利用电子鼻的树木褐根病快速检测技术
背景
路政署负责护养管辖范围内的大量树木。最近，由一种真菌致病原体（木层孔菌, Phellinus noxius）引致的褐根病（Brown Wood Root Disease, BRRD）被发现的频率增加。褐根病可迅速损害树木的健康及结构，甚至令树木倒塌，从而对公共安全构成严重威胁。在香港，褐根病的鉴定采用了两步诊断法。以观察为基础的诊断可能不够准确，并可能导致树木出现开放性伤口，而实验室诊断则需要收集样本并在数天时间才可获得结果。
图1 - 褐根病感染的例子
图2 - 褐根病感染的例子
电子鼻的褐根病快速检测研究
路政署致力于研究和开发树木褐根病的早期检测技术，邀请了理大科技及顾问有限公司 (PTEC) 的李顺诚教授和吕绍元教授进行研究，以便尽早实施必要的后续措施，保护道路使用者并及时阻断疾病的传播。
为了在短时间内识别褐根病感染，我们开发了一种利用电子鼻（E-nose）的非破坏性检测技术。电子鼻内置了多个针对不同化合物的感测器，以受褐根病感染树木的气味指纹，即测试物件的挥发性有机物（Volatile organic compounds，VOCs）的排放特征为基础。在现场应用之前，需要对电子鼻进行训练来校准电子鼻对褐根病的特异性，确定气味指纹，以便识别褐根病感染。另外在实验室中，纯培养真菌也被用于电子鼻训练。
图3和4 - 褐根病菌的实验室分离培养
图5 - 电子鼻的现场测试
通过演算法，电子鼻系统以褐根病相关的训练资料作为排放特征，它对收集到的现场资料的一些特定标记物作出反应，计算褐根病感染的可能性。由于该系统具有便携、反应迅速和能够覆盖广泛的化合物的特性，该技术对于快速检测褐根病感染树木具有潜力
图6 - 现场收集挥发性有机物的排放资料（气味指纹）
图7 - 资料分析，根据挥发性有机物中特定标记物排放资料（气味指纹）的所得到的模式图谱，可以辨别出潜在的褐根病感染样本