 UAE 法提取的玫瑰精油香氣成分表現出顯著的響應值差異（見圖 4）。

整體來看，HD 法提取的玫瑰精油在各傳感器上的響應值普遍高于 UAE 法，其中核心差異體現在 W5S、W1S、W2W 三個傳感器上：
HD 法精油在 W5S 傳感器（敏感于氮氧化合物）的響應值最高，表明其氮氧化合物含量顯著高于 UAE 法精油；
W1S 傳感器（敏感于短鏈烷烴）對 HD 法精油的響應值同樣高于 UAE 法，反映出 HD 法提取的精油中短鏈烷烴類物質更豐富；
W2W 傳感器（敏感于芳香成分、有機硫化物）在兩種精油中均有較高響應，但 HD 法精油的響應值仍略占優。
響應值差異的核心原因在于提取工藝的不同：UAE 法中的超聲處理會破壞玫瑰花瓣的細胞結構，導致細胞液和蠟質析出并摻雜于精油中，使精油在室溫下呈微固態，阻礙香氣成分的揮發；而 HD 法未破壞細胞結構，蠟質含量極低，精油呈液態，揮發性香氣成分更易釋放，因此在傳感器上表現出更高的響應值。
2、關鍵傳感器的香氣識別作用
通過電子鼻雷達圖（見圖 5）對 10 個傳感器的響應特征進行進一步分析，可明確 AIRSENSE 電子鼻在玫瑰精油香氣檢測中的關鍵傳感器及其作用：

核心識別傳感器：W5S、W1S、W2W 三個傳感器是區分兩種提取方法玫瑰精油的關鍵。其中，W5S 傳感器通過識別氮氧化合物含量差異，可初步區分 HD 法與 UAE 法精油；W1S 傳感器對短鏈烷烴的敏感特性，進一步強化了兩種精油的差異信號；W2W 傳感器則通過捕捉有機硫化物和芳香成分的含量變化，為香氣特征鑒別提供補充依據；
次要傳感器：W1C（芳香成分、苯類）、W3C（氨水、芳香成分）、W6S（氫氣）等 7 個傳感器對兩種精油的響應值差異極小，表明兩種精油在芳香成分、氫氣等物質的含量上基本一致，這些傳感器雖無法直接區分精油類型，但可輔助驗證香氣成分的整體穩定性。
這一結果表明，AIRSENSE電子鼻可通過篩選關鍵傳感器，實現對玫瑰精油香氣特征的精準識別，避免冗余數據干擾，提升檢測效率。
3、主成分分析（PCA）的精油區分效果
為驗證 AIRSENSE 電子鼻對不同玫瑰精油的區分能力，對傳感器響應值數據進行主成分分析（PCA），結果見圖 6。

PCA 分析中，前兩個主成分 PC1 和 PC2 的累計貢獻率達到 79.1%，其中 PC1 貢獻率為 58.8%，PC2 貢獻率為 20.3%，表明電子鼻采集的響應值數據可通過前兩個主成分充分反映玫瑰精油的香氣特征差異。
從 PCA 得分圖可見：
HD 法提取的玫瑰精油信號點分布較為聚集，表明同一提取工藝下的精油香氣成分穩定性高，組內差異小；
UAE 法提取的玫瑰精油信號點分布相對分散，組內差異略大于 HD 法，這與 UAE 法中超聲處理可能導致的局部成分不均勻有關；
兩種方法提取的玫瑰精油信號點分離，且分別位于 95% 置信區間的兩側，無交叉重疊現象，說明 AIRSENSE 電子鼻結合 PCA 可實現對不同工藝玫瑰精油的高效區分。
此外，該結果與 GC-MS 分析結論高度一致 ——GC-MS 通過檢測 69 種揮發性成分，篩選出 54 種 VIP>1 的差異成分，同樣證實了兩種精油的香氣特征差異。這表明 AIRSENSE 電子鼻的檢測結果具有較高的可靠性，可與 GC-MS 技術形成互補，既實現快速定性區分，又可結合 GC-MS 進行精準定量分析。
結論 
本研究證實，德國 AIRSENSE電子鼻可有效應用于玫瑰精油的香氣檢測。其通過 W5S、W1S、W2W 關鍵傳感器精準捕捉不同提取工藝（HD 法、UAE 法）玫瑰精油的香氣成分差異，結合主成分分析（PCA）可實現兩種精油的區分，且檢測結果與 GC-MS 技術高度吻合。該技術具有高效、快速、直觀的優勢，不僅為玫瑰精油的香氣品質評價提供了可靠手段，也為玫瑰精油產業的工藝優化、真偽鑒別和品質監控提供了重要的技術支撐。未來可進一步結合多組學技術，構建更完善的玫瑰精油香氣檢測體系，推動行業標準化發展。