智能感官技术在中餐烹饪中的应用

董 萍

辽宁现代服务职业技术学院 辽宁沈阳 110164

中国烹饪技艺和文化博大精深，在五千年的历史文明中，中华大地逐步形成了特色鲜明、技术精湛、文化内涵丰富的多种菜肴体系。

中式菜肴大多是通过主料、辅料的搭配再加以调味而成，正所谓“一菜一格，百菜百味”。中式菜肴品质评定经常从色、香、味、意、形和营养几个方面进行考察，评价方式以感官评价为主[1]。色，菜之肤，指的是食物的颜色，菜的颜色搭配要诱人食欲。香，菜之魂，指的是食物的香味，指调料和菜的香味。味，指的是味道，菜的味道鲜美。意，菜之美，指的是意境和气氛，让人从食物中体现出文化涵养。形，指的是菜的形态优美，形状美观，新鲜。养，指的是充分体现食物的营养，要荤素合理搭配类。评价过程主要通过人体的感觉感官对品质进行评判，评价人员的评价由于受到个人生活习惯和饮食习惯的影响，往往具有主观性，导致评价结果随机性强，稳定性差。近年来电子鼻技术、电子舌技术和质构分析等智能感官技术作为人类感官的延伸，相比于传统方法其操作时间短、误差少、数据客观，在已应用到中餐烹饪研究中[2～6]。

新冠肺炎疫情传染性强，传播速度快，给餐饮行业造成了严重的冲击。从整个供应链来看，上游的食材原料提供，中游的食材配送及物流，甚至是终端的餐饮服务门店，均受到巨大的影响。在疫情得到有效控制后，餐饮行业恢复发展。食品安全问题、烹饪的标准化问题、原材料的检验问题，已经成为制约餐饮行业发展的瓶颈。智能感官技术可用于食材风味的整体测定、分析产品的货架期、掺杂制假的识别等，缩短了检测的时间，保证了检测的准确性[7，8]。

1 电子鼻技术

1.1 电子鼻的工作原理

电子鼻分析技术是一种仿生技术，模拟生物嗅觉系统对复杂的气味进行分析[9]。主要由传感器阵列和自动化模式识别系统两部分组成(工作原理见图1)。通过不同选择性的气敏传感器将挥发性气味转换成信号值，并对这些信号进行定性和定量分析。使用电子鼻技术进行测量时，不需要破坏样品进行特殊处理，费用低，重复性好，因此广泛应用在肉制品、烟酒业、果蔬、茶叶等领域。

图1 电子鼻的工作原理图Fig. 1 Schematic diagram of the electronic nose

1.2 电子鼻在中餐烹饪中的应用

电子鼻技术可以测定食材的整体风味。贾潜[10，11](2020)等利用电子鼻技术分析糟姜风味，从整体上获得糟姜的风味。结合气相色谱连用技术，获得风味物质的种类及含量。实验表明两种检测方法测定结果具有高度的统一性，可以全面的评价糟姜的风味信息。电子鼻技术可以从宏观上说明不同处理糟姜的风味轮廓的相似性和差异性，而用顶空固相微萃取-气相质谱联用技术从微观上补充了更为详细的风味物质的具体种类及其异同点，两种技术相结合使风味分析更加全面。

陈丽丽[12](2019)等采用电子鼻及气相色谱质谱联用技术对不同烹饪方法下鱼肉的气味进行分析,也取得了类似的结果。实验表明，不同烹饪方法处理后，鱼肉的挥发性气味发生了变化，用电子鼻能够较好地区分不同方法处理过的样品。采用电子鼻分析得到的是样品中挥发性成分和风味成分的整体信息，还需要采用气相色谱质谱技术进一步分析样品挥发性成分。对消费者是否选购该商品有重要的影响。

电子鼻技术可用于分析产品的货架期。与气相-质谱连用技术从微观上测定风味物质的种类和含量不同，电子鼻技术在预测成品的货架期方面也有一定的应用。传统的成品需要通过理化和微生物分析来测定货架期，不仅破坏样品而且检测过程繁琐耗时较长。

丁楠[13](2020)研究发现电子鼻技术能够较好地反映灌肠产品的货架期，与感官分析以及挥发性盐基氮的分析结果相同。电子鼻系统中的PCA、LDA都能较好地区分不同时间、不同温度的灌肠产品；利用Loadings分析可以得出，传感器3，5，4，10在模式识别中发挥的作用较大，在灌肠货架期分析上起主要作用。

易宇文[14](2019)等利用电子鼻、顶空固相微萃取-气质连用分析不同年份郫县豆瓣对鱼香调味汁挥发性风味的贡献。电子舌分析能够为鱼香调味汁工业化生产品控提供一定依据。

2 电子舌技术

2.1 电子舌的工作原理

电子舌是一种智能感官评价仿生系统，模仿人的舌头感受溶液味道。主要由味觉传感器阵列、信号采集系统和数据分析单元这三个模块组成。其核心是味觉传感器阵列，常见的有类脂薄膜传感器、非修饰及修饰贵金属传感器等。传感器与液体样品接触产生的电信号由信号采集系统进行传输和存储。最后由数据分析单元进行分析识别得到被测样品的味觉特征数据[15]。

2.2 电子舌在中餐烹饪中的应用

电子舌技术操作简便，检测速度快，对检测样品无损伤，因此广泛应用在食品加工、医疗、化工、环境等领域。在烹饪加工领域，电子舌可以用于原料的检验、品质控制、掺假识别等方面。

电子舌可用于菜品的掺假识别。曹仲文[16](2015)等在鸡汤和人工勾兑高汤的识别时使用了电子鼻技术，结果表明电子舌能够对鸡汤，以及人工勾兑的汤进行区分。实验者认为电子舌可用于食品特别是液体食品的快速检测。

电子舌检测结果可为烹饪方面的比赛评判提供依据。通过设定菜肴的“标准口味”，利用电子舌进行采集分析比对，能够客观公正的分析菜肴的口味，提升评判的科学性。朱文政[17](2015)等针对怪味鸡丁的怪味味型进行PCA分析，研究够成怪味型的最佳配方，结果表明该研究配方与预定的“大师水准”怪味味型配方较为接近。

3 质构分析技术

3.1 质构仪的工作原理

在中餐烹饪研究中，质构通常指消费者从菜肴入口、接触、咀嚼、吞咽等产生的一系列综合感受，有时也被称为口感或质地。食品质构通常不是一个单一的特征，而是食品硬度、粘性、弹性、咀嚼性、内聚力以及剪切力等一组性质的总称。质构仪所测量的基础物理数据为力量、距离与时间。测定方法通常包括直接测量法和间接测量法两种[18～21]。TPA常见各参数定义(见图2)。

硬度是第1次穿冲样品时的压力峰值F1回复性=Area12/Area11弹性，物体在外部因素的影响下产生变化后去除影响力后恢复至原有形态的能力凝聚性=Area2/Area1胶黏性=硬度×凝聚性，于半固体产品咀嚼性=胶黏性×弹性图2 TPA常见各参数定义Fig. 2 Definitions of TPA analysis parameters

质构仪的核心是力量感应组件，为防止超过最大负载对设备造成损伤，常设有保护装置，超过时设备会停止并报警。实验分准备、测试与分析三阶段，准备阶段主要对仪器各方面确认与环境设定。测试阶段需要建立或加载已建立的方法，选定需要的物性参数，然后开始测试。测试完毕之后利用分析系统对各项参数进行分析。

3.2 质构仪在中餐烹饪中的应用

质构仪可用于原料的质量评定。马银鹏[22](2019)等利用质构仪对黑木耳品质进行测定。通过分析测定木耳的硬度、咀嚼度、弹性等指标对比后熟不同及储藏时间不同的黑木耳菌包的食用品质。实验表明，不同后熟条件下黑木耳的质构指标如硬度、胶着度、咀嚼度等存在显著差异。

质构仪可用于不同处理下菜品质构方面的评价。曾萍[23](2019)等利用质构仪分析不同的烹饪方式下鱼干的质构特性，优化烹饪的方式，提高样品的适口性。实验发现蒸煮方式对鱼干硬度和咀嚼性影响最大，烘烤方式影响最小，为工业化生产提供理论依据。步营[24](2020)等对海鲈鱼品质的研究中，也使用质构仪测试了不同烹饪方式下海鲈鱼的硬度、黏度、咀嚼性等指标。通过这些指标可以反应出海鲈鱼的质地和组织结构特性，有利于选择最佳烹饪方式，完善鱼肉的加工理论。姜燕[25](2020)等采用质构仪中的生面团延展性夹具对醒发后的面团塑性和弹性进行测定，结果表明测试仪测定的质构特性指标如弹性、硬度等能够很好的反应面包的组织结构，可用于面包品质的评价。

质构仪可定量测定菜品质构参数。沈颖越[19](2020)等对香菇质地进行TPA分析，结果发现基于TPA的质地参数在香菇的质地评价上完全可以代替传统的感官评级方式。而且TPA法通过机器模拟人类咀嚼而获得的7个质地参数，可以对质地进行数据量化，较感官评级更具科学性和精准性。

质构仪的应用使评价更客观，操作更简便。目前国家尚未出台相关的测定标准，一定程度上限制了质构分析的发展。同时质构分析应与感官分析相结合，充分考虑到原料、包装等因素的影响，优化测定方法，使分析更加全面。

4 展望

4.1 多种分析技术的联合应用

单一的仪器或设备只能检测某一种品质指标，无法进行综合分析。可探索将电子鼻、电子舌与质构分析等多种智能感官分析技术进行结合。吴进菊[26](2018)等对不同发酵剂制作酸奶的品质进行分析的试验中，使用了电子舌和质构仪相结合的评价方式。质构仪分析酸奶的硬度、黏度等质构指标，电子舌分析酸奶的酸、咸、苦、涩等味觉指标。两种分析方式相结合更加全面的反应酸奶的品质。

4.2 智能感官分析仪器的便携化发展

现有的智能感官分析仪器大多基于计算机平台，体积大、使用不够方便灵活，为使其更好地适应于当前样品检测的需求，应探索研制便携式智能感官分析仪器，便于实时实地对样品进行测定分析，提高检测的便捷性。

餐饮行业应对新冠肺炎疫情的冲击，应在保障食品安全上下功夫。将智能感官技术应用到中餐烹饪当中，严控原料质量，严管烹饪品质，严抓掺杂制假，恢复百姓消费信心。