多點感測器片(multiple-point sheet sensor，MSS)是一種新型片式多點感測器，可直接測定咀嚼時牙齒的壓力，並且不用對受試者的牙齒施加任何干涉。MSS最初用於研究牙齒的咬合，後來用於食品質地的研究。它測定咀嚼的實際過程，因此更能代表食品真實的質地特性。
基本介紹
- 中文名：多點感測器片
- 外文名：multiple-point sheet sensor
- 簡稱：MSS
- 分析目標：咀嚼過程
- 套用：牙齒咬合、食品質地檢測
定義,特點,檢驗過程,實例分析,
定義
多點感測器片(multiple-point sheet sensor，MSS)是一種新型片式多點感測器，可用來進行感官評價的試驗研究。利用多點感測器片可直接測定咀嚼時牙齒的壓力，並且不用對受試者的牙齒施加任何干涉。MSS最初用於研究牙齒的咬合，後來才用於食品質地的研究。它測定咀嚼的實際過程，因此更能代表食品真實的質地特性。
特點
食品質地是除食品風味外對食品感官品質最為重要的品質因子，其評價方法分為兩類：主觀（感官）評價法及客觀（儀器）測定法。結合人的感官和儀器進行食品質地的綜合評價，將更能客觀可靠地獲得食品特性的數據。感官評價目前的新進展是將人的感官與儀器（主要是感測器及計算機技術）組合進行同步感官試驗。有時將人作為一級感測器（或者口腔相當於質地測試儀的探頭），真正的感測器相當於二級感測器，再進入計算機進行信號處理與分析。人通過感官及神經系統，將來自感官的食物信息變成肌肉的運動或是神經信號，這些信號經過二級感測器變成數位訊號進入計算機進一步處理。一般來說，結合幾種不同的質地測試方法可以為我們提供更可靠的質地信息，尤其是這幾種不同的方法基於不同的原理，如感官評價結合多點感測器片、感官評價結合肌電圖、感官評價結合齶電圖、人的味覺結合近紅外分光分析等，使感官評價技術發展到一個嶄新的階段。
多點感測器片不同於傳統的壓縮試驗。壓縮試驗是常用的儀器測量質地的方法，樣品間測量值的變異小，研究者、工業界及消費者對其測量值都有統一的理解，試驗條件易於控制，操作簡便，有各種各樣的測量探頭可選用，許多測量值利用強度指標都可很好地預測食品的品質指標。儘管如此，機械測量終歸不能模擬實際的咀嚼過程，咀嚼的速度比壓縮試驗的探頭速度快得多。牙齒可以咬穿食品，但儀器的零間隙設幾乎是不可能的，否則壓力感測器很可能被破壞。而多點感測器片，是一種更加簡單、真實的測量方法，能夠直接測量受試者咀嚼的過程，真實的反應出食品的質地。
檢驗過程
Kohyama和Nishi(1997)最先設計出多點感測器，他們在一個厚度小於0.1mm的塑膠片上，用導電墨水分別在菇軸向及Y軸向列印18-24條帶，形成了一個具有269個壓力感測器點的柵格。其最大壓力極限為4MPa，壓力感測器點分布在4 mm2的面積上。此柵格與計算機相連以記錄數據，形成一個觸覺式感測系統，稱為I-SCAN。I-SCAN系統掃描所有的列和行，將其輸出的電壓信號數位化，顯示每個感測器點上的壓力值。試驗之前，感測器片要在流變儀上以固定載荷進行校正，每個受試者用不同的感測器片。受試者將此感測器片置於口腔的下齒上，然後儘可能按正常的攝食方式咀嚼食品。計算機三維輸出顯示1 936個感測器點上的力，並能顯示咀嚼過程中壓力隨時間的變化及壓力峰出現的位置。同步測定咀嚼過程中的壓力及其空間分布為了解咀嚼過程及其食糜在口腔中狀態變化提供了非常有價值的信息。
實例分析
Kohyama等(2004)利用多點感測器片研究了樣品硬度對人咀嚼力的影響。用3種不同硬度的矽膠作為模擬食品樣品，樣品置於上、下門齒或臼齒之間，讓受試者以平常的自然方式咀嚼，咀嚼力、樣品與牙齒的接觸面積以及施加於樣品的壓力被夾於樣品中間的多點感測器片動態記錄。通過分析咀嚼力一時間曲線可得到以下參數：
① 值力(peak force) 樣品覆蓋的所有感測點所受力之和，N；
②達到峰值時間(time to peak) 開始受力至峰值力的時間，S；
③樣品與牙齒的最大接觸面積(maximum contact area between the sample and teech) 以受到任何大小壓力的感測點的數目估計，mm；
④力增加速度(build-up speed of force) 力一時間曲線上開始受力到峰值力之間直線的斜率，N/S，等於峰值力除以達到峰值時間；
⑤作用壓力(active pressure) 峰值力除以峰值時的接觸面積，MPa；
⑥產生力的持續時間(duration of the force)，S；
⑦往復時間(cycle time) 咀嚼力開始至下一回咀嚼的開始的時間，S；
⑧刺激量(impulse) 力-時間曲線下的面積，N·S。
記錄門齒之間以及臼齒(左側)之間咀嚼力某一峰值時的壓力分布。結果表明感測器準確反映出了各點的壓力分布，且臼齒咀嚼位置比門齒位置有更多的感測器單元產生力。由於感測器片很薄且很柔軟，因此可以隨著樣品的變形而變形。因此，力的分布與受試者的牙齒形狀密切相關，不同受試者的力分布類型具有顯著區別，但同一受試者對不同樣品的咀嚼力分布類型卻很相類。咀嚼曲線，分別為咀嚼力一時間，接觸面積一時間及作用壓力-時間3條曲線。結果發現，咀嚼力和作用壓力隨著咀嚼次數逐漸增加。臼齒在第一次咀嚼時，觀測到的達到峰值力的時間和持續時間稍長，而力增加速度則比後續4次咀嚼要低。在後續4次咀嚼中各參數的變化則區別不大。硬度對咀嚼力的影響似乎在第一次咀嚼時影響不大，對後來的咀嚼則影響較大。咀嚼的接觸面積在各咀嚼次數中相當穩定。研究結果表明，較硬的樣品所測得的峰值力也大，咀嚼時間長，所受的作用力也大，但是咀嚼的次數與達到峰值力的時間是不受樣品硬度影響的。在門齒咀嚼時，樣品與牙齒的接觸面積隨硬度的增加而減小。對於臼齒，峰面積及其他相關參數，如接觸面積、到達峰值力的時間、咀嚼時間等，都大於門齒，但咀嚼次數相似。來自多點感測器片的信號清楚地顯示樣品硬度改變了人的咀嚼力。由此他們假設樣品硬度的影響主要由牙齒周圍韌帶的機械性刺激感受器來調控。
