味道是食品感官评定中的重要指标。从古代的“神农尝百草”到如今经过特殊训练的品评专家，人类的味觉系统在其中都起着决定性的作用。随着现代分析及人工智能技术的发展，催生了一种灵敏度高、测定时间短，并且适合于在复杂样品中连续评价整体味觉信息的设备———电子舌。
电子舌的结构及其原理
电子舌是利用交互感应的多传感器阵列读取液体样本的特征性响应信号，收集的信号经计算机处理和模式识别分析后，以样品整体品质信息作为输出的设备。由其定义可以看出，电子舌主要由三部分组成：传感器阵列、信号采集模块和模式识别系统。
传感器阵列由不同材质或不同修饰方法的多个传感器构成，传感器之间存在交互敏感性，即一个传感器能够感受多个物质，同一物质可以被不同的传感器感受到；信号采集模块能够收集传感器阵列信息，并将其以电信号的形式储存在计算机中；模式识别系统以数学算法为手段，模拟人脑的运算方式，分析、处理收集到的信号，并将其转化为样品整体特征属性。模式识别的主要方法有主成分分析、聚类分析、人工神经网络分析和混沌识别等方法。
电子舌输出的不是液体中一类或者几类物质的定性和定量结果，它反映的是液体的整体特性。最早的电子舌设备是由模仿味觉识别机制的传感器阵列组成，在食品领域用于风味的研究，后来更多的电子舌被开发用于食品的分类鉴定。
广义的电子舌不仅是作为液体样品味觉属性的测定设备，它还被应用于其它的领域，如在烟草行业中对卷烟质量进行评价［1］，在环境领域对水的软硬度、重金属离子含量进行评价［2］，在液体样本中对微生物污染进行评价［3］，在医学领域用于对体液的分析等［4］。
电子舌的类型
味觉传感器是电子舌的关键组成部件，根据传感器原理可将其区分为电位型电子舌、伏安型电子舌、阻抗谱型电子舌、光学型电子舌和声波型电子舌等。电子舌由于修饰方法和响应原理的不同，其性能和检测样品的种类等之间也存在一定的差异［5］。
电子舌检测方法与真实味觉感受的比较
电子舌的设计思想源于味觉的感受机制［6］。传感器阵列相当于舌头，单独的不同材质或修饰的传感器相当于味蕾，信号采集系统相当于传递神经，而模式识别算法则相当于大脑对味觉信息的处理。虽然电子舌被认为是食品味觉检测的设备，但是电子舌所描述的特征和生物系统的味觉并非完全相同的概念，与生物味觉机制的比较研究有助于为设备研发者打开新的思路。
一、检测样品的比较
目前电子舌在食品领域的应用主要分为定性和定量分析两个方面。定性分析是指根据样品差异性实现不同样品的辨别、区分，或者是根据样品间差异性的大小对样品的等级和种类进行识别，如电子舌对饮料、橄榄油、酒类和新鲜度的区分；
定量分析则是将电子舌测定结果与感官评价专员给出的结果进行比较判断，通过对应关系，得到相应的定量预测模型，得到的是一类成分的总的量或程度的信息，如电子舌对样品味觉感受差异的评价、制药工业中对苦味掩盖及掩盖效果的评价［7］等。
二、传感电极和味蕾的比较
电子舌所用的传感电极分为修饰和不修饰两种。修饰电极以一种电极作为基底电极，应用物理或者化学合成的方法在电极表面修饰不同材料的敏感膜，敏感膜具有非专一性和弱选择性，对待测液中无机物、有机物、离子或非离子性组分具有交叉敏感特性，不同的修饰膜对同一物质敏感度也不相同，传感电极对呈味物质的敏感性普遍高于人类味觉测定的极限。ASTREE电子舌对不同味觉物质的检测限见表1。
三、信号传递过程的比较
传感电极之间具有低选择性和交互敏感性，每个电极感受到的信号都是多种物质累加的结果。一支电极无法区分自身感受到的味道。呈味分子与味觉受体，使得味觉细胞兴奋，产生神经递质，引起神经兴奋。
四、模式识别和大脑分析的比较
模式识别是利用数学方法让计算机对复杂的信息进行分类处理，在错误率最低的情况下，使识别结果尽可能接近实际［9］。人工味觉系统模式识别方法主要釆用了统计模式识别方法（如主成分分析、聚类分析、判别分析等）、人工神经网络模式识别方法（如BP神经网络、RBF神经网络等）、模糊识别方法等。
电子舌技术的现实问题
电子舌评价方法具有使用简单、响应速度快、灵敏度高、安全性好、能连续测定、结果客观等优点，有较好的应用前景。但是，电子舌设备要想完全取代人舌对食品的判别还需要进一步的研究。这表现在人舌感受味觉信息的复杂机制难以模拟；没有通用的电子舌，需要根据待测样品特征选取，大部分的研究还仅是以具体的应用实例来证明电子舌产品可以辨别和定量，研究多停留在实验室阶段，实际应用意义不大。实际测试中，传感器的稳定性和重现性容易受到多种因素的影响，这在仪器的使用说明中也有体现，精密度和准确性需要经过多次进样实现；在对试验结果的处理上，不同算法得到的判别结果有差异性，需要根据经验判别哪个传感器响应的是某种味觉信号，容易产生“人造结果”，数据不能盲目应用，需要结合数据库比对和志愿者品尝鉴定，相关的技术方法标准至今还未出现；一些电子舌设备已经超越了替代生物味觉的范畴，成为了应用于多个领域“无所不能”的神器，而偏离了设计的初衷。
结论与展望
通过对电子舌设备和真实味觉的比较，不难发现：电子舌与真实味觉之间互有所长，但不能完全取代味觉的感官评定，对其研究还需要进一步的深入。虽然电子舌能够快速、简单无损的检测未知液体的整体属性，并且市场上已经有一些电子舌设备销售，但其相关的技术方法标准还未出现，稳定性、重现性还有待完善，仪器多停留在实验室研究阶段，对参加市场假冒伪劣产品打假工作、解决企业产品生产中的在线质量监控等现实问题的解决还存在一定的差距。相信随着传感器技术、人工智能技术、计算机技术等高新技术的不断发展和完善，电子舌设备在未来的食品分析领域将有着更广泛的应用空间。
参考文献：
[1]顾永波，肖作兵，刘强，等．基于电子舌技术的卷烟主流烟气味觉识别［Ｊ］．烟草科技，2011（8）：48-51.
[2]MenHong,ZouShao-fang,LiYi,etal.Anovelele ctronictongue combined MLAPS with stripping voltamme try forenvi-ronmental detedtion[J].Sensorsand Actuators B:Chemical,2005,110(2):350-357.
[3]Sderstrmc,Winquist F,Krantz-RulckerC.Rec ognition of*microbial species oth anelec tronictongue[J].Sensors and Actuators B:Chemical,2003,89(3):248-255.
[4]胡卫军，许改霞，王平．电子鼻和电子舌在航天医学检测中的应用［Ｊ］．国外医学：生物医学工程分册，2005,28(4):213-217．
[5]刘淼．智能人工味觉分析方法在几种食品质量检验中的应用研究［Ｄ］．杭州：浙江大学，2012．
[6]谈国凤，张根华，沈宗根．电子舌在乳制品质量控制中的应用［Ｊ］．食品科技，2011,36(2):280-284.
[7]吴本刚．胡萝卜催化式红外干法杀青红外热风顺序联合干燥技术研究［Ｄ］．镇江：江苏大学，2014:11．
[8]关为，田呈瑞，陈卫军，等．电子舌在绿茶饮料区分辨识中的应用［Ｊ］．食品工业科技，2012,33(13):56-59．
[9]徐凤英．荔枝真空红外热辐射干燥传热传质机理研究［Ｄ］．广州：华南农业大学，2017:1.
来源：丁点儿食品整理，转载请注明来源。
提醒：文章仅供参考，如有不当，欢迎留言指正；读者不应该在缺乏具体的专业建议的情况下，擅自根据文章内容采取行动，因此导致的损失，运营方不负责；如文章涉及侵权，请联系我删除或支付稿酬。
电子舌的结构及其原理
电子舌是利用交互感应的多传感器阵列读取液体样本的特征性响应信号，收集的信号经计算机处理和模式识别分析后，以样品整体品质信息作为输出的设备。由其定义可以看出，电子舌主要由三部分组成：传感器阵列、信号采集模块和模式识别系统。
电子舌输出的不是液体中一类或者几类物质的定性和定量结果，它反映的是液体的整体特性。最早的电子舌设备是由模仿味觉识别机制的传感器阵列组成，在食品领域用于风味的研究，后来更多的电子舌被开发用于食品的分类鉴定。
广义的电子舌不仅是作为液体样品味觉属性的测定设备，它还被应用于其它的领域，如在烟草行业中对卷烟质量进行评价［1］，在环境领域对水的软硬度、重金属离子含量进行评价［2］，在液体样本中对微生物污染进行评价［3］，在医学领域用于对体液的分析等［4］。
电子舌的类型
味觉传感器是电子舌的关键组成部件，根据传感器原理可将其区分为电位型电子舌、伏安型电子舌、阻抗谱型电子舌、光学型电子舌和声波型电子舌等。电子舌由于修饰方法和响应原理的不同，其性能和检测样品的种类等之间也存在一定的差异［5］。
电子舌检测方法与真实味觉感受的比较
电子舌的设计思想源于味觉的感受机制［6］。传感器阵列相当于舌头，单独的不同材质或修饰的传感器相当于味蕾，信号采集系统相当于传递神经，而模式识别算法则相当于大脑对味觉信息的处理。虽然电子舌被认为是食品味觉检测的设备，但是电子舌所描述的特征和生物系统的味觉并非完全相同的概念，与生物味觉机制的比较研究有助于为设备研发者打开新的思路。
目前电子舌在食品领域的应用主要分为定性和定量分析两个方面。定性分析是指根据样品差异性实现不同样品的辨别、区分，或者是根据样品间差异性的大小对样品的等级和种类进行识别，如电子舌对饮料、橄榄油、酒类和新鲜度的区分；
定量分析则是将电子舌测定结果与感官评价专员给出的结果进行比较判断，通过对应关系，得到相应的定量预测模型，得到的是一类成分的总的量或程度的信息，如电子舌对样品味觉感受差异的评价、制药工业中对苦味掩盖及掩盖效果的评价［7］等。
二、传感电极和味蕾的比较
电子舌所用的传感电极分为修饰和不修饰两种。修饰电极以一种电极作为基底电极，应用物理或者化学合成的方法在电极表面修饰不同材料的敏感膜，敏感膜具有非专一性和弱选择性，对待测液中无机物、有机物、离子或非离子性组分具有交叉敏感特性，不同的修饰膜对同一物质敏感度也不相同，传感电极对呈味物质的敏感性普遍高于人类味觉测定的极限。ASTREE电子舌对不同味觉物质的检测限见表1。
表1ASTREE电子舌传感阵列及检测限[8]
三、信号传递过程的比较
传感电极之间具有低选择性和交互敏感性，每个电极感受到的信号都是多种物质累加的结果。一支电极无法区分自身感受到的味道。呈味分子与味觉受体，使得味觉细胞兴奋，产生神经递质，引起神经兴奋。
四、模式识别和大脑分析的比较
模式识别是利用数学方法让计算机对复杂的信息进行分类处理，在错误率最低的情况下，使识别结果尽可能接近实际［9］。人工味觉系统模式识别方法主要釆用了统计模式识别方法（如主成分分析、聚类分析、判别分析等）、人工神经网络模式识别方法（如BP神经网络、RBF神经网络等）、模糊识别方法等。
电子舌技术的现实问题
电子舌评价方法具有使用简单、响应速度快、灵敏度高、安全性好、能连续测定、结果客观等优点，有较好的应用前景。但是，电子舌设备要想完全取代人舌对食品的判别还需要进一步的研究。这表现在人舌感受味觉信息的复杂机制难以模拟；没有通用的电子舌，需要根据待测样品特征选取，大部分的研究还仅是以具体的应用实例来证明电子舌产品可以辨别和定量，研究多停留在实验室阶段，实际应用意义不大。实际测试中，传感器的稳定性和重现性容易受到多种因素的影响，这在仪器的使用说明中也有体现，精密度和准确性需要经过多次进样实现；在对试验结果的处理上，不同算法得到的判别结果有差异性，需要根据经验判别哪个传感器响应的是某种味觉信号，容易产生“人造结果”，数据不能盲目应用，需要结合数据库比对和志愿者品尝鉴定，相关的技术方法标准至今还未出现；一些电子舌设备已经超越了替代生物味觉的范畴，成为了应用于多个领域“无所不能”的神器，而偏离了设计的初衷。
结论与展望
通过对电子舌设备和真实味觉的比较，不难发现：电子舌与真实味觉之间互有所长，但不能完全取代味觉的感官评定，对其研究还需要进一步的深入。虽然电子舌能够快速、简单无损的检测未知液体的整体属性，并且市场上已经有一些电子舌设备销售，但其相关的技术方法标准还未出现，稳定性、重现性还有待完善，仪器多停留在实验室研究阶段，对参加市场假冒伪劣产品打假工作、解决企业产品生产中的在线质量监控等现实问题的解决还存在一定的差距。相信随着传感器技术、人工智能技术、计算机技术等高新技术的不断发展和完善，电子舌设备在未来的食品分析领域将有着更广泛的应用空间。
参考文献：
[1]顾永波，肖作兵，刘强，等．基于电子舌技术的卷烟主流烟气味觉识别［Ｊ］．烟草科技，2011（8）：48-51.
[2]MenHong,ZouShao-fang,LiYi,etal.Anovelele ctronictongue combined MLAPS with stripping voltamme try forenvi-ronmental detedtion[J].Sensorsand Actuators B:Chemical,2005,110(2):350-357.
[3]Sderstrmc,Winquist F,Krantz-RulckerC.Rec ognition of*microbial species oth anelec tronictongue[J].Sensors and Actuators B:Chemical,2003,89(3):248-255.
[4]胡卫军，许改霞，王平．电子鼻和电子舌在航天医学检测中的应用［Ｊ］．国外医学：生物医学工程分册，2005,28(4):213-217．
[5]刘淼．智能人工味觉分析方法在几种食品质量检验中的应用研究［Ｄ］．杭州：浙江大学，2012．
[6]谈国凤，张根华，沈宗根．电子舌在乳制品质量控制中的应用［Ｊ］．食品科技，2011,36(2):280-284.
[7]吴本刚．胡萝卜催化式红外干法杀青红外热风顺序联合干燥技术研究［Ｄ］．镇江：江苏大学，2014:11．
[8]关为，田呈瑞，陈卫军，等．电子舌在绿茶饮料区分辨识中的应用［Ｊ］．食品工业科技，2012,33(13):56-59．
[9]徐凤英．荔枝真空红外热辐射干燥传热传质机理研究［Ｄ］．广州：华南农业大学，2017:1.
来源：丁点儿食品整理，转载请注明来源。
提醒：文章仅供参考，如有不当，欢迎留言指正；读者不应该在缺乏具体的专业建议的情况下，擅自根据文章内容采取行动，因此导致的损失，运营方不负责；如文章涉及侵权，请联系我删除或支付稿酬。
