猪肉中新鲜度检测方案(感官智能分析)

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食品科技FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY食品安全与检测2010年第35卷第12期 基于电子鼻技术检测猪肉新鲜度的研究 柴春祥，杨江林，艾丽萍，方素云，石玮婷，戚丹莉 (天津市食品生物技术重点实验室，天津商业大学生物技术与食品科学学院，天津300134) 摘要：用电子鼻技术检测了猪肉在不同实验条件下挥发性成分的变化，同时用化学方法检测挥发性盐基氮的含量。对在5、15、25℃保存不同时间的猪肉样品进行挥发性盐基氮含量的检测和挥发性成分变化的测定。实验结果表明：随着猪肉新鲜度的变化，其挥发性盐基氮含量改变，挥发性成分发生变化，电子鼻可检测到这些变化。把电子鼻检测猪肉新鲜度输出的信号和化学方法检测挥发性盐基氮的含量相联系，让电信号直接反映出猪肉中挥发性盐基氮的含量，从而评价猪肉新鲜度。 关键词：电子鼻；猪肉；挥发性盐基氮；检测 中图分类号： P274； TP 212 文献标志码：A 文章编号：1005-9989(2010)12-0282-04 ldentification of pork freshness by electronic nose CHAI Chun-xiang， YANG Jiang-lin， AI Li-ping， FANG Su-yun， SHI Wei-ting， QI Dan-li (Tianjin Key Laboratory of Food Biotechnology， College of Biotechnology and Food Science，Tianjin University of Commerce， Tianjin 300134) Abstract： The electronic nose was used to investigate change of volatile component of pork. The change ofvolatile component of pork was evaluated by its TVBN. The pork sample were respectively placed container or5℃，15 ℃， 25℃ for different day. The change of pork volatile component was detected using electronic noseon different strorage conditions. The relationship between the output of electronic nose and TVBN wasdiscussed. Threshold of electronic nose was determined. The threshold of electronic nose was used to assessthe pork freshness. Key words： electronic nose； pork； TVBN； identification 电子鼻是模仿人和动物的鼻子，用于分析、识别、检测复杂气味和挥发性成分的新型仪器，与常用的分析仪器如色谱仪、光谱仪等)相比，电子鼻具有客观、准确、快捷地评价气味，并且重复性好的特点，对其技术的研究越来越得到人们 的重视，其应用也越来越广泛。猪肉腐败变质时，产生不良风味，致使品质下降。已有研究表明，电子鼻可检测到猪肉品质下降时散发的挥发性成分的变化，对其新鲜度进行评价。 目前电子鼻技术用于评价猪肉新鲜度时，只 是表明猪肉的新鲜度发生变化，无法说明猪肉是否仍然新鲜、可食用。因此，本文以猪肉为研究对象，用电子鼻技术考察在不同实验条件下猪肉挥发性成分发生的变化，确定电子鼻输出信号的阈值，评价猪肉新鲜度等级。 1 电子鼻测试系统简介 本实验过程所采用的电子鼻测试系统见图1。电子鼻测试系统由传感器阵列、数据采集系统和计算机数据处理系统组成。传感器阵列装置也是放样品的测试室，在测试室中装有风扇。传感器阵列由6个TGS系列金属氧化物传感器组成。 图1 电子鼻测试系统简图 电子鼻测试系统进行测试时，把实验样品放入测试室，打开风扇，样品散发的挥发性成分和传感器阵列相接触，传感器发生响应，输出信号。启动数据采集系统，收集各传感器输出的信号。把传感器响应信号输入计算机进行数据处理。 2 材料与方法 从市场购买的新鲜猪肉用刀切割成大小相近的肉块，对猪肉块称质量准备实验样品。每份样品质量为 40 g. 把称量好的样品分别放入5、15℃和25℃的恒温箱中进行保存。保存的样品一部分用于电子鼻的测试，另一部分样品用于试样中挥发性盐基氮含量的测定，都取3次测量的平均值作为最终结果。5℃保存的样品，共测量7d；15℃保存的样品测量3d；25℃保存的样品测量2d.样品中挥发性盐基氮的含量按国标GB2707-2005规定的方法测定。 样品气味的变化用电子鼻测试系统进行测定。测定时，打开电源，电子鼻测试系统预热30m in。把实验样品放入试样瓶，打开风扇，让试样散发出的挥发性成分与传感器阵列相接触，传感器阵列发生响应，响应信号经过数据采集系统收集，收集后传入计算机进行数据处理。在实验过程中发现周围环境对测试结果有影响。为了消除周围环境对测试结果的影响，所有采集的数据减去初始值作为最终测试结果。 3 结果与分析 对在不同温度保存不同时间的猪肉试样，用 国标规定的方法测定其挥发性盐基氮，电子鼻测定其气味的变化，得到猪肉样品中挥发性盐基氮含量、电子鼻输出信号随保存温度、时间的变化规律。 3.1 猪肉样品中挥发性盐基氮的变化 对保存在5、15、25℃的猪肉样品，依次测定其在不同保存时间下的挥发性盐基氮的含量，测定结果见图2。 图2 猪肉在不同温度保存不同时间的挥发性盐基氮 从图2可看出，样品中挥发性盐基氮的含量随保存时间的延长而增加，随保存温度的增加而增加。国标规定，当猪肉中挥发性盐基氮的含量小于等于 15 m g/100g时，猪肉为新鲜肉。从测定结果可以看出，5℃保存的猪肉样品，保存80h时，其挥发性盐基氮的含量接近 15m g/100 g； 15℃保存的猪肉样品，保存40h时，其挥发性盐基氮的含量接近15mg/100 g；25℃保存的猪肉样品，保存18h时，其挥发性盐基氮的含量接近15m g/100 g. 3.2 电子鼻输出信号的变化 对各个样品依次用电子鼻进行检测，得到各样品的电子鼻输出信号与采集时间的关系。以猪肉样品在25℃保存3h的电子鼻输出信号为例，图3为猪肉样品在25℃保存3h的电子鼻输出信号与采集时间的关系图。 图3 25℃保存3h样品的电子鼻输出信号与采集时间的关系 从图3中可以看出，随着采集时间的延长，传感器1、2、3、4、5和6输出信号逐渐增加。各传感器输出信号随采集时间变化而变化的趋势反映的是各传感器对气味的敏感程度，也蕴含了电子鼻测试样品时所获得的总体信息。由于电子鼻输出信号随采集时间的延长而增加，为了不同保存温度、时间各猪肉试样的比较，取各传感器1m in 采集时间内的数据的平均值作为每个传感器的输出结果。 3.3 电子鼻输出信号与保存温度的关系 为了考察样品挥发性成分随保存温度的变化关系，用电子鼻对样品散发的挥发性成分的变化进行了测定，电子鼻输出信号的大小表示了样品挥发性成分的变化程度。在不同保存温度下，样品的挥发性成分也随保存时间的延长而发生变化，电子鼻输出信号改变。为便于不同温度保存的样品散发的挥发性成分进行比较，以在不同温度保存28h的样品为例进行说明。图4为样品在5、15℃和25℃保存28h时电子鼻的测定结果。 图4 样品在不同温度保存28h 电子鼻的输出信号 从图4中可以看出，随保存温度的增加，构成电子鼻的各传感器输出信号增大。保存温度越高，促进了微生物的活动和酶的活性，猪肉中的蛋白质、脂肪和碳水化合物分解，产生较多的挥发性的胺类、醛类、醇类、酮类和羧酸类成分等，电子鼻各传感器输出信号增加。 3.4 电子鼻输出信号与保存时间的关系 在同一温度下保存的猪肉样品，其挥发性成分随保存时间的延长发生变化。为了考察样品挥发性成分随保存时间的变化情况，用电子鼻测定了样品挥发性成分随保存时间延长的变化情况，以15℃保存的样品挥发性成分的变化为例。图5为15℃保存的样品电子鼻输出信号与保存时间的关系图。 从图5中可以看出，各传感器输出信号随保存时间的延长而增加。随着猪肉保存时间的增加， 图5 15℃保存样本电子鼻输出信号与保存时间的关系 电子鼻输出信号增加的原因是：：一方面，微生物的不断繁殖，分解猪肉产生的挥发性成分增多；另一方面，猪肉中酶的作用，使猪肉分解产生的挥发性成分也增多。 3.5 电子鼻输出信号阈值的确定 各传感器输出信号随采集时间变化而变化的趋势蕴含了电子鼻测试样品时所获得的总体信息。取每个传感器1m in 采集时间内输出信号的平均值作为该传感器对猪肉气味响应的特征值。电子鼻由6个传感器组成，这样每个样品共有 6x1=6个特征值，这6个值就是各样品输出信号的特征值，反映了样品的总体信息。为了使分析过程简化，用6个传感器输出信号特征值之和来表示每个猪肉样品的特征，这一特征就是要确定的电子鼻输出信号号值。按国标 GB2707-2005规定，当猪肉中挥发性盐基氮的含量小于等于 15 m g/100 g时，猪肉为新鲜肉。把保存在5、15、25℃的猪肉样品，用电子鼻检测，电子鼻输出信号数据按要求进行处理，获得猪肉样品挥发性盐基氮含量在15m g/100 g时，电子鼻输出信号的阈值为1.6。当电子鼻输出信号特征值之和超过1.6，表明猪肉不新鲜，小于1.6，猪肉新鲜。用获得的电子鼻输出信号阈值对猪肉样品进行检测，准确率可达85% 4 结论 通过对在5℃保存7d、15℃保存3d、25℃保存2d的样品，分别进行挥发性盐基氮测量和用电子鼻对样品散发气味的检测。得出： ①)样品中挥发性盐基氮的含量随保存时间的延长而增加，随保存温度的增加而增加。 Q)5℃保存的猪肉样品，保存80h时，其挥发性盐基氮的含量接近 15mg/100 g；15℃保存的猪肉样品，保存40h时，其挥发性盐基氮的含量接近15 mg/100 g； 25℃保存的猪肉样品，保存18h时，其挥发性盐基氮的含量接近 15 m g/100 g。保 存温度越高，样品变质的速度越快。 3③)随保存温度的增加，构成电子鼻的各传感器输出信号增大。随着猪肉保存时间的增加，电子鼻输出信号也增加。 (4)用传感器输出信号特征值之和来表示每个猪肉样品的特征，这一特征就是要确定的电子鼻输出信号阈值。当猪肉样品挥发性盐基氮含量在15mg/100 g时，得到电子鼻输出信号的阈值为1.6。当电子鼻输出信号特征值之和超过1.6，表明猪肉不新鲜，小于1.6，猪肉新鲜。 ( 参考文献： ) ( [1] J P S a ntos， M G a rca， M Aleix a ndre. 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F oodControl，2006，17：5-13 ) 《中国食物与营养》 2011 年征稿征订启事 ◇中国科技核心期刊◇中国农业核心期刊 《中国食物与营养》创办于1995年，由农业部主主，中国农业科学院、国家食物与营养咨询委员会主办的食物与营养领域相结合的综合性月刊，国内外公开发行。 办刊宗旨：立足于农业、食物、营养领域的结合，报道国家在食物与营养相关领域的方针、政策、法规、标准等；刊登食物生产、食物消费、食品工业、食物营养等方面的发展动态和科技成果；普及宣传营养保健、膳食指南等方面的知识等。 本刊主要栏目有：专题论坛、食物安全、资源与生产、食品工业、消费与流通、新技术新产品、营养与保健、膳食营养调查等。 欢迎大家蹦跃投稿和订阅 《中国食物与营养》杂志 《中国食物与营养》杂志由北京报刊发行局发行，邮发代号为 82-597。本刊为月刊，每期定价15元，全年180元。也可直接汇款到编辑部订阅((免费邮寄) ( 地址：北京市海淀区中关村南大街12号《中国食物与营养》编辑部 电话：( 0 10)82109761 传真：(010)82106285 邮编：1 0 0081 ) 网址：www.sfncc.org.cn E-mail： foodandn@263.net ( [4] S P anigrahi， S Balasubramanian， H G u ， e t al. D esign a nddevelopment o f a m etal o xide b ased e lectronic nose forspoilage c l assification of beef. Sensors a nd A c t uators B， 2006.119：2-14 ) ( 51 M G arca， M A l eixandre， J G u tierrez， etc. E lectronic nose for ham discrimination.Sensors and Actuators B，2006，114： 418-422 ) ( [6 ] J ohn-E r ik Haugen， F r ank Lu n dby， Jens Pe t ter Wo l d， et c . 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Analysis of sensory q uality c hanges d u ring st o rage of a modified atmosphere packaged meat product(pizza topping)by an electroni c nose system L W T，2007，40：1083-1094 ) ( [8] 柴春祥，陈庆森，刘勤生.鸡肉新鲜度电子鼻特征的确定. 食品与发酵工业，2007，(11)：89-91 ) ( [91 小 柴春祥，杜利农，范建伟，等.电子鼻检测猪肉新鲜度的研 究.食品科学，2008，(9)：444-447 ) ( [101 柴春祥，施婉君，蔡悦，等.电子鼻检测鸡肉新鲜度的研 究.食品科学，2009，(2) ) ( [11] 孙钟雷.电子鼻技术在猪肉新鲜度识别中的应用.肉类 研究，2008，(2)：50-53 ) 。食事传递 Food Info细说饮茶礼仪拾零 不论是主人还是客人，都不应大口吞咽茶水，或喝得咕咚咕咚直响。应当慢慢地一小口一小口地仔细品尝。遇到漂浮在水面上的茶叶，可用茶杯盖拂去，或轻轻吹开。切不可以手从杯里捞出来扔在地上，也不要吃茶叶。 西方常以茶会作为招待宾客的一种形式，茶会通常在下午4时左右开始，设在客厅之内。准备好座椅和茶几就行了，不必安排座次。茶会上除饮茶之外，还可以上一些点心或风味小吃，国内现在有时也以茶会招待外宾。 我国旧时有以再三请茶作为提醒客人，应当告辞了的做法，因此在招待老年人或海外华人时要注意，不要一而再、再而三地劝其饮茶。 尽管不少国家有饮茶的习惯，但饮茶的讲究却是千奇百怪的。日本人崇尚茶道，作为陶冶人的性灵的一种艺术。以茶道招待客人，重在渲染一种气氛。至于茶则每人小小的一碗，或全体参加者轮流饮用一碗，不能喝了一碗又一碗的。 到中国茶馆里去寻访民俗的外宾，越来越多了。在茶馆里遇上外宾同桌饮茶，应以礼相待。既不要过份冷淡，也不要过于热情，作到不卑不亢就行了。 ·