基于生物柔性基底的复合力-味双模口感信息分析及协同机理研究

Tongue contacts with food directly in the process of chewing, crushing, mixing and swallowing after the food enters the month, mouthfeel information of food contains flavor substances cross-sensitive information and distributed mechanical information on the flexible surface forming from tactile sensation obtaining from tongue. However, there is no synergetic detection instrument of taste information and biomechanics information, it is difficult to reveal the important relationship between taste perception and flexible biomechanical information in the mouthfeel information. In this project, the internal environment of the oral cavity is simulated, a pressure sensing detection plane with flexible substrate and a same layer detection film of taste information are constructed to prepare a force-flavor dual-mode cooperative detection sensor, which are used to synergistically collect the flavor substances cross-sensitive information in the oral cavity and distributed mechanical information on the flexible surface obtaining when in contact with food. Neural transmission pathways of the taste buds of cells and supporting cells’ collecting information are simulated, we try to build a neural transmitting model of force-flavor synergistic information and explore the associative mechanism of force-flavor synergistic information at the neurological level. Fuzzy-level pattern recognition methods are introduced to achieve digital expression of force-flavor perception fuzzy evaluation and reveal the force-flavor allopathic synergistic mechanism, and finally achieve the evaluation of bionic tongue mouthfeel information in brain-like model.

食品进入口腔后，咀嚼、破碎、搅拌和吞咽过程中，舌部直接与食物接触，口感信息包含舌部获取的游离呈味物质交叉敏感味觉信息以及压触形成的柔性表面分布式力学信息。然而目前尚未有味觉信息与生物力学信息异感协同检测仪器，难以揭示口感信息中重要的味觉感知和柔性生物力学信息的关联。本项目针对口腔内部环境进行模拟，构建柔性基底压触检测平面和同层分布味觉信息检测薄膜来制备复合力-味双模协同检测传感器，协同采集口腔中游离呈味物质交叉敏感信息及与食物接触得到的柔性舌部表面分布式力学信息。模拟味蕾的味细胞与支撑细胞的采集信号的神经传输通道，构建力-味协同信息神经传递模型，探索力-味协同信息神经层面的关联机理。基于模糊层面力-味感知评价描述性语言的数字化表达，实现类脑仿舌口感信息的鉴评。

口感信息包含舌部获取的游离呈味物质交叉敏感味觉信息以及压触形成的柔性表面分布式力学信息。目前味觉和力学信息协同检测仪器缺失，口感信息中重要的味觉感知和柔性生物力学信息关联研究受阻。因此，本项目针对口腔内部环境进行模拟，开发味觉信息及力学信息的检测系统，研究力-味的协同传感机理，建立复合信息挖掘及模糊评价模型，进行类脑仿舌口感信息的鉴评。. 本项目以口腔内舌颚相抵时的形态模拟和唾液微量成分检测作为环境切入点，在限定口腔环境参数模拟的情况下，进行了以柔性基底作为传感器制备基底的一系列力学和味觉感知功能模拟的传感检测装置研发。以舌部连续运动过程中运动节点状态作为功能和结构模拟的基础制备仿舌力学检测装置，以多点式柔性力学传感器进行原位力学信息检测。结合有限元分析和卷积神经网络对分布式力学检测所得力学信息进行数据层面扩增，获取致密化分布式力学信息。在味觉信息检测中，尝试构建多种不同敏感材质的传感器阵列，实现口腔环境中唾液内特定差异成分的检测以及不同味觉信息的直观获取。交叉敏感性信息反映整体特征，基于深度学习方法，构建神经网络模型，实现复合信息中单一微小量化差异的提取和描述性评价，依托于涩味感知机制进行了力-味协同机制的机理性分析。伴随着研究的深入，探索了多感官介入的多传感器信息融合方法和分析模型。本项目相关研究成果不但能为机器感知和人类感官功能的研究提供实验论证路径，同时也能为食品工业中的产品研发、市场定位和质量控制提供了新思路。. 项目依照任务书研究计划开展，实现既定目标，完成预期研究结果。研究了味觉信息及生物力学信息的协同感知，开发了口感信息的综合分析系统。项目进行过程中共培养了3名博士研究生、22名硕士研究生，发表SCI学术论文19篇，申请专利10项，授权软件著作权7项。