啤酒花（Humulus lupulus L.）在欧洲农业食品领域的重要性日益增加，这不仅是因为它们在酿造工业中的关键作用，还因为当地生产系统带来的经济和地域价值。雌性啤酒花球果是啤酒技术和感官特性的主要次生代谢物储存库。特别是挥发性成分在定义香气特征方面起着决定性作用，而树脂成分（α-和β-酸）则影响苦味和产品的稳定性。这些化合物的生物合成和积累受到基因型、土壤气候条件、农艺实践以及季节性气候变化的复杂相互作用的影响，导致啤酒花化学成分存在明显的地理和年际差异（Lee等人，2025年）。
近年来，对农业原材料的可追溯性、真实性和质量标准化的日益重视凸显了需要能够区分来自不同地理区域和收获年份产品的分析工具。对于啤酒花而言，这种区分不仅对本地生产的价值化至关重要，也对确保酿造过程中的技术一致性至关重要。同时，确定最佳成熟阶段是啤酒花质量的关键参数，因为球果的生理发育与代谢活动和挥发性化合物排放模式的渐进变化密切相关（Herkenhoff等人，2024年；Dias等人，2024年）。
气相色谱与质谱联用（GC–MS）被广泛认为是详细分析啤酒花挥发性成分的参考技术，可以选择性识别和定量单个化合物。尽管其分析精度和灵敏度很高，但色谱分析需要相对较长的分析时间，并且涉及破坏性采样。在精准农业和农业食品供应链快速质量评估的框架下，人们对能够提供快速、可重复且无损测量的补充技术越来越感兴趣（Poeta等人，2023年）。
与传统色谱技术并行，过去几十年开发了一系列用于检测挥发性有机化合物（VOC）的替代和补充方法。这些方法包括光谱技术（如红外光谱和拉曼光谱）、离子迁移谱（IMS）、质子转移反应-质谱（PTR-MS）以及基于气体传感器的系统（Lukose等人，2023年；Sun等人，2024年；Lochmann等人，2024年；Si等人，2024年）。这些技术在灵敏度、选择性、分析时间和便携性方面各有优缺点，并已在农业食品研究中越来越多地应用于实时或近实时监测挥发性化合物的排放。特别是便携式和可在现场部署的设备在需要快速决策的精准农业框架中变得越来越重要（Zain等人，2024年）。
在这些技术中，排列成多传感器阵列的金属氧化物（MOX）气体传感器作为分析复杂挥发性混合物的人工嗅觉系统受到了越来越多的关注。这些传感器通过传感材料与氧化或还原气体物种的表面相互作用引起的电导率变化来工作，生成反映样品整体化学特征的响应模式。虽然MOX传感器不能提供特定化合物的识别，但当与化学计量和多变量数据分析方法结合使用时，它们在区分农业食品基质方面显示出相当大的潜力。它们的快速响应时间、操作简便性以及适用于只需最小样本准备的顶空分析的特点，使其特别适合现场应用和无损监测策略（Poeta等人，2025年）。
除了基于MOX的系统外，还探索了其他传感技术，如导电聚合物传感器、石英晶体微天平（QCM）传感器和光学传感器用于VOC检测。然而，许多这些系统仍存在稳定性、对环境条件（如湿度和温度）的敏感性以及长期重复性有限的问题（Lee等人，2024年；Drayton等人，2020年）。这些挑战突显了需要结合先进数据处理技术的稳健传感平台，以提高在复杂生物基质中的可靠性和实际应用性。
尽管基于传感器的技术在农业食品领域中的应用日益增加，但系统研究MOX传感器阵列在啤酒花球果特征分析方面的潜力仍然有限。特别是，目前缺乏将色谱挥发性分析技术与基于传感器的指纹识别相结合的综合研究，以同时评估地理变异性、年际差异、成熟动态以及栽培啤酒花与野生啤酒花种群之间的差异。因此，关于这些传感系统检测啤酒花挥发性成分细微但技术相关变化的能力仍存在知识空白。
鉴于这些方面，本研究旨在评估基于MOX传感器的传感平台与GC–MS作为参考分析技术的结合性能，用于表征和区分来自不同土壤气候背景并在两个连续收获年度收集的啤酒花球果。目标是评估该传感器系统通过快速且无损的顶空分析方法识别与地理来源、季节变化和成熟阶段相关差异的能力。
此外，啤酒花种植越来越多地受到生物胁迫因素的影响，包括蚜虫、臭虫和欧洲玉米螟的侵害，这些因素可能在可见症状出现之前就引起植物次生代谢和挥发性化合物排放模式的早期变化（Brendel等人，2020年；Ghiselli等人，2022年）。早期检测这些与胁迫相关的代谢变化是可持续作物管理和精准农业框架中的一个重要挑战。因此，本研究提出的分析框架也可以为未来旨在识别与害虫侵害相关的早期挥发性特征的研究提供基础，从而可能实现预防性干预策略而非感染后的管理。
总体而言，将参考色谱技术与无损基于传感器的技术相结合，有助于开发更快、更可持续和更具预测性的啤酒花质量评估和作物监测策略，贯穿整个农业食品供应链。
