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牛肉是人们健康饮食的宝贵材料,能够满足人体蛋白质需求,是烟酸、维生素B6、维生素B12、磷、钾、铁和锌的丰富来源,故而深受消费者青睐。味道鲜美、质嫩爽口是消费者对于牛肉品质佳的评价词,即评价牛肉品质的重要指标包括鲜味品质与嫩度品质。而牛肉的鲜味和嫩度通常不是从第一口开始评估的,取决于牛肉在口腔中转化时的感觉。口腔是人类对食品进行品质感知的重要场所,食品的食用过程涉及到各种口腔操作。因此,牛肉在咀嚼过程中鲜味品质的检测、嫩度品质的评价具有重要的研究意义。本文通过感官评定获取咀嚼过程的咀嚼参数,进而基于仿生口腔装置模拟人类的口腔加工过程。通过膜修饰传感器对咀嚼过程中牛肉鲜味氨基酸的含量进行检测,并建立释放过程模型。牛肉的嫩度利用仿生口腔装置进行检测,并建立嫩度的等级预测模型,同时对不同咀嚼参数下牛肉的嫩度进行评价。最终建立了牛肉鲜味品质和嫩度品质的检测系统,实现牛肉鲜味品质和嫩度品质的快速准确、客观、智能化检测。（1）基于仿生口腔装置的牛肉鲜味氨基酸检测方法研究。通过招募、培训建立感官评定小组,小组成员咀嚼牛肉至吞咽。对咀嚼过程中的咀嚼参数进行记录并分析。根据感官评定得到的数据,基于仿生口腔装置对口腔加工过程进行模拟。利用膜修饰传感器可以建立鲜味氨基酸含量值与电信号间的关系,通过电化学工作站对电信号进行采集。对咀嚼过程中牛肉鲜味氨基酸的影响因素进行研究,通过单因素试验和响应面试验分析咀嚼过程中咀嚼循环次数、咀嚼频率、唾液掺入量、咬合力对鲜味氨基酸释放的影响。通过控制仿生口腔装置的咀嚼次数、电机转速、蠕动泵流量、仿咀嚼肌弹簧来分别实现对咀嚼循环次数、咀嚼频率、唾液掺入量、咬合力的设置。试验结果表明:对于规格为20 mm×20 mm×10 mm的牛眼肌肉,鲜味氨基酸释放量（Y）与咀嚼参数（咀嚼循环次数X1、咀嚼频率X2、唾液掺入量X3、咬合力X4）的拟合模型为Y=0.086-（1.453E-0.03）X1+（2.508E-0.03）X2+（2.882E-0.03）X3+（8.310E-0.03）X4-（6.825E-0.03）X1X2+（1.025E-0.03）X1X3-0.022X1X4-0.018X2X3-（8.200E-0.03）X2X4-0.013X3X4+0.013X12-（5.556E-0.03）。（2）咀嚼过程中牛肉鲜味氨基酸释放过程模型的构建。将咀嚼过程中不同参数影响下牛肉鲜味氨基酸的释放量通过三种模型进行构建,以对其释放过程进行模拟。三种神经网络模型分别为:BP人工神经网络、GA-BP神经网络和小波神经网络。通过MATLAB软件实现模型的运行,对60组牛肉进行拟合模拟。确定三种模型的参数,为了使试验结果能够得到更好的验证,三种模型的选用同样的参数。模型的输入层为咀嚼循环次数、咀嚼频率、唾液掺入量,即输入层节点数为3;输出层为牛肉样品的鲜味氨基酸释放量,即输出层节点数为1。通过不断的运算过程对三种模型的隐藏层等其他参数进行确定,GA-BP神经网络的种群规模大小为60。为了评价三种神经网络模型的性能,对其预测值与实际值进行对比以及三种模型的预测精度指标分别进行对比。结果表明,优化后的BP人工神经网络模型能有效地预测牛肉咀嚼过程中鲜味氨基酸的含量,GA-BP神经网络的残差明显小于其它两种模型,预测值更接近于实际值。（3）基于仿生口腔装置的牛肉嫩度检测方法研究。感官评定和质构仪检测分别代表主观和客观检测,对于同一牛肉的嫩度使用这两种方法进行等级评定。60组牛肉通过质构仪得到的质构参数利用聚类分析进行归类,从而得到牛肉样品对应等级。感官评定与聚类分析的结果相比较,两种嫩度分析结果有55组牛肉样品相同。应用仿生口腔装置将咬合牛肉所受的力转换为电信号,通过Fisher判别将咀嚼装置收集到的电信号与牛肉的嫩度等级构建模型,将感官评定和质构检测结果相同的55组牛肉作为构建模型样本。随机选取80%的牛肉样品用于模型训练,其余20%牛肉样品用来验证模型的准确性。通过分析可得到预测判别的正确率可达到90.9%。使用三种模型对不同咀嚼参数下牛肉的嫩度等级进行评价,通过编程工具MATLAB软件实现模型的运行,对60组牛肉进行拟合模拟。三种神经网络模型（BP、GA-BP、小波）的参数同样,模型的输入层为咀嚼循环次数、咀嚼频率、唾液掺入量,输出层为牛肉嫩度等级。比较三种网络模型的准确性选出最优模型,分析三种模型的预测值。结果表明,三种神经网络模型的准确率分别为85%、95%和90%,故最终可以选用GA-BP模型对牛肉咀嚼过程中嫩度等级进行评价。（4）牛肉鲜味品质和嫩度品质的检测系统开发。基于软件MATLAB 2017b结合软件SQL Server 2016开发出一套牛肉鲜味品质和嫩度品质快速检测软件系统,从而实现牛肉品质的准确、快速检测。通过图形用户界面（GUI）对各个模块的界面进行设计,牛肉鲜味品质和嫩度品质检测专家系统总共包括7个模块部分,分别为:用户登录、样品鲜味检测、鲜味氨基酸信号采集、鲜味响应值结果输出、样品嫩度检测、嫩度品质信号采集、嫩度品质结果输出。利用SQL Server 2016在系统中构建的牛肉样品信息数据库模块,对牛肉样品的数据实现了良好管理并能够读写数据库数据。此软件系统实现了参数设置、仿生口腔装置的控制运行、检测响应电位值的实时显示、检测数据的收集、响应值结果的曲线图绘制、牛肉嫩度品质的等级预测、分析结果的数据保存等功能。鲜味品质和嫩度品质检测系统的开发使得检测流程更加简捷、检测过程更加高效。