基于柔性表面生物力学信息与味觉信息融合的食品口感智能鉴评与机理分析

Mouthfeel information of foods is one of the most important indicators for product development, market positioning and quality control in the food industry. Mouthfeel contains flavor substances cross sensitive information in the mouth, and also contains information on the biomechanical cell lining of the mouth and tongue when in contact with food after saliva dilution. The equipment with synergy testing was not existed. The simulation of internal environment of oral cavity is made to construct taste sensor array. Analyze the adsorption mechanism which is under different pressure research. Construct the flexible pressure touch detection plane with the appropriate choice of a flexible pressure sensor array to achieve dense point measurements. Gather collaboratively biomechanics and taste information. Fuse the free cross-sensitive information of the flavor substances and biomechanics information which get in contact with food in the mouth. Effectively circumvent the information redundancy in multi-class sensor array and overlapping domains of the sensors. By simulating human perception, achieve the mouthfeel information in fuzzy level.

食品的口感信息对于食品工业中的产品研发，市场定位及质量均一控制而言均是最重要的指标之一。口感信息包含食物在口腔内部的呈味物质交叉敏感信息，同时还应包含口腔内壁以及舌的细胞与食物接触时的生物力学信息。目前尚未有针对二者协同检测的仪器。因而本项目针对口腔内部环境进行模拟，构建味觉传感器阵列，进行不同压触感知下呈味物质游离吸附机理研究；构建柔性压触检测平面，选择适宜的柔性阵列式压力传感器，实现模拟口腔环境应力分布的密集点测量。协同采集味觉信息和生物力学信息，将口感检测中游离呈味物质交叉敏感信息及口腔内与食物接触得到的力学信息进行融合，有效规避多类别传感器阵列采集信息中检测域的差异和重叠传感器导致的信息冗余。引入模糊层面模式识别方法，通过模拟人类感知，在模糊层面实现口感信息的鉴评。

人类口感信息包含食物在口腔内部的呈味物质交叉敏感的味觉信息及生物力学信息。目前通过电子舌仪器对味觉信息进行采集；通过质构仪对食物的质构特性进行表征。上述仪器仅实现对味觉信息和质构力学信息的单一检测。因此，在本项目中构建检测仪器对味觉与力学信息进行采集分析，并建立贴合舌部感受的口感信息综合评价体系。. 本项目中研究了人类舌部的感知机理，模拟人类舌部味觉感知，构建人工味觉检测系统；模拟人类舌部的舌触力学感知，构建分布式柔性阵列仿舌力学信息检测装置，实现了包含味觉信息与生物力学信息综合口感信息的采集和分析，并构建综合口感感官信息评价体系。首先构建伏安型、电位型电子舌，并采用基于类脂膜传感阵列的人工味觉检测系统对舌部感知的味觉信息进行采集。再运用逆向工程手段模拟了人类咀嚼过程中平铺、凹陷、翻转、凸起四种舌部形态，分析不同形态舌表面的曲率分布并提取特征区域制成8种不同的仿舌压头，设计舌部柔性阵列传感器结合数据采集等模块完成柔性阵列仿舌力学检测装置的构建，对舌部感知力学信息进行采集。根据仿舌表面感知的分布式力学信息建立硬度、细密性等质地参数评价模型。实现味觉信息和舌触生物力学信息的综合感官信息采集后，对多种感官信息进行特征信息提取及多感官协同机理探究。提出了一种对于多感官信息的变量累加式数据特征筛选方法，以最佳变量形式实现多感官信息的高效融合；建立基于多感官信息的感知评价云模型，得到一种模糊层面的综合信息自动鉴评体系。在多感官评价体系协同建立过程中，采用高光谱实现对味觉信息、力学信息的三维可视化，以内部物质成分的光谱学信息分析味觉信息和生物力学信息的关联。基于上述研究，最终形成融合了味觉信息与舌触生物力学信息的食物综合口感评价体系，为消费者提供了一种感官信息的新型评价方式，为食品工业中的产品研发、市场定位及质量均一控制提供新思路。. 项目依照任务书的研究计划开展，实现既定的研究目标，完成预期的研究结果。构建了生物力学信息和味觉信息协同检测平台，开发了口感信息综合评价系统。项目进行过程中培养了19名硕士研究生。共发表学术论文9篇，其中SCI检索论文5篇、EI检索论文1篇。项目执行过程中规范地使用项目经费，获批经费24万元，项目实际支出经费195413元，剩余经费44587元。