几种鱼体新鲜度快速检测方法的研究进展

鱼类不耐贮藏容易腐败变质,新鲜度是鱼体品质和质量的重要指标,现代食品工业对于鱼和鱼类制品的新鲜度要求越来越高,鱼体新鲜度的快速检测方法的建立具有重要的科学意义和实践价值。文章将从仿生技术(包括电子鼻,电子舌技术),生物技术(包括生物传感器)以及其他物理化学技术(包括生物阻抗法,近红外光谱法)三方面介绍现今的几种用于鱼体新鲜度快速检测方法及其差异研究,并对今后鱼体新鲜度快速检测方法的发展做出一定的展望。     

电子鼻检测复合涂膜对中国对虾保鲜的影响

利用壳聚糖、ε-聚赖氨酸、卡拉胶对中国对虾进行涂膜,研究电子鼻对不同涂膜处理的中国对虾气味响应,并与感官评价、挥发性盐基氮(TVB-N)进行对比分析,建立一种基于电子鼻技术的对虾新鲜度评价方法。研究结果显示,电子鼻能够区分不同涂膜处理的中国对虾,且结果与感官评价、TVB-N值结果一致。此外,负荷加载分析(Loadings)显示,不同传感器对主成分的贡献率不同,传感器W1W(无机硫化物)和W2W(有机硫化物)对第一主成分贡献率较大,W5S(氮氧化合物)和的W1S(烃类物质)传感器对第2主成分贡献率较大。电子鼻对中国对虾贮藏期间气味有较好的响应,因此可以采用电子鼻系统评价中国对虾的新鲜度。     

基于电子鼻和电子舌技术的鳕鱼鲜度评定

对不同储藏时间鳕鱼的气味和浸出液的滋味分别进行电子鼻和电子舌的分析,通过对数据进行PCA、DFA和负荷加载分析,并结合挥发性盐基氮(TVBN)和菌落总数(TVC)的分析,建立一种基于电子鼻、电子舌技术判别鳕鱼新鲜度的方法。结果表明:随着贮藏时间的延长,鳕鱼鱼肉的气味、滋味变化能被电子鼻、电子舌区分出来,且电子舌的DFA三维图谱的区分度更高。二者的分析结果与TVBN、TVC结果一致。因此,可以用电子鼻和电子舌来区分不同鲜度的鱼肉,电子舌的区分度要高于电子鼻。     

红肉火龙果贮藏期间气味监测及桃吉尔霉对气味的影响

目的 监测贮藏条件下火龙果挥发性气味变化及桃吉尔霉(Gilbertella persicaria)侵染果实后气味的改变。方法 以红肉火龙果“紫红龙”为实验材料, 采用电子鼻对室温贮藏条件下火龙果和接种G. persicaria病原菌后的火龙果的挥发性气味变化进行检测。对不同传感器的响应值进行主成分分析(principal component analysis, PCA)、线性判别分析(linear discriminant analysis, LDA), 并通过载荷分析(loading analysis, LA)明确了传感器的贡献率。结果 PCA和LDA均能准确判别出火龙果果实在贮藏期间的挥发性气味变化以及果实被G.persicaria侵染后气味的改变, 载荷分析方法显示出W1S和W1W传感器在火龙果贮藏期间起主要作用, 而在识别病原菌感染后气味改变时起作用的主要是W1W和W2W传感器。结论 电子鼻检测技术可以快速区分火龙果果实贮藏时间及G. persicaria侵染后果实气味的变化。     

基于电子鼻技术判定冷鲜罗非鱼片品质劣变进程

应用电子鼻采集贮藏过程冷鲜罗非鱼片顶空挥发性气味,同步进行感官评价、微生物和理化分析。结果表明：传感器响应信号随着鱼片气味浓度增大而增大,且对不同新鲜度气味有良好响应。线性判别(LDA)比主成分分析(PCA)更能有效区分鱼片的不同新鲜度、微生物及挥发性盐基氮含量,表明电子鼻可快速检测鱼片的品质劣变进程。通过负荷加载分析和相关分析表明,W2W、W1W、W1S、W2S对区分冷鲜罗非鱼片不同新鲜度的贡献较大,并与感官可接受性、菌落总数和挥发性盐基氮的相关性良好,可作为今后研制鱼用电子鼻系统精选传感器的理论参考。     

鱼体新鲜度快速检测技术的研究进展

鱼类及其制品因营养价值高,近年来消费量急剧上升。但是,由于鱼体中含有大量的水分,鱼类组织的脆弱性以及酶和微生物的作用,使得鱼类及其制品易于腐败,造成鱼体品质迅速下降。因此,能快速有效地检测鱼体新鲜度对现代食品工业具有重要意义。本文综述了鱼体新鲜度快速检测技术的原理和应用,包括生物传感器技术(电化学生物传感器、酶生物传感器),感官仿生技术(电子鼻、电子舌、比色传感器阵列、计算机视觉技术)和光谱技术(可见/近红外光谱、高光谱、荧光光谱),总结了其优缺点,并对今后鱼体新鲜度快速检测技术的研究重点和发展趋势做出展望。     

草鱼肌肉风味变化与品质间的关联

为了明晰淡水鱼品质与其气味变化间的关联,利用电子鼻技术研究不同贮藏时间草鱼肌肉挥发性成分的变化,分别对各传感器的响应值进行主成分分析、线性判别分析和传感器区分贡献率分析,并结合同期硫代巴比妥酸值的变化开展气味与腐败间的关联研究。结果发现,电子鼻的10 个传感器均能区分不同贮藏时期的草鱼肌肉。随贮藏时间的延长,氮氧化合物、胺类和脂肪族芳香物质代表的传感器响应剧烈,其中,后两者在常温贮藏12 h后传感器响应变化更为明显,可作为电子鼻检测草鱼肌肉新鲜度的重要依据。硫代巴比妥酸值随贮藏时间延长呈上升趋势。电子鼻及硫代巴比妥酸值检测结果均显示冷藏12 d和常温12 h是草鱼肌肉新鲜度变化的2 个重要时间点。经相关性分析表明,脂肪族-甲烷传感器可作为判定本实验所述2 种不同贮藏条件下草鱼肌肉新鲜度变化的检测手段,为草鱼新鲜度检测及控制提供重要依据。     

多传感器数据融合技术在电子舌中的应用研究

针对传统猪肉新鲜度检测中存在的操作复杂、时间久、易受人为因素影响等缺点,设计了基于多传感器数据融合的电子舌系统。该系统由电位传感器和伏安传感器两部分构成,通过分析计算传感器阵列对猪肉响应曲线的特征值来考量猪肉新鲜度的变化。采用电位传感器与伏安传感器特征融合的方法对猪肉进行了特征向量的提取,使用逐步判别法对所提取的特征向量进行了优化,使用Bayes判别法分析了猪肉的新鲜度变化情况。实验结果表明,该电子舌系统能够准确鉴别出5组测量间隔时间均为12h猪肉新鲜度的不同。该系统为猪肉新鲜度智能化检测提供了新的有效方法。     

冷鲜猪肉的新鲜度无损检测技术现状及THz检测技术展望

综述可见/近红外光谱分析、电子鼻、电子舌、机器视觉、多传感器融合等无损检测技术在肉品新鲜度指标快速检测中的应用,从分子光谱学结合化学计量学的角度论述了基于THz波谱分析法无损检测猪肉新鲜度的可行性。     

高压静电场协同低温保鲜对莴笋贮藏品质影响及新鲜度的电子鼻无损检测研究

目的 研究高压静电场(high-voltage electrostatic field, HVEF)协同低温保鲜对莴笋贮藏品质的影响以及电子鼻对莴笋新鲜度的无损检测。方法 本研究以新鲜莴笋茎为研究对象,4℃协同HVEF冷藏保鲜为实验组,4℃常规冷藏保鲜为对照组,测定其贮藏期间感官评分、呼吸速率、硬度、失重率、色差、叶绿素含量和磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI),同时利用电子鼻结合主成分分析(principal component analysis, PCA)和线性判别分析(Linear discriminant analysis, LDA)研究贮藏过程中不同新鲜度莴笋的挥发性气味变化。结果 HVEF组莴笋贮藏期可达35 d,贮藏期间莴笋呼吸速率得到抑制,硬度、色泽、叶绿素、水分等品质得到较好的保持,PCA和LDA对不同新鲜度莴笋均有良好的区分效果。结论 HVEF协同低温保鲜能够减缓莴笋品质劣化,延长贮藏期;电子鼻结合PCA和LDA可对不同新鲜度莴笋进行区分,对莴笋贮藏过程中的无损检测具有重要意义。     

Application of Electronic Nose for Measuring Total Volatile Basic Nitrogen and Total Viable Counts in Packaged Pork During Refrigerated Storage

The objective of this study was to predict the total viable counts (TVC) and total volatile basic nitrogen (TVB‐N) in pork using an electronic nose (E‐nose), and to assess the freshness of chilled pork during storage using different packaging methods, including pallet packaging (PP), vacuum packaging (VP), and modified atmosphere packaging (MAP, 40% O₂/40% CO₂/20% N₂). Principal component analysis (PCA) was used to analyze the E‐nose signals, and the results showed that the relationships between the freshness of chilled pork and E‐nose signals could be distinguished in the loadings plots, and the freshness of chilled pork could be distributed along 2 first principal components. Multiple linear regression (MLR) was used to correlate TVC and TVB‐N to E‐nose signals. High F and R² values were obtained in the MLR output of TVB‐N (F = 32.1, 21.6, and 24.2 for PP [R² = 0.93], VP [R² = 0.94], and MAP [R² = 0.95], respectively) and TVC (F = 34.2, 46.4, and 7.8 for PP [R² = 0.98], VP [R² = 0.89], and MAP [R² = 0.85], respectively). The results of this study suggest that it is possible to use the E‐nose technology to predict TVB‐N and TVC for assessing the freshness of chilled pork during storage.     

低场核磁结合电子鼻判定复合保鲜剂对冷藏虹鳟鱼片品质变化的影响

以质构、pH值、硫代巴比妥酸(TBA)值、挥发性盐基氮(TVB-N)值及菌落总数为评价指标,同时采用低场核磁共振(LF-NMR)及电子鼻技术对鱼片贮藏期间的水分和挥发性成分变化进行检测,研究复合保鲜剂(壳聚糖、茶多酚及柠檬汁)对虹鳟鱼片贮藏期间品质的影响。结果表明,复合保鲜剂组能较好地维持鱼片质构特性,同时可延缓鱼片TBA值、TVB-N值及菌落总数的增加。低场核磁测得两组鱼片贮藏期间T21幅值逐渐降低,在贮藏后期(12~14d),保鲜剂组鱼片自由水比例显著低于对照组(P0.05),且两组鱼片自由水比例与初期比较均增加。电子鼻PCA分析及LDA分析均可较好地区分贮藏期间鱼片的品质变化,LA分析发现引起鱼片新鲜度变化的主要成分为氮氧化合物、无机硫化物、芳香成分物质和乙醇等,而PCA分析结果表明对照组鱼片第6天开始发生腐败变质,保鲜剂组鱼片第10天开始趋于腐败。综上表明,低场核磁及电子鼻检测结果与理化指标结果具有一致性。     

真空包装鲈鱼片在冷藏与微冻贮藏过程中的新鲜度评价

以淡水鲈鱼为对象,采用真空包装方法,研究鲈鱼片在冷藏（4 ℃）和微冻（－2 ℃）条件下的新鲜度变化情况。以菌落总数、pH值、挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen,TVB-N）值、K值为指标,结合电子鼻对冷藏和微冻鲈鱼片的气味进行检测,并对所获得信息进行主成分分析,综合评价其新鲜度。结果表明,随着贮藏时间的延长,不同温度贮藏的鲈鱼片其菌落总数和K值均呈上升趋势,温度越低,上升越慢;贮藏初期pH值呈先下降后升高的趋势;电子鼻分析结果与菌落总数、K值结果保持一致,能有效区分不同新鲜度的鲈鱼片。综合各指标变化,与冷藏相比,真空包装鲈鱼片微冻贮藏能保持较好新鲜度,货架期更长。     

草鱼冷藏过程中新鲜度的综合评价

为研究养殖草鱼冷藏过程中的鲜度变化,以菌落总数、挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen,TVB-N）含量、pH值以及表征新鲜度的K、Ki、Fr、G、H、P值为指标,并结合电子鼻分析其新鲜度。结果表明,草鱼4 ℃冷藏过程中,随贮藏时间的延长,菌落总数和TVB-N含量呈增长趋势,与贮藏时间分别呈极显著相关
（r=0.977）和显著相关（r=0.897）;K、Ki、Fr、G值和P值均与贮藏时间呈极显著相关,相关系数r分别为0.955、0.953、－0.953、0.958和0.957;H值和pH值与其他实验指标相关性均不显著。菌落总数、TVB-N含量、K值及相关值（H值除外）和电子鼻结果能有效区分不同贮藏时间的草鱼。电子鼻检测结果和K值及相关值（H值除外）较菌落总数和TVB-N含量对新鲜度评价更为灵敏,pH值和H值不适宜作为冷藏草鱼的新鲜度评价指标。4 ℃冷藏条件下的草鱼,货架期为8 d,12 d后不可加工和食用。     

电子鼻分析猪肉中负载的微生物数量研究

利用电子鼻技术检测猪肉在4℃和20℃保存不同天数的挥发性成分的变化,结合猪肉中微生物数量的变化,考察电子鼻输出信号与微生物数量之间的对应关系。结果表明：主成分分析(PCA)可以区分不同储藏天数的猪肉样品;通过最小线性回归分析(PLS)建立电子鼻输出信号与细菌总数之间的对应关系,4℃时R ＝ 0.9003,20℃时R ＝0.9940,线性关系均良好。初步研究表明,随着保存时间不同,猪肉挥发性成分与微生物数量会发生变化,电子鼻可检测到这些变化,因此可尝试用电子鼻技术检测猪肉中的有害微生物。     

电子鼻检测不同贮藏温度下猪肉新鲜度变化

采用电子鼻研究冷却猪肉在不同贮藏温度(－ 18、0、4、10、20℃)条件下新鲜度变化规律。选用优化后的进样体积(1500μL)进样,对实验数据进行主成分分析(PCA)、货架期模拟及拟合感官评分的偏最小二乘回归分析(PLS)。结果表明：5 种温度条件下贮藏不同时间肉样挥发性气味差异显著,贮藏温度越高肉样新鲜度发生显著下降时刻越早,预测时间分别为336、180、72、48、18h。对4、20℃条件下电子鼻检测数据与感官评分拟合后进行PLS 分析,相关系数分别高达0.9982和0.9998,表明电子鼻能代替感官评定。逐一选取每一根传感器进行PLS 拟合后发现,TA/2、T40/1、T40/2、P30/2、P40/1、P10/2、P10/1 是对不同新鲜度肉样挥发性气味具有良好特异性响应的传感器。     

Nondestructive determination of salmon fillet freshness during storage at different temperatures by electronic nose system combined with radial basis function neural networks

This study develops a predictive model for determining freshness of salmon fillets during cold storage at different temperatures using electronic nose combined with principal component analysis (PCA) and radial basis function neural networks (RBFNNs). The electronic nose sensed ammonia/amines, hydrocarbons, solvents and aromatics that increased during storage. The concentrations of the volatiles were compared with the increased thiobarbituric acid (TBA), total volatile basic nitrogen (TVB-N), total aerobic bacteria count (TAC) and decreased of sensory assessments (SA). Gas chromatograph–ion mobility spectrometry analysis confirmed the changes in gas species. RBFNNs and PCA were used to establish predictive models and the relative errors of TBA, TVB-N and TAC by the PCA-RBFNNs model were all within ±10% and SA was within ±15%. These results suggest that the PCA-RBFNNs model can be used to predict changes in the freshness of salmon fillets stored at −2 to 10 °C.     

电子鼻和电子舌在乳制品品质及货架期监控中的应用研究

基于仿生技术和传感器技术的电子鼻和电子舌技术的应用研究发展迅速.本文介绍了电子鼻和电子舌系统的构成和工作原理以及其在分析乳制品的风味、监控其储藏阶段的成熟或变质过程、控制原料乳的质量及掺假(杂)等方面的应用现状.