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從Cyrano de Bergerac到“鼻子知道”，我們的嗅覺器官一直在告訴我們，它們不應該被視為感官中的羅德尼·丹澤菲爾德(Rodney Dangerfield)。現(xiàn)在，許多科技初創(chuàng)公司都在強調(diào)嗅覺能力的關鍵本質(zhì)，它們利用氣味的生物學特性來促進食品、飲料和香水及其成分的成功開發(fā)。還有其他應用，包括疾病診斷、藥物檢測和炸彈嗅探，但在食品工業(yè)的應用有很大潛力。

《大鼻子情聖》（法語：Cyrano de Bergerac）是一部1990年的法國歷史電影，由尚-保羅·哈布諾執(zhí)導，謝勒·狄柏度等主演。

Aromyx的首席執(zhí)行官喬希?西爾弗曼(Josh Silverman)說:“這個行業(yè)一直依賴人類感官品嘗小組。”至少有三家初創(chuàng)公司是這項新興技術領先地位的早期競爭者之一。“但人類是糟糕的測量工具。這是非常嘈雜和糟糕的數(shù)據(jù)，試圖在此基礎上得出結論是一個非常反復試驗的過程，而且非常不準確。它可能與廣大消費者的喜好有關系，也可能沒有關系。”

Josh Silverman CEO of Aromyx

Sam Guilaumé, CEO of Aryballe (Credit: Aryballe)

工作原理

在領先者中，Aromyx和Aryballe在鼻子模擬方法上采取了兩種不同的策略。Aromyx采用生物技術方法，利用不同形式的活細胞組織，而Aryballe的方法包括使用檢測和區(qū)分有機化合物的芯片。

從左起，首席科學家比爾·哈里斯博士和Aromyx公司的首席執(zhí)行官克里斯·漢森，該公司制造了一種包含味覺和嗅覺感受器的傳感器陣列。它能以數(shù)字方式讀出受體在遇到食物或氣味時的反應。

用光來感知氣味——?Aryballe發(fā)明了一種回形針大小的傳感器，可以識別數(shù)千種氣味。該傳感器由不同的多肽嫁接到一個10 × 5毫米的硅芯片上。多肽對不同的揮發(fā)性有機化合物(產(chǎn)生氣味的化學物質(zhì))有不同的反應。不同的氣味會導致肽表面光吸收的差異，從而為每種氣味創(chuàng)造出一種標志性的模式。這種氣味模式由光學傳感器捕獲，然后上傳到Aryballe的數(shù)據(jù)庫中，與已知氣味的模式相匹配。(來源:Yang H. Ku/C&EN/Shutterstock)

長期以來，食品科學家們都明白氣味在他們產(chǎn)品的吸引力中的力量——一種特殊的咖啡館磨粉，一只感恩節(jié)火雞，咝咝作響的培根的味道。獨特的嗅覺僅依賴于鼻子和舌頭上的500個感受器。但目前還沒有人研制出合適的“人工鼻子”。上世紀90年代出現(xiàn)過電子設備，后來取名為Cyranose和AromaScan，但都以失敗告終。

位于加州帕薩迪納市的Cyrano科學公司已經(jīng)將一種簡單、準確、非侵入性的工具商業(yè)化，使“機器”能夠聞到氣味。NASA噴氣推進實驗室(JPL)資助了加州理工學院(Caltech)的一個項目，該項目創(chuàng)造了用于“Cyranose 320”的技術。Cyranose 320用于食品和化學工業(yè)的質(zhì)量控制目的。NASA進一步發(fā)展了加州理工學院的技術，并將其納入一個監(jiān)測封閉人類棲息地的單元，比如航天飛機，那里的空氣必須回收。為了使宇航員立即采取行動并補救這種情況，及早發(fā)現(xiàn)泄漏或泄漏是至關重要的。加州理工學院后來將這項技術授權給Cyrano公司進行商業(yè)化。

Aromascan A32S傳感器陣列通過導電聚合物對標準生長介質(zhì)上真菌和細菌微生物的代表性物種的頂空揮發(fā)性代謝物進行分析。A，聚類多傳感器輸出來自典型的真菌病原體(如圖所示)，橡樹枯萎真菌。B，典型細菌病原體(根瘤菌)的擴散多傳感器輸出。各傳感器對枯草、麻黃和根草頂空揮發(fā)物的歸一化強度響應(%?R/R base)。

Aromyx克隆生物受體，把它們放在實驗室的培養(yǎng)皿中，用食物、飲料和成分轟炸它們，并跟蹤結果。人工智能和機器學習處理這一過程中收集的數(shù)據(jù)，并對人類對刺激的反應做出判斷，將它們歸類為專業(yè)品嘗師使用的標準描述符。

嗅覺系統(tǒng)已經(jīng)進化出探測和辨別環(huán)境中揮發(fā)性氣味分子(氣味劑)的非凡能力。從根本上說，這一過程依賴于氣味及其基因組中編碼的同源嗅覺受體(ORs)的相互作用。在這里，我們進行了基于細胞的篩選，使用超過800種小鼠OR對抗七種氣味，從而鑒定出一組高親和力和/或廣泛調(diào)諧的OR。然后，我們通過單獨表達31個ORs來測量cAMP對氣相氣味刺激的反應，以測試異質(zhì)表達ORs是否對氣相氣味有反應。響應剖面的比較表明，該平臺能夠區(qū)分結構類似物。最后，在嗅覺粘膜中表達的羧基酯酶Ces1d的共表達導致特定氣味- OR組合的激活發(fā)生顯著變化。總之，這些結果建立了一個基于細胞的揮發(fā)性氣味檢測和識別平臺，并形成了基于OR的揮發(fā)性氣味傳感器的基礎。(10.1038/s41467-018-06806-w)

西爾弗曼說，即使有了所有這些數(shù)據(jù)，要識別出普遍具有吸引力的味道，面臨的挑戰(zhàn)之一是嗅覺生物受體來自“基因組中一些最多樣化的基因”。在任何兩個人身上，它們只有70%是相同的。”

無論如何，這家總部位于加州的初創(chuàng)公司已經(jīng)克服了這些和其他障礙，在Food Technology的記者招待會上，它計劃宣布與一家大型香水公司達成協(xié)議，使其能夠匹配個人消費者的偏好，就像許多電子商務公司根據(jù)數(shù)據(jù)預測購買一樣。Aromyx的科學家們用生物感受器測試了該香水公司的每一款產(chǎn)品，找出了哪些關鍵香韻會引發(fā)反應，甚至根據(jù)他們的基因組，哪一組人最容易接受某種特定的氣味。

數(shù)字嗅覺

Aryballe是一家法國公司，得到了國際香料公司以及韓國巨頭三星電子和現(xiàn)代汽車的支持。它建立在硅光子學平臺上，帶有電子傳感器，可以在幾秒鐘內(nèi)拾取并解釋構成獨特氣味特征的有機元素。Aryballe幾個月來一直在向現(xiàn)代汽車等工業(yè)客戶銷售其NeOse手持傳感器，現(xiàn)代汽車用它來檢測汽車氣味。Aryballe的首席執(zhí)行官山姆?吉奧姆表示，該公司在食品領域的早期開發(fā)工作包括與替代肉公司合作，“評估真正牛肉和雞肉的香味，看看替代肉在風味譜中的位置。”

電子鼻在日常生活中有潛在的應用前景，但由于其體積大、價格高而受到限制。本文主要介紹了化學電阻式氣體傳感器、金屬氧化物半導體氣體傳感器和導電聚合物氣體傳感器在電子鼻系統(tǒng)集成中的應用，以降低系統(tǒng)體積和成本。綜述了化學電阻性氣體傳感器電子鼻的系統(tǒng)設計考慮因素和互補金屬氧化物半導體集成技術，包括集成傳感器陣列、其讀出接口和模式識別硬件。此外，還介紹了集成在電子鼻中的最先進技術，如傳感前端芯片、電子鼻信號處理芯片和電子鼻片上系統(tǒng)。(10.3390/s131014214)

Guilaume解釋說:“不管你的鼻子對什么敏感，我們對什么敏感，或者不敏感。”“我們的傳感器可以連接到任何你能想到的物聯(lián)網(wǎng)設備。”

那么，畢竟有些人喜歡的感官測試藝術會變成什么樣子呢?Guilaume說:“我們的設備不會生病或頭痛，而且完全不是主觀的。”

Dale Buss, 特約編輯，是一位資深記者，在密歇根州羅徹斯特山撰寫有關食品行業(yè)的文章。 (daledbuss@aol.com).

本文譯自：

https://www.ift.org/news-and-publications/food-technology-magazine/issues/2022/february/columns/startups-and-innovators-innovations-aroma-technologies