張晉豪，王浩東，邵良婷，徐幸蓮，王虎虎

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 肉品加工與質(zhì)量控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210095）

生鮮肉品在貯存過(guò)程中會(huì)因微生物和內(nèi)源酶作用而導(dǎo)致新鮮度降低，其中細(xì)菌是生鮮肉腐敗的主要原因。腐敗菌通過(guò)分解肉中的脂肪和蛋白質(zhì)等物質(zhì)而使有機(jī)代謝物堆積，進(jìn)而引起肉品的顏色和風(fēng)味等品質(zhì)劣變，因此新鮮度是決定生鮮肉市場(chǎng)價(jià)值的關(guān)鍵性因素。傳統(tǒng)的生鮮肉新鮮度評(píng)定方法主要有兩種：由專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行感官評(píng)定和理化指標(biāo)測(cè)定。前者雖然運(yùn)用較為廣泛，但在實(shí)際操作中不僅需要專(zhuān)業(yè)的評(píng)審員小組，且評(píng)審員短時(shí)間內(nèi)多次測(cè)評(píng)易導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果精度下降，局限性很大；對(duì)于后者，研究人員通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)將新鮮度與理化指標(biāo)（如pH值、值、硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）含量和總揮發(fā)性鹽基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）含量）相關(guān)聯(lián)，此方法主要依賴(lài)于精密分析儀器和大量樣品的復(fù)雜預(yù)處理，無(wú)法快速得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。為了克服傳統(tǒng)檢測(cè)方法的不足，感官仿生技術(shù)、智能響應(yīng)技術(shù)和頻譜分析技術(shù)等新型新鮮度表征技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，有助于企業(yè)和市場(chǎng)監(jiān)管人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)肉品的質(zhì)量問(wèn)題，維護(hù)消費(fèi)者食用安全。

1 感官仿生技術(shù)

消費(fèi)者選購(gòu)生鮮肉時(shí)會(huì)受外觀（顏色、大小、形狀）、氣味和質(zhì)地等性質(zhì)的影響，感覺(jué)器官主觀性較強(qiáng)且易疲勞，會(huì)對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果產(chǎn)生負(fù)面影響。感官仿生技術(shù)通過(guò)模仿人類(lèi)“感官”來(lái)獲取肉品的新鮮度特征，可重復(fù)性和準(zhǔn)確性較好，因此可作為感官評(píng)定新的選擇。味覺(jué)仿生、嗅覺(jué)仿生、視覺(jué)仿生和觸覺(jué)仿生技術(shù)能將生鮮肉的抽象特征轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，這些冗雜的數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)進(jìn)行模式判別處理，其結(jié)果對(duì)于評(píng)價(jià)生鮮肉新鮮度具有重要指導(dǎo)價(jià)值。

1.1 味覺(jué)仿生技術(shù)

味覺(jué)仿生是根據(jù)哺乳動(dòng)物味覺(jué)感受系統(tǒng)和信息編碼方式提出的一種新技術(shù)，電子舌即以此為原理仿制。電子舌以電化學(xué)（電位、伏安、安培、阻抗、電導(dǎo)）傳感器、光學(xué)傳感器或味覺(jué)仿生材料作為敏感元件來(lái)對(duì)待測(cè)樣品的滋味作出響應(yīng)，目前已廣泛應(yīng)用于生鮮肉新鮮度的表征，例如通過(guò)電子舌和偏最小二乘法模型可以得到電信號(hào)和豬里脊pH值、值之間的相關(guān)性；此外，電子舌還能對(duì)不同貯藏溫度下不同時(shí)間點(diǎn)的肉品特性進(jìn)行區(qū)分，形成對(duì)生鮮肉新鮮度的有效評(píng)價(jià)。因此，電子舌有望規(guī)?；瘧?yīng)用于肉品供應(yīng)鏈中快速檢測(cè)。近年來(lái)，電子舌設(shè)備逐漸趨于小型化，且能同時(shí)測(cè)定多種化合物，但在實(shí)際應(yīng)用中仍有兩方面問(wèn)題需要注意：一是傳感器的信號(hào)漂移，二是固體樣品的局限性。信號(hào)漂移是指?jìng)鞲衅魇墉h(huán)境條件（濕度和溫度波動(dòng)）的影響，導(dǎo)致靈敏度降低，在實(shí)驗(yàn)室中常通過(guò)控制室溫和清洗電極來(lái)最小化信號(hào)漂移造成的影響，但效果有限。此外，電子舌常用于分析液體樣品，但對(duì)分析肉類(lèi)等固體樣品則存在一定困難，目前主要基于兩種方法：一是對(duì)肉品狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，即通過(guò)糜化、溶劑混合、勻漿、離心和提取上清液等步驟轉(zhuǎn)化為液體；二是將電極和粗制樣品直接接觸，并保證電極表面清潔和接觸位置的同一性，但由于肉品表面的不均勻性，故該方法很難保證電極和樣品一直維持良好的接觸。

綜上，傳感器的信號(hào)漂移現(xiàn)象和固體樣品分析困難是阻礙電子舌進(jìn)一步應(yīng)用的重要原因，也是今后研究的重點(diǎn)。相比于人類(lèi)的味覺(jué)系統(tǒng)，電子舌在分析復(fù)雜成分時(shí)的表現(xiàn)不盡人意，因此，配有酶和呈味物質(zhì)受體的傳感器陣列可以選擇性地獲取味覺(jué)信號(hào)，使電子舌更加接近人類(lèi)的味覺(jué)系統(tǒng)，這也是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。

1.2 嗅覺(jué)仿生技術(shù)

電子鼻是基于人體嗅覺(jué)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的一種仿生設(shè)備，可通過(guò)氣體傳感器陣列和人工智能算法系統(tǒng)獲取生鮮肉的氣味特征，進(jìn)而推測(cè)其新鮮程度。金屬氧化物半導(dǎo)體（metal-oxide semiconductor，MOS）傳感器是目前電子鼻在生鮮肉分析中使用最多的一類(lèi)傳感器，基于該傳感器可以構(gòu)建特定的陣列，例如配備8種金屬氧化物傳感器的電子鼻可以評(píng)估雞肉在4 ℃和30 ℃下貯藏5 d后的新鮮度，且該結(jié)果與測(cè)得的細(xì)菌總數(shù)結(jié)果相印證，但MOS傳感器工作時(shí)能量消耗很高，因而很難用于手持設(shè)備?；趯?dǎo)電聚合物（conducting polymers，CP）傳感器的電子鼻也經(jīng)常應(yīng)用于生鮮肉新鮮度的分析，例如在區(qū)分不同貯存溫度（4、10 ℃）的牛肉時(shí)，其預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度可達(dá)到83%～100%，說(shuō)明該設(shè)備可以很好地區(qū)分腐敗程度不同的牛肉，此外，CP傳感器能在室溫下工作，因而可應(yīng)用于便攜式電子鼻。電子鼻在檢測(cè)氣體信號(hào)時(shí)，經(jīng)常會(huì)受到其他物質(zhì)成分的干擾，例如其難以識(shí)別包裝內(nèi)部復(fù)雜的頂空成分，這主要是因?yàn)殡娮颖菦](méi)有經(jīng)過(guò)特定環(huán)境氣體的分析訓(xùn)練，為了建立可識(shí)別不同來(lái)源生鮮肉的分析模型，至少需要將電子鼻暴露于不同氣體環(huán)境中訓(xùn)練3～4個(gè)周期。此外，在使用便攜式電子鼻評(píng)估生鮮肉鮮度時(shí)，需要考慮周?chē)h(huán)境氣體對(duì)測(cè)定結(jié)果造成的影響，例如同一冰柜中變質(zhì)牛肉的氣味很可能會(huì)被新鮮豬肉的氣味所掩蓋，雖然結(jié)合K最近鄰模式分類(lèi)算法的電子鼻被證明可辨別腐敗肉的識(shí)別邊界，但在檢測(cè)市場(chǎng)上品種繁多的肉品時(shí)，其效果還有待觀察。因此，將樣品單獨(dú)置于密閉裝置中進(jìn)行分析仍然是最為可靠的檢測(cè)方法。電子鼻分析時(shí)還需要考慮包裝頂空中濕度的影響，有時(shí)頂空的水蒸氣濃度要比希望檢測(cè)到的化合物濃度高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，為了減弱這項(xiàng)干擾，研究人員常通過(guò)單獨(dú)測(cè)定環(huán)境濕度來(lái)進(jìn)行校正補(bǔ)償。

總之，電子鼻在生鮮肉的腐敗評(píng)估中主要有兩方面應(yīng)用：一是對(duì)市場(chǎng)上生鮮肉的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，這通常是由監(jiān)管部門(mén)或消費(fèi)者完成的，且只需要得出“新鮮”或者“腐敗”結(jié)論即可，目前已有一系列商業(yè)化的便攜式電子鼻來(lái)滿足這方面需求。二是工業(yè)化應(yīng)用，即將電子鼻的分析結(jié)果和細(xì)菌總數(shù)相關(guān)聯(lián)來(lái)開(kāi)發(fā)貨架期預(yù)測(cè)模型，這需要將高靈敏度的傳感器置于不同的氣體環(huán)境中進(jìn)行反復(fù)訓(xùn)練，為了提高效益，還需要進(jìn)一步降低電子鼻的成本，以適應(yīng)市場(chǎng)需求。

1.3 視覺(jué)仿生技術(shù)

視覺(jué)仿生技術(shù)通過(guò)計(jì)算機(jī)及相關(guān)設(shè)備對(duì)生物視覺(jué)進(jìn)行模擬，并對(duì)采集到的圖像進(jìn)行分析。計(jì)算機(jī)視覺(jué)包含二維圖像的捕捉、處理和分析系統(tǒng)，即用數(shù)碼相機(jī)代替人眼，用學(xué)習(xí)算法代替人腦，通過(guò)電子感知和分析圖像來(lái)刻畫(huà)人類(lèi)視覺(jué)，自動(dòng)從圖像中提取和分析待測(cè)樣品的表觀信息。通常感官評(píng)定所關(guān)注的肉品特征，包括顏色、紋理、體積和缺陷等均是計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)關(guān)注的信息，例如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)耦合人工智能預(yù)測(cè)模型可對(duì)豬里脊的色澤和紋路進(jìn)行評(píng)價(jià)，且對(duì)顏色預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確率達(dá)到92.5%，對(duì)紋路預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確率達(dá)到75.0%。色度計(jì)是另一種評(píng)估肉品顏色的儀器，其對(duì)羊肉肉色的測(cè)定值結(jié)合消費(fèi)者對(duì)肉色可接受性的評(píng)分可以建立二者之間的相關(guān)性，且*值（紅綠度）與消費(fèi)者的評(píng)價(jià)聯(lián)系最為緊密。

計(jì)算機(jī)視覺(jué)的評(píng)價(jià)功能類(lèi)似于色度計(jì)，但具有兩方面優(yōu)勢(shì)：一是可以準(zhǔn)確區(qū)分肉品的脂肪和紅肉區(qū)域，這是因?yàn)橛?jì)算機(jī)視覺(jué)具有像素級(jí)的顏色采樣工具，因此能夠獨(dú)立測(cè)定不同區(qū)域的顏色；二是可以減弱因肉品表面不均勻而造成的光折射和光反射，相比于色度計(jì)測(cè)定時(shí)緊貼于肉品表面，計(jì)算機(jī)視覺(jué)的相機(jī)懸于肉品上方，因而降低了光穿透率。在實(shí)際應(yīng)用中，計(jì)算機(jī)視覺(jué)尚存一些不足：一方面，受限于設(shè)備只能獲取圖像信息，計(jì)算機(jī)視覺(jué)不能對(duì)肉品的咀嚼性、彈性以及香味等感官性狀作出分析，此外，由于禽肉等白肉通常以胴體直接進(jìn)行加工，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)視覺(jué)無(wú)法獲取內(nèi)部肌肉的信息。近年來(lái)，隨著硬件設(shè)備的開(kāi)發(fā)，非可見(jiàn)光和穿透式成像設(shè)備的成本正在下降，從而為深化計(jì)算機(jī)視覺(jué)在肉類(lèi)分析中的應(yīng)用提供機(jī)會(huì)；另一方面，計(jì)算機(jī)視覺(jué)獲取的圖像通常需要專(zhuān)業(yè)人員借助特定軟件進(jìn)行處理，具有一定的不便性，開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單易操作的軟件是縮短分析時(shí)間的有效方法。

1.4 觸覺(jué)仿生技術(shù)

觸覺(jué)仿生利用傳感器感應(yīng)外界的機(jī)械壓力變化，并通過(guò)信號(hào)處理將其數(shù)據(jù)化。質(zhì)地多面剖析法利用機(jī)器模擬人咀嚼來(lái)測(cè)定生鮮肉的硬度、彈性、黏聚性、咀嚼性和回復(fù)性等力學(xué)特性，其獲取的數(shù)據(jù)信息常借助主成分分析法、線性判別函數(shù)分析或典型相關(guān)分析等方法進(jìn)行分析，例如基于主成分分析可以將雞肉貯藏過(guò)程中硬度、彈性和咀嚼性等指標(biāo)的變化趨勢(shì)與揮發(fā)性鹽基氮含量和pH值等相關(guān)聯(lián)，借此實(shí)現(xiàn)對(duì)新鮮度的判別；牛肉在2 ℃下貯藏，其揮發(fā)性鹽基氮含量和回復(fù)性的線性函數(shù)具有較好的擬合優(yōu)度，因此可將回復(fù)性作為牛肉低溫貯藏期間新鮮度的檢測(cè)指標(biāo)。嫩度儀根據(jù)牛肉老化程度所劃分的嫩度水平與消費(fèi)者主觀判別的結(jié)果具有較好的一致性，因此可將剪切力作為判定指標(biāo)用于牛肉嫩度的分類(lèi)，但測(cè)定剪切力需要先將肉品置于85 ℃水浴中進(jìn)行熟化，徹底破壞肉品的組織結(jié)構(gòu)，因而具有一定的局限性。

近年來(lái)生鮮肉新鮮度感官仿生分析技術(shù)表征研究匯總?cè)绫?所示。

表1 感官仿生技術(shù)分類(lèi)Table 1 Classification of sensory bionics

目前，通過(guò)質(zhì)地特征評(píng)價(jià)生鮮肉的新鮮度主要是基于貯藏過(guò)程中的變化趨勢(shì)，直接表征新鮮度的研究較少，且沒(méi)有在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、質(zhì)量控制及品質(zhì)評(píng)定中進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，因此，需要建立生鮮肉質(zhì)地特性和感官評(píng)定的對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，以推動(dòng)其進(jìn)一步發(fā)展。隨著人們對(duì)肉品質(zhì)構(gòu)研究的不斷深入，質(zhì)構(gòu)數(shù)據(jù)有望成為企業(yè)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的重要依據(jù)。

2 智能響應(yīng)技術(shù)

智能響應(yīng)即監(jiān)測(cè)生鮮肉腐壞所產(chǎn)生的物質(zhì)并以直觀顏色或借助其他設(shè)備將結(jié)果反饋給消費(fèi)者，目前主要有化合物響應(yīng)型和電信號(hào)響應(yīng)型兩種。隨著氣調(diào)包裝技術(shù)廣泛用于生鮮肉受控冷鏈?zhǔn)袌?chǎng)的分銷(xiāo)、貯存和陳列，研究人員將其和智能響應(yīng)技術(shù)相結(jié)合，在表征生鮮肉的新鮮度方面取得良好的效果，這也是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。

2.1 化合物響應(yīng)型

顯色劑能與生鮮肉的腐敗代謝物發(fā)生變色反應(yīng)，可以此實(shí)現(xiàn)對(duì)新鮮度的指示。顯色劑通常以復(fù)合薄膜或比色標(biāo)簽作為載體，通過(guò)內(nèi)置于肉品包裝頂部來(lái)監(jiān)測(cè)氣體成分的變化，相比于傳統(tǒng)檢測(cè)方法，指示膜或指示標(biāo)簽的檢測(cè)速度快，消費(fèi)者無(wú)需打開(kāi)包裝即可獲知肉品的新鮮程度。根據(jù)響應(yīng)的化合物種類(lèi)不同，可將顯色分為揮發(fā)性胺類(lèi)敏感型和硫化氫敏感型。

2.1.1 揮發(fā)性胺類(lèi)敏感型

生鮮肉中的蛋白質(zhì)在細(xì)菌作用下降解生成揮發(fā)性氨及胺類(lèi)物質(zhì)，其含量與氨基酸被破壞的程度呈正相關(guān)，是反映新鮮度的主要指標(biāo)。揮發(fā)性胺類(lèi)物質(zhì)的傳統(tǒng)檢測(cè)方法比較繁瑣且耗時(shí)，因此，研究人員利用特定指示劑的顯色反應(yīng)來(lái)判斷胺類(lèi)物質(zhì)的濃度，通常包括顏色變化和熒光變換兩種方式。顏色變化因其直觀的特點(diǎn)，是目前新鮮度智能響應(yīng)中最為常用的方法。在評(píng)價(jià)羊肉的新鮮度時(shí)，花青素納米纖維膜隨著環(huán)境中NH含量增加，其顏色由粉色變?yōu)榘咨?，即表示肉品由新鮮變?yōu)楦瘮　Ｖ档米⒁獾氖?，由于?biāo)簽顏色變化是一個(gè)漸變的過(guò)程，消費(fèi)者在選購(gòu)生鮮肉時(shí)很難通過(guò)肉眼來(lái)準(zhǔn)確地判斷新鮮和腐敗的臨界點(diǎn)，且肉品腐敗涉及多項(xiàng)化學(xué)成分的變化，單一的指示劑難以準(zhǔn)確反映新鮮度的變化；因此，需要對(duì)顯色劑的種類(lèi)以及顏色識(shí)別方式進(jìn)行改進(jìn)。將20種不同類(lèi)型的顯色劑包埋在醋酸纖維素中，然后消費(fèi)者可根據(jù)揮發(fā)性氣體的類(lèi)型（氨、三甲胺、腐胺和尸胺）和因濃度交叉反應(yīng)而產(chǎn)生的特征顏色變化，基于深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的顏色比對(duì)庫(kù)可同時(shí)提供氣味指紋和指紋識(shí)別功能，通過(guò)手機(jī)掃描包裝上條形碼獲得實(shí)時(shí)的生鮮肉新鮮度信息，此方法所得結(jié)果更為準(zhǔn)確，使消費(fèi)者和食品供應(yīng)鏈中的所有利益相關(guān)者能夠隨時(shí)監(jiān)控生鮮肉的新鮮度。熒光變換是反映生鮮肉新鮮度的另一種方式，主要包括熒光增加和熒光猝滅，例如基于靜電紡絲技術(shù)可制備一種通過(guò)顏色和熒光協(xié)同指示新鮮度的納米纖維膜，隨著包裝內(nèi)揮發(fā)性生物胺含量的增加，其顏色會(huì)由紅色變?yōu)辄S色，其熒光會(huì)從無(wú)熒光變?yōu)閺?qiáng)熒光；將羧基連接到苯環(huán)的不同位置（鄰位、間位和對(duì)位）可構(gòu)成多種具有聚集誘導(dǎo)發(fā)射性質(zhì)的異構(gòu)體，且間位異構(gòu)體的光譜對(duì)腐肉表現(xiàn)出最明顯的熒光猝滅現(xiàn)象，但該方法在檢測(cè)熒光信號(hào)時(shí)需要借助熒光分光光度儀等設(shè)備，因而存在一定的不便性。揮發(fā)性胺類(lèi)響應(yīng)顯色比較快且方式眾多，是目前研究最為成熟的方法，在今后的研究中，強(qiáng)化對(duì)不同物質(zhì)的定量鑒別能力并優(yōu)化顯色過(guò)程可促進(jìn)其進(jìn)一步發(fā)展。

2.1.2 硫化氫敏感型

細(xì)菌能將含硫氨基酸（半胱氨酸和蛋氨酸）酶解產(chǎn)生一系列硫醇化合物，如硫醇丙酸、乙硫醇和甲硫醇等，這些含硫化合物最終分解為硫化氫。以硫化氫作為生鮮肉新鮮度的監(jiān)測(cè)指標(biāo)，其原理主要包括兩個(gè)方面：一是肌紅蛋白接觸硫化氫后會(huì)生成綠色的硫化肌紅蛋白；二是硫化氫與金屬銀或金屬銅反應(yīng)會(huì)生成硫化物。肌紅蛋白可作為顯色劑來(lái)監(jiān)測(cè)禽肉中硫化氫的產(chǎn)生，當(dāng)肉品品質(zhì)劣化時(shí)，包裝中指示膜的顏色由棕色變?yōu)轷r紅色，若此時(shí)打開(kāi)包裝讓氧氣進(jìn)入，指示膜的顏色將變成綠色，說(shuō)明利用該方法來(lái)指示新鮮度具有一定可行性，但研究發(fā)現(xiàn)肌紅蛋白對(duì)低水平的細(xì)菌含量靈敏度較低，致使顏色變化存在滯后現(xiàn)象，需要通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化來(lái)改善指示效果。此外，將金屬銀通過(guò)氣相沉積或?yàn)R射結(jié)合到非金屬基板上制得納米銀層也能指示生鮮肉的新鮮度，隨著硫化氫濃度增加，銀層的顏色將由不透明的淺棕色逐漸趨于透明，表示肉品從新鮮轉(zhuǎn)為腐敗。綜上所述，基于硫化氫的濃度變化反映生鮮肉新鮮度主要是通過(guò)顏色變化來(lái)體現(xiàn)的，因而消費(fèi)者很難通過(guò)肉眼準(zhǔn)確地判斷肉品腐敗的臨界點(diǎn)，通過(guò)人工智能識(shí)別和RGB灰度分析是解決這一問(wèn)題的有效方法。此外，硫化氫不僅存在于腐敗肉中，有時(shí)新鮮肉品中也有，這將會(huì)導(dǎo)致假陽(yáng)性的情況產(chǎn)生，影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，為此，需要聯(lián)合其他檢測(cè)指標(biāo)來(lái)優(yōu)化檢測(cè)效果。

2.2 電信號(hào)響應(yīng)型

利用特定的傳感器將待測(cè)物的理化信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)分析得到檢測(cè)結(jié)果，該過(guò)程即為電信號(hào)響應(yīng)。目前傳感器的種類(lèi)繁多，在生鮮肉新鮮度評(píng)價(jià)方面應(yīng)用較多的主要是氣體傳感器和酶生物傳感器，二者在前期測(cè)試中均取得良好的效果，因而具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2.2.1 氣體傳感器

氣體傳感器能對(duì)生鮮肉品包裝中揮發(fā)性胺類(lèi)、二氧化碳或氧氣的濃度變化作出響應(yīng)，并將監(jiān)測(cè)結(jié)果借助其他設(shè)備反饋給用戶，具有直觀快捷的特點(diǎn)。在評(píng)估生肉的腐敗程度時(shí)，一款由有機(jī)半導(dǎo)體聚3-己基噻吩（poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl)，P3HT）作為基體制備的氣敏傳感器可以與生物胺和氨氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)而使電極電位發(fā)生變化產(chǎn)生電信號(hào)，且結(jié)果得到TVB-N含量分析實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。該方法具有檢測(cè)成本低、反應(yīng)迅速以及作用條件溫和等優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些缺點(diǎn)，例如測(cè)定前需要將肉品轉(zhuǎn)移到特定容器，并借助氣泵等設(shè)備。新的研究提出一款基于智能射頻識(shí)別技術(shù)的生鮮肉新鮮度和保質(zhì)期監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由微控處理器、氣體傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器等元件組成，通過(guò)內(nèi)置于包裝中來(lái)監(jiān)測(cè)揮發(fā)性胺類(lèi)濃度、溫度和濕度等信息。消費(fèi)者可通過(guò)射頻讀取器在肉品的貯藏、運(yùn)輸以及銷(xiāo)售等各個(gè)環(huán)節(jié)隨時(shí)發(fā)出詢(xún)問(wèn)信號(hào)，并迅速得到檢測(cè)結(jié)果，具有便攜、易操作的特點(diǎn)。此外，微生物繁殖會(huì)釋放CO并吸收O，利用氣體傳感器可以監(jiān)測(cè)二者的濃度變化，進(jìn)而反映肉中腐敗菌的生長(zhǎng)狀況。在評(píng)價(jià)羊肉、牛肉、豬肉以及雞肉8 h內(nèi)的貯存狀態(tài)時(shí)，傳感器能對(duì)包裝中CO濃度增加和O濃度減少作出響應(yīng)，且該結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)得的菌落總數(shù)相一致。氣體傳感器在表征生鮮肉的新鮮度方面具有潛在應(yīng)用價(jià)值，但包裝中復(fù)雜的氣體成分以及溫度和濕度等因素會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果造成影響，因此，提高傳感器的靈敏度并研發(fā)良好的溫濕度控制系統(tǒng)是提升檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵。

2.2.2 酶生物傳感器

酶生物傳感器通過(guò)電極上的固定酶與目標(biāo)物反應(yīng)生成電活性物質(zhì)，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線得到目標(biāo)物的濃度。在評(píng)價(jià)生鮮肉的新鮮度時(shí)，酶生物傳感器主要是對(duì)貯存期內(nèi)代謝產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，包括次黃嘌呤、黃嘌呤和生物胺等。次黃嘌呤是肌苷一磷酸（inosine monophosphate，IMP）代謝的產(chǎn)物，其濃度會(huì)隨生鮮肉貯藏時(shí)間延長(zhǎng)而增加，因而被認(rèn)為是評(píng)價(jià)新鮮度的有力工具，基于黃嘌呤氧化酶的酶生物傳感器能對(duì)雞肉、豬肉和牛肉中次黃嘌呤的濃度作出實(shí)時(shí)響應(yīng)，且具有響應(yīng)速度快、重現(xiàn)性和穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。此外，以5’-核苷酸酶和黃嘌呤氧化酶制得的雙酶生物傳感器可直接對(duì)IMP的濃度進(jìn)行測(cè)定，其通過(guò)酶解IMP產(chǎn)生HO，使得電子轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生響應(yīng)電流，且該傳感器的靈敏度在4 ℃下存放60 d后只下降20%，因而具有良好的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性。氨基酸脫羧生成的組胺、腐胺和尸胺可作為生鮮肉變質(zhì)的標(biāo)志物，通過(guò)酶生物傳感器可對(duì)其濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，例如固定有二胺氧化酶和腐胺氧化酶的電極可對(duì)牛肉、豬肉和雞肉中的腐胺進(jìn)行檢測(cè)，其結(jié)果與高效液相色譜的結(jié)果相印證。酶生物傳感器利用固定酶本身的特異性可以對(duì)成分復(fù)雜的樣品直接進(jìn)行測(cè)定，但該傳感器在進(jìn)行高精度的定量分析時(shí)，需要先通過(guò)勻漿和離心來(lái)獲得具有目標(biāo)底物的提取液，這通常需要30 min左右，同時(shí)，酶的分離和純化比較昂貴，且酶易因環(huán)境影響而失活，這些問(wèn)題均制約著酶生物傳感器的進(jìn)一步發(fā)展，需要進(jìn)行深入研究。

近年來(lái)生鮮肉新鮮度智能響應(yīng)技術(shù)表征研究匯總?cè)绫?所示。

表2 智能響應(yīng)技術(shù)類(lèi)型Table 2 Types of intelligent response

3 頻譜分析技術(shù)

頻譜分析即通過(guò)粒子在能級(jí)之間躍遷產(chǎn)生的特征譜來(lái)確定待測(cè)物質(zhì)的化學(xué)組成和相對(duì)含量，具有準(zhǔn)確和自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，該技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生鮮肉的新鮮度評(píng)價(jià)。

3.1 近紅外光譜

近紅外光譜是介于可見(jiàn)光和中紅外之間的電磁輻射，主要由分子從基態(tài)向高能級(jí)躍遷產(chǎn)生，可以反映含氫基團(tuán)（C—H、N—H、O—H）的振動(dòng)頻率和合頻吸收。利用近紅外光譜儀掃描不同貯藏階段的肉品可以得到反映物質(zhì)成分吸收系數(shù)和散射系數(shù)的特征圖像，通過(guò)合適的數(shù)據(jù)分析模型即可推測(cè)肉品的新鮮度信息，例如將多索引統(tǒng)計(jì)信息融合模型和近紅外光譜聯(lián)用可以定量檢測(cè)豬肉的TVB-N含量和pH值；此外，將近紅外光譜結(jié)合反向傳播人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以快速識(shí)別雞肉中的假單胞菌的生長(zhǎng)情況，從而為延長(zhǎng)貨架期提供有效參考。

近紅外光譜技術(shù)在檢測(cè)中不需要添加任何化學(xué)試劑，只需要操作員控制軟件即可完成分析，但該技術(shù)也有一些問(wèn)題亟待解決：1）應(yīng)用于光譜分析的數(shù)據(jù)分析模型精度較低，不能對(duì)肉品品質(zhì)得出準(zhǔn)確的結(jié)論，有研究通過(guò)尋找與肉類(lèi)品質(zhì)密切相關(guān)的波長(zhǎng)對(duì)模型進(jìn)行校準(zhǔn)，但效果有限；2）近紅外光譜儀的探頭與樣品需要保持在毫米范圍內(nèi)，這使得設(shè)備的使用范圍受到限制。研究發(fā)現(xiàn)裝有鹵素光源的探頭可以與樣品保持在30 cm或更遠(yuǎn)的范圍內(nèi)，然而該光源會(huì)產(chǎn)生熱量，不適用于熱敏性樣品；3）單點(diǎn)近紅外探頭空間視野有限，只能對(duì)完整肉胴體的局部信息進(jìn)行檢測(cè)，因而高靈敏度的多探頭光譜技術(shù)成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

3.2 熒光光譜

熒光光譜是基于激發(fā)態(tài)的電子在釋能過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熒光的原理而形成，具有靈敏度高、選擇性強(qiáng)以及需樣量少等特點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于生鮮肉的品質(zhì)分析。生鮮肉由于脂質(zhì)氧化和蛋白水解會(huì)產(chǎn)生具有熒光特性的物質(zhì)，包括卟琳、色氨酸、還原型輔酶以及核黃素等，因而可將其作為光譜檢測(cè)的目標(biāo)物，例如利用煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide，NADH）的熒光譜可以反映肉品在4 ℃和25 ℃下貯藏的腐敗情況，同樣，由于低溫下豬肉中的色氨酸分解減緩，氧化反應(yīng)微弱，對(duì)應(yīng)熒光峰強(qiáng)度的變化速率要比室溫下慢。此外，牛肉在脂質(zhì)氧化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生卟啉，其熒光信號(hào)與TBA含量之間有良好的相關(guān)性。

目前，熒光光譜在實(shí)際應(yīng)用中仍有一些值得關(guān)注的問(wèn)題，主要包括3個(gè)方面：1）并非所有的化學(xué)成分都能被激發(fā)產(chǎn)生熒光，因此限制了光譜的使用范圍；2）肉品中可能會(huì)存在多個(gè)熒光團(tuán)而導(dǎo)致峰重疊，使得識(shí)別特定的熒光團(tuán)變得更加困難，這需要進(jìn)一步確定待測(cè)物質(zhì)的激發(fā)波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng)，以?xún)?yōu)化光譜的實(shí)際性能；3）熒光光譜儀提供的數(shù)據(jù)包含大量的光譜信息，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選，目前，主成分分析法因能有效降低數(shù)據(jù)維度，實(shí)現(xiàn)多變量數(shù)據(jù)的可視化而得到廣泛應(yīng)用。熒光光譜的靈敏度是近紅外光譜的100 倍，且具有快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，在今后的研究中需深入探究不同物質(zhì)的熒光特性，以應(yīng)對(duì)肌肉中的復(fù)雜成分。

3.3 核磁共振譜

核磁共振是基于活躍質(zhì)子（H、C、N、Xe）在恒定磁場(chǎng)和脈沖射頻中能級(jí)躍遷產(chǎn)生的共振信號(hào)來(lái)獲取樣品的化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息。在評(píng)價(jià)生鮮肉的新鮮度時(shí)，核磁共振技術(shù)主要通過(guò)建模分析來(lái)檢測(cè)靶標(biāo)物質(zhì)的相對(duì)含量，例如該技術(shù)聯(lián)合化學(xué)計(jì)量學(xué)可以監(jiān)測(cè)牛肉貯藏過(guò)程中12種氨基酸濃度的變化，相比于存放3 d的樣品，存放21 d的樣品中氨基酸濃度明顯增加，說(shuō)明肌肉中的蛋白質(zhì)被大量分解，此外，基于偏最小二乘法模型可以建立橫向弛豫時(shí)間和多項(xiàng)感官性狀的顯著相關(guān)性，說(shuō)明核磁共振技術(shù)在評(píng)價(jià)肉品的新鮮度時(shí)具有良好的效果。

相比于傳統(tǒng)分析技術(shù)，核磁共振譜的檢測(cè)過(guò)程是無(wú)損的，并且具有很高的準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性，但目前將核磁共振技術(shù)應(yīng)用于肉品品質(zhì)分析的實(shí)例仍非常有限，這主要包括兩方面的原因：1）高分辨率的核磁共振光譜對(duì)磁場(chǎng)均勻性和外部磁場(chǎng)強(qiáng)度有很高的要求，這會(huì)增加分析成本以及延長(zhǎng)獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所需的時(shí)間，考慮到大多數(shù)生鮮肉在銷(xiāo)售過(guò)程中需要進(jìn)行快速分析，高分辨率核磁共振光譜不適合這類(lèi)應(yīng)用；2）核磁共振儀的靈敏度較低，且缺乏具備專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)的操作人員，開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)采集和分析軟件、建立完備的光譜數(shù)據(jù)庫(kù)可以促進(jìn)核磁共振在肉品分析中的應(yīng)用。

3.4 高光譜成像

高光譜成像將光譜技術(shù)和成像技術(shù)融為一體，可得到一個(gè)包含一維光譜維度和兩維空間維度的三維數(shù)據(jù)立方體，因而同時(shí)具備高光譜分辨率和空間分辨能力。近年來(lái)，高光譜成像技術(shù)主要通過(guò)分析肉品的值、TBA含量以及菌落總數(shù)等指標(biāo)來(lái)提供可靠的新鮮度信息。在探究高光譜成像技術(shù)預(yù)測(cè)值的可行性時(shí)，研究人員利用連續(xù)投影法和灰度共生矩陣來(lái)獲取肉品的光譜數(shù)據(jù)和紋理數(shù)據(jù)，并以此建立偏最小二乘回歸模型，該模型可以很好地評(píng)價(jià)豬肉的值。當(dāng)肉品被微生物污染后，內(nèi)部的糖原、脂肪以及蛋白質(zhì)等成分逐漸被分解，外部則出現(xiàn)變色、變黏等腐敗現(xiàn)象，基于反向傳播人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型的高光譜成像技術(shù)可以對(duì)其內(nèi)外屬性同時(shí)作出評(píng)價(jià)，并與實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的細(xì)菌總數(shù)相關(guān)聯(lián)，因而具有良好的新鮮度預(yù)測(cè)效果。

高光譜成像技術(shù)已廣泛應(yīng)用于生鮮肉品質(zhì)的定性分析中，但由于缺乏準(zhǔn)確性而很少用于定量分析，為此，研究人員考慮從硬件和軟件兩方面來(lái)解決這一問(wèn)題：一方面，微生物在肉品表面繁殖會(huì)產(chǎn)生黏液，這會(huì)使光譜儀在圖像采集過(guò)程因鏡面反射而引起光譜和圖像失真，因此有必要通過(guò)開(kāi)發(fā)更高光譜分辨率和空間分辨率的相機(jī)來(lái)提升硬件設(shè)備的精度；另一方面，高光譜的原始數(shù)據(jù)中存在大量冗余信息，這些與待測(cè)指標(biāo)無(wú)關(guān)的信息不僅會(huì)嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)分析的速度，而且會(huì)對(duì)分析結(jié)果產(chǎn)生不利影響。偏最小二乘法是目前定量分析中最常用的一種建模方法，可以從特征譜圖中獲取有效信息。

近年來(lái)生鮮肉新鮮度頻譜分析技術(shù)表征研究匯總?cè)绫?所示。

表3 頻譜分析技術(shù)分類(lèi)Table 3 Classification of spectral analysis

4 其他技術(shù)

目前還有其他表征生鮮肉新鮮度的方法，例如通過(guò)實(shí)時(shí)熒光定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)可以在2～4 d內(nèi)完成對(duì)酯化梭菌的鑒定，而傳統(tǒng)檢測(cè)方法需要3～4 周；通過(guò)介電譜技術(shù)可以分析生鮮肉老化過(guò)程中的介電特性，進(jìn)而推算值或貯藏時(shí)間；通過(guò)生物阻抗技術(shù)可對(duì)生鮮肉的脂肪和水分等感官指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，進(jìn)而推測(cè)新鮮度。雖然這些技術(shù)也可用于評(píng)價(jià)生鮮肉的新鮮度，但相比于前述方法仍比較耗時(shí)且操作繁瑣，因此需要進(jìn)行深入研究，進(jìn)一步論證其可行性。

5 結(jié) 語(yǔ)

生鮮肉因其豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，容易在運(yùn)輸、貯藏以及銷(xiāo)售過(guò)程中被微生物污染而導(dǎo)致腐敗，因此有必要在出售前對(duì)新鮮度進(jìn)行表征。本文對(duì)生鮮肉新鮮度表征技術(shù)的最新進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)，包括感官仿生技術(shù)、智能響應(yīng)技術(shù)以及光譜技術(shù)等，值得注意的是，上述方法均沒(méi)有被廣泛應(yīng)用于生鮮肉新鮮度的評(píng)價(jià)中，傳統(tǒng)的檢測(cè)方法在實(shí)際應(yīng)用中仍占據(jù)主導(dǎo)地位。對(duì)于感官仿生技術(shù)，由于肉品成分的高度復(fù)雜性，單一傳感器不能準(zhǔn)確地鑒定肉品的新鮮程度，需要聯(lián)用多種檢測(cè)技術(shù)來(lái)滿足各種復(fù)雜的檢測(cè)條件；對(duì)于智能響應(yīng)技術(shù)，由于肉品中代謝物的存在不一定表示肉品品質(zhì)下降，例如揮發(fā)性胺類(lèi)和硫化氫，因此智能響應(yīng)可能發(fā)生在沒(méi)有任何感官劣化的產(chǎn)品中，提高響應(yīng)的特異性和靈敏度將是今后研究的重點(diǎn)；對(duì)于光譜技術(shù)，以高光譜成像技術(shù)為例，目前還存在檢測(cè)成本高、數(shù)據(jù)分析模型匱乏的問(wèn)題，需要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)硬件設(shè)施和分析模型來(lái)促進(jìn)它們?cè)谛迈r度實(shí)時(shí)無(wú)損評(píng)估中的應(yīng)用。

盡管將這些新技術(shù)作為生鮮肉新鮮度的常規(guī)表征工具還有很長(zhǎng)的路要走，但它們已經(jīng)表現(xiàn)出取代傳統(tǒng)檢測(cè)方法的巨大潛力，因此仍然值得在這些技術(shù)上繼續(xù)進(jìn)行投資和研究。