肉品品質(zhì)流變特性檢測的主要技術(shù)和研究進展
肉類作為人們生活中必不可少的食物來源，為人們提供了豐富的營養(yǎng)物質(zhì)。肉類的物理特性與其感官特性有直接關(guān)系，如彈性、粘度、韌性等。食品流變學作為研究食品在力的作用下變形和流動行為的學科，可以有效地表征肉類的這些物理特性。流變特性的評價方法為肉品品質(zhì)的檢測提供了更全面、更準確的手段，不僅有助于提高肉類行業(yè)的質(zhì)量控制水平，而且對維護消費者權(quán)益具有重要意義。本文綜述了感官評價、質(zhì)構(gòu)儀、流變儀等流變特性的評價方法，多技術(shù)(如高光譜成像與計算機視覺的結(jié)合、氣流與激光檢測的融合)和新興技術(shù)(如納米技術(shù)、生物傳感器技術(shù))的結(jié)合應用，在預測肉類流變特性方面具有廣闊的應用前景。分析了當前流變學特性評定的應用現(xiàn)狀、優(yōu)勢及面臨的挑戰(zhàn)，展望了未來的發(fā)展趨勢，為肉品品質(zhì)的客觀評價提供理論參考。
關(guān)鍵字：
流變性能；粘彈性；流變儀；紋理分析
1. 簡介
肉品質(zhì)是衡量肉制品市場競爭力的關(guān)鍵因素之一，直接影響消費者的購買選擇和食用體驗。流變學作為評價的重要維度，通過研究材料在外力作用下應力-應變關(guān)系和時間依賴性特性，為分析肉類的動態(tài)力學行為提供了理論框架。在肉類體系中，流變特性通過彈性模量和粘彈參數(shù)等關(guān)鍵指標直接影響產(chǎn)品的嫩度、咀嚼性和口感的動態(tài)變化。這種雙重作用使流變學分析成為連接肉類物理特性和感官品質(zhì)的重要橋梁。
肉類的流變特性是肌肉組成、結(jié)構(gòu)和加工條件等因素綜合作用的結(jié)果，可為肉類加工和品質(zhì)控制提供科學依據(jù)，幫助企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)工藝、開發(fā)新產(chǎn)品，提升市場競爭力，改善消費者的食用體驗。此外，流變特性評價方法的發(fā)展對食品安全監(jiān)管具有重要作用，可用于監(jiān)測肉類在加工和貯藏過程中的品質(zhì)變化，保障消費者健康。肉類流變特性研究為傳統(tǒng)肉類加工行業(yè)注入了新的活力，使企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)標準化、精細化生產(chǎn)，確保肉品品質(zhì)控制，不僅提高了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，也滿足了消費者的多樣化需求。
目前，感官評價、力學測試、質(zhì)構(gòu)儀、流變儀等流變特性檢測技術(shù)已廣泛應用于肉品品質(zhì)的精準評估。多種技術(shù)（如高光譜與計算機視覺的結(jié)合、氣流與激光檢測的融合、氣流脈沖與三維結(jié)構(gòu)光成像的結(jié)合等）和新興技術(shù)（如納米技術(shù)、生物傳感器技術(shù)）的聯(lián)合應用，使得對肉品進行更深入、更全面的分析成為可能，為肉品加工和品質(zhì)控制提供了科學依據(jù)和有效手段。本文旨在全面綜述肉品品質(zhì)流變特性檢測的主要技術(shù)和研究進展，為進一步促進肉類行業(yè)在品質(zhì)控制、產(chǎn)品創(chuàng)新、市場拓展等方面的發(fā)展提供有價值的參考。
2. 流變特性與肉品質(zhì)的關(guān)系
2.1 流變特性對加工和感官特性的影響
肉類的流變特性是指肉類內(nèi)部結(jié)構(gòu)在外力作用下發(fā)生變形和流動的能力，包括彈性、粘度、硬度、嫩度等力學特性。這些特性不僅決定了肉類在切割、攪拌、成型等加工過程中的行為，還直接影響消費者的感官體驗。
Purslow 等指出，肌肉內(nèi)結(jié)締組織的變化可顯著影響肉的流變特性。實驗數(shù)據(jù)表明，結(jié)締組織的結(jié)構(gòu)變化直接影響肉的嫩度和質(zhì)構(gòu)。此外，肌纖維的類型和方向、蛋白質(zhì)的交聯(lián)程度以及肌肉內(nèi)的脂肪含量也會影響肉的力學特性。例如，肌內(nèi)脂肪含量越高，肉的嫩度和多汁性越好。熱處理和非熱處理等加工方法也能顯著改變?nèi)獾牧髯兲匦�。熱加工會導致蛋白質(zhì)變性和質(zhì)構(gòu)變化，而高壓加工等非熱加工技術(shù)可以以更高的能量效率保持肉的感官特性。
Offer 等通過對肉類持水性的研究，揭示了肉類結(jié)構(gòu)對流變特性的影響，發(fā)現(xiàn)肉類的持水性與肌纖維結(jié)構(gòu)、離子分布等密切相關(guān)，它們共同決定了肉類在加工過程中的流變行為。肉類的持水性與剪切流變特性呈現(xiàn)明顯的相關(guān)性，持水性較高的肉類在流變測試中表現(xiàn)出較低的黏度和較好的彈性。Bouton 等通過實驗發(fā)現(xiàn)，隨著加熱時間和溫度的增加，肉類的彈性、黏度等流變特性會發(fā)生變化，這些變化不僅影響肉類的加工特性，還直接影響肉類的口感和消費者體驗。
風味是肉品品質(zhì)的關(guān)鍵指標之一，包括滋味和氣味，與氨基酸、脂肪酸和其他底物的組成有關(guān)。流變特性會影響風味化合物的結(jié)合和釋放，從而影響肉品的整體風味體驗。熊等研究發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)相互作用及其對加熱和pH誘導的凝膠化的影響顯著影響肉品的風味和質(zhì)構(gòu)。此外，肉制品風味形成機制和加工方法對風味影響的研究進展表明，風味前體的降解、肉類加工過程中發(fā)生的美拉德反應以及關(guān)鍵成分之間的相互作用共同形成了獨特的肉品風味。肉的流變特性是影響肉品加工和消費品質(zhì)的關(guān)鍵因素，與肉品品質(zhì)之間存在復雜的相互作用。
2.2 流變特性對質(zhì)地和口感的影響
熱處理通過改變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)顯著影響肉的流變特性，從而影響肉的質(zhì)地和風味。Tornberg 等的實驗結(jié)果表明，大多數(shù)肌原纖維蛋白在 40 至 60 ℃ 之間聚集，而某些肌球蛋白的凝固過程可延長至 90 ℃。對于肌原纖維蛋白溶液，在 30–32 ℃ 時開始展開，在 36–40 ℃ 時發(fā)生蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)的結(jié)合，在 45–50 ℃ 時開始凝膠化（濃度大于 0.5% w / w）。膠原蛋白在 53 至 63 ℃ 的溫度范圍內(nèi)變性，隨后膠原纖維收縮。如果膠原纖維沒有通過耐熱的分子間鍵穩(wěn)定下來，它們會在進一步加熱時溶解并形成明膠。這些變化會顯著影響肉制品的凝膠化行為和質(zhì)地。
Funami 等利用差示掃描量熱法 (DSC) 和動態(tài)粘彈測量法研究了豬肉乳液凝膠中凝膠多糖 (CUD) 的熱特性和流變特性。他們的研究發(fā)現(xiàn)，在重新掃描時，肉/CUD 混合物沒有表現(xiàn)出吸熱行為，這與肉/κ-卡拉膠混合物中觀察到的明顯的單一吸熱峰形成對比。這表明 CUD 在 75 ℃ 加熱過程中經(jīng)歷了相對熱不可逆的凝膠化過程，這一特性使其在肉制品加工中具有良好的熱穩(wěn)定性。他們還發(fā)現(xiàn)這些特性隨溫度而變化，隨著離子強度的增加，75 ℃ 凝膠的流變特性變得類似于熱不可逆的 90 ℃ 凝膠。這表明 CUD 凝膠的流變特性受溫度和離子強度的顯著影響，這對于控制肉制品的加工條件和提高產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。
綜合上述研究，我們認為這些發(fā)現(xiàn)為新型肉制品的開發(fā)提供了科學依據(jù)。通過調(diào)節(jié)膠凝多糖的濃度和加熱條件，可以控制肉制品的質(zhì)地和口感，滿足消費者對高品質(zhì)肉制品的需求。此外，這些研究還為優(yōu)化肉制品配方和工藝改進提供了理論支持，可以提高產(chǎn)品的市場競爭力。例如，通過精確控制CUD的添加量和加熱溫度，可以生產(chǎn)出彈性和持水性更好的肉制品。這對于延長產(chǎn)品保質(zhì)期和提高消費者接受度具有重要意義。從消費者的角度來看，肉類的流變特性直接影響感官知覺。消費者通常喜歡達到嫩度、多汁性和風味理想平衡的肉類。因此，了解和控制肉類的流變特性對于優(yōu)化加工工藝和提高消費者滿意度至關(guān)重要。
3. 流變學特性評價在肉品品質(zhì)檢測領(lǐng)域的研究進展
流變特性評定作為評定肉品質(zhì)的重要手段，近年來取得了重要的研究成果，涵蓋了多種檢測方法。感官評價通過人類不同的感知方式來評估肉的各種屬性，如視覺、嗅覺、味覺和觸覺。具體而言，視覺主要用于評價肉制品的顏色、大小和形狀，而嗅覺和味覺則用于評估肉的成分、氣味和風味。聽覺可以確定肉的位置、缺陷和結(jié)構(gòu)密度，觸覺通過接觸感知肉的溫度、材質(zhì)特性和質(zhì)地。雖然這些感知方法可以提供肉質(zhì)、風味和口感等關(guān)鍵屬性的定性數(shù)據(jù)，但是其主觀性、可重復性差、難以量化等限制了它們在科學研究中的應用。在研究中強調(diào)了感官評價結(jié)果的不一致性，指出不同的評價人員對同一肉制品的評價可能會有顯著差異，從而影響評價結(jié)果的可靠性。
質(zhì)構(gòu)譜分析 (TPA) 和 Warner-Bratzler 剪切試驗是機械評估肉類流變特性的最常用方法。TPA 通過壓縮肉樣品兩次并分析力-變形曲線來測量肉的硬度、彈性、粘結(jié)性和咀嚼性，為肉的質(zhì)地評估提供定量數(shù)據(jù)。然而，TPA 僅限于靜態(tài)或小變形條件，不能完全模擬口腔中的動態(tài)咀嚼過程。Rosenau 等 建議將 TPA 與其他流變學測試相結(jié)合，以更全面地了解肉的質(zhì)地及其與感官屬性的關(guān)系。Warner-Bratzler 剪切試驗通過測量剪切肉樣品所需的力來確定肉的嫩度，特別適用于評估熟肉制品的嫩度，但它也僅限于靜態(tài)條件，不能反映咀嚼過程中的動態(tài)變化。Ruiz等人比較了Warner-Bratzler剪切力與TPA在評價肉及肉制品質(zhì)構(gòu)特性中的優(yōu)缺點。結(jié)果表明，Warner-Bratzler剪切力的變異系數(shù)較大，而TPA參數(shù)的變異系數(shù)更接近甚至小于感官評價結(jié)果。在預測感官參數(shù)時，TPA可以更好地預測硬度、多汁性、油膩感和咀嚼次數(shù)，而彈性感只有Warner-Bratzler剪切力才能有效預測。這些結(jié)果表明TPA和Warner-Bratzler剪切力各有所長，實際應用中可根據(jù)具體需要選擇合適的檢測方法。
質(zhì)構(gòu)儀和流變儀長期以來一直是肉類流變特性評估領(lǐng)域的基石。這些儀器可以定量分析肉類的物理特性，并對樣品的質(zhì)構(gòu)特性提供客觀、準確和一致的描述。應變計義齒嫩度計是一種早期的食品質(zhì)構(gòu)測量儀器（圖 1所示），為后續(xù)質(zhì)構(gòu)儀的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。質(zhì)構(gòu)儀主要由主機、測試軟件、探頭和測試平臺組成。其工作原理是通過各種探頭對樣品進行壓縮、切割、壓縮和拉伸，重點分析距離、時間和力以得出分析結(jié)果。結(jié)果反映了與肉類質(zhì)構(gòu)相關(guān)的機械特性，例如硬度、彈性、粘附性和斷裂點，具有很高的靈敏度和客觀性。專門的軟件用于對這些結(jié)果進行定量處理和精確量化，從而對肉制品進行客觀全面的評價，減少人為因素對主觀評估的影響。王等利用質(zhì)構(gòu)儀檢測牛肉的黏度、彈性等流變特性參數(shù)，通過感官評價對肉制品進行初步篩選，再利用質(zhì)構(gòu)儀對篩選出的肉制品進行進一步檢測。研究發(fā)現(xiàn)，流變特性參數(shù)與嫩度呈顯著負相關(guān)，彈性和彈性長度的相關(guān)系數(shù)分別達到-0.92和-0.939。此外，研究者結(jié)合自組織神經(jīng)網(wǎng)絡（SONN）模型對牛肉嫩度進行分類預測，預測準確率高達90%以上。該研究充分說明了肉類流變特性與消費者感官體驗之間的密切關(guān)系。Gallego等進一步探索利用質(zhì)構(gòu)儀研究蛋白水解酶處理的肉類在模擬老年人胃腸道消化過程中的行為。他們發(fā)現(xiàn)，添加不同的蛋白質(zhì)和水膠體會顯著影響肉樣的流變性和粘彈性，凸顯了通過特定成分改良改善肉質(zhì)的潛力。這項研究強調(diào)了質(zhì)構(gòu)分析儀在了解和提高肉質(zhì)方面的重要性。
流變儀通過對樣品施加不同的載荷和變形（例如剪切速率、剪切應力、振蕩頻率和應力-應變幅度）來測量流變數(shù)據(jù)，從而計算出粘度、儲能模量和損耗模量等流變參數(shù)。Giménez-Ribes 等人使用流變儀研究了牛肉和雞肉的流變特性。他們將牛肉和雞肉切成 3 mm 厚的片，纖維取向與切割方向平行或垂直。將樣品進一步加工成直徑 25 mm 的圓盤，以適應流變儀板的幾何形狀。圖 2顯示了樣品在流變儀測試結(jié)構(gòu)下的放置示意圖以及流變學研究中使用的坐標。研究發(fā)現(xiàn)，肉類樣品在小應變下表現(xiàn)出較低的能量耗散和較高的應變硬化，而在大應變下表現(xiàn)出更大的正應力響應。這些特性與肉纖維結(jié)構(gòu)的彈性密切相關(guān)，對肉制品的質(zhì)構(gòu)特性有顯著的影響。
不同取向纖維示意圖。圖（A）顯示垂直于剪切方向的纖維，而圖（B）顯示平行于剪切方向的纖維。x 軸表示取向（剪切）方向，z 軸表示剪切梯度方向。
董等[ 49 ]基于肉的流變特性，開發(fā)了一種豬肉品種分類算法。本研究利用萬能試驗機對肋腹肉、前肩肉、腰肉和后腿肉等不同部位的豬肉進行應力松弛實驗，采用遺傳算法與三階Maxwell模型相結(jié)合的方法識別豬肉的松弛特性，模型和實驗裝置如圖3所示。然后利用主成分分析（PCA）和Fisher線性判別分析（FLDA）對數(shù)據(jù)進行降維分類。結(jié)果表明，肋腹肉與其他三種肉的分類準確率分別為98%、96%和95%。這表明該方法對不同部位豬肉的區(qū)分準確率較高，可以有效地對豬肉品種進行分類。該方法不僅為肉質(zhì)的鑒別和分類提供了堅實的理論基礎(chǔ)，也為肉類的分類提供了新的途徑。
4. 流變表征與新興技術(shù)的綜合應用
4.1 不同流變性能評估方法的優(yōu)缺點
肉類流變特性的評價已有幾十年的歷史，但這些技術(shù)仍在不斷發(fā)展和改進。精確檢測流變特性為了解肉質(zhì)提供了重要的參考。未來的研究應側(cè)重于進一步完善現(xiàn)有技術(shù)并探索新的應用領(lǐng)域，以增強肉質(zhì)評估與流變特性之間的相關(guān)性。感官評價和簡單的機械測試（如 TPA 和 Warner-Bratzler 剪切測試）不需要復雜的設(shè)備，操作簡單，成本低。感官評價可以直接反映消費者的感知，對于需要結(jié)合消費者體驗的評估具有重要意義。然而，它依賴于人的主觀判斷，結(jié)果會受到評估者的個人經(jīng)驗、文化背景、情緒狀態(tài)和生理狀況的影響。不同的評估者之間可能存在顯著差異，即使是同一個評估者在不同時間對同一種肉制品也可能給出不同的評估 。雖然操作簡單，但也存在一定的局限性。例如，美國肉類科學協(xié)會 (AMSA) 的研究表明，感官評價應與儀器測量相結(jié)合，以全面評估肉質(zhì)品質(zhì)。傳統(tǒng)的力學測試（如 TPA 和 Warner-Bratzler 剪切測試）通常僅限于靜態(tài)或小變形條件下的測量，不能完全模擬人體嘴巴的復雜運動。因此，它們不足以評估肉類在實際消費過程中的動態(tài)流變行為。此外，這些測試通常需要一定量的樣品才能進行準確測量，這對于一些珍貴或難以獲得的肉制品來說可能是一個限制因素。
質(zhì)構(gòu)儀和流變儀提供了更加靈敏和客觀的檢測方法，避免了人為因素的干擾，通過數(shù)字化和定量分析，可以更準確地評估肉的質(zhì)構(gòu)、流變特性等相關(guān)指標。質(zhì)構(gòu)儀模擬咀嚼和變形過程，精確測量硬度、彈性、黏附性、斷裂點等關(guān)鍵參數(shù)，這些參數(shù)直接影響消費者的食用體驗。質(zhì)構(gòu)儀作為一種精密儀器，必須嚴格按照手冊操作，對樣品制備、測試環(huán)境控制和測試過程標準化有嚴格的要求。其結(jié)構(gòu)復雜，包含眾多精密傳感器和電子元件，對維護和保養(yǎng)的要求很高。一旦發(fā)生故障，維修成本可能很高。流變儀通過對樣品施加不同的載荷和變形來測量剪切速率、剪切應力、振蕩頻率和應力-應變幅等流變數(shù)據(jù)，計算粘度、儲能模量和損耗模量等流變參數(shù)。流變儀的操作和數(shù)據(jù)處理相對復雜，要求操作人員具備較高的專業(yè)知識和技能。熟悉流變理論和儀器的工作原理對于正確設(shè)置實驗參數(shù)、進行測試和分析數(shù)據(jù)至關(guān)重要，這在一定程度上限制了其廣泛應用�？傊�，不同的流變性能評定方法各有優(yōu)缺點。技術(shù)的選擇應根據(jù)具體的檢測需求、預算和操作人員的技能水平而定。然而，在實際應用中仍然存在一些限制和挑戰(zhàn)，需要進一步的研究和技術(shù)創(chuàng)新來克服。
4.2. 多種技術(shù)聯(lián)合應用的可能性及效果
4.2.1. 高光譜成像（HSI）與計算機視覺技術(shù)的結(jié)合
在肉類流變特性檢測領(lǐng)域，多種技術(shù)的綜合應用可以提供更全面、更精確的材料特性分析。例如，HSI 與計算機視覺技術(shù)的結(jié)合可以同時提供肉色、質(zhì)地和化學成分的詳細信息，這對于評估肉的新鮮度和成熟度很有價值。
王等的研究率先將可見光近紅外 HSI 技術(shù)與人工神經(jīng)網(wǎng)絡相結(jié)合，用于監(jiān)測大黃魚片在低溫儲藏過程中的顏色變化。該研究通過開發(fā)一種基于前饋神經(jīng)網(wǎng)絡 (FNN) 和漏整流線性單元 (Leaky-Relu) 相結(jié)合的非線性定量分析模型，能夠準確預測魚片顏色的變化，其中預測模型的 L*、a* 和 b* 值判定系數(shù) (R2P )分別為 0.908、0.915 和 0.977，均方根誤差 (RMSEP) 分別為 1.062、3.315 和 0.082。試驗中，15條大黃魚去頭、去內(nèi)臟、去皮、清洗后切成魚片，并根據(jù)魚體不同部位進行標記，以反映魚片形狀和厚度的自然變化。通過對L*、a*和b*值的大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，該研究建立了一個穩(wěn)健的模型，這對于確保模型的準確性和預測能力至關(guān)重要。最終，研究證實了HSI技術(shù)不僅能夠評估鲯鰍魚片在貯藏過程中的顏色變化，而且可以作為傳統(tǒng)顏色測量工具的快速、非破壞性替代，準確確定魚片顏色的空間分布。該技術(shù)為水產(chǎn)品尤其是鲯鰍在貯藏和銷售過程中的品質(zhì)控制提供了新的視角，尤其是實時監(jiān)測顏色變化，對保持產(chǎn)品質(zhì)量和提升消費者體驗具有重要意義。
4.2.2. 氣流與激光融合檢測技術(shù)
氣流與激光融合技術(shù)也是肉質(zhì)檢測的一項新技術(shù)，該技術(shù)將氣流的沖擊力與激光的高精度測量相結(jié)合，獲得粘彈性信息，這對于預測肉的質(zhì)地和嫩度至關(guān)重要。嫩度是肉質(zhì)的綜合指標，受多種因素影響，其中彈性、粘度和硬度等流變特性是預測肉質(zhì)地的重要物理指標。
目前已以雞肉和牛肉為測試樣品進行了粘彈性-嫩度測定研究，該方法具有多技術(shù)集成的潛力。但也存在樣品受氣流影響不均勻、易受環(huán)境干擾等缺點。李等利用基于氣流和激光技術(shù)的肉類粘彈性測試裝置采集數(shù)據(jù)，并應用多元線性回歸（MLR）、主成分回歸（PCR）和偏最小二乘回歸（PLSR）等統(tǒng)計方法建立了TVB-N含量預測模型。在所建立的模型中，包含12個特征參數(shù)的PLSR模型效果最好，校準集和預測集的相關(guān)系數(shù)（Rc和Rp）分別為0.847和0.821，校準集和預測集的均方根誤差（RMSEC和RMSEP）分別為1.750 mg/100 g和2.560 mg/100 g。研究表明，氣流和激光粘彈性技術(shù)與化學計量學相結(jié)合的有效性可以預測冷卻牛肉的品質(zhì)。徐等利用氣流脈沖和激光測距技術(shù)獲取雞肉樣品的變形數(shù)據(jù)。通過控制氣流強度和激光精度，可以準確測量雞肉受氣流沖擊后的變形程度。對采集的數(shù)據(jù)進行去噪、分割、輪廓分析和變形區(qū)域提取等處理，提取雞肉變形區(qū)域的深度、映射面積、表面積和體積等參數(shù)。建立了基于LS-SVR、反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡（BP）、GRNN的雞肉剪切力預測模型，研究結(jié)果表明，GRNN模型對雞肉嫩度的預測效果最好，對于嫩雞肉和中嫩雞肉，預測結(jié)果準確率可達100%；對于陳雞肉，預測集相關(guān)系數(shù)為0.975，均方根誤差為5.307 N。
為了克服單點數(shù)據(jù)采集容易出現(xiàn)誤差的缺陷，何等采用氣流-多點激光法檢測牛肉品質(zhì)，即氣流對樣品施加壓力，樣品的粘彈性信息表現(xiàn)為形變信息的變化，最終由多個激光傳感器獲取并用于檢測樣品的形變數(shù)據(jù)，硬件裝置如圖5所示（圖中未顯示空氣壓縮機）。該方法可以有效避免“樣品位移一致”的研究假設(shè)，對采集的數(shù)據(jù)分別進行SG卷積平滑、一階導數(shù)處理、一階導數(shù)處理結(jié)合SG卷積平滑預處理，建立了牛肉品質(zhì)預測模型。最佳預測模型（FD+SG預處理）的校正集相關(guān)系數(shù)為0.891，均方根誤差為1.071 mg/100 g，預測集相關(guān)系數(shù)為0.859，均方根誤差為1.337 mg/100 g。證明了該檢測方法的可行性，展示了氣流與激光技術(shù)融合在牛肉嫩度和流變特性檢測中的潛力，未來研究可進一步探索如何通過改進算法、增強數(shù)據(jù)處理能力來提高流變特性檢測精度，從而更準確地預測肉品品質(zhì)。
4.2.3. 氣流脈沖與3D結(jié)構(gòu)光成像的融合
氣流脈沖與3D結(jié)構(gòu)光成像是一種新興的肉品品質(zhì)檢測技術(shù)，其原理類似于氣流與激光融合技術(shù)。該方法利用氣流脈沖對肉品表面施加沖擊力，同時利用3D結(jié)構(gòu)光成像獲取肉品變形圖像，建立剪切力預測模型，并比較模型預測結(jié)果，實現(xiàn)對肉品嫩度等品質(zhì)特性的快速無損檢測 。該技術(shù)在肉品加工與品質(zhì)控制領(lǐng)域具有重要的應用價值，因為它可以提供肉品流變特性的詳細信息，包括肉品受力后的變形、回復和破裂行為，與肉品的嫩度、多汁性和口感等感官評價密切相關(guān)。
盧等采用氣流脈沖與結(jié)構(gòu)光成像技術(shù)檢測牛肉嫩度，氣流脈沖與結(jié)構(gòu)光成像檢測系統(tǒng)如圖6所示。該方法通過脈沖氣流沖擊牛肉表面，利用格雷碼結(jié)構(gòu)光三維成像技術(shù)獲取牛肉表面凹陷數(shù)據(jù)，采用去噪、分割、輪廓化、變形區(qū)域提取等一系列算法對獲取的數(shù)據(jù)進行分析處理，提取牛肉變形區(qū)域的深度、映射面積、表面積、體積等參數(shù)，并建立基于LS-SVR、BP神經(jīng)網(wǎng)絡、GRNN牛肉剪切力預測模型的LS-SVR對牛肉嫩度進行預測。使用傳統(tǒng)剪切力儀對牛肉樣品進行剪切力測量，并與所建模型的預測結(jié)果進行比較，結(jié)果表明，GRNN預測模型效果最好，對嫩度和中等嫩度的預測準確率為100%，老牛肉預測集的相關(guān)系數(shù)為0.975，均方差（MSD）為5.307 N。該研究證明了該技術(shù)對肉質(zhì)檢測的有效性和準確性。利用氣流脈沖和3D結(jié)構(gòu)光成像可以非侵入性地評估這些流變特性，為肉類加工和質(zhì)量控制提供重要信息。該技術(shù)的應用不僅可以提高肉類加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量，還可以為消費者提供更符合他們期望的肉類。
4.3. 新興技術(shù)在肉類流變特性檢測中的潛在應用
4.3.1. 納米技術(shù)
在肉品流變特性評價研究領(lǐng)域，納米技術(shù)、生物傳感器等新興技術(shù)展現(xiàn)出巨大潛力，不僅可以提高檢測的靈敏度和特異性，而且具有實時、無損的特點，可以更好地保證肉制品的安全和質(zhì)量。
納米技術(shù)在肉類保鮮方面取得了研究進展。Lamri 等在研究中總結(jié)稱，納米材料可以通過干擾細菌代謝過程或抑制生長繁殖實現(xiàn)食品的抗菌保鮮。常見的納米級抗菌劑包括銀納米顆粒 (AgNPs)、銅納米顆粒 (CuNPs)、二氧化鈦 (TiO2) 納米顆粒和氧化鋅 (ZnO) 納米顆粒。這些納米材料可以有效抑制微生物生長，延長肉制品的保質(zhì)期 。
在流變特性方面，納米技術(shù)的應用也具有重要意義。例如，張等制備了納米包裹的蒔蘿精油，并將其與殼聚糖-明膠結(jié)合制成可食用涂層。用該涂層涂覆豬肉片可以有效延緩樣品的顏色變化，表明經(jīng)納米技術(shù)處理的蒔蘿精油可以顯著延緩豬肉片的褐變和褪色。這種處理不僅改善了肉制品的外觀和色澤，而且還通過減少氧化反應間接影響其流變特性，如硬度、彈性和粘度。納米技術(shù)有助于改善肉的質(zhì)地，增強包裝食品中氣味和營養(yǎng)成分的穩(wěn)定性。
此外，納米技術(shù)在肉類保鮮中的應用還包括抗菌應用，例如利用納米級抗菌材料破壞細胞膜，阻斷電子和質(zhì)子的傳遞，使細胞內(nèi)容物凝固。這些特性不僅有助于延長肉制品的保質(zhì)期，還能通過減少微生物生長和代謝活動間接影響其流變特性，使其在加工和儲藏過程中保持更好的質(zhì)地和口感。
4.3.2. 生物傳感器技術(shù)
生物傳感器技術(shù)由于其高靈敏度、特異性、重現(xiàn)性和穩(wěn)定性，在監(jiān)測和控制肌肉食品的質(zhì)量（新鮮度和感官特性，如嫩度）和安全性（代謝物、污染物、病原體、藥物殘留等）方面表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，并逐漸成為一種很有前途的工具。例如，Sionek 等在其綜述中討論了生物傳感器在肉和肉制品安全性測試中的應用，包括檢測微生物和其他污染物，以及質(zhì)量評估，如肉的新鮮度、牛肉嫩度和豬肉質(zhì)量缺陷。由于生物傳感器依賴于受體的類型，因此徹底了解肉類中發(fā)生的代謝轉(zhuǎn)化有助于開發(fā)新的潛在生物標志物和指標。例如，使用表面等離子體共振（SPR）技術(shù)評估牛肉樣品中的鈣蛋白酶活性，與傳統(tǒng)的華納-布拉茲勒剪切力（WBSF）方法相比，相關(guān)系數(shù)最高，r = 0.597（ p≤0.01 ），屠宰后48小時的修正R 2 = 0.6058。這些數(shù)據(jù)和結(jié)論支持生物傳感器作為非破壞性預測工具的有效性，并展示了其在肉類工業(yè)中的潛在應用價值。
生物傳感器不僅可以實時監(jiān)測肉類在加工和儲存過程中的流變學變化，還可以以非破壞性的方式提供更準確的質(zhì)量控制和預測。例如，基于 CRISPR/Cas12a 的比色生物傳感器已被開發(fā)用于檢測肉中的假單胞菌，這是一種與肉類腐敗密切相關(guān)的細菌。該傳感器提供比色響應，可以快速準確地檢測肉中的微生物含量，從而間接反映肉的流變性質(zhì)的變化。研究表明，該傳感器在檢測肉類新鮮度方面表現(xiàn)出良好的準確性和靈敏度，有助于更好地控制肉類加工和儲存過程中的質(zhì)量，延長保質(zhì)期，提高消費者滿意度。
5. 結(jié)論
肉品品質(zhì)評定技術(shù)創(chuàng)新正朝著更加智能化、精準化、多元化的方向發(fā)展。流變特性檢測作為核心評價手段，具有獨特優(yōu)勢，可以動態(tài)解析加工應激下肌肉組織微觀結(jié)構(gòu)演變過程。尤其是彈性模量、黏度系數(shù)等參數(shù)與肌原纖維蛋白變性、肌內(nèi)膜完整性等關(guān)鍵品質(zhì)指標之間建立的定量關(guān)聯(lián)，為嫩度預測、持水性評定提供了新的理論基礎(chǔ)。這種跨尺度的理化特性表征也為開發(fā)新型肉類加工技術(shù)提供重要支持，從而提升產(chǎn)品市場競爭力。
然而，隨著肉類工業(yè)的不斷發(fā)展，現(xiàn)有的流變檢測技術(shù)已越來越不能滿足日益增長的需求，未來的發(fā)展趨勢將更多地側(cè)重于多種技術(shù)的融合。例如，融合了高頻光譜、計算機視覺和雙傳感器的多模態(tài)檢測技術(shù)可以從多個角度捕捉肉類的物理和化學特性，從而提高檢測的準確性和可靠性。這種多技術(shù)集成的方法可以更全面地評估肉類的流變特性，為肉類加工企業(yè)提供更精確的質(zhì)量控制工具。同時，納米技術(shù)和生物傳感器的創(chuàng)新將為早期發(fā)現(xiàn)肉品質(zhì)的變化提供更靈敏和特異性的方法。這些新技術(shù)的發(fā)展將進一步提高肉品質(zhì)評估的精度和效率，為肉類加工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供強有力的支持。但為了增強檢測結(jié)果的可比性和可靠性，還需要進一步研究標準化的樣品制備方法，并考慮環(huán)境影響和成本效益�？傊�，流變特性技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展對肉類工業(yè)具有重要的現(xiàn)實意義。
關(guān)鍵字：
流變性能；粘彈性；流變儀；紋理分析
1. 簡介
肉品質(zhì)是衡量肉制品市場競爭力的關(guān)鍵因素之一，直接影響消費者的購買選擇和食用體驗。流變學作為評價的重要維度，通過研究材料在外力作用下應力-應變關(guān)系和時間依賴性特性，為分析肉類的動態(tài)力學行為提供了理論框架。在肉類體系中，流變特性通過彈性模量和粘彈參數(shù)等關(guān)鍵指標直接影響產(chǎn)品的嫩度、咀嚼性和口感的動態(tài)變化。這種雙重作用使流變學分析成為連接肉類物理特性和感官品質(zhì)的重要橋梁。
肉類的流變特性是肌肉組成、結(jié)構(gòu)和加工條件等因素綜合作用的結(jié)果，可為肉類加工和品質(zhì)控制提供科學依據(jù)，幫助企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)工藝、開發(fā)新產(chǎn)品，提升市場競爭力，改善消費者的食用體驗。此外，流變特性評價方法的發(fā)展對食品安全監(jiān)管具有重要作用，可用于監(jiān)測肉類在加工和貯藏過程中的品質(zhì)變化，保障消費者健康。肉類流變特性研究為傳統(tǒng)肉類加工行業(yè)注入了新的活力，使企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)標準化、精細化生產(chǎn)，確保肉品品質(zhì)控制，不僅提高了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，也滿足了消費者的多樣化需求。
目前，感官評價、力學測試、質(zhì)構(gòu)儀、流變儀等流變特性檢測技術(shù)已廣泛應用于肉品品質(zhì)的精準評估。多種技術(shù)（如高光譜與計算機視覺的結(jié)合、氣流與激光檢測的融合、氣流脈沖與三維結(jié)構(gòu)光成像的結(jié)合等）和新興技術(shù)（如納米技術(shù)、生物傳感器技術(shù)）的聯(lián)合應用，使得對肉品進行更深入、更全面的分析成為可能，為肉品加工和品質(zhì)控制提供了科學依據(jù)和有效手段。本文旨在全面綜述肉品品質(zhì)流變特性檢測的主要技術(shù)和研究進展，為進一步促進肉類行業(yè)在品質(zhì)控制、產(chǎn)品創(chuàng)新、市場拓展等方面的發(fā)展提供有價值的參考。
2. 流變特性與肉品質(zhì)的關(guān)系
2.1 流變特性對加工和感官特性的影響
肉類的流變特性是指肉類內(nèi)部結(jié)構(gòu)在外力作用下發(fā)生變形和流動的能力，包括彈性、粘度、硬度、嫩度等力學特性。這些特性不僅決定了肉類在切割、攪拌、成型等加工過程中的行為，還直接影響消費者的感官體驗。
Purslow 等指出，肌肉內(nèi)結(jié)締組織的變化可顯著影響肉的流變特性。實驗數(shù)據(jù)表明，結(jié)締組織的結(jié)構(gòu)變化直接影響肉的嫩度和質(zhì)構(gòu)。此外，肌纖維的類型和方向、蛋白質(zhì)的交聯(lián)程度以及肌肉內(nèi)的脂肪含量也會影響肉的力學特性。例如，肌內(nèi)脂肪含量越高，肉的嫩度和多汁性越好。熱處理和非熱處理等加工方法也能顯著改變?nèi)獾牧髯兲匦�。熱加工會導致蛋白質(zhì)變性和質(zhì)構(gòu)變化，而高壓加工等非熱加工技術(shù)可以以更高的能量效率保持肉的感官特性。
Offer 等通過對肉類持水性的研究，揭示了肉類結(jié)構(gòu)對流變特性的影響，發(fā)現(xiàn)肉類的持水性與肌纖維結(jié)構(gòu)、離子分布等密切相關(guān)，它們共同決定了肉類在加工過程中的流變行為。肉類的持水性與剪切流變特性呈現(xiàn)明顯的相關(guān)性，持水性較高的肉類在流變測試中表現(xiàn)出較低的黏度和較好的彈性。Bouton 等通過實驗發(fā)現(xiàn)，隨著加熱時間和溫度的增加，肉類的彈性、黏度等流變特性會發(fā)生變化，這些變化不僅影響肉類的加工特性，還直接影響肉類的口感和消費者體驗。
風味是肉品品質(zhì)的關(guān)鍵指標之一，包括滋味和氣味，與氨基酸、脂肪酸和其他底物的組成有關(guān)。流變特性會影響風味化合物的結(jié)合和釋放，從而影響肉品的整體風味體驗。熊等研究發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)相互作用及其對加熱和pH誘導的凝膠化的影響顯著影響肉品的風味和質(zhì)構(gòu)。此外，肉制品風味形成機制和加工方法對風味影響的研究進展表明，風味前體的降解、肉類加工過程中發(fā)生的美拉德反應以及關(guān)鍵成分之間的相互作用共同形成了獨特的肉品風味。肉的流變特性是影響肉品加工和消費品質(zhì)的關(guān)鍵因素，與肉品品質(zhì)之間存在復雜的相互作用。
2.2 流變特性對質(zhì)地和口感的影響
熱處理通過改變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)顯著影響肉的流變特性，從而影響肉的質(zhì)地和風味。Tornberg 等的實驗結(jié)果表明，大多數(shù)肌原纖維蛋白在 40 至 60 ℃ 之間聚集，而某些肌球蛋白的凝固過程可延長至 90 ℃。對于肌原纖維蛋白溶液，在 30–32 ℃ 時開始展開，在 36–40 ℃ 時發(fā)生蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)的結(jié)合，在 45–50 ℃ 時開始凝膠化（濃度大于 0.5% w / w）。膠原蛋白在 53 至 63 ℃ 的溫度范圍內(nèi)變性，隨后膠原纖維收縮。如果膠原纖維沒有通過耐熱的分子間鍵穩(wěn)定下來，它們會在進一步加熱時溶解并形成明膠。這些變化會顯著影響肉制品的凝膠化行為和質(zhì)地。
Funami 等利用差示掃描量熱法 (DSC) 和動態(tài)粘彈測量法研究了豬肉乳液凝膠中凝膠多糖 (CUD) 的熱特性和流變特性。他們的研究發(fā)現(xiàn)，在重新掃描時，肉/CUD 混合物沒有表現(xiàn)出吸熱行為，這與肉/κ-卡拉膠混合物中觀察到的明顯的單一吸熱峰形成對比。這表明 CUD 在 75 ℃ 加熱過程中經(jīng)歷了相對熱不可逆的凝膠化過程，這一特性使其在肉制品加工中具有良好的熱穩(wěn)定性。他們還發(fā)現(xiàn)這些特性隨溫度而變化，隨著離子強度的增加，75 ℃ 凝膠的流變特性變得類似于熱不可逆的 90 ℃ 凝膠。這表明 CUD 凝膠的流變特性受溫度和離子強度的顯著影響，這對于控制肉制品的加工條件和提高產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。
綜合上述研究，我們認為這些發(fā)現(xiàn)為新型肉制品的開發(fā)提供了科學依據(jù)。通過調(diào)節(jié)膠凝多糖的濃度和加熱條件，可以控制肉制品的質(zhì)地和口感，滿足消費者對高品質(zhì)肉制品的需求。此外，這些研究還為優(yōu)化肉制品配方和工藝改進提供了理論支持，可以提高產(chǎn)品的市場競爭力。例如，通過精確控制CUD的添加量和加熱溫度，可以生產(chǎn)出彈性和持水性更好的肉制品。這對于延長產(chǎn)品保質(zhì)期和提高消費者接受度具有重要意義。從消費者的角度來看，肉類的流變特性直接影響感官知覺。消費者通常喜歡達到嫩度、多汁性和風味理想平衡的肉類。因此，了解和控制肉類的流變特性對于優(yōu)化加工工藝和提高消費者滿意度至關(guān)重要。
3. 流變學特性評價在肉品品質(zhì)檢測領(lǐng)域的研究進展
流變特性評定作為評定肉品質(zhì)的重要手段，近年來取得了重要的研究成果，涵蓋了多種檢測方法。感官評價通過人類不同的感知方式來評估肉的各種屬性，如視覺、嗅覺、味覺和觸覺。具體而言，視覺主要用于評價肉制品的顏色、大小和形狀，而嗅覺和味覺則用于評估肉的成分、氣味和風味。聽覺可以確定肉的位置、缺陷和結(jié)構(gòu)密度，觸覺通過接觸感知肉的溫度、材質(zhì)特性和質(zhì)地。雖然這些感知方法可以提供肉質(zhì)、風味和口感等關(guān)鍵屬性的定性數(shù)據(jù)，但是其主觀性、可重復性差、難以量化等限制了它們在科學研究中的應用。在研究中強調(diào)了感官評價結(jié)果的不一致性，指出不同的評價人員對同一肉制品的評價可能會有顯著差異，從而影響評價結(jié)果的可靠性。
質(zhì)構(gòu)譜分析 (TPA) 和 Warner-Bratzler 剪切試驗是機械評估肉類流變特性的最常用方法。TPA 通過壓縮肉樣品兩次并分析力-變形曲線來測量肉的硬度、彈性、粘結(jié)性和咀嚼性，為肉的質(zhì)地評估提供定量數(shù)據(jù)。然而，TPA 僅限于靜態(tài)或小變形條件，不能完全模擬口腔中的動態(tài)咀嚼過程。Rosenau 等 建議將 TPA 與其他流變學測試相結(jié)合，以更全面地了解肉的質(zhì)地及其與感官屬性的關(guān)系。Warner-Bratzler 剪切試驗通過測量剪切肉樣品所需的力來確定肉的嫩度，特別適用于評估熟肉制品的嫩度，但它也僅限于靜態(tài)條件，不能反映咀嚼過程中的動態(tài)變化。Ruiz等人比較了Warner-Bratzler剪切力與TPA在評價肉及肉制品質(zhì)構(gòu)特性中的優(yōu)缺點。結(jié)果表明，Warner-Bratzler剪切力的變異系數(shù)較大，而TPA參數(shù)的變異系數(shù)更接近甚至小于感官評價結(jié)果。在預測感官參數(shù)時，TPA可以更好地預測硬度、多汁性、油膩感和咀嚼次數(shù)，而彈性感只有Warner-Bratzler剪切力才能有效預測。這些結(jié)果表明TPA和Warner-Bratzler剪切力各有所長，實際應用中可根據(jù)具體需要選擇合適的檢測方法。
質(zhì)構(gòu)儀和流變儀長期以來一直是肉類流變特性評估領(lǐng)域的基石。這些儀器可以定量分析肉類的物理特性，并對樣品的質(zhì)構(gòu)特性提供客觀、準確和一致的描述。應變計義齒嫩度計是一種早期的食品質(zhì)構(gòu)測量儀器（圖 1所示），為后續(xù)質(zhì)構(gòu)儀的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。質(zhì)構(gòu)儀主要由主機、測試軟件、探頭和測試平臺組成。其工作原理是通過各種探頭對樣品進行壓縮、切割、壓縮和拉伸，重點分析距離、時間和力以得出分析結(jié)果。結(jié)果反映了與肉類質(zhì)構(gòu)相關(guān)的機械特性，例如硬度、彈性、粘附性和斷裂點，具有很高的靈敏度和客觀性。專門的軟件用于對這些結(jié)果進行定量處理和精確量化，從而對肉制品進行客觀全面的評價，減少人為因素對主觀評估的影響。王等利用質(zhì)構(gòu)儀檢測牛肉的黏度、彈性等流變特性參數(shù)，通過感官評價對肉制品進行初步篩選，再利用質(zhì)構(gòu)儀對篩選出的肉制品進行進一步檢測。研究發(fā)現(xiàn)，流變特性參數(shù)與嫩度呈顯著負相關(guān)，彈性和彈性長度的相關(guān)系數(shù)分別達到-0.92和-0.939。此外，研究者結(jié)合自組織神經(jīng)網(wǎng)絡（SONN）模型對牛肉嫩度進行分類預測，預測準確率高達90%以上。該研究充分說明了肉類流變特性與消費者感官體驗之間的密切關(guān)系。Gallego等進一步探索利用質(zhì)構(gòu)儀研究蛋白水解酶處理的肉類在模擬老年人胃腸道消化過程中的行為。他們發(fā)現(xiàn)，添加不同的蛋白質(zhì)和水膠體會顯著影響肉樣的流變性和粘彈性，凸顯了通過特定成分改良改善肉質(zhì)的潛力。這項研究強調(diào)了質(zhì)構(gòu)分析儀在了解和提高肉質(zhì)方面的重要性。
流變儀通過對樣品施加不同的載荷和變形（例如剪切速率、剪切應力、振蕩頻率和應力-應變幅度）來測量流變數(shù)據(jù)，從而計算出粘度、儲能模量和損耗模量等流變參數(shù)。Giménez-Ribes 等人使用流變儀研究了牛肉和雞肉的流變特性。他們將牛肉和雞肉切成 3 mm 厚的片，纖維取向與切割方向平行或垂直。將樣品進一步加工成直徑 25 mm 的圓盤，以適應流變儀板的幾何形狀。圖 2顯示了樣品在流變儀測試結(jié)構(gòu)下的放置示意圖以及流變學研究中使用的坐標。研究發(fā)現(xiàn)，肉類樣品在小應變下表現(xiàn)出較低的能量耗散和較高的應變硬化，而在大應變下表現(xiàn)出更大的正應力響應。這些特性與肉纖維結(jié)構(gòu)的彈性密切相關(guān)，對肉制品的質(zhì)構(gòu)特性有顯著的影響。
不同取向纖維示意圖。圖（A）顯示垂直于剪切方向的纖維，而圖（B）顯示平行于剪切方向的纖維。x 軸表示取向（剪切）方向，z 軸表示剪切梯度方向。
董等[ 49 ]基于肉的流變特性，開發(fā)了一種豬肉品種分類算法。本研究利用萬能試驗機對肋腹肉、前肩肉、腰肉和后腿肉等不同部位的豬肉進行應力松弛實驗，采用遺傳算法與三階Maxwell模型相結(jié)合的方法識別豬肉的松弛特性，模型和實驗裝置如圖3所示。然后利用主成分分析（PCA）和Fisher線性判別分析（FLDA）對數(shù)據(jù)進行降維分類。結(jié)果表明，肋腹肉與其他三種肉的分類準確率分別為98%、96%和95%。這表明該方法對不同部位豬肉的區(qū)分準確率較高，可以有效地對豬肉品種進行分類。該方法不僅為肉質(zhì)的鑒別和分類提供了堅實的理論基礎(chǔ)，也為肉類的分類提供了新的途徑。
4. 流變表征與新興技術(shù)的綜合應用
4.1 不同流變性能評估方法的優(yōu)缺點
肉類流變特性的評價已有幾十年的歷史，但這些技術(shù)仍在不斷發(fā)展和改進。精確檢測流變特性為了解肉質(zhì)提供了重要的參考。未來的研究應側(cè)重于進一步完善現(xiàn)有技術(shù)并探索新的應用領(lǐng)域，以增強肉質(zhì)評估與流變特性之間的相關(guān)性。感官評價和簡單的機械測試（如 TPA 和 Warner-Bratzler 剪切測試）不需要復雜的設(shè)備，操作簡單，成本低。感官評價可以直接反映消費者的感知，對于需要結(jié)合消費者體驗的評估具有重要意義。然而，它依賴于人的主觀判斷，結(jié)果會受到評估者的個人經(jīng)驗、文化背景、情緒狀態(tài)和生理狀況的影響。不同的評估者之間可能存在顯著差異，即使是同一個評估者在不同時間對同一種肉制品也可能給出不同的評估 。雖然操作簡單，但也存在一定的局限性。例如，美國肉類科學協(xié)會 (AMSA) 的研究表明，感官評價應與儀器測量相結(jié)合，以全面評估肉質(zhì)品質(zhì)。傳統(tǒng)的力學測試（如 TPA 和 Warner-Bratzler 剪切測試）通常僅限于靜態(tài)或小變形條件下的測量，不能完全模擬人體嘴巴的復雜運動。因此，它們不足以評估肉類在實際消費過程中的動態(tài)流變行為。此外，這些測試通常需要一定量的樣品才能進行準確測量，這對于一些珍貴或難以獲得的肉制品來說可能是一個限制因素。
質(zhì)構(gòu)儀和流變儀提供了更加靈敏和客觀的檢測方法，避免了人為因素的干擾，通過數(shù)字化和定量分析，可以更準確地評估肉的質(zhì)構(gòu)、流變特性等相關(guān)指標。質(zhì)構(gòu)儀模擬咀嚼和變形過程，精確測量硬度、彈性、黏附性、斷裂點等關(guān)鍵參數(shù)，這些參數(shù)直接影響消費者的食用體驗。質(zhì)構(gòu)儀作為一種精密儀器，必須嚴格按照手冊操作，對樣品制備、測試環(huán)境控制和測試過程標準化有嚴格的要求。其結(jié)構(gòu)復雜，包含眾多精密傳感器和電子元件，對維護和保養(yǎng)的要求很高。一旦發(fā)生故障，維修成本可能很高。流變儀通過對樣品施加不同的載荷和變形來測量剪切速率、剪切應力、振蕩頻率和應力-應變幅等流變數(shù)據(jù)，計算粘度、儲能模量和損耗模量等流變參數(shù)。流變儀的操作和數(shù)據(jù)處理相對復雜，要求操作人員具備較高的專業(yè)知識和技能。熟悉流變理論和儀器的工作原理對于正確設(shè)置實驗參數(shù)、進行測試和分析數(shù)據(jù)至關(guān)重要，這在一定程度上限制了其廣泛應用�？傊�，不同的流變性能評定方法各有優(yōu)缺點。技術(shù)的選擇應根據(jù)具體的檢測需求、預算和操作人員的技能水平而定。然而，在實際應用中仍然存在一些限制和挑戰(zhàn)，需要進一步的研究和技術(shù)創(chuàng)新來克服。
4.2. 多種技術(shù)聯(lián)合應用的可能性及效果
4.2.1. 高光譜成像（HSI）與計算機視覺技術(shù)的結(jié)合
在肉類流變特性檢測領(lǐng)域，多種技術(shù)的綜合應用可以提供更全面、更精確的材料特性分析。例如，HSI 與計算機視覺技術(shù)的結(jié)合可以同時提供肉色、質(zhì)地和化學成分的詳細信息，這對于評估肉的新鮮度和成熟度很有價值。
王等的研究率先將可見光近紅外 HSI 技術(shù)與人工神經(jīng)網(wǎng)絡相結(jié)合，用于監(jiān)測大黃魚片在低溫儲藏過程中的顏色變化。該研究通過開發(fā)一種基于前饋神經(jīng)網(wǎng)絡 (FNN) 和漏整流線性單元 (Leaky-Relu) 相結(jié)合的非線性定量分析模型，能夠準確預測魚片顏色的變化，其中預測模型的 L*、a* 和 b* 值判定系數(shù) (R2P )分別為 0.908、0.915 和 0.977，均方根誤差 (RMSEP) 分別為 1.062、3.315 和 0.082。試驗中，15條大黃魚去頭、去內(nèi)臟、去皮、清洗后切成魚片，并根據(jù)魚體不同部位進行標記，以反映魚片形狀和厚度的自然變化。通過對L*、a*和b*值的大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，該研究建立了一個穩(wěn)健的模型，這對于確保模型的準確性和預測能力至關(guān)重要。最終，研究證實了HSI技術(shù)不僅能夠評估鲯鰍魚片在貯藏過程中的顏色變化，而且可以作為傳統(tǒng)顏色測量工具的快速、非破壞性替代，準確確定魚片顏色的空間分布。該技術(shù)為水產(chǎn)品尤其是鲯鰍在貯藏和銷售過程中的品質(zhì)控制提供了新的視角，尤其是實時監(jiān)測顏色變化，對保持產(chǎn)品質(zhì)量和提升消費者體驗具有重要意義。
4.2.2. 氣流與激光融合檢測技術(shù)
氣流與激光融合技術(shù)也是肉質(zhì)檢測的一項新技術(shù)，該技術(shù)將氣流的沖擊力與激光的高精度測量相結(jié)合，獲得粘彈性信息，這對于預測肉的質(zhì)地和嫩度至關(guān)重要。嫩度是肉質(zhì)的綜合指標，受多種因素影響，其中彈性、粘度和硬度等流變特性是預測肉質(zhì)地的重要物理指標。
目前已以雞肉和牛肉為測試樣品進行了粘彈性-嫩度測定研究，該方法具有多技術(shù)集成的潛力。但也存在樣品受氣流影響不均勻、易受環(huán)境干擾等缺點。李等利用基于氣流和激光技術(shù)的肉類粘彈性測試裝置采集數(shù)據(jù)，并應用多元線性回歸（MLR）、主成分回歸（PCR）和偏最小二乘回歸（PLSR）等統(tǒng)計方法建立了TVB-N含量預測模型。在所建立的模型中，包含12個特征參數(shù)的PLSR模型效果最好，校準集和預測集的相關(guān)系數(shù)（Rc和Rp）分別為0.847和0.821，校準集和預測集的均方根誤差（RMSEC和RMSEP）分別為1.750 mg/100 g和2.560 mg/100 g。研究表明，氣流和激光粘彈性技術(shù)與化學計量學相結(jié)合的有效性可以預測冷卻牛肉的品質(zhì)。徐等利用氣流脈沖和激光測距技術(shù)獲取雞肉樣品的變形數(shù)據(jù)。通過控制氣流強度和激光精度，可以準確測量雞肉受氣流沖擊后的變形程度。對采集的數(shù)據(jù)進行去噪、分割、輪廓分析和變形區(qū)域提取等處理，提取雞肉變形區(qū)域的深度、映射面積、表面積和體積等參數(shù)。建立了基于LS-SVR、反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡（BP）、GRNN的雞肉剪切力預測模型，研究結(jié)果表明，GRNN模型對雞肉嫩度的預測效果最好，對于嫩雞肉和中嫩雞肉，預測結(jié)果準確率可達100%；對于陳雞肉，預測集相關(guān)系數(shù)為0.975，均方根誤差為5.307 N。
為了克服單點數(shù)據(jù)采集容易出現(xiàn)誤差的缺陷，何等采用氣流-多點激光法檢測牛肉品質(zhì)，即氣流對樣品施加壓力，樣品的粘彈性信息表現(xiàn)為形變信息的變化，最終由多個激光傳感器獲取并用于檢測樣品的形變數(shù)據(jù)，硬件裝置如圖5所示（圖中未顯示空氣壓縮機）。該方法可以有效避免“樣品位移一致”的研究假設(shè)，對采集的數(shù)據(jù)分別進行SG卷積平滑、一階導數(shù)處理、一階導數(shù)處理結(jié)合SG卷積平滑預處理，建立了牛肉品質(zhì)預測模型。最佳預測模型（FD+SG預處理）的校正集相關(guān)系數(shù)為0.891，均方根誤差為1.071 mg/100 g，預測集相關(guān)系數(shù)為0.859，均方根誤差為1.337 mg/100 g。證明了該檢測方法的可行性，展示了氣流與激光技術(shù)融合在牛肉嫩度和流變特性檢測中的潛力，未來研究可進一步探索如何通過改進算法、增強數(shù)據(jù)處理能力來提高流變特性檢測精度，從而更準確地預測肉品品質(zhì)。
4.2.3. 氣流脈沖與3D結(jié)構(gòu)光成像的融合
氣流脈沖與3D結(jié)構(gòu)光成像是一種新興的肉品品質(zhì)檢測技術(shù)，其原理類似于氣流與激光融合技術(shù)。該方法利用氣流脈沖對肉品表面施加沖擊力，同時利用3D結(jié)構(gòu)光成像獲取肉品變形圖像，建立剪切力預測模型，并比較模型預測結(jié)果，實現(xiàn)對肉品嫩度等品質(zhì)特性的快速無損檢測 。該技術(shù)在肉品加工與品質(zhì)控制領(lǐng)域具有重要的應用價值，因為它可以提供肉品流變特性的詳細信息，包括肉品受力后的變形、回復和破裂行為，與肉品的嫩度、多汁性和口感等感官評價密切相關(guān)。
盧等采用氣流脈沖與結(jié)構(gòu)光成像技術(shù)檢測牛肉嫩度，氣流脈沖與結(jié)構(gòu)光成像檢測系統(tǒng)如圖6所示。該方法通過脈沖氣流沖擊牛肉表面，利用格雷碼結(jié)構(gòu)光三維成像技術(shù)獲取牛肉表面凹陷數(shù)據(jù)，采用去噪、分割、輪廓化、變形區(qū)域提取等一系列算法對獲取的數(shù)據(jù)進行分析處理，提取牛肉變形區(qū)域的深度、映射面積、表面積、體積等參數(shù)，并建立基于LS-SVR、BP神經(jīng)網(wǎng)絡、GRNN牛肉剪切力預測模型的LS-SVR對牛肉嫩度進行預測。使用傳統(tǒng)剪切力儀對牛肉樣品進行剪切力測量，并與所建模型的預測結(jié)果進行比較，結(jié)果表明，GRNN預測模型效果最好，對嫩度和中等嫩度的預測準確率為100%，老牛肉預測集的相關(guān)系數(shù)為0.975，均方差（MSD）為5.307 N。該研究證明了該技術(shù)對肉質(zhì)檢測的有效性和準確性。利用氣流脈沖和3D結(jié)構(gòu)光成像可以非侵入性地評估這些流變特性，為肉類加工和質(zhì)量控制提供重要信息。該技術(shù)的應用不僅可以提高肉類加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量，還可以為消費者提供更符合他們期望的肉類。
4.3. 新興技術(shù)在肉類流變特性檢測中的潛在應用
4.3.1. 納米技術(shù)
在肉品流變特性評價研究領(lǐng)域，納米技術(shù)、生物傳感器等新興技術(shù)展現(xiàn)出巨大潛力，不僅可以提高檢測的靈敏度和特異性，而且具有實時、無損的特點，可以更好地保證肉制品的安全和質(zhì)量。
納米技術(shù)在肉類保鮮方面取得了研究進展。Lamri 等在研究中總結(jié)稱，納米材料可以通過干擾細菌代謝過程或抑制生長繁殖實現(xiàn)食品的抗菌保鮮。常見的納米級抗菌劑包括銀納米顆粒 (AgNPs)、銅納米顆粒 (CuNPs)、二氧化鈦 (TiO2) 納米顆粒和氧化鋅 (ZnO) 納米顆粒。這些納米材料可以有效抑制微生物生長，延長肉制品的保質(zhì)期 。
在流變特性方面，納米技術(shù)的應用也具有重要意義。例如，張等制備了納米包裹的蒔蘿精油，并將其與殼聚糖-明膠結(jié)合制成可食用涂層。用該涂層涂覆豬肉片可以有效延緩樣品的顏色變化，表明經(jīng)納米技術(shù)處理的蒔蘿精油可以顯著延緩豬肉片的褐變和褪色。這種處理不僅改善了肉制品的外觀和色澤，而且還通過減少氧化反應間接影響其流變特性，如硬度、彈性和粘度。納米技術(shù)有助于改善肉的質(zhì)地，增強包裝食品中氣味和營養(yǎng)成分的穩(wěn)定性。
此外，納米技術(shù)在肉類保鮮中的應用還包括抗菌應用，例如利用納米級抗菌材料破壞細胞膜，阻斷電子和質(zhì)子的傳遞，使細胞內(nèi)容物凝固。這些特性不僅有助于延長肉制品的保質(zhì)期，還能通過減少微生物生長和代謝活動間接影響其流變特性，使其在加工和儲藏過程中保持更好的質(zhì)地和口感。
4.3.2. 生物傳感器技術(shù)
生物傳感器技術(shù)由于其高靈敏度、特異性、重現(xiàn)性和穩(wěn)定性，在監(jiān)測和控制肌肉食品的質(zhì)量（新鮮度和感官特性，如嫩度）和安全性（代謝物、污染物、病原體、藥物殘留等）方面表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，并逐漸成為一種很有前途的工具。例如，Sionek 等在其綜述中討論了生物傳感器在肉和肉制品安全性測試中的應用，包括檢測微生物和其他污染物，以及質(zhì)量評估，如肉的新鮮度、牛肉嫩度和豬肉質(zhì)量缺陷。由于生物傳感器依賴于受體的類型，因此徹底了解肉類中發(fā)生的代謝轉(zhuǎn)化有助于開發(fā)新的潛在生物標志物和指標。例如，使用表面等離子體共振（SPR）技術(shù)評估牛肉樣品中的鈣蛋白酶活性，與傳統(tǒng)的華納-布拉茲勒剪切力（WBSF）方法相比，相關(guān)系數(shù)最高，r = 0.597（ p≤0.01 ），屠宰后48小時的修正R 2 = 0.6058。這些數(shù)據(jù)和結(jié)論支持生物傳感器作為非破壞性預測工具的有效性，并展示了其在肉類工業(yè)中的潛在應用價值。
生物傳感器不僅可以實時監(jiān)測肉類在加工和儲存過程中的流變學變化，還可以以非破壞性的方式提供更準確的質(zhì)量控制和預測。例如，基于 CRISPR/Cas12a 的比色生物傳感器已被開發(fā)用于檢測肉中的假單胞菌，這是一種與肉類腐敗密切相關(guān)的細菌。該傳感器提供比色響應，可以快速準確地檢測肉中的微生物含量，從而間接反映肉的流變性質(zhì)的變化。研究表明，該傳感器在檢測肉類新鮮度方面表現(xiàn)出良好的準確性和靈敏度，有助于更好地控制肉類加工和儲存過程中的質(zhì)量，延長保質(zhì)期，提高消費者滿意度。
5. 結(jié)論
肉品品質(zhì)評定技術(shù)創(chuàng)新正朝著更加智能化、精準化、多元化的方向發(fā)展。流變特性檢測作為核心評價手段，具有獨特優(yōu)勢，可以動態(tài)解析加工應激下肌肉組織微觀結(jié)構(gòu)演變過程。尤其是彈性模量、黏度系數(shù)等參數(shù)與肌原纖維蛋白變性、肌內(nèi)膜完整性等關(guān)鍵品質(zhì)指標之間建立的定量關(guān)聯(lián)，為嫩度預測、持水性評定提供了新的理論基礎(chǔ)。這種跨尺度的理化特性表征也為開發(fā)新型肉類加工技術(shù)提供重要支持，從而提升產(chǎn)品市場競爭力。
然而，隨著肉類工業(yè)的不斷發(fā)展，現(xiàn)有的流變檢測技術(shù)已越來越不能滿足日益增長的需求，未來的發(fā)展趨勢將更多地側(cè)重于多種技術(shù)的融合。例如，融合了高頻光譜、計算機視覺和雙傳感器的多模態(tài)檢測技術(shù)可以從多個角度捕捉肉類的物理和化學特性，從而提高檢測的準確性和可靠性。這種多技術(shù)集成的方法可以更全面地評估肉類的流變特性，為肉類加工企業(yè)提供更精確的質(zhì)量控制工具。同時，納米技術(shù)和生物傳感器的創(chuàng)新將為早期發(fā)現(xiàn)肉品質(zhì)的變化提供更靈敏和特異性的方法。這些新技術(shù)的發(fā)展將進一步提高肉品質(zhì)評估的精度和效率，為肉類加工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供強有力的支持。但為了增強檢測結(jié)果的可比性和可靠性，還需要進一步研究標準化的樣品制備方法，并考慮環(huán)境影響和成本效益�？傊�，流變特性技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展對肉類工業(yè)具有重要的現(xiàn)實意義。
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