基于肌电信号的仿齿压头对食品质地的影响

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1、2014年8月农业机械学报第45卷第8期doi:10．6041/j．issn．1000-1298．2014．08．040*基于肌电信号的仿齿压头对食品质地的影响1121陈莉孙永海刘晶晶谢高鹏(1．吉林大学生物与农业工程学院，长春130022;2．东北电力大学自动化工程学院，吉林132012)摘要:利用设计的仿齿压头进行了食品质地测试，并提取了咀嚼过程中咬肌肌电图的特征值。研究表明:仿齿压头测试数据与特征值相关性显著;第1次压缩做功与咬肌活动量、硬度与咬肌信号峰值的相关系数分别为0.866、0.934，均大于普通压头

2、的测试数据与特征值的相关系数(0.740、0.907)。利用仿齿压头测得的质地特性与咬肌活动变化规律的平均密切程度比普通压头高9.3%，仿齿压头能更好地反映食品的实际质地特性。关键词:仿齿压头食品质地肌电图中图分类号:TB17文献标识码:A文章编号:1000-1298(2014)08-0248-06引言1质地测试试验食品质地是评价食品品质的重要指标，人们越1.1仿齿压头的制作［1－4］来越热衷于研究食品的质地及其流变学特性。人咀嚼食物时一般用磨牙区域，这里选取对食为了获得食品质地的数值描述，人们大多利用质构物破碎性

3、能较好的第一磨牙为参照。仪，但其压头与人牙齿的形态差距很大，测定结果有采用美国GE公司生产的Lightspeed螺旋CT偏差。Lyon等利用普通压头分别测试米饭和白面扫描仪对无龋齿的某健康男子的牙齿齿列进行断层包的质地，发现测试结果与感官评价结果均无显著扫描，将得到的二维图片导入Mimics10.0中，进行［5－6］相关性。汪磊等利用平底柱形压头对牛肉干进阈值分割，获取整个牙列的点云数据，使用Gemagic行质地测定，感官评分与咀嚼性和回复性相关性不studio12.0分别提取出上、下颌第一磨牙的点云数［7］显著。

4、张馨木利用圆柱形压头对冷鲜猪肉进行据，如图1所示。去掉牙根，保留齿冠，再进行封装［13］质地测定，测得的弹力值与感官评定值相关系数只多边形、曲面拟合等处理，最终得到上、下第一磨［8］有0.640。牙牙冠的三维模型，如图2所示。食品质地不同直接影响咀嚼肌功能的发挥，质地与咀嚼肌肌电信号之间存在相关关系。Cakir等记录咀嚼过程中咀嚼肌的电位变化情况，发现硬度［9－10］与咬肌、颞肌活动量均高度相关。Mioche等研究发现咀嚼5种不同食品时平均肌肉活动量与最大［11］应力呈指数关系，决定系数为0.9999。Peng记录

5、了咀嚼脆性谷物时的肌电信号，发现感官脆性与［12］咬肌肌电信号特征值的相关系数达到了0.92。图1第一磨牙点云本文利用设计的仿齿压头对食品进行质地测Fig．1Pointclouddataoffirstmolars试，并研究咬合过程中起主要作用的咬肌肌电图，分(a)上颌第一磨牙点云(b)下颌第一磨牙点云析质地特性与咬肌活动电位特征值之间的相关关对得到的上、下第一磨牙牙冠的三维模型进行系，并与普通圆柱形压头进行比较，证明仿齿压头的计算机辅助加工，制成烤瓷材料的仿齿压头。下磨优越性。牙压头齿冠高8mm，齿面长10mm、宽

6、10mm;上磨收稿日期:2014-01-26修回日期:2014-04-13*国家自然科学基金资助项目(31271861)作者简介:陈莉，博士生，主要从事农产品智能检测与评价研究，E-mail:flygirl1983@126．com通讯作者:孙永海，教授，博士生导师，主要从事农产品智能检测与评价研究，E-mail:sunyh@jlu．edu．cn第8期陈莉等:基于肌电信号的仿齿压头对食品质地的影响249牙齿冠高8mm，齿面长8mm、宽8mm。在上、下磨条件:触发点负载2N，测试速度0.5mm/s，形变量牙压头底部加工

7、螺纹，下磨牙安装于CT3质构仪60%;香肠测试条件:触发点负载1N，测试速度上，上磨牙安装于自行配置的底座上，如图3所示。0.5mm/s，形变量40%;花生测试条件:触发点负载0.5N，测试速度0.5mm/s，形变量40%;杏仁测试条件:触发点负载1N，测试速度0.5mm/s，形变量40%;榨菜测试条件:触发点负载0.5N，测试速度0.5mm/s，形变量50%;牛肉干测试条件:触发点负载0.5N，测试速度0.5mm/s，形变量50%。同时，制作与仿齿压头材料一致、大小近似的圆柱形压头，压头直径10mm，进行物料破碎

8、试验，条图2第一磨牙三维模型件同仿齿压头。Fig．2Three-dimensionalmodelsoffirstmolars(a)上颌第一磨牙三维模型(b)下颌第一磨牙三维模型2咀嚼肌肌电信号测试2.1测试对象按照严格的牙科标准，参照文献［16］，选取10名拥有健康齿列且下颌运动功能正常的成年人，男女各5名，平均年龄27岁。2.2测试仪器丹麦进口Keypoi