Elektronický jazyk

Elektronický jazyk je nástroj, ktorý meria a porovnáva chute. Podľa technickej správy IUPAC je elektronický jazyk analytický nástroj, ktorý obsahuje mriežku neselektívnych chemických senzorov s čiastočnou špecificitou na rôzne zložky roztoku a vhodné rozpoznávacie zariadenie, ktoré je schopné vyhodnocovať kvantitatívne a kvalitatívne zloženie jednoduchých i zložitých roztokov.^[1]

Chemické zlúčeniny zodpovedné za chuť sú detegované ľudskými chuťovými receptormi. Na podobnom princípe deteguje multielektródový senzor tie isté rozpustené organické a aanorganické zložky. Podobne ako ľudské receptory, každý senzor má spektrum reackií, ktoré sá od seba líšia. Informácie dané jednotlivými senzormi sú komplementárne a ich kombinácia vytvára jedinečný „odtlačok prsta“. Väčšina hraníc detekcie týchto senzorov je podobná alebo lepšia, než u ľudských receptorov.

U biologických systémov sa signál z chuťových receptov prenáša do mozgu pomocou nervov v podobe elektrických signálov. Senzory e-jazyk a prenášajú signál podobne: generujú elektrický signál ako voltametrické alebo potenciometrické zmeny.

Kvalita vnímania a rozpoznávania chutí je závislá na rozpoznávaní signálov prenesených zmyslovými nervami do mozgu a na „odtlačku prsta“ produktu. Túto úlohu má u elektronického jazyka na starosti štatistický softvér, ktorý interpretuje dáta zo senzorov do podoby chute.

Jeden variant bol vyvinutý profesorom Frederikom Winquistom na Linköping University vo Švédsku.^[2]

Spôsob fungovania

Tekuté vzorky je možné analyzovať priamo bez špeciálnej prípravy, zatiaľ čo pevné vzorky musia byť najprv rozpustené, aby ich bolo možné zmerať. Referentná elektróda a senzory sú ponorené vo kadičky s testovaným rozotokom. Medzi senzory a referentnú elektródu sa aplikuje potenciál a ako odpoveď vznikne merateľný prúd, ktorý je konzistentný s Cottrellovou rovnicou. Prúd vzniká na základe oxidačných reakcií, ktoré prebiehajú v roztoku kvôli rozdielu potenciálu a je možné ho amplifikovať pomocou katalytických úprav povrchu. To meria a zaznamenáva softvér elektronického jazyka. Tieto dáta reprezentujú vstup pre matematické spracovanie, ktoré následne vytvorí výstup.

Aplikácie

Elektronický jazyk má niekoľko aplikácií v rámci rôznych priemyselných oblastí: farmaceutický priemysel, potraviny a nápoje a iné. Je možné ho využiť na:

analýzu chutí starnúcich nápojov (napríklad džúsy, alkoholické alebo nealkoholické nápoje, ochutené mlieko...)
kvantifikácia horkosti alebo štipľavosti nápojov či rozpustených zlúčenín (napr. meranie horkosti čajov)
odhad teaflavínov v čiernom čaji^[3]
kvantifikácia účinnosti maskovania chutiv prípravkoch (tablety, sirupy, prášky, kapsule...)
analýza stability liekov v rámci chute
sledovanie environmentálnych parametrov
stanovenie čistoty odpadných vôd a prítomnosť toxických látok
sledovanie biologických a biochemických procesov

Umelá chuť

Elektronický jazyk využíva chuťové senzory na príjem informácií z chemickálii na jazyku a posiela ich do spracovávacieho systému. Výsledkom je detekcia chutí, ktoré je človek schopný rozlíšiť. Chuť, ktorá je takto detegovaná, je rozdelená na päť kategórií, a to kyslosť, slanosť, horkosť, sladkosť a umami (lahodná alebo bielkovinová). Kyslá chuť je tvorená vodíkovými iónmi a zahŕňa napríklad kyselinu chlorovodíkovu, octovú alebo citrónovú. Slaná chuť je zaznamenávaná ako chlorid sodný, sladká ako cukry. Horká, ktorá zahŕňa látky ako chinín a kofeín, je detegovaná pomocou chloridu horečnatého. Umami je tvorená glutamátom sodným (MSG) z morských rias alebo guanylátom disodným u rýb, mäsa či hríbov.

Referencie

↑ VLASOV, Yu; LEGIN, A.; RUDNITSKAYA, A.. Nonspecific sensor arrays ("electronic tongue") for chemical analysis of liquids (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry, 2005-01-01, s. 1965–1983. Dostupné online. ISSN 0033-4545. DOI: 10.1351/pac200577111965. (po anglicky)
↑ Fredrik Winquist [online]. [Cit. 2015-09-11]. Dostupné online.
↑ KUMAR, S.; GHOSH, A.. A Feature Extraction Method Using Linear Model Identification of Voltammetric Electronic Tongue. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2020-05-14, s. 9243–9250. Dostupné online. ISSN 1557-9662. DOI: 10.1109/TIM.2020.2994604.

Pozri aj

Externé odkazy

Highly sensitive and wide-dynamic-range side-polished fiber-optic taste sensor. Sensors and Actuators B: Chemical, 1 October 2017, s. 700–707. DOI: 10.1016/j.snb.2017.04.088.
http://www.insent.co.jp/en/products/ts5000z_index.html Archivované 2021-03-05 na Wayback Machine
https://www.alpha-mos.com/astree-taste-analysis Archivované 2021-04-13 na Wayback Machine

Zdroj

Chemický portál

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Electronic tongue na anglickej Wikipédii.

[1] VLASOV, Yu; LEGIN, A.; RUDNITSKAYA, A.. Nonspecific sensor arrays ("electronic tongue") for chemical analysis of liquids (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry, 2005-01-01, s. 1965–1983. Dostupné online. ISSN 0033-4545. DOI: 10.1351/pac200577111965. (po anglicky)

[2] Fredrik Winquist [online]. [Cit. 2015-09-11]. Dostupné online.

[3] KUMAR, S.; GHOSH, A.. A Feature Extraction Method Using Linear Model Identification of Voltammetric Electronic Tongue. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2020-05-14, s. 9243–9250. Dostupné online. ISSN 1557-9662. DOI: 10.1109/TIM.2020.2994604.

[1]

[2]

[3]