Elektronisen nenän käyttö elintarviketutkimuksessa

Abstract

Elektroninen nenä on analyysilaitteisto, joka jäljittelee ihmisen hajuaistimusta erilaisten anturiteknologioiden ja koneoppimismallien avulla. Elintarviketeollisuudelta edellytetään kasvavissa määrin nopeampia, kustannustehokkaampia sekä luotettavampia arviointimenetelmiä elintarvikkeiden laatu- ja määrävaatimusten noustessa. Tähän kysyntään on ehdotettu elektronista nenää, joka on jatkuvan kehitystyön kohteena. Tutkielman tavoitteena on tarkastella elektronisen nenän toimintaperiaatetta, selvittää sovelluskohteita, käsitellä sen vahvuuksia ja heikkouksia, sekä tulevaisuuden mahdollisuuksia. Tutkielmassa johdatellaan lukija aiheeseen selvittämällä elintarviketutkimuksen tavoitteita ja laadunvalvonnan tärkeyttä. Elektronisen nenän toiminta perustuu erilaisiin anturiteknologioihin ja signaalin käsittelyyn koneoppimisen mallien avulla. Anturiteknologioita on useita erilaisia, mutta tutkielmassa käsitellään erityisesti metalli-oksidi puolijohtimiin, johtaviin polymeereihin sekä optisiin antureihin pohjautuvia ratkaisuja. Elektronisen nenän sovelluskohteita tarkastellaan elintarvikkeiden säilyvyysajan arvioinnissa, jossa anturit tunnistavat pilaantuvan elintarvikkeen tuottamia haihtuvia orgaanisia yhdisteitä. Tämä mahdollistaa pilaantumisprosessin varhaisen havaitsemisen. Lisäksi anturien herkkyys haihtuvien yhdisteiden vähäisellekin vaihtelulle tarjoaa mahdollisuuden hyödyntää laitteistoa aromi- ja laatuarviointiin sekä autenttisuuden ja väärennösten tunnistamiseen. Elektronisen nenän vahvuudet perustuvat sen kustannustehokkuuteen, nopeuteen ja toistettavuuteen. Vaikka anturiteknologiat ovat jatkuvan kehityksen kohteena ja eri teknologioita yhdistelemällä voidaan saavuttaa laaja selektiivisyys, niitä pidetään analyysilaitteiston heikoimpana kohtana. Näitä vahvuuksia ja heikkouksia selvitetään suhteessa muihin käytössä oleviin analyysimenetelmiin. Tutkielma kokoaa lopuksi elektronisen nenän tulevaisuuden kehityssuuntia ja arvioi sen mahdollisia käyttömahdollisuuksia. Analyysimenetelmä vaatii vielä lisätutkimusta, erityisesti anturiteknologioiden osalta. Jatkuva kehitys kuitenkin laajentaa elektronisen nenän sovelluspotentiaalia entisestään, myös elintarviketutkimuksen ulkopuolella.