Application of electrochemical sensors as an alternative tool for perfume evaluation

Mestrado de dupla diplomação com a Université Libre de TunisThe capability to discriminate perfumes based on their specific aroma profiles is of utmost relevance for the perfume industry considering that, the identification of more than three aromas is a very difficult task even for a trained human nose. Currently, no analytical tool can completely substitute the human nose for aroma evaluation. Also, no analytical system can fully mimic the human perception, being the recognition of perfume aroma patterns usually carried out by gas chromatography coupled with olfactometry or sniffing techniques or even by applying electronic noses, although it still is a difficult analytical task. In this work, the possibility of applying a potentiometric electronic tongue as an analytical sensors tool for perfume analysis, was evaluated for the first time. In fact, the perfume aroma pattern will depend on the composition of the liquid perfume phase and on the diffusion properties of the volatile components, making the proposed strategy feasible from a theoretical point of view. A multi-sensor potentiometric device, comprising a set of 40 lipid sensor membranes with cross-sensitivity, was applied together with chemometric techniques to identify and establish unique chemical perfume fragrances’ fingerprints for discriminating perfumes according to the target consumer (men – women perfumes), the perfume olfactory family (Citric-Aromatic, Floral, Floral-Fruity, Floral-Oriental, Floral-Woody, Woody-Oriental and Woody-Spicy) or the perfume storage time-period (≤ 9 months; 9-24 months; and, ≥ 24 months). Linear discriminant multivariate models were established, based on potentiometric profiles gathered by sub-sets of sensors selected using the simulated annealing algorithm, and allowed correct classification rates of 93-100% (for leave-one-out cross-validation procedure). The satisfactory analytical performance of the electronic tongue demonstrates the versatility of the proposed approach, as a practical device for preliminary perfume classification, which industrial application may be foreseen in a near future, contributing to a green-sustained economic growth of the perfume industry.A capacidade de discriminar perfumes com base em seus perfis de aromas específicos é de extrema relevância para a indústria de perfumes, considerando que a identificação de mais de três aromas é uma tarefa muito difícil, mesmo para um nariz humano treinado. Atualmente, nenhuma ferramenta analítica pode substituir completamente o nariz humano na avaliação do aroma. Além disso, nenhum sistema analítico pode imitar completamente a percepção humana, sendo o reconhecimento de padrões de aroma de perfume geralmente realizados por cromatografia em fase gasosa acoplada a técnicas de olfatometria ou cheirar ou mesmo pela aplicação de narizes eletrónicos, embora ainda seja uma tarefa analítica difícil. Neste trabalho, a possibilidade de aplicar uma língua eletrónica potenciométrica como uma ferramenta analítica de sensores para a análise de perfumes foi avaliada pela primeira vez. De fato, o perfil de aromas do perfume dependerá da composição da fase líquida do perfume e das propriedades de difusão dos componentes voláteis, viabilizando a estratégia proposta do ponto de vista teórico. Um dispositivo potenciométrico de multisensores, com um conjunto de 40 membranas lipídicas com sensibilidade cruzada foi aplicado, em conjunto com técnicas quimiométricas para identificar e estabelecer perfis típicos de fragrâncias químicas para discriminação de perfumes de acordo com o consumidor-alvo (perfumes masculinos - femininos ), a família olfativa do perfume (cítrico-aromático, floral, floral-frutado, floral-oriental, floral-amadeirado, amadeirado-oriental e amadeirado-especiado) ou o período de armazenamento do perfume (≤ 9 meses; 9-24 meses e ≥ 24 meses). Modelos multivariados discriminantes lineares foram estabelecidos, com base em perfis potenciométricos de subconjuntos de sensores selecionados usando o algoritmo de recozimento simulado, e permitiram obter taxas de classificação corretas de 93 a 100% (para a validação cruzada “leave-one-out”). O desempenho analítico satisfatório da língua eletrónica demonstra a versatilidade da abordagem proposta, como um dispositivo prático para a classificação preliminar de perfumes, cuja aplicação industrial pode ser prevista em um futuro próximo, contribuindo para um crescimento económico sustentado da indústria de perfume