摘要：智能感官分析技術(shù)是近年來(lái)出現(xiàn)和發(fā)展起來(lái)的一門學(xué)科和技術(shù)，它能對(duì)食品的色、香、味、形等特性進(jìn)行綜合的分析，而且相比于傳統(tǒng)的感官分析方法，具有快捷、方便、客觀、成本低等有事，在食品的開(kāi)發(fā)和改進(jìn)過(guò)程中占有非常重要的地位。本文詳細(xì)分析了智能感官分析技術(shù)的原理以及現(xiàn)階段其在食品開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用原理。

關(guān)鍵詞：智能感官分析技術(shù) 食品 開(kāi)發(fā) 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TS2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-5336（2013）22-0074-02

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，食品的感官分析逐漸得到人們的重視，感官分析不只是一門技術(shù)，而且還是一門學(xué)科，其分析技術(shù)和手段涉及到心理學(xué)、生理學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)等多門學(xué)科。由此，食品的感官分析技術(shù)逐漸發(fā)展起來(lái)，常用的感官分析方法有描述分析法、差別檢驗(yàn)法、標(biāo)度和類別檢驗(yàn)等，這些檢驗(yàn)方法都是需要人切身參與到其中的，人的主觀評(píng)價(jià)性過(guò)強(qiáng)，并且具有檢測(cè)過(guò)程煩雜、操作困難、耗費(fèi)人力物力、成本較高等不足[1]。隨著現(xiàn)代儀器分析技術(shù)的發(fā)展，智能感官分析技術(shù)逐漸替代上述分析方法，廣泛應(yīng)用到食品的生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)過(guò)程中。相比于傳統(tǒng)的感官分析方法，智能感官分析技術(shù)具有檢測(cè)時(shí)間短、重復(fù)性好、檢測(cè)結(jié)果客觀、感官不會(huì)疲勞等優(yōu)勢(shì)。

1 智能感官分析技術(shù)的概念及其工作原理

智能感官分析技術(shù)就是模仿人體感官對(duì)食品的感知過(guò)程，并對(duì)感知信號(hào)進(jìn)行綜合分析的一門技術(shù)。它主要包括傳感器、信號(hào)采集器和電腦三大部分。其中傳感器模仿的是人體的感覺(jué)器官，其主要作用是通過(guò)對(duì)被測(cè)樣品的感知產(chǎn)生響應(yīng)信號(hào)；信號(hào)采集器模仿的是人體的神經(jīng)系統(tǒng)，其主要作用是傳輸和處理傳感器產(chǎn)生的響應(yīng)信號(hào)；電腦模仿的人體的大腦，其主要作用是對(duì)處理過(guò)的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析鑒別，最終做出綜合系統(tǒng)的判斷[2]。目前在食品工業(yè)中應(yīng)用比較廣泛的智能感官分析技術(shù)有機(jī)器視覺(jué)、電子鼻和電子舌技術(shù)，這三種技術(shù)分別模仿的是人體的視覺(jué)系統(tǒng)、嗅覺(jué)系統(tǒng)和味覺(jué)系統(tǒng)，它們?cè)谑称窓z測(cè)和開(kāi)發(fā)過(guò)程中的側(cè)重點(diǎn)是不同的。盡管這三種技術(shù)所針對(duì)的食品的屬性和內(nèi)部的構(gòu)造不同，但是其工作原理都是相似的，如下圖所示。

模式識(shí)別在智能感官分析系統(tǒng)中占有非常重要的地位，模式識(shí)別的方法有很多種，其中主成分分析、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊識(shí)別等方法在食品工業(yè)中應(yīng)用較為廣泛。主成分分析的主要作用是進(jìn)行信號(hào)處理，同時(shí)能夠?qū)Χ嗑S傳感器響應(yīng)信號(hào)的噪聲和壓縮信號(hào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行抑制。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的主要作用是對(duì)處理之后的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)模型的簡(jiǎn)歷。模糊識(shí)別的主要作用是利用模糊推理的方式對(duì)復(fù)雜的事物進(jìn)行模糊識(shí)別和模糊定量。

2 智能感官分析技術(shù)在食品開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

2.1 機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)在食品開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

目前，機(jī)器視覺(jué)檢驗(yàn)方法已經(jīng)在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的食品工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。機(jī)器視覺(jué)的原理為利用計(jì)算機(jī)或者圖像處理器等相關(guān)設(shè)備進(jìn)行的人的視覺(jué)行為的模仿，最終可以得到人的視覺(jué)系統(tǒng)所得到的信息。它主要包括采集系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)以及信息綜合分析處理系統(tǒng)。

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)在我國(guó)主要應(yīng)用于食品特別是瓶裝、灌裝、盒裝食品的包裝上面。如檢測(cè)盒裝食品的外包裝，檢測(cè)內(nèi)容包括包裝是否破損、標(biāo)簽有無(wú)、生產(chǎn)日期有無(wú)，在一定程度上確保了食品外包裝的質(zhì)量；對(duì)瓶裝食品進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)其瓶蓋是否缺損、瓶身是否漏；對(duì)灌裝食品進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)其拉環(huán)的質(zhì)量、生產(chǎn)日期有無(wú)、序列號(hào)有無(wú)等，確保包裝的質(zhì)量等。這種檢驗(yàn)方法確保了食品開(kāi)發(fā)中包裝的質(zhì)量問(wèn)題[3]。

2.2 電子鼻系統(tǒng)在食品開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

電子鼻對(duì)食品的檢測(cè)過(guò)程其實(shí)就是模仿人類嗅覺(jué)系統(tǒng)的過(guò)程。氣味進(jìn)入電子鼻系統(tǒng)之后，氣敏傳感器陣列對(duì)其產(chǎn)生信號(hào)，然后對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理和模式識(shí)別判斷，最后對(duì)氣體的組成成分進(jìn)行定性和定量并輸出檢測(cè)結(jié)果。其工作原理圖如下。

在食品的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，電子鼻可以替代人類的嗅覺(jué)系統(tǒng)。相比于傳統(tǒng)的食品檢測(cè)方法，電子鼻具有檢測(cè)簡(jiǎn)單、快捷、樣品用量少、成本低等優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)已經(jīng)逐漸得到眾多研究者的關(guān)注并廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中。電子鼻可以用來(lái)檢測(cè)食品原材料的新鮮程度，如橄欖油、魚、肉、蔬菜、水果等的新鮮程度。此外，電子鼻還可以檢測(cè)飲料的質(zhì)量，同時(shí)在酒類的品牌鑒定、異味檢測(cè)、新產(chǎn)品研發(fā)、原料檢驗(yàn)、制酒監(jiān)控等方面發(fā)揮著其功效[4]。

2.3 電子舌系統(tǒng)在食品開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

電子舌系統(tǒng)是模仿人類味覺(jué)系統(tǒng)的儀器，它主要包括三個(gè)部分：味覺(jué)傳感器、信號(hào)激發(fā)采集模塊和模式識(shí)別。其工作的基本原理為：味覺(jué)傳感器替代人的舌頭感受食品的味道，并將味覺(jué)感知信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后信號(hào)激發(fā)采集模塊利用傳感器將這種電信號(hào)采集并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，最后模式識(shí)別利用數(shù)學(xué)手段對(duì)這些電信號(hào)進(jìn)行識(shí)別、分析和處理。

電子舌具有快速分析樣品整體品質(zhì)差異性的特點(diǎn)，特別適合應(yīng)用于現(xiàn)代食品生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)的過(guò)程中。電子舌可以檢測(cè)出蔬菜、水果的成熟度以及新鮮度，而且電子舌能夠檢測(cè)到食品中咖啡堿（苦味）、單寧酸（苦味和澀味）、蔗糖和葡萄糖（甜味）、精氨酸和茶氨酸（酸味到甜味的變化范圍）的含量，食品的開(kāi)發(fā)人員就可以通過(guò)檢測(cè)報(bào)告，調(diào)整某些物質(zhì)的含量，確保食品口感保持最佳狀態(tài)[5]。

綜上所述，現(xiàn)階段，智能感官分析技術(shù)包括機(jī)器視覺(jué)、電子鼻和電子舌技術(shù)已經(jīng)在食品的開(kāi)發(fā)過(guò)程中得到了一定的應(yīng)用，而且相比于傳統(tǒng)的視頻感官分析技術(shù)，其技術(shù)上、檢測(cè)過(guò)程及檢測(cè)結(jié)果上的優(yōu)勢(shì)決定了它在食品開(kāi)發(fā)中必定會(huì)有很好的應(yīng)用前景。隨著現(xiàn)代儀器技術(shù)的不斷發(fā)展，人們會(huì)逐漸提高對(duì)智能感官分析技術(shù)的重視度和研究水平，推進(jìn)智能感官分析技術(shù)的深入發(fā)展，最終使其在食品的開(kāi)發(fā)過(guò)程中大放異彩。

參考文獻(xiàn)

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