智能仿生在食品發(fā)酵中的應(yīng)用及研究進展

代良超，烏日娜，陶冬冰，張 良，臧 健，武俊瑞,

（1.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，沈陽市微生物發(fā)酵技術(shù)創(chuàng)新重點實驗室，遼寧省食品發(fā)酵技術(shù)工程研究中心，遼寧沈陽 110866；2.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，遼寧沈陽 110866；3.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)分析測試中心，遼寧沈陽 110866）

人工感官評價是一種主觀評價方法，主觀性較強，重復(fù)性差，會受到評價員的身體狀況、情緒及外部環(huán)境等多方面因素的影響，如地域性、風(fēng)俗習(xí)慣、性別年齡差異等，可能導(dǎo)致評價結(jié)果難以復(fù)現(xiàn)。同時，感官評價員對大量樣品的評價會因其感官疲勞使得評價準(zhǔn)確性降低。而利用智能仿生在一定程度上代替人工感官評價，其出發(fā)點是仿人的智能識別和應(yīng)對各種復(fù)雜不確定的問題，可以對食品品質(zhì)的色、香、味、形等進行客觀反映，能為食品品質(zhì)的優(yōu)劣及品質(zhì)變化過程提供科學(xué)依據(jù)。

智能仿生技術(shù)是指研究生物系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能并以此來改造產(chǎn)品的系統(tǒng)科學(xué)，它強調(diào)對人類和其他生物智能行為的模仿并研究其中有益的原理和規(guī)律。智能仿生技術(shù)集生物學(xué)、計算機科學(xué)、材料科學(xué)、機械工程及電子技術(shù)等多學(xué)科的相互滲透，在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)及人工智能等方面應(yīng)用廣泛。利用智能仿生部分或全部代替人類活動，能有效提高工作效率，減少人工成本，加速工業(yè)化進程。發(fā)酵食品的種類繁多，發(fā)酵過程較復(fù)雜，且通常含有多樣化的中間產(chǎn)物，與產(chǎn)品品質(zhì)變化直接相關(guān)。同時，發(fā)酵產(chǎn)品品質(zhì)主要受到工藝條件和人文差異的影響，使得產(chǎn)品感官質(zhì)量參差不齊，包括產(chǎn)品顏色、質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味、滋味等。因此，進行更加標(biāo)準(zhǔn)化的對發(fā)酵食品顏色、風(fēng)味、滋味及基本理化指標(biāo)的檢測或監(jiān)測是發(fā)酵過程控制和產(chǎn)品品質(zhì)精確評價的關(guān)鍵?，F(xiàn)代的智能感官評定的優(yōu)勢已逐步上升到了分子水平，不僅包括對樣品的定性定量區(qū)分，能極大程度地有效替代傳統(tǒng)控制。此外，智能仿生技術(shù)可以為發(fā)酵食品的某些在線控制過程、摻假制假物質(zhì)的鑒定、同一類產(chǎn)品的區(qū)別及分類等食品感官控制方面的各種復(fù)雜性和不確定因素提供合適的解決途徑。本文以嗅覺仿生、視覺仿生、味覺仿生、觸覺仿生等智能仿生技術(shù)在食品發(fā)酵和檢測中的研究進展及未來發(fā)展趨勢進行綜述，闡述了智能仿生在發(fā)酵制品質(zhì)量控制、快速檢測等方面的積極應(yīng)用前景。

1 嗅覺仿生在發(fā)酵食品中的應(yīng)用

1.1 電子鼻技術(shù)在發(fā)酵食品中的應(yīng)用

電子鼻又稱仿生嗅覺。上世紀(jì)60 年代，Wilkens及Hatman 提出了電子模擬嗅覺的相關(guān)報道。而在1994 年，Cardner 等提出了電子鼻的觀點。在早期，電子鼻的傳感裝置為偏振微電極，具備一定程度的嗅覺仿生功能。從2010～2020 年，具有先進功效的新型傳感器已經(jīng)用創(chuàng)新的納米粒子材料開發(fā)出來，這些納米粒子材料具有更優(yōu)靈敏度和選擇性。原理上，電子鼻通過將所研究基質(zhì)的現(xiàn)有揮發(fā)物轉(zhuǎn)換成來自傳感器陣列的電子信號來工作，所得的數(shù)字輸出然后經(jīng)過數(shù)據(jù)處理單元以提取相應(yīng)的結(jié)果。因此，傳感器是電子鼻的核心部分，主要包含金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管傳感器、質(zhì)量敏感傳感器、導(dǎo)電有機聚合物、固體電解質(zhì)傳感器和光纖傳感器的傳感器。

在發(fā)酵工業(yè)中，1993 年，Pearce 等開創(chuàng)了烘焙啤酒鑒別。此后，電子鼻技術(shù)開始應(yīng)用到酒類識別鑒定中。Aleixandre 等利用電子鼻和人體面板鑒定4 種紅葡萄和2 種白葡萄酒的二元混合物，結(jié)果顯示：這兩種技術(shù)都能夠量化測試的混合物，但重要的是，電子鼻技術(shù)比人體面板更快、更簡單、更客觀。隨著電子鼻傳感陣列的材料先進化和多樣化，電子鼻在發(fā)酵工業(yè)中應(yīng)用趨向成熟。近幾年，電子鼻技術(shù)在發(fā)酵的過程控制中有了更多成熟的應(yīng)用，如發(fā)酵過程中乳制品的成熟度的預(yù)測，揮發(fā)性香氣成分的實時檢測。同時，由于分析方法的先進性，多方法結(jié)合的融合分析在數(shù)據(jù)分析中不斷成功應(yīng)用。此外，電子鼻監(jiān)測系統(tǒng)開始向便捷式、小體積、低成本等方面發(fā)展。管彬彬等利用可視化嗅覺對56 個不同發(fā)酵床的種子乙醇脫氫酶的活性及不揮發(fā)性酸和總酸進行檢測，結(jié)合誤差反向傳播人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)分析，結(jié)果表明：將二者進行結(jié)合可對醋酸發(fā)酵過程進行有效的在線檢測和過程預(yù)測。武斌等利用電子鼻對多個品種的食醋進行檢測，結(jié)合因子分析和線性判別分析進行品質(zhì)分類。Kovacs 等對不同發(fā)酵時間點（0、4、11 d）的益生菌、適度益生菌和非益生菌進行了區(qū)分，建立了不同菌群和時間點的分類模型，并監(jiān)測了發(fā)酵過程中芳香族化合物的生成。吳慧琳等對四種發(fā)酵酸肉進行風(fēng)味評價，利用灰色關(guān)聯(lián)分析了不同熱加工條件下電子鼻響應(yīng)值的關(guān)聯(lián)系數(shù)，建立了電子鼻關(guān)聯(lián)系數(shù)與感官評價間的回歸模型，構(gòu)建了酸肉的風(fēng)味評價構(gòu)建的有效方法。朱錦研發(fā)了一套低成本、小體積及高效率的電子鼻系統(tǒng)，可以對白酒種類進行定性檢測，但尚且無法對白酒的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進行定量，同時不能進行同一品種不同檔次白酒的區(qū)分。

電子鼻技術(shù)主要應(yīng)用于揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的研究與開發(fā)，在檢測、識別、分類等中，識別模型的建立上已應(yīng)用廣泛。電子鼻技術(shù)可用于同類發(fā)酵中的檢測、分類，例如不同品種紅酒鑒品及分類、食醋揮發(fā)性物質(zhì)的識別及真?zhèn)舞b別等；乳制品成熟度的預(yù)測和在線控制等。電子鼻技術(shù)也存在不足和局限，常用的電子鼻系統(tǒng)大多體積龐大，主要受到傳感器數(shù)量的限制，而小型的電子鼻則難以滿足對廣泛的應(yīng)用要求且精確度不足。此外，電子鼻系統(tǒng)中不同的傳感器會對揮發(fā)性物質(zhì)的識別存在差異，從而造成計算誤差。在數(shù)據(jù)分析上主要采用主成分分析、判別分析、聚類分析、多元線性回歸、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方式。電子鼻成本昂貴，檢測精度有待提高，成為現(xiàn)在需要克服的問題。同時，有待探索一些數(shù)據(jù)處理方式，如深度信念網(wǎng)絡(luò)（Deep belief networks，DBNs）、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Convolutional neural network，CNN）。

1.2 電子鼻-GC-MS 聯(lián)用在發(fā)酵食品中的應(yīng)用

電子鼻從氣味特征的整體風(fēng)味進行分析，具有一定的局限性。GC-MS 為氣-質(zhì)聯(lián)用，綜合了氣相色譜對樣品的分離性強，質(zhì)譜的鑒別性強等特性。電子鼻與GC-MS 兩種分析技術(shù)的配合能夠從宏觀和微觀上研究食品風(fēng)味，是目前食品檢測的主要手段。對于同一種物質(zhì)，電子鼻技術(shù)可用于食品風(fēng)味檢測，多品種的區(qū)分以及真?zhèn)舞b定等。GC-MS 鑒定出樣品中的具體物質(zhì)并進行分類，可在電子鼻檢測結(jié)果的基礎(chǔ)上進一步明確該樣品的的定性和定量結(jié)果，實現(xiàn)具有到物質(zhì)分子程度的可視化研究結(jié)果。近年來，葛東穎等以秈糯米、大米和粳糯米為單一變量，探究釀造黃酒的最佳原料，結(jié)果顯示：傳感器W1C 和W3C對粳糯米為主要原料時的成品敏感程度最高，利用GC-MS 得出粳糯米為主要原料產(chǎn)品的乙酸乙酯和己酸乙酯最高，可以得出黃酒釀造主要原料以粳糯米為最佳。Gao 等利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GCMS）結(jié)合頂空-固相微萃取和電子鼻（E-nose）對多種不同生產(chǎn)工藝的醬油的揮發(fā)性物質(zhì)的相關(guān)特征進行鑒別，并進行了半定量比較，得出了總揮發(fā)物的分布；GC-MS 定量識別出對醬油風(fēng)味影響較大的關(guān)鍵揮發(fā)性化合物。

電子鼻用于鑒別出揮發(fā)性物質(zhì)的總體特征并在不同樣品中具有相互區(qū)別的作用，而GC-MS 能夠?qū)]發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的組成進行分析和比較，其應(yīng)用更加廣泛。首先，GC-MS 可對揮發(fā)性風(fēng)味成分進行分析，峰面積歸一化后可得各物質(zhì)的相對含量，再對嗅覺閾值進行對照可計算得出氣味活度值，進一步確定樣品中的關(guān)鍵香味化合物。其次，GC-MS 可對單一物質(zhì)或特定的一類物質(zhì)進行檢測，能彌補人類嗅覺無法對單一類物質(zhì)識別的缺點，同時，能夠?qū)赡苡泻τ卸疚镔|(zhì)進行檢測，如氨基甲酸乙酯。最后，在發(fā)酵食品中，其能用于不同種類或者品種間的相互比較，品質(zhì)評價以及摻假制假的檢測?？傮w而言，電子鼻-GC-MS 聯(lián)用主要用于酒類和醬油等液體的酒精度、品牌、香型、產(chǎn)地等分類。在數(shù)據(jù)分析中常用的是主成分、聚類、判別等方式。

2 視覺仿生在發(fā)酵食品中的應(yīng)用

仿生學(xué)的研究開始于上世紀(jì)中期。1970 年以來，Robinson 等以猴子視覺神經(jīng)為對象開創(chuàng)了先河。1996 年，Berthouze 等設(shè)計了攝像機收集物體成像的特點，基本實現(xiàn)了人眼模糊的特征。視覺仿生是指模仿人眼成像的特點對外物進行測量和分析。視覺仿生研究利用成像部件和數(shù)據(jù)處理器來模仿人眼及大腦的功能對分析對象進行信息提取，從而進行信息加工和理解后應(yīng)用于現(xiàn)實測量?，F(xiàn)在，視覺仿生傳感器通過對監(jiān)測對象的位置信息、輪廓大小、明暗程度、色度、運動軌跡準(zhǔn)確捕獲，從而實現(xiàn)具備人眼睛的功能和特征：定位和引導(dǎo)、測量、識別和檢測。其不僅可以用于靜態(tài)物質(zhì)的檢測，也能在一個連續(xù)化過程進行控制，實現(xiàn)每一個步驟的可視化精準(zhǔn)把控。同時，具備工作效率高，能在惡劣環(huán)境下工作，不污染樣品且可對已包裝好的樣品進行快速檢測的功能。周博文設(shè)計了一款視覺仿生機器人，應(yīng)用保健酒檢測。該款機器人以多傳感及光學(xué)成像信息融合為核心，可對保健酒中的氣泡、雜質(zhì)、外觀的缺失進行智能鑒別，并將劣質(zhì)產(chǎn)品從優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品中進行分離。在發(fā)酵食品中，高清攝像、近紅外光譜技術(shù)是視覺仿生中常用的成像技術(shù)，以此為例進行簡要闡述。

2.1 高清攝像技術(shù)在發(fā)酵食品中的應(yīng)用

高清攝像技術(shù)起源于上世紀(jì)60 年代，起初主要應(yīng)用到影視中，后逐漸應(yīng)用到金融銀行、大型商超，到目前的自動駕駛、虛擬現(xiàn)實等方面。在發(fā)酵食品方面的應(yīng)用成為目前的研究熱點。高清攝像技術(shù)以高清數(shù)字?jǐn)z像機為主要圖形采集系統(tǒng)，能獲取多幀連續(xù)圖像，且清晰度高，克服了傳統(tǒng)工藝視覺中獲取單幀圖像的缺陷。邵志敏等為了檢測白酒是否含有雜質(zhì)，利用高清攝像機將瓶裝白酒的視頻分割成小序列，判斷出可能存在的小氣泡和雜質(zhì)形態(tài)從而對白酒的外觀品質(zhì)進行分類。為確保對白酒發(fā)酵過程中的每一個步驟都能進行及時把控，因此需要對每一個因素都進行監(jiān)控。目前，高清攝像的方式可對均勻的樣品進行雜質(zhì)檢測和外觀破損檢查，主要在白酒中進行應(yīng)用，在其它發(fā)酵食品中應(yīng)用較少。高清攝像技術(shù)因其靈敏的圖像捕捉可對于發(fā)酵食品的狀態(tài)變化具有優(yōu)良的判別，但是其對檢測方式的要求較高，如背景光源、照明方式等，后端顯示設(shè)備的成本昂貴。

2.2 近紅外光譜技術(shù)在發(fā)酵食品中的應(yīng)用

Davies 等在1800 年發(fā)現(xiàn)了近紅外能量，這標(biāo)志著一個新的實驗時代的開始。近紅外光譜是一種介于可見光和輻射光間的輻射波，具備“光”的性質(zhì)，近紅外光譜儀一般包括光源、檢測器、光源分析軟件及漫反射附件等。在常用的分析技術(shù)上把近紅外光譜分為透射和漫反射兩種形式。透射檢測適用于穩(wěn)定且均質(zhì)的真液體或者固體樣的測定，分析光的投射具有一定的確定性，可用于白酒、酸奶等的檢測。在測量時，把樣品放到光源和光檢測器之間，檢測器采集到的分析光裝載了樣品的基本信息。而漫反射檢測是光源進入樣品后一部分光被樣品分子吸收，另一部分經(jīng)過不斷的反射、衍射及折射等復(fù)雜的過程后返回樣品表面，因此漫反射的光線包含了樣品中有關(guān)物質(zhì)信息。近紅外光譜的漫反射的應(yīng)用比透射更廣，可以測量糊狀、纖維等非均質(zhì)的樣品。

目前，設(shè)備小型化和先進的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合，使在過程分析中更加快捷方便。近紅外光譜是一種介于可見光和輻射光間的輻射波，具有檢測速度快，不污染樣品等優(yōu)點。在發(fā)酵食品的檢驗中，傳統(tǒng)的檢測包括理化、衛(wèi)生、人工感官檢測三個基本指標(biāo)，每一個檢測步驟都費時費力。在發(fā)酵過程中，可以利用紅外光譜進行快速在線監(jiān)測，如酸度鑒定，發(fā)酵過程中原料狀態(tài)的變化。蔡偉源等利用近紅外光譜對多種不同來源的食醋進行探究，能夠?qū)砘笜?biāo)進行快速檢測，但在檢測以前需要先建立合適的光譜預(yù)測模型。Oscar 等使用光纖傳感器的近紅外光反向散射被用于監(jiān)測酸奶的培養(yǎng)。其研究結(jié)果強調(diào)了光譜變化和樣品酸堿度之間的相關(guān)性（＞0.99），表明在酸奶培養(yǎng)過程中，近紅外可在線監(jiān)測酸性的變化。包春芳利用近紅外光譜技術(shù)對黃酒、醬油及紅酒的主要指標(biāo)進行無損質(zhì)量檢測，利用偏最小二乘法進行結(jié)果分析，解決液體發(fā)酵食品組成復(fù)雜、分析繁雜的弊端，同時，還可以有效降低噪聲，對相關(guān)的檢測指標(biāo)進行定量預(yù)測?？傮w而言，該方法主要有兩種應(yīng)用方式，一是離線檢測，即在實驗室利用該方式對樣品進行投射；二是在線檢測，即投入到工業(yè)中在線使用。近紅外光譜技術(shù)對產(chǎn)品的檢測頻率快，效率高，但是同樣存在亟待解決的不足，例如產(chǎn)品狀態(tài)非均質(zhì)的條件下，不同的液體可能會對紅外光譜產(chǎn)生不同的吸收，產(chǎn)生檢測誤差，這就需要對產(chǎn)品質(zhì)量進行預(yù)評估。同時，其檢測光譜較寬，特征性吸收峰的識別需要進一步提高。目前，主要利用不同的化學(xué)計量方式（如主成分分析及偏最小二乘法）進行分析可以有效降低實驗誤差。

3 味覺仿生在發(fā)酵食品中的應(yīng)用

味覺仿生系統(tǒng)以味覺感知為核心，可以對物質(zhì)的基本味覺進行感知分辨。目前，味覺仿生的應(yīng)用領(lǐng)域已遠不僅在食品中，同時，其靈敏感知程度已經(jīng)超過了人類本身。在發(fā)酵制品中，應(yīng)用最廣泛的屬電子舌。Norris 等在1985 年首次提出在陣列中應(yīng)用液體傳感器來分析不同的液體樣品。幾年后，Hayashi 等在1990 年提出了味覺傳感器的開創(chuàng)性概念。根據(jù)定義，電子舌是一種“分析儀器”，包括對不同溶液成分具有部分特異性的非選擇性化學(xué)傳感器陣列和適當(dāng)?shù)哪Ｊ阶R別儀器。近幾年，電子舌集人工智能開始向便捷式發(fā)展。在電子舌使用時，傳感器的陣列已根據(jù)目標(biāo)樣本，通過遵循不同的操作模式進行定制。其中，最突出的是基于電化學(xué)、酶、光學(xué)和質(zhì)量而相互作用的，如伏安電子舌、阻抗電子舌、質(zhì)量電子舌等，在發(fā)酵食品中，常用的是伏安電子舌。

電子舌對酸甜苦辣咸鮮等進行有效識別，具有檢測速度快、檢測閾值低、效率高等優(yōu)點。在現(xiàn)代的味覺仿生研究中，開始進一步向?qū)Ｒ换?、精確化方向發(fā)展。以發(fā)酵食品為例：應(yīng)用最為成熟和廣泛的是對基本味的判別。馬佳佳等利用主成分、聚類、冗余分析等方法對獼猴桃果酒發(fā)酵過程中的滋味指標(biāo)變化進行判別，結(jié)果顯示：可將發(fā)酵階段劃分為三個階段，最佳的發(fā)酵時間不宜高于16 d。電子舌也普遍用于白酒的檢測，但傳統(tǒng)的感應(yīng)傳感陣列極易被乙醇所干擾，具有一定的缺陷。王洪彬利用指示劑和卟啉為感應(yīng)源構(gòu)建了新型的味覺仿生傳感器，可以有效避免乙醇帶來的干擾，同時，通過實驗驗證，實現(xiàn)了對4 種濃香型白酒的鑒定，且效果良好。Wei 等研究了通過利用伏安電子舌在發(fā)酵、成熟和儲存期間監(jiān)測酸奶樣品質(zhì)量屬性的能力，結(jié)果表明，電子舌能對酸奶的成熟狀態(tài)跟蹤和樣品酸度、粘度、發(fā)酵時間進行預(yù)測。

電子舌具有快速測定溶解非揮發(fā)性食物成分及通過直接測量步驟和最少樣品制備進行精確測量分類等優(yōu)點。發(fā)酵食品中，電子舌在樣品分類、摻假制假、品質(zhì)評價以及發(fā)酵過程進行在線控制研究廣泛，但是對于樣品處理方式需要根據(jù)實際情況進行選擇使用。同時，樣品溫度及其波動和某些成分的吸附作用會對結(jié)果產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾。目前，多機器學(xué)習(xí)技術(shù)被廣泛研究、開發(fā)并集成到特征物質(zhì)提取、建模和傳感器漂移補償中，可以有效減少外界因素的噪聲影響同時保持原始信號中模式信息的魯棒性。除此之外，電子舌無法區(qū)分具有相似結(jié)構(gòu)的化學(xué)物質(zhì)，因為它的感知機制是基于化學(xué)相互作用的，更好的方式是依靠液相色譜質(zhì)譜儀。

4 觸覺仿生在發(fā)酵食品中的應(yīng)用

觸覺仿生裝置，是皮膚“仿生”的一種電子系統(tǒng)或元件，能夠感知外界的溫度、壓力等刺激。早在1974 年，仿生觸覺傳感器首次公開亮相，并對食品質(zhì)構(gòu)的客觀評價代替人工評價展開嘗試。觸覺仿生的原理是仿人的觸感，根據(jù)不同的感觸接收點劃分一系列不同的力學(xué)傳感探頭，再將力學(xué)感受元傳送到計算機顯示屏上而得出一系列的圖形。使用仿生傳感技術(shù)對食品的觸覺品質(zhì)進行評價具有重要意義，可以得到更立體、更接近人類感受的觸感，并得以表征更多傳統(tǒng)方法無法測定的食品質(zhì)構(gòu)特征。仿生觸覺發(fā)展迅速，研究出了包括仿生皮膚、仿生手、仿生神經(jīng)等，主要應(yīng)用于在機器人感知、人類假肢、特殊領(lǐng)域的仿生觸覺傳感器，如生物醫(yī)學(xué)工程、汗液傳感等領(lǐng)域。目前，在發(fā)酵食品的應(yīng)用研究主要是質(zhì)構(gòu)儀。傳感探頭可劃分為錐形、柱形、針形、球形、盤形、咀嚼性探頭等，質(zhì)構(gòu)特性包括硬度、咀嚼性、粘附性、粘度及稠度等。不同物質(zhì)需要根據(jù)實際情況選擇獲取不同的質(zhì)構(gòu)特性，因此需要選擇多樣的測試模式，如穿刺實驗、擠壓實驗、剪切實驗等。

食品的食用品質(zhì)與質(zhì)構(gòu)特性密切相關(guān)。系統(tǒng)化的質(zhì)構(gòu)特性主要依靠質(zhì)構(gòu)進行，人工評價無法對物體質(zhì)構(gòu)進行深入測試，只能停留在物體表面，且沒有統(tǒng)一的判斷標(biāo)準(zhǔn)。馮月玲等利用質(zhì)構(gòu)儀對發(fā)酵青菜進行硬度穿刺測試，分別對下、中、上不同部位進行測試，以探究不用發(fā)酵條件下泡菜質(zhì)地的變化趨勢。質(zhì)構(gòu)儀在液體（如酒類）質(zhì)構(gòu)特性的研究較為少見，常見的研究方式是對發(fā)酵原料及發(fā)酵過程的中間產(chǎn)物進行質(zhì)構(gòu)檢測，從而將發(fā)酵過程的物質(zhì)質(zhì)構(gòu)特性變化與酒類釀造的品質(zhì)進行關(guān)聯(lián)性分析。李素萍等對紅谷、圓糯米、黍米等六種黃酒原料浸泡過后質(zhì)構(gòu)特性的動態(tài)變化進行檢測，同時比較米漿中的氨基酸及有機酸成分，結(jié)果表明紅谷最適宜發(fā)酵醪的下階段微生物發(fā)酵。Qi 等為分析淀粉結(jié)構(gòu)對兩種米酒（普通米酒（NRW）和糯米酒（WRW））質(zhì)地的影響，對酒糟（發(fā)酵米粒）的質(zhì)構(gòu)特性進行檢測，結(jié)果表明酒糟的粘性和咀嚼性與淀粉的結(jié)晶度呈正相關(guān)，與其顆粒直徑呈負相關(guān)，較高的酒糟質(zhì)構(gòu)特性使得WRW 的質(zhì)地高于NRW。

在發(fā)酵食品中，質(zhì)構(gòu)儀一般用于對對象的彈性、咀嚼性、粘附性、回復(fù)力等質(zhì)構(gòu)特性進行定性定量分析，精確度高、操作簡便且可選擇范圍廣，是品質(zhì)評價的重要指標(biāo)之一。目前，對產(chǎn)品客觀的質(zhì)構(gòu)特性與感官評價仍然具有一定差距，主要原因是質(zhì)構(gòu)測試的選擇模式較多樣，缺乏統(tǒng)一的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)且難以進行多維度的綜合測定，需要進一步規(guī)范同類產(chǎn)品的感官和質(zhì)構(gòu)物理指標(biāo)的評價標(biāo)準(zhǔn)。同時，結(jié)合統(tǒng)計學(xué)方法探究感官的生理和物理特性與質(zhì)構(gòu)分析的關(guān)系，尋求儀器測試和主觀評價的相關(guān)性測試方法。

5 結(jié)論與展望

近年來，仿生傳感技術(shù)發(fā)展迅速，但應(yīng)用特征均有所不同，見表1。隨著工業(yè)化生產(chǎn)的需要，感官指標(biāo)測試、實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析等越來越向?qū)Ｒ换?、特性方向發(fā)展，且不斷與智能計算機和現(xiàn)代分析儀器結(jié)合，呈現(xiàn)出儀器智能化、評價應(yīng)用多元化的態(tài)勢。發(fā)酵食品屬于食品中的一個重要分支，不同種類發(fā)酵食品具有其獨特的感官性質(zhì)，不同地域也會呈現(xiàn)出不同的風(fēng)格特點，同時，發(fā)酵是一個復(fù)雜過程，需要對其進行穩(wěn)定控制。雖然智能仿生在發(fā)酵食品的控制或者監(jiān)測中也應(yīng)用廣泛，但仍存在不足。

表1 智能仿生在發(fā)酵食品應(yīng)用中的優(yōu)缺點Table 1 Advantages and disadvantages of intelligent bionics in fermented food application

設(shè)備成本問題亟待解決。在視覺仿生中近紅外光譜、高清攝像等發(fā)展成熟，已經(jīng)實現(xiàn)低成本化。但是對于嗅覺仿生的電子鼻、GC-MS 及味覺仿生的電子舌等成本依然昂貴，其傳感器適應(yīng)性不強，而現(xiàn)代不斷更新的傳感陣列價格普遍偏高。數(shù)據(jù)處理技術(shù)還需進步和完善。仿生傳感智能感官檢測技術(shù)離不開現(xiàn)代先進的數(shù)據(jù)處理方法。目前，雖已有主成分、聚類、偏最小二乘法、人工神經(jīng)網(wǎng)、遺傳算法、證據(jù)理論等相對成熟的數(shù)據(jù)處理方法，但從檢測精度、檢測速度和效率來綜合分析，這些算法并不一定是最好的，因此還有待開發(fā)新的數(shù)據(jù)處理方法。設(shè)備聯(lián)用還尚待進一步完善。仿生傳感技術(shù)是集味覺、嗅覺、視覺、聽覺等一系列的融合信息處理。目前，對于仿生傳感融合技術(shù)應(yīng)用廣泛，如電子舌-電子鼻聯(lián)用、電子鼻與GC-MS 聯(lián)用等，但尚未多感官間聯(lián)用的研究。

發(fā)酵食品種類繁多，經(jīng)過發(fā)酵以后風(fēng)味、色澤、質(zhì)地等均會發(fā)生極大的改變，用單一的感官評價方式難以進行全面的品質(zhì)評價，需要多種現(xiàn)代感官融合對其進行全面表征，以多元數(shù)據(jù)融合技術(shù)進行分析，如化學(xué)計量學(xué)方法。隨著電子傳感技術(shù)的發(fā)展，各類智能仿生將能展現(xiàn)其良好的應(yīng)用價值。