智能感官分析仪器是利用现代化的精密仪器结合计算机技术和统计学算法模拟人类感官对食品的外观、滋味、气味等感官品质进行检测分析的新型仪器。与传统的感官评价法相比,智能感官分析仪器作为一种客观评估食品的风味、外观及质构的检测工具,具有操作简单、分析速度快、稳定性较好等优点,近年来被广泛应用于食品领域。
01 智能感官——果蔬货架期预测中的应用
采摘后的果蔬作为一类活的生物体,在贮藏过程中仍进行复杂的生理生化活动,导致其在形状、色泽、口感、风味和质地等方面发生改变。科学监测果蔬货架期的感官指标变化,可为优化果蔬贮藏环境条件、延长果蔬货架期提供依据。
果蔬的外观颜色往往是影响消费者购买决策的关键因素。然而,受光学原理、视觉生理机制及心理效应等多重因素的影响,人的视觉感知能力不同,导致评价颜色时会产生差异。电子眼可以模拟人的视觉对果蔬外观品质进行评价。近年来,电子眼已被应用于果蔬老化过程监测、尺寸分级、颜色缺陷等方面,但在果蔬货架期预测中的应用相对较少。MENDOZA等利用计算机视觉系统采集7个不同成熟期的49个香蕉的颜色、褐斑发育和图像纹理信息,并建立香蕉分类的判别函数模型。
基于果蔬在贮藏期挥发性化合物变化的数据,可以客观评价果蔬的成熟程度或者货架期。BENEDETTI等、LUISA等、张鹏等、薛友林等采用PEN系列电子鼻分别对货架期内的菠萝、桃子、苹果、蓝莓等水果进行检测,发现电子鼻可以区分不同储存期的样品。张晓华等跟踪检测不同贮藏天数苹果的硬度、pH值、可溶性固形物和淀粉指标变化,并与电子鼻的预测结果进行比较,结果表明电子鼻在预测苹果货架期时具有较为准确的评价能力。
电子舌可基于果蔬内所含酸度、糖等物质成分及其含量不同引起不同电化学变化的原理实现不同贮藏期果蔬的判别。徐超利用电子舌区分不同贮藏天数的鲜切马铃薯,给出鲜切马铃薯酸味、甜味及苦味的变化情况,可指导在合适的贮藏期内进行马铃薯鲜切加工,从而保证马铃薯具有较好的滋味品质。
作为果蔬重要的品质特征之一,质地也是评价果蔬成熟度和预测货架期的重要感官指标。质构仪可以1次检测多个质地指标参数,根据果蔬的不同物理性状量化贮藏期果蔬的质地变化规律。姜松等利用TA-XT2i质构仪对贮藏期水果黄瓜的质构变化,发现基于破裂变形和压缩斜率的变化曲线交汇处生成的贮藏时间基本对应不同贮藏温度下果实的最佳贮藏时间。
02 智能感官——肉品架期预测中的应用
富含蛋白质和脂肪的肉品极易在贮运过程中受到微生物的污染从而发生降解,所以肉品是否处在安全货架期是评价其能否食用的重要条件。在肉品货架期预测中,常以理化指标为基础建立动力学模型,存在检测步骤烦琐且周期长等缺点。智能感官分析仪器基于货架期肉品的颜色、气味、黏度、弹性等感官指标的变化,可以客观、快捷地评价肉品品质,从而达到预测肉品货架期的目的。
利用电子眼采集肉品颜色信息,可评估其新鲜度,进而预测肉品货架期。MA等采用计算机视觉技术评估冷却牛肉的新鲜度,发现基于HSI彩色模型的肉品新鲜度评估准确率可以达到82.1%,优于传统实验室分析方法。
肉品在降解过程中通过酶和细菌的作用被分解产生乙醛、硫化氢和氨等异味成分,电子鼻基于异味成分的识别,从而判断肉品货架期。唐晓阳利用电子鼻分析冷却猪肉的新鲜度和货架期,结果表明电子鼻对于冷却猪肉货架期的预测结果与感官评定结果具有高度一致性。
电子舌通过自身的味觉传感器对采集的不同新鲜程度样品的滋味信息作出响应,区分不同货架期的肉品。黄丽娟研究发现,多频大幅脉冲电子舌可以有效反映新鲜猪肉在贮存过程中的整体变化规律,该研究在一定程度上为电子舌预测肉品新鲜度和监控货架寿命提供了一定基础。
新鲜的肉品通常肉质紧实、富有弹性,不新鲜的肉品则肉质松软,而质构指标(硬度、弹性及胶黏性等)可表征其在货架期的新鲜程度。张铁涛等采用质构仪检测25℃和4℃贮藏条件下金鲳鱼的质构特性,并结合金鲳鱼肉挥发性盐基氮值,确定了金鲳鱼在25℃和4℃条件下贮藏的货架期。
肉类产品在货架期变化复杂,为提高肉品货架期预测的准确率,采用多信息融合技术评价肉品新鲜度逐渐成为研究热点。袁也等采用电子鼻、机器视觉和多数据融合技术快速地检测冷藏鱼肉的新鲜度。
03 智能感官——乳品架期预测中的应用
乳品品质评价和货架期预测通常需要结合卫生学检验指标、理化检测指标及感官指标进行综合判断。智能感官仪器因能快速反映样品之间整体特征信息和差异,使其在乳品货架期预测应用上逐渐兴起。
乳品特有的风味是决定其品质的关键因素,货架期的贮存环境、贮存时间及外包装选择都会引起产品风味改变,采集贮藏期乳品的风味差异信息是预测乳品货架期的有效途径。LABRECHE等研究发现乳制品中的微生物数量变化与电子鼻的指纹传感测量结果之间存在关联,电子鼻可用于检测乳品微生物数量和预测乳品货架期。
目前,利用电子舌预测乳品货架期也有相关的研究报道。程时文基于电子舌并结合感官时间临界点及微生物临界点建立了鲜牛奶的感官货架期和微生物货架期模型,利用该模型预测冷藏条件下鲜牛奶的感官货架期为4.1d,而微生物货架期为7.7d,与产品包装注明的保质期7d相比,预测误差为9.4%。
单一检测数据往往难以全面反映样品的信息,而利用多种智能感官仪器检测数据进行感官评价,可以显著提升评价的准确性和全面性。贾凌云等采用电子眼、电子鼻、电子舌等智能感官仪器,结合货架期加速实验的Arrhenius模型,建立无乳糖超高温灭菌乳的货架期预测模型,结果表明37℃、27℃下模型预测结果与实际货架期之间的误差分别为9.5%、12.5%,误差较小,表明以感官指标为依据建立货架期预测模型可预测无乳糖超高温灭菌乳的货架期。
参考文献:乔羽,曾红艳,曲桂燕,等.智能感官分析仪器在食品货架期预测中的应用研究进展[J].现代食品,2024,30(19):24-29.