電子舌在肉品質檢測中的應用

王婉茹，李雪茹，孫于磊，張東京

（宿州學院生物與食品工程學院，安徽 宿州 234000）

肉及肉制品營養豐富、風味獨特，是人類膳食結構的重要組成部分[1]。我國是肉類生產和消費大國，肉類總產量占全世界總產量的1/3 左右[2]。但肉類在加工、運輸和分售過程中，在自身內源酶和外界微生物的綜合作用下，營養物質易分解，甚至會產生有毒物質，導致肉的食用品質下降，嚴重的食用后引起食物中毒，危害人類的健康安全，嚴重阻礙肉類工業的發展。因此，肉及肉制品品質檢測也是肉類工業的研究熱點之一，肉類品質檢測包含新鮮度評價、風味分析、品質評價、摻偽摻假檢測和衛生監測等一系列問題[3-5]。

傳統的肉類品質檢測主要包括感官評定、理化分析和傳統儀器等檢測方法，但感官評定需要專門感官評定員，得到的結果主觀性強，重復性差[6]。理化檢測處理樣本繁瑣和一些化學試劑，且耗時耗力[7]。傳統儀器分析結果準確，但由于設備價格昂貴和檢測效率低而不能進行普遍推廣[8]。這些傳統檢測方法不能滿足現代肉類工業的快速發展，亟需一種快速、科學、靈敏和可重復的檢測技術，解決肉類品質科學快速檢測的難題。

近年來，電子舌系統作為一種快速、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檢測中的應用，以期為進一步研究肉類品質進行快速、靈敏和無損檢測的科學檢測提供參考。

1 電子舌技術在肉類品質檢測中的應用

電子舌技術可以獲取復雜呈味樣品的全部特征，有快捷、綠色、靈敏度高和可重復等特點。近年來，電子舌作為一種快捷的無損檢測方法在食品領域得到了廣泛應用[15]。在肉類檢測主要集中在新鮮度、風味分析、品質檢測、摻假摻偽和衛生監測等方面[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，營養物質分解，造成新鮮度下降，食用品質降低，嚴重的會危害消費者的健康安全。電子舌系統能夠快速收集樣品的整體指紋信息，實時有效監測肉的新鮮度。

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行肉類評價和新鮮度監測，不僅可以區分不同品種生鮮肉品之間的差異，還可以有效辨識評價生鮮肉的新鮮度，為電子舌在生鮮肉新鮮度評定應用提供理論參考。Gil L等人[18]通過構建由金、銀、銅、鉛、鋅和碳電極與參比電極組成電子舌，將新鮮度指標進行量化，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取得了快速的進展，但現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亟需開發與構建。

1.2 風味分析

風味屬性是評價肉品的重要指標，傳統的檢測方法通常是儀器分析和感官評價相結合，儀器分析價格昂貴且耗時；感官評價主觀性強、重復性差。這些方法都不能反映風味屬性的整體信息，而電子舌作為一種新型的檢測技術，可以彌補這些缺陷，獲得肉品的整體風味指紋信息。

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，加工過程中通過調整鹵料和配方等工藝使產品達到預定滋味，為傳統特色醬鹵禽肉制品實現標準化生產提供理論依據。唐霄等人[20]以鵝肉為原料，采用電子舌結合感官評定的方法對4 種不同蛋白酶酶解液的鮮味進行滋味評定，區分指數達99.77，說明電子舌能夠完全區分4 種蛋白酶酶解液的滋味，進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行滋味的測定，研究結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性，為今后研究延邊黃牛肉風味特性奠定理論基礎。Ryota 等人[22]為了評價白肉魚的風味，用GC-MS 得到的結果與電子舌的味覺響應信息進行分析，采用偏最小二乘法方法，結果表明磷酸表現出較高的相關性，作為評價白肉魚味覺的一個重要指標。

1.3 品質評價

品質評價是肉品加工的關鍵環節，很多評價體系采用感官評價和理化指標相結合的綜合評價體系。但該體系不能滿足現代工業的生產需求，電子舌可以得到比較客觀、全面的整體指紋信息，建立科學的品質評價體系，為肉工業化生產過程中的品質評價提供參考。

Liu D 等人[23]研究德州扒雞在油炸、高溫和低溫蒸煮整個烹調過程中風味成分的變化，電子舌對不同加工階段的樣品進行分析，電子舌系統可用于德州扒雞在加工過程中的品質評價。Yang W 等人[5]研究了草魚肉在蒸煮過程中水溶性風味物質的變化，并以味覺活性值（TAV） 為指標，對蒸煮草魚肉的品質進行了評價，蒸煮6~9 min 的草魚肉品質較好，味覺差異顯著，因此電子舌系統可以用于草魚加工的品質評價。單一電子舌技術在肉加工過程中的品質評價不能完全反映其整體信息，可以將電子舌技術與電子鼻、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，開發出便攜式綠色、環保、快捷、穩定和智能的在線無損檢測新型技術，將來可應用于肉制品發酵與煙熏等加工過程的實時在線監控。

1.4 摻偽摻假

不法商家為了牟取高額利潤，會將廉價肉類、水及非肉類物質等添加到牛、羊肉或其制品中，同時添加一些違規的亞硝酸鹽等添加劑來掩蓋摻假摻偽肉的感官性質，嚴重危害消費者的健康，擾亂市場秩序[12]。傳統的感官和理化檢驗存在主觀性強、耗時和樣品處理過程繁瑣等缺點，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為摻假摻偽肉提供了新思路。

范文教等人[24]為了實現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） 進行定性分析，建立預測模型，PCA和DFA 對摻雜不同比例雞肉的豬肉腸都能有效區分，達到99.893%，識別效果十分顯著；采用偏最小二乘法建立的PLS 預測模型，其決定系數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對肉糜摻假進行了研究，為肉糜中可溶性風味物質提供整體味覺屬性。但電子舌在摻假摻偽肉研究仍集中在實驗室階段，便攜式和經濟型的電子舌系統市場普及率不高。

1.5 衛生監測

肉屠宰后在運輸和加工的過程中，在酶和微生物的綜合作用下，會腐敗變質，造成營養價值降低，更嚴重的危害消費者的健康安全，常規的微生物的檢測耗時較長，操作過程繁瑣，不能滿足現代肉類工業的需求，利用電子舌技術，建立一種快速的微生物的檢測或貨架期預測模型顯得尤為重要。

韓方凱[26]采用電子舌技術和味覺可視化技術結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行檢測分析，建立的電子舌檢測新方法可實現魚微生物污染程度的定性判別和魚體內細菌總數預測，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測，構建基于電子舌數據融合魚片貨架期預測模型，該模型在預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越性。Han F 等人[28]構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的樣本進行分類比較，結果表明，SVM 模型比Fisher-LDA 模型具有更好的識別效果，識別率高達97.22%，支持向量機結合電子舌構建的模型具有較好的預測效果。電子舌結合模型算法在肉品質檢測或貨架期預測有一定的效果，但現有的模型算法仍缺乏一定的廣泛性和適用性。

2 電子舌的應用前景與展望

目前，國內外學者在電子舌系統在肉類新鮮度、風味分析、品質評價、摻偽摻假和衛生監測等方面做了大量的研究，利用電子舌及其他技術構建了多種可行性的肉品檢測模型，但是現有的研究仍不能滿足現代肉類工業的需求。電子舌研究集中在實驗室階段，大部分都是實驗室自制，便攜式和經濟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展。①隨著傳感器仿生新材料快速發展，交互式味覺傳感材料的篩選與開發有待進一步研究，亟需篩選出對多種復雜味覺物質的靈敏型、穩定型和經濟型的新型味覺感知元器件；②現有的研究模型缺乏一定的廣泛性，今后應擴大模型類別，與智能算法、深度學習和AI 技術相融合，改進模型算法，提高模型的穩定性、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合，從味覺、嗅覺、視覺和觸覺全方位檢測肉的品質，開發出便攜式綠色、環保、快捷、穩定和智能的在線無損檢測新型技術，將來可應用于肉制品發酵與煙熏等加工過程的實時在線監控，對肉制品的安全生產和品質控制具有一定的指導意義，促進肉類工業的快速發展。