電子舌在肉品質(zhì)檢測中的應(yīng)用

王婉茹，李雪茹，孫于磊，張東京

（宿州學(xué)院生物與食品工程學(xué)院，安徽 宿州 234000）

肉及肉制品營養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨(dú)特，是人類膳食結(jié)構(gòu)的重要組成部分[1]。我國是肉類生產(chǎn)和消費(fèi)大國，肉類總產(chǎn)量占全世界總產(chǎn)量的1/3 左右[2]。但肉類在加工、運(yùn)輸和分售過程中，在自身內(nèi)源酶和外界微生物的綜合作用下，營養(yǎng)物質(zhì)易分解，甚至?xí)a(chǎn)生有毒物質(zhì)，導(dǎo)致肉的食用品質(zhì)下降，嚴(yán)重的食用后引起食物中毒，危害人類的健康安全，嚴(yán)重阻礙肉類工業(yè)的發(fā)展。因此，肉及肉制品品質(zhì)檢測也是肉類工業(yè)的研究熱點(diǎn)之一，肉類品質(zhì)檢測包含新鮮度評價(jià)、風(fēng)味分析、品質(zhì)評價(jià)、摻偽摻假檢測和衛(wèi)生監(jiān)測等一系列問題[3-5]。

傳統(tǒng)的肉類品質(zhì)檢測主要包括感官評定、理化分析和傳統(tǒng)儀器等檢測方法，但感官評定需要專門感官評定員，得到的結(jié)果主觀性強(qiáng)，重復(fù)性差[6]。理化檢測處理樣本繁瑣和一些化學(xué)試劑，且耗時(shí)耗力[7]。傳統(tǒng)儀器分析結(jié)果準(zhǔn)確，但由于設(shè)備價(jià)格昂貴和檢測效率低而不能進(jìn)行普遍推廣[8]。這些傳統(tǒng)檢測方法不能滿足現(xiàn)代肉類工業(yè)的快速發(fā)展，亟需一種快速、科學(xué)、靈敏和可重復(fù)的檢測技術(shù)，解決肉類品質(zhì)科學(xué)快速檢測的難題。

近年來，電子舌系統(tǒng)作為一種快速、靈敏和無損的檢測新方法[9-10]，廣泛用于肉類新鮮度檢測、肉類等級區(qū)分和肉類摻假鑒別等方面的研究[11-14]。介紹了電子舌在肉類品質(zhì)檢測中的應(yīng)用，以期為進(jìn)一步研究肉類品質(zhì)進(jìn)行快速、靈敏和無損檢測的科學(xué)檢測提供參考。

1 電子舌技術(shù)在肉類品質(zhì)檢測中的應(yīng)用

電子舌技術(shù)可以獲取復(fù)雜呈味樣品的全部特征，有快捷、綠色、靈敏度高和可重復(fù)等特點(diǎn)。近年來，電子舌作為一種快捷的無損檢測方法在食品領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[15]。在肉類檢測主要集中在新鮮度、風(fēng)味分析、品質(zhì)檢測、摻假摻偽和衛(wèi)生監(jiān)測等方面[16]。

1.1 新鮮度評定

在貯藏加工的過程中，由于自身蛋白酶、脂肪酶和外界微生物的綜合作用下，肉易腐敗變質(zhì)，營養(yǎng)物質(zhì)分解，造成新鮮度下降，食用品質(zhì)降低，嚴(yán)重的會危害消費(fèi)者的健康安全。電子舌系統(tǒng)能夠快速收集樣品的整體指紋信息，實(shí)時(shí)有效監(jiān)測肉的新鮮度。

韓劍眾等人[17]采用多頻脈沖電子舌對不同品種的豬肉和雞肉進(jìn)行肉類評價(jià)和新鮮度監(jiān)測，不僅可以區(qū)分不同品種生鮮肉品之間的差異，還可以有效辨識評價(jià)生鮮肉的新鮮度，為電子舌在生鮮肉新鮮度評定應(yīng)用提供理論參考。Gil L等人[18]通過構(gòu)建由金、銀、銅、鉛、鋅和碳電極與參比電極組成電子舌，將新鮮度指標(biāo)進(jìn)行量化，易于表征其新鮮度，這種簡單的電子舌可以廣泛地應(yīng)用在肉類新鮮度的有效檢測。近年來，電子舌在肉制品新鮮度評價(jià)取得了快速的進(jìn)展，但現(xiàn)有電子舌傳感器種類較多，不同種類肉制品新鮮度的評定需要不同種類的傳感器，交互式味覺傳感器新型電子舌的技術(shù)亟需開發(fā)與構(gòu)建。

1.2 風(fēng)味分析

風(fēng)味屬性是評價(jià)肉品的重要指標(biāo)，傳統(tǒng)的檢測方法通常是儀器分析和感官評價(jià)相結(jié)合，儀器分析價(jià)格昂貴且耗時(shí)；感官評價(jià)主觀性強(qiáng)、重復(fù)性差。這些方法都不能反映風(fēng)味屬性的整體信息，而電子舌作為一種新型的檢測技術(shù)，可以彌補(bǔ)這些缺陷，獲得肉品的整體風(fēng)味指紋信息。

朱冰潔等人[19]以感官評定較高的特色鴨脖與感官評定較低的特色鴨脖為研究對象，通過電子舌得出特色鴨肉鹵制品的特征滋味，加工過程中通過調(diào)整鹵料和配方等工藝使產(chǎn)品達(dá)到預(yù)定滋味，為傳統(tǒng)特色醬鹵禽肉制品實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。唐霄等人[20]以鵝肉為原料，采用電子舌結(jié)合感官評定的方法對4 種不同蛋白酶酶解液的鮮味進(jìn)行滋味評定，區(qū)分指數(shù)達(dá)99.77，說明電子舌能夠完全區(qū)分4 種蛋白酶酶解液的滋味，進(jìn)而確定酶解鵝肉蛋白的最佳酶，為鵝肉的深加工提供理論參考。申佳潔[21]以延邊黃牛肉為原料，利用電子舌對延邊黃牛肉進(jìn)行滋味的測定，研究結(jié)果表明牛肉中氨基酸的含量與電子舌滋味輸出值有較好的相關(guān)性，為今后研究延邊黃牛肉風(fēng)味特性奠定理論基礎(chǔ)。Ryota 等人[22]為了評價(jià)白肉魚的風(fēng)味，用GC-MS 得到的結(jié)果與電子舌的味覺響應(yīng)信息進(jìn)行分析，采用偏最小二乘法方法，結(jié)果表明磷酸表現(xiàn)出較高的相關(guān)性，作為評價(jià)白肉魚味覺的一個(gè)重要指標(biāo)。

1.3 品質(zhì)評價(jià)

品質(zhì)評價(jià)是肉品加工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，很多評價(jià)體系采用感官評價(jià)和理化指標(biāo)相結(jié)合的綜合評價(jià)體系。但該體系不能滿足現(xiàn)代工業(yè)的生產(chǎn)需求，電子舌可以得到比較客觀、全面的整體指紋信息，建立科學(xué)的品質(zhì)評價(jià)體系，為肉工業(yè)化生產(chǎn)過程中的品質(zhì)評價(jià)提供參考。

Liu D 等人[23]研究德州扒雞在油炸、高溫和低溫蒸煮整個(gè)烹調(diào)過程中風(fēng)味成分的變化，電子舌對不同加工階段的樣品進(jìn)行分析，電子舌系統(tǒng)可用于德州扒雞在加工過程中的品質(zhì)評價(jià)。Yang W 等人[5]研究了草魚肉在蒸煮過程中水溶性風(fēng)味物質(zhì)的變化，并以味覺活性值（TAV） 為指標(biāo)，對蒸煮草魚肉的品質(zhì)進(jìn)行了評價(jià)，蒸煮6~9 min 的草魚肉品質(zhì)較好，味覺差異顯著，因此電子舌系統(tǒng)可以用于草魚加工的品質(zhì)評價(jià)。單一電子舌技術(shù)在肉加工過程中的品質(zhì)評價(jià)不能完全反映其整體信息，可以將電子舌技術(shù)與電子鼻、電子眼和仿生觸覺相融合，從味覺、嗅覺、視覺和觸覺全方位檢測肉的品質(zhì)，開發(fā)出便攜式綠色、環(huán)保、快捷、穩(wěn)定和智能的在線無損檢測新型技術(shù)，將來可應(yīng)用于肉制品發(fā)酵與煙熏等加工過程的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控。

1.4 摻偽摻假

不法商家為了牟取高額利潤，會將廉價(jià)肉類、水及非肉類物質(zhì)等添加到牛、羊肉或其制品中，同時(shí)添加一些違規(guī)的亞硝酸鹽等添加劑來掩蓋摻假摻偽肉的感官性質(zhì)，嚴(yán)重危害消費(fèi)者的健康，擾亂市場秩序[12]。傳統(tǒng)的感官和理化檢驗(yàn)存在主觀性強(qiáng)、耗時(shí)和樣品處理過程繁瑣等缺點(diǎn)，不能滿足市場的需求，電子舌作為一種新型的無損檢測技術(shù)為摻假摻偽肉提供了新思路。

范文教等人[24]為了實(shí)現(xiàn)對豬肉腸摻雜雞肉的快速識別分析，利用法國Alpha MOS 公司生產(chǎn)的α-ASTREE 型電子舌，采集摻雜不同比例雞肉的豬肉腸的傳感器信息，采用主成分分析（PCA） 和判別因子分析法（DFA） 進(jìn)行定性分析，建立預(yù)測模型，PCA和DFA 對摻雜不同比例雞肉的豬肉腸都能有效區(qū)分，達(dá)到99.893%，識別效果十分顯著；采用偏最小二乘法建立的PLS 預(yù)測模型，其決定系數(shù)R2為0.993 8。Tian X 等人[25]采用交叉敏感傳感器陣列的電子舌系統(tǒng)對肉糜摻假進(jìn)行了研究，為肉糜中可溶性風(fēng)味物質(zhì)提供整體味覺屬性。但電子舌在摻假摻偽肉研究仍集中在實(shí)驗(yàn)室階段，便攜式和經(jīng)濟(jì)型的電子舌系統(tǒng)市場普及率不高。

1.5 衛(wèi)生監(jiān)測

肉屠宰后在運(yùn)輸和加工的過程中，在酶和微生物的綜合作用下，會腐敗變質(zhì)，造成營養(yǎng)價(jià)值降低，更嚴(yán)重的危害消費(fèi)者的健康安全，常規(guī)的微生物的檢測耗時(shí)較長，操作過程繁瑣，不能滿足現(xiàn)代肉類工業(yè)的需求，利用電子舌技術(shù)，建立一種快速的微生物的檢測或貨架期預(yù)測模型顯得尤為重要。

韓方凱[26]采用電子舌技術(shù)和味覺可視化技術(shù)結(jié)合模式識別算法對魚微生物污染程度、重金屬殘留和漁藥殘留進(jìn)行檢測分析，建立的電子舌檢測新方法可實(shí)現(xiàn)魚微生物污染程度的定性判別和魚體內(nèi)細(xì)菌總數(shù)預(yù)測，說明電子舌在魚食用安全性檢測方面有較好的潛力。Ce S 等人[27]研究電子舌在不同貯藏溫度下羅非魚魚片的貨架期預(yù)測，構(gòu)建基于電子舌數(shù)據(jù)融合魚片貨架期預(yù)測模型，該模型在預(yù)測不同貯藏溫度下羅非魚魚片貨架期具有一定的可行性和優(yōu)越性。Han F 等人[28]構(gòu)建了一種便捷無損檢測魚類貨架期的模型。該模型對不同貯存天數(shù)的樣本進(jìn)行分類比較，結(jié)果表明，SVM 模型比Fisher-LDA 模型具有更好的識別效果，識別率高達(dá)97.22%，支持向量機(jī)結(jié)合電子舌構(gòu)建的模型具有較好的預(yù)測效果。電子舌結(jié)合模型算法在肉品質(zhì)檢測或貨架期預(yù)測有一定的效果，但現(xiàn)有的模型算法仍缺乏一定的廣泛性和適用性。

2 電子舌的應(yīng)用前景與展望

目前，國內(nèi)外學(xué)者在電子舌系統(tǒng)在肉類新鮮度、風(fēng)味分析、品質(zhì)評價(jià)、摻偽摻假和衛(wèi)生監(jiān)測等方面做了大量的研究，利用電子舌及其他技術(shù)構(gòu)建了多種可行性的肉品檢測模型，但是現(xiàn)有的研究仍不能滿足現(xiàn)代肉類工業(yè)的需求。電子舌研究集中在實(shí)驗(yàn)室階段，大部分都是實(shí)驗(yàn)室自制，便攜式和經(jīng)濟(jì)型的智能化在線電子舌檢測裝置市場普及率較低，阻礙了電子舌的快速發(fā)展。①隨著傳感器仿生新材料快速發(fā)展，交互式味覺傳感材料的篩選與開發(fā)有待進(jìn)一步研究，亟需篩選出對多種復(fù)雜味覺物質(zhì)的靈敏型、穩(wěn)定型和經(jīng)濟(jì)型的新型味覺感知元器件；②現(xiàn)有的研究模型缺乏一定的廣泛性，今后應(yīng)擴(kuò)大模型類別，與智能算法、深度學(xué)習(xí)和AI 技術(shù)相融合，改進(jìn)模型算法，提高模型的穩(wěn)定性、廣泛性和精確性；③電子舌與電子鼻、電子眼和仿生觸覺相結(jié)合，從味覺、嗅覺、視覺和觸覺全方位檢測肉的品質(zhì)，開發(fā)出便攜式綠色、環(huán)保、快捷、穩(wěn)定和智能的在線無損檢測新型技術(shù)，將來可應(yīng)用于肉制品發(fā)酵與煙熏等加工過程的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控，對肉制品的安全生產(chǎn)和品質(zhì)控制具有一定的指導(dǎo)意義，促進(jìn)肉類工業(yè)的快速發(fā)展。