第十一章現(xiàn)代儀器分析在食品感官評(píng)定的應(yīng)用武漢理工大學(xué)出版社第一節(jié)食品感官分析與現(xiàn)代儀器分析關(guān)系概述食品感官科學(xué)是系統(tǒng)研究人類感官與食物相互作用形式及規(guī)律的一門學(xué)科，其核心的表現(xiàn)形式是食品感官品質(zhì)，基本的科學(xué)方法是感官分析。利用近紅外光譜分析作為無(wú)損傷檢測(cè)技術(shù)，分析時(shí)間短，可同時(shí)進(jìn)行多種感官指標(biāo)的檢測(cè)，在食品的感官評(píng)定領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越受到重視。第十一章現(xiàn)代儀器分析在食品感官評(píng)定的應(yīng)用武漢理工大學(xué)出版社第二節(jié)電子鼻電子鼻又稱氣味掃描儀，是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的一種用來(lái)對(duì)食品中的復(fù)雜嗅味和很多揮發(fā)性成分進(jìn)行分析、識(shí)別和檢測(cè)的儀器，它由傳感器系統(tǒng)和自動(dòng)化模式識(shí)別系統(tǒng)（包括信號(hào)處理和模式識(shí)別）所組成。它通過(guò)模擬人的嗅覺(jué)，以與人和動(dòng)物的鼻子一樣的原理“聞到”的是目標(biāo)物的總體氣息。它不僅可以檢測(cè)到各種不同的氣味的不同信號(hào)，而且可以對(duì)這些信號(hào)與經(jīng)過(guò)“學(xué)習(xí)”和“訓(xùn)練”后建立的數(shù)據(jù)庫(kù)中的信號(hào)進(jìn)行比較、識(shí)別和判斷。第十一章現(xiàn)代儀器分析在食品感官評(píng)定的應(yīng)用武漢理工大學(xué)出版社一、電子鼻的基本組成1.氣敏傳感器陣列氣敏傳感器陣列是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它可以是多個(gè)分立元件構(gòu)成的，也可以是單片集成的，功能是把不同的氣味分子在其表面的作用轉(zhuǎn)化為可測(cè)的物理信號(hào)。用作傳感器的材料必須具備兩個(gè)基本條件：(1)對(duì)不同的氣味應(yīng)均有響應(yīng)，即通用性要強(qiáng)，要求其可對(duì)成千上萬(wàn)種不同的嗅味在分子水平上作出鑒別。(2)與嗅味分子的相互作用或反應(yīng)必須是快速、可逆的，不產(chǎn)生任何“記憶效應(yīng)”。第十一章現(xiàn)代儀器分析在食品感官評(píng)定的應(yīng)用武漢理工大學(xué)出版社2.信號(hào)處理單元由傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)經(jīng)電子線路放大及A/D轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)后輸入計(jì)算機(jī)中，被測(cè)的嗅覺(jué)強(qiáng)度既可用每個(gè)傳感器的輸出的絕對(duì)電壓、電阻或電導(dǎo)來(lái)表示，也可用相對(duì)信號(hào)值如歸一化的電阻值或電導(dǎo)值來(lái)比較嗅味特征，以完成特征提取。如在氣味/氣體的定性辨識(shí)中，采用歸一化算法可在一定程度上消除濃度對(duì)傳感器輸出響應(yīng)的影響。第十一章現(xiàn)代儀器分析在食品感官評(píng)定的應(yīng)用武漢理工大學(xué)出版社3.模式識(shí)別單元傳感器陣列輸出的信號(hào)經(jīng)專用軟件采集、加工、處理后與電子鼻經(jīng)過(guò)人為“學(xué)習(xí)、訓(xùn)練”后在數(shù)據(jù)庫(kù)儲(chǔ)存的已知信息進(jìn)行比較、識(shí)別，最后得出定量的質(zhì)量因子決定被測(cè)樣品質(zhì)量的真?zhèn)?、?yōu)劣、合格與否等不同結(jié)果。通過(guò)采用傳感器陣列和模式識(shí)別技術(shù)，電子鼻可以得到不同氣體/氣味的數(shù)字化“指紋”,并將待測(cè)樣本的“指紋”和標(biāo)準(zhǔn)樣本的“指紋”進(jìn)行比較，最后給出分析結(jié)果。第十一章現(xiàn)代儀器分析在食品感官評(píng)定的應(yīng)用武漢理工大學(xué)出版社二、工作原理（一）電子鼻在食品感官分析中的應(yīng)用1.電子鼻在茶葉感官分析中的應(yīng)用通過(guò)電子鼻的檢測(cè)，得到茶葉香氣成分的響應(yīng)圖，由模式識(shí)別方法分析、鑒別和判斷后，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同種類、不同加工工藝茶葉的判別和分類。第十一章現(xiàn)代儀器分析在食品感官評(píng)定的應(yīng)用武漢理工大學(xué)出版社2.電子鼻在葡萄酒感官分析中的應(yīng)用電子鼻技術(shù)已在葡萄酒的生產(chǎn)在線監(jiān)測(cè)、品種識(shí)別、產(chǎn)地識(shí)別和年份識(shí)別等領(lǐng)域都得到了應(yīng)用，并顯示出其優(yōu)越性。

3.電子鼻在肉類感官分析中的應(yīng)用電子鼻已用于肉的檢測(cè)的很多方面，如分析意大利干制臘腸；評(píng)判伊比利亞火腿的原料肉種類和成熟時(shí)間，以排除不合格和假的產(chǎn)品；對(duì)小牛肉進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)；分析低溫、長(zhǎng)時(shí)間下腐敗的雞肉等。第十一章現(xiàn)代儀器分析在食品感官評(píng)定的應(yīng)用武漢理工大學(xué)出版社第三節(jié)電子舌電子舌（Electronictongue）技術(shù)是20世紀(jì)80年代中期發(fā)展起來(lái)的一種分析、識(shí)別液體成分的新型檢測(cè)手段。它主要由傳感器陣列和模式識(shí)別系統(tǒng)組成，傳感器陣列對(duì)液體試樣作出響應(yīng)并輸出信號(hào)，信號(hào)經(jīng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和模式識(shí)別后，得到反映樣品味覺(jué)特征的結(jié)果。第十一章現(xiàn)代儀器分析在食品感官評(píng)定的應(yīng)用武漢理工大學(xué)出版社一、電子舌原理生物體感受味覺(jué)的機(jī)制在于依賴舌面不同位置的味蕾,感受不同的溶液化味覺(jué)物質(zhì)的刺激信號(hào),通過(guò)神經(jīng)傳輸至大腦,最后大腦針對(duì)味細(xì)胞采集信號(hào)的整體特征進(jìn)行處理分析,給出不同物質(zhì)的區(qū)分辨識(shí)以及感官性質(zhì)方面的信息。電子舌最初的設(shè)計(jì)思想就來(lái)自于生物感受味覺(jué)的機(jī)制。第十一章現(xiàn)代儀器分析在食品感官評(píng)定的應(yīng)用武漢理工大學(xué)出版社從不同的機(jī)理看，味覺(jué)傳感器大致有以下幾種：膜電位分析傳感器、伏安分析傳感器、光電方法傳感器、多通道電極傳感器、生物傳感器、基于表面等離子共振原理制成的傳感器、凝膠高聚物與單壁納米碳管復(fù)合體薄膜的化學(xué)傳感器、硅芯片傳感器等。模式識(shí)別主要有人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析、主成分分析、偏最小二乘法、聚類分析、判別因子分析、軟獨(dú)立簇類模式分類法、支持向量機(jī)法、簡(jiǎn)單優(yōu)劣判別法、混沌識(shí)別等方法。目前較典型的電子舌系統(tǒng)有法國(guó)的alphamos系統(tǒng)和日本的kiyoshitoko系統(tǒng)電子舌。第十一章現(xiàn)代儀器分析在食品感官評(píng)定的應(yīng)用武漢理工大學(xué)出版社二、常見(jiàn)的味覺(jué)傳感器的機(jī)理（一）電位分析的傳感器在原電池內(nèi),化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行使自由電子發(fā)生轉(zhuǎn)移,只要反應(yīng)未達(dá)到平衡,就會(huì)有電勢(shì)的產(chǎn)生?；谶@個(gè)原理,在無(wú)電流通過(guò)的情況下測(cè)量膜兩端電極的電勢(shì),通過(guò)分析此電勢(shì)差來(lái)研究樣品的特性。第十一章現(xiàn)代儀器分析在食品感官評(píng)定的應(yīng)用武漢理工大學(xué)出版社（二）伏安分析的傳感器在外加電壓下測(cè)定通過(guò)溶液的電流是一種非常有效而常用的分析方法。取決于所施加的電壓和傳感器工作電極的種類,兩極上發(fā)生電極反應(yīng),從而產(chǎn)生電流。

（三）光學(xué)方法的味感傳感器光學(xué)的方法也被應(yīng)用于味覺(jué)傳感器上。例如光尋址電位傳感器(LAPS),其基本的原理是半導(dǎo)體的內(nèi)光電效應(yīng)。其他基于光化學(xué)原理的味覺(jué)傳感器也有報(bào)道。第十一章現(xiàn)代儀器分析在食品感官評(píng)定的應(yīng)用武漢理工大學(xué)出版社三、電子舌在飲料的感官分析中的應(yīng)用王新宇等以4個(gè)等級(jí)的炒青為研究對(duì)象，應(yīng)用電子舌輔以模式識(shí)別對(duì)茶葉的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，利用反向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(BP-ANN)建立的判別模型對(duì)不同等級(jí)的茶葉識(shí)別率均達(dá)到100%。電子舌技術(shù)能對(duì)茶葉加工、生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控并實(shí)現(xiàn)快速分級(jí)，在茶葉質(zhì)量的評(píng)價(jià)上具有很大潛力。第十一章現(xiàn)代儀器分析在食品感官評(píng)定的應(yīng)用武漢理工大學(xué)出版社四、電子舌在乳及乳制品感官分析中的應(yīng)用范佳利等利用多頻脈沖電子舌對(duì)５種品牌的超高溫滅菌純牛乳和２種品牌的巴氏殺菌純鮮牛乳進(jìn)行了評(píng)價(jià)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：電子舌可以很好地區(qū)分不同企業(yè)采用不同熱處理工藝生產(chǎn)的牛乳產(chǎn)品，在室溫（20℃）和冷藏（4℃）條件下，鮮牛乳品質(zhì)隨貯藏時(shí)間變化的特性也可以通過(guò)電子舌表征。電子舌作為一種新型的現(xiàn)代化智能感官儀器，在乳制品的品質(zhì)及新鮮度評(píng)價(jià)中具有較大的潛力。第十一章現(xiàn)代儀器分析在食品感官評(píng)定的應(yīng)用武漢理工大學(xué)出版社五、電子舌在油脂感官檢驗(yàn)中的應(yīng)用在大多數(shù)電子舌應(yīng)用系統(tǒng)中，檢測(cè)的樣品溶液均為水介質(zhì)，對(duì)于高黏度、低導(dǎo)電性以及無(wú)能力溶解足夠數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)電解質(zhì)的那些檢測(cè)樣品，電子舌檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用難度大大增加，例如對(duì)油脂品質(zhì)進(jìn)行伏安法原理檢測(cè)必須尋找到合適的疏水性支持電解質(zhì)。Cosio等采用電子鼻和電子舌對(duì)貯藏過(guò)程中橄欖油的氧化程度進(jìn)行了分析，對(duì)常規(guī)化學(xué)檢測(cè)數(shù)據(jù)、電子鼻和電子舌數(shù)據(jù)進(jìn)行多元統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果表明：電子鼻能夠區(qū)分橄欖油的不同氧化程度，從而可以識(shí)別其不同的儲(chǔ)藏期；然而電子舌與氧化程度之間的相關(guān)性較差。第十一章現(xiàn)代儀器分析在食品感官評(píng)定的應(yīng)用武漢理工大學(xué)出版社第四節(jié)

其他儀器分析技術(shù)與食品感官分析1.多點(diǎn)傳感片多點(diǎn)傳感器片是一種新型片式多點(diǎn)傳感器，可用來(lái)進(jìn)行感官評(píng)價(jià)的試驗(yàn)研究。Kohyama和Nishi（1997）設(shè)計(jì)了一種食品上下牙齒咬合分析試驗(yàn)。第十一章現(xiàn)代儀器分析在食品感官評(píng)定的應(yīng)用武漢理工大學(xué)出版社2.肌電圖肌肉收縮時(shí)會(huì)產(chǎn)生微弱電流，在皮膚的適當(dāng)位置附著電極可以測(cè)定身體表面肌肉的電流。電流強(qiáng)度隨時(shí)間變化的曲線叫做肌電圖。此法簡(jiǎn)單易行，電極與皮膚的接觸不影響正常的肌肉活動(dòng)。肌電圖越來(lái)越成為研究咀嚼及食品質(zhì)地的有力工具。第十一章現(xiàn)代儀器分析在食品感官評(píng)定的應(yīng)用武漢理工大學(xué)出版社3.腭電圖Jack和Gibbon（1995）應(yīng)用腭電圖，記錄攝食和吞咽時(shí)舌頭的運(yùn)動(dòng)及其在質(zhì)地研究的應(yīng)用。4.多通道機(jī)能性近紅外光譜Okamoto等（2006）利用多通道機(jī)能性近紅外光譜，研究了12個(gè)受試者在品茶過(guò)程中腦側(cè)前額皮層的響應(yīng)。試驗(yàn)結(jié)果與對(duì)照相比較以識(shí)別出大腦認(rèn)識(shí)過(guò)程的活動(dòng)。對(duì)照為受試者品嘗風(fēng)味相似的茶樣品而不能有意識(shí)地試圖評(píng)價(jià)其風(fēng)味。第十一章現(xiàn)代儀器分析在食品感官評(píng)定的應(yīng)用武漢理工大學(xué)出版社5.氣相色譜-嗅味技?xì)庀嗌V-嗅味技（GCO）有時(shí)候被稱為氣譜嗅探。