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第 29 卷 第 24 期 农 业 工 程 学 报 Vol.29 No.24 2013年 12月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Dec. 2013 275 利用电学阻抗技术检测巴氏杀菌乳的物理特性 杨 哪 1，金亚美1，薛丽萍1，刘飘飘1， 谢正军 2，金征宇2，徐学明2 （1. 江南大学食品学院，无锡 214122；2. 江南大学食品科学与技术国家重点实验室，无锡 214122） 摘 要：阻抗特性作为宏观的电学参数可以实现对牛乳的理化性质评估。在 20 Hz12 MHz 频率区间采用带螺旋 测微仪的平行板测量系统连接阻抗分析仪研究了 3 类巴氏杀菌的全脂乳、低脂乳和脱脂乳在不同稀释比例及开封 后室温储藏时的阻抗特性。提出巴氏杀菌乳的 RC 等效电路并采用 ZSimpWin 软件拟合得到了乳样的电学元件参 数，发现低脂乳的稀释比例和其等效电阻呈指数关系，决定系数为 0.8337(P0.05)。各类巴氏杀菌乳的阻抗幅值随 频率的提高而降低，相位角则呈现先减少后增加的趋势，其阻抗特性与脂肪含量无明显规律性，但与稀释比例存 在显著性关系， 20 Hz 和 1033 Hz 时的全脂乳和脱脂乳的相位角与稀释比例具有良好的指数回归关系， 决定系数为 0.9887 和 0.9493(P0.01)，而低脂乳于 11.4 kHz 下相位角与稀释比例呈线性回归，决定系数为 0.9846(P0.01)。室 温下开封储藏的乳品内部发生复杂的生化反应且伴随有机物分解，全脂乳和脱脂乳存放时间与其阻抗特性无显著 性关系， 但低脂乳在 207 Hz 的激发电场频率下的相位角与储藏时间呈现对数回归关系， 决定系数为 0.889(P0.05)。 该研究为实现生产中巴氏杀菌乳的浓度和储藏时间分析评估提供了快速而可靠的方法。 关键词：储藏，等效电路，物理特性，巴氏杀菌乳，阻抗特性，稀释 doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2013.24.036 中图分类号：S183 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2013)-24-0275-09 杨 哪，金亚美，薛丽萍，等. 利用电学阻抗技术检测巴氏杀菌乳的物理特性J. 农业工程学报，2013，29(24)： 275283. Yang Na, Jin Yamei, Xue Liping, et al. Impedance characteristics measurements to assess physical indicators in pasteurized milkJ. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2013, 29(24): 275283. (in Chinese with English abstract) 0 引 言 电学阻抗检测技术可实现对农产品理化特性 的评价，除果汁、乳制品、焙烤面包类食品外，大 多数通过自然生长的食物原料都由组织及细胞构 成，植物细胞和动物细胞外层都有一层“隔离膜” 如细胞膜、细胞壁，阻抗值都在几百欧姆到几兆赫 兹范围1。该技术可快速的测量材料在不同状态下 的电学特征。不同的生物组织由于液体含量、细胞 及其蛋白质种类不同，其电阻率分布差异影响着宏 观电学阻抗特性2-8。 食品原料的阻抗分析较多的应 用在品质评估和脂肪检测上9-12，如张军等13采用 混合式电极在激励频率为 591 Hz 下测量了鲫鱼体 阻抗随时间变化规律， 建立了鱼体阻抗特性与挥发性 收稿日期：2013-01-11 修订日期：2013-11-20 基金项目： “十二五”科技支撑计划（2012BAD37B01） 作者简介：杨 哪（1982） ，男，重庆市人，博士生，研究方向为食 品无损检测技术的研究。无锡 江南大学，214122。 Email: yangna19820911 通信作者：徐学明（1968） ，男（汉） ，江苏苏州人，教授，博导， 研究方向为食品物性与组分的研究。无锡 江南大学，214122。 Email: xmxubest 盐基总氮的数学模型并用于新鲜度研究；丁强等14 提出了阻抗技术在肉制品理化指标检测方面的应 用，设计并建立了一个非破坏性的便携式肉品阻抗 谱检测系统。目前关于乳品理化品质的电学参数检 测集中在电导、电容和介电特性的研究上，对其物 理特性与阻抗参数的分析鲜有报道。胡珂文等15 研究了 1 Hz1 MHz 下新鲜牛奶中微生物变化与 阻抗特性；Nunes A C 等16研究了超高温瞬时杀菌 乳在 120 GHz 微波段的介电特性， 发现用此波段 的介电特性评估牛奶变质期间的各理化参数以及 不同稀释比例较困难，而不同脂肪含量的牛乳亦在 整个微波介电谱上无明显的规律；而 Herve 等17 研究了奶酪及巴氏杀菌乳在 0.915 和2.45 GHz 频率 下介电特性。Mabrook 等18-20通过检测牛乳的电导 率、导纳变化来评估牛乳新鲜度和稀释水平。Sadat 等21研究了 20 Hz1 MHz 低频区间的交流电场下 新鲜牛乳和营养复合乳相互稀释后的电容变化。郭 文川等22研究了在微波频段的新鲜牛乳在不同稀 释比例和储藏时间下的介电特性。Bertemes 等23 提出结合快速傅里叶分析 5001 MHz 频率下的新 鲜正常和患乳腺炎的牛乳阻抗谱，建议可作为一种 农业工程学报 2013 年 276 具有潜力的定性分析手段。Pesta 等24研究室温和 冷藏放置的新鲜牛乳，发现其腐败和未腐败的样品 在 24 h 后的阻抗值都出现了明显变化， 并指出收集 和储藏环境的稳定是保证品质测试结果准确的重 要因素。上述报道多集中于对新鲜牛乳的研究且特 别关注其掺水稀释和储藏期间介电特性的变化。就 检测方法而言，介电参数是利用网络分析仪的同轴 探头进行测量，而之前的研究未发现巴氏杀菌乳稀 释和储藏时间与介电参数的相关性16。电学参数则 采用自制的平行板电极系统通过连接到阻抗分析 仪进行检测，从而对电极系统尺寸难于精确控制和 统一推广。 目前，尚未见针对 3 种不同巴氏杀菌乳的稀释 和室温储藏下的电学阻抗及其等效电路拟合元件 的研究报道。采用带有由螺旋测微仪精确控制的电 极治具 1101J 进行测量，本文研究了 3 类巴氏杀菌 乳在不同稀释比例以及开封后室温环境储藏下于 20 Hz12 MHz 频率区间的电学阻抗参数，为巴氏 杀菌乳的物理特性快速检测提供了参考依据。 1 试验材料与方法 1.1 样品制备 原料：购买当地超市 3 种巴氏杀菌乳（脱脂、 低脂、全脂）其成分见表 1。 表 1 各类牛奶成分表（每 100g 含量） Table 1 Compositions of three samples used in this study, in grams per 100 g of sample 样品 Sample 碳水化合物 Carbohydrates/g 蛋白质 Protein/g 脂肪 Fat/g 钙 Calcium/g 水分 Water/g 脱脂牛奶 Skim 5.3 3.3 0.1 0.12 92 低脂牛奶 Low fat 5.0 3.4 1.3 0.11 85 全脂牛 Whole 5.0 3.1 4.1 0.11 90 各取上述3种商业巴氏杀菌牛乳50 mL 并将其 按照质量比例 11、12、14、18 分别用去 离子水进行稀释，然后将全脂乳、低脂乳和脱脂乳 开封后于室温（1720）下放置 2 周，按放置天 数 1、2、4、8、15 d 进行阻抗特性的测量，每次 5 组重复，取其平均值。 1.2 阻抗特性测试 采用精密阻抗分析仪（65120B，Wayne Kerr， 英国）和平行板电极测量液体食品原料的阻抗特 性，整个过程在室温下（1720）进行。当两极 板间的牛乳通过交流电扰动信号时，电流信号将选 择对其阻碍最小的通路进行传导，此时认为牛乳的 电阻抗可用纯电阻 R 和电抗 cX等效表示为： c ZRjX= （1） 式中，Z 为阻抗,；R 为电阻,；j 为虚数单位； Xc为电抗,，Xc与电流的频率 f 的关系为： 1 2C cX f =。所以（1）式又可表示为： 1 2 cZRjXRj fC = （2） 生物组织的阻抗会随所用电信号的频率而改 变1。当直流或低频电流流过样品时，则电抗较大， 生物组织对外呈现出电阻特性，此时电流主要经细 胞间质流过；而随着频率提高，此时电抗值呈现减 小，生物组织的电容性特征明显，部分电流会穿过 细胞膜，从细胞质甚至细胞核中进行传导。采用 1011J平行板电极测试治具，在测试前分别进行开 路和短路校正。取准备好的牛乳样品2 g，置于平 行板电极中，平行板直径18 mm、通过螺旋测微仪 调节测量厚度为1 mm，信号强度200 mV，由精密 阻抗分析仪计算出阻抗模值和相位角。本阻抗分析 仪可提供范围（20 Hz12 MHz）间50个频率点下 的阻抗参数，测试系统如图1所示。 图 1 巴氏杀菌乳电阻抗测试系统 Fig.1 Schematic diagram of impedance analyzer system for pasteurized milk 第 24 期 杨 哪等：利用电学阻抗技术检测巴氏杀菌乳的物理特性 277 2 巴氏杀菌乳等效电路及元件参数 根据式2可知巴氏杀菌乳的等效电路可用图2 表示。图中，R表示奶样的等效电阻，C表示奶样 介质电容。该等效电路的合理性通过ZSimpWin软 件拟合每种处理样品的阻抗数据并进行验证。 表2、 表3为等效电路元件参数拟合值及对应的相对误 差。均方根误差代表整个电路的拟合情况，其值越 小越好。其中n为无量纲指数，0n1，当n=1 时，常相位角元件相当于一个纯电容。可以看出， 阻抗谱的测量值和拟合值误差较小，说明该等效电 路合理可行。从表2和表3可知，等效电路拟合 元件参数与理化参数大部分无显著相关性。 但18 稀释比例下的等效电阻显示为最大值，说明充分稀 释后奶样中的导电离子浓度显著减低 （如Na+，Cl-） ， 而低脂乳的稀释比例和等效电阻呈现指数关系， y=68.573 e-0.027x，式中y为稀释比例，%；x为等效 电阻，cm2，决定系数为0.8337（P0.05）。 图 2 巴氏杀菌乳等效电路图 Fig.2 Capacitive and resistive elements in equivalent circuit for pasteurized milk 表 2 不同稀释比例的巴氏杀菌乳等效电路拟合参数 Table 2 Parameters gained by fitting equivalent circuit from pasteurized milk with different water content 等效电阻 Equivalent resistance 常相位角元件 Constant phase element 等效电路 Equivalent circuit 稀释倍率 Dilution ratio 品种 Sort 电阻值/ （cm2） 相对误差 Relative error/% 元件值/ （Ssn/cm2） 相对误差 Relative error/% n 值 n value 相对误差 Relative error/% 均方根误差 Root mean square error 脱脂 Skim 9.20 2.65 5.4310-4 10.58 0.53 2.65 1.2910-2 低脂 Low fat 5.67 2.63 6.9110-4 5.72 0.44 1.56 5.9210-3 未稀释 Fresh 全脂 Whole 7.13 3.00 5.1110-4 12.08 0.56 2.85 1.7610-2 脱脂 Skim 33.39 2.15 4.4510-4 13.51 0.53 3.74 1.0910-2 低脂 Low fat 13.19 2.41 5.8910-4 10.10 0.50 2.72 1.0410-2 11 全脂 Whole 18.45 2.09 7.1210-4 11.67 0.52 3.25 9.5010-3 脱脂 Skim 11.15 2.13 4.9210-4 8.30 0.52 2.12 8.0110-3 低脂 Low fat 18.01 2.32 5.9710-4 10.76 0.49 3.01 1.0110-2 12 全脂 Whole 16.51 2.72 1.0410-4 11.78 0.44 3.71 1.1610-2 脱脂 Skim 45.28 2.22 4.1310-4 15.50 0.53 4.39 1.2110-2 低脂 Low fat 33.59 2.41 5.1910-4 13.13 0.48 3.91 1.1610-2 14 全脂 Whole 37.99 2.07 8.0510-4 14.22 0.47 4.51 9.2010-3 脱脂 Skim 124.90 2.83 3.0910-4 27.67 0.52 8.40 2.1010-2 低脂 Low fat 94.61 2.92 3.6110-4 22.93 0.49 7.20 1.9810-2 18 全脂 Whole 47.63 3.18 1.0910-4 18.16 0.39 6.90 1.5410-2 表 3 不同储藏时间的巴氏杀菌乳等效电路拟合参数 Table 3 Parameters gained by fitting equivalent circuit form pasteurized milk at room temperature (17-20) in parafilm covered beakers during storage 等效电阻 Equivalent resistance 常相位角元件 Constant phase element 等效电路 Equivalent circuit 储藏时间 Storage time/d 品种 Sort 电阻值/ （cm2） 相对误差 Relative error/% 元件值/ （Ssn/cm2） 相对误差 Relative error/% n 值 n value 相对误差 Relative error/% 均方根误差 Root mean square error 脱脂 Skim 9.20 2.65 5.4310-4 10.58 0.53 2.65 1.2910-2 低脂 Low fat 5.67 2.63 6.9110-4 5.72 0.44 1.56 5.9210-3 1 全脂 Whole 7.13 3.00 5.1110-4 12.08 0.56 2.85 1.7610-2 脱脂 Skim 5.80 4.31 6.9910-4 13.27 0.49 3.38 2.5810-2 低脂 Low fat 15.70 2.15 3.6910-4 9.76 0.55 2.44 9.5610-3 2 全脂 Whole 8.34 3.06 5.5610-4 12.08 0.53 2.99 1.7210-2 脱脂 Skim 4.90 2.69 2.6910-4 5.99 0.51 1.34 7.5110-3 低脂 Low fat 11.76 2.44 3.8310-4 12.49 0.60 2.89 1.4310-2 4 全脂 Whole 6.29 2.72 6.8310-4 11.42 0.55 2.75 1.4710-2 脱脂 Skim 5.93 2.98 3.6810-4 9.99 0.56 2.25 1.5010-2 低脂 Low fat 5.65 2.99 6.2810-4 11.03 0.54 2.64 1.5810-2 8 全脂 Whole 6.78 2.71 6.7810-4 10.94 0.54 2.69 1.3910-2 脱脂 Skim 9.23 2.75 5.0810-4 9.59 0.50 2.45 1.2010-2 低脂 Low fat 7.13 3.00 5.1110-4 12.08 0.56 2.85 1.7610-2 15 全脂 Whole 7.28 2.88 5.6810-4 12.18 0.56 2.91 1.6710-2 农业工程学报 2013 年 278 3 结果与分析 3.1 不同稀释比例下的阻抗特性 图3为不同稀释比例下全脂乳、低脂乳和脱脂 乳的阻抗和相频特性图。可以看出随频率的提高各 类牛乳的阻抗幅值都呈现下降趋势，说明在低频区 间牛乳对电流的阻碍较大，而在高频则对电流阻碍 作用减小。相位角都为负值，随频率呈现先减小后 增大的趋势。阻抗相位角代表交流电信号经过电介 质时电流向量和电压向量的夹角，为负值则代表牛 乳呈现容性特征，具有储藏电能的性质。在给定频 率下，随着稀释比例的提高则牛乳的阻抗幅值整体 呈现逐渐增大，这是因为去离子水的增加，造成牛 乳中各类蛋白质、脂肪、矿物质和电解质类稀释， 能够导电的自由离子浓度降低，对电流的阻碍增 加。考察频率区间50个频率点下的各类巴氏杀菌 乳的阻抗幅值、相位角与稀释比例的拟合关系，发 现全脂乳在20 Hz10 kHz的阻抗值与稀释比例呈 现正向相关， 在121 Hz下阻抗值与稀释比例有较好 的乘幂相关性，其决定系数为0.9548。低脂乳在 10 kHz12 MHz时阻抗幅值与稀释比例也呈现正 向相关，在12 MHz时的阻抗值与稀释比例也具有 较好的乘幂相关性，其决定系数为0.9841。而脱脂 乳的阻抗值在整个频率区间都与稀释比例正向相 关，在1033 Hz和12 MHz时的阻抗值与稀释比例 的乘幂回归决定系数分别为0.9305和0.9359。 全脂 乳的相位角在20 Hz1 kHz的各频率下都随稀释 比例的提高而减小，在20 Hz和1033 Hz时分别存 在良好的指数和线性回归关系，决定系数分别为 0.9887和0.9785， 在112 MHz区间的相位角则随 稀释比例的提高而增加，其在12 MHz时的指数回 归关系决定系数为0.9643。低脂乳的相位角在1 第 24 期 杨 哪等：利用电学阻抗技术检测巴氏杀菌乳的物理特性 279 图 3 巴氏杀菌乳在不同稀释比例下的阻抗幅值和相位角 Fig.3 Impedance amplitude and phase angle of pasteurized milk with different water content 表 4 巴氏杀菌乳在不同稀释比例下的实部和虚部 Table 4 Resistance and reactance diagram of pasteurized milk with different water content 电阻值 R/ 电抗值 X/ 稀释倍率 Dilution ratio 品种 Sort 20 Hz 11.4 kHz 127 kHz1.08 MHz12 MHz20 Hz 11.4 kHz127 kHz 1.08 MHz 12 MHz 脱脂 Skim 70.70 12.34 10.19 9.62 9.22 -81.63 -4.32 -0.99 -0.38 -1.00 低脂 Low fat 98.79 13.44 8.26 6.76 6.10 -92.91 -7.16 -2.10 -0.78 -0.63 未稀释 Fresh 全脂 Whole 54.80 9.31 7.81 7.46 7.25 -77.43 -3.47 -0.70 -0.23 -0.40 脱脂 Skim 112.48 37.00 34.76 34.21 30.78 -102.43-5.10 -1.04 -1.27 -9.60 低脂 Low fat 83.09 17.45 14.60 13.71 12.90 -85.84 -5.05 -1.32 -0.66 -2.1711 全脂 Whole 68.10 21.89 19.56 18.63 17.74 -71.66 -3.81 -1.20 -0.70 -2.60 脱脂 Skim 88.16 15.36 12.21 11.67 11.27 -100.18-5.24 -1.20 -0.39 -1.21 低脂 Low fat 91.05 22.77 19.57 18.53 17.09 -89.00 -5.16 -1.46 -0.87 -4.0612 全脂 Whole 73.32 22.91 18.71 16.83 15.21 -71.45 -5.02 -2.15 -1.24 -3.05 脱脂 Skim 131.52 49.17 46.85 46.25 39.72 -108.72-5.18 -1.12 -1.95 -15.50 低脂 Low fat 124.51 39.92 35.58 34.42 29.93 -107.79-6.63 -1.88 -1.66 -10.9014 全脂 Whole 100.12 43.52 39.59 38.27 34.14 -73.94 -4.97 -1.88 -1.71 -10.67 脱脂 Skim 249.42 130.54 128.04 126.89 88.22 -150.40-6.49 -1.85 -7.98 -57.88 低脂 Low fat 220.46 102.23 97.77 96.46 69.34 -147.38-8.22 -2.25 -5.91 -42.8318 全脂 Whole 127.49 58.93 51.61 48.61 37.45 -78.45 -7.45 -3.53 -3.56 -18.91 表 5 不同稀释比例与阻抗特性相关性 Table 5 Regression equations and R2 values for correlations between impedance properties and different dilution ratio for pasteurized milk 参数 Variable 因变量 Dependent(y) 自变量 Independent(x) 回归方程 Regression equation R2 Coefficient of determination 频率 Frequency 全脂乳阻抗值 Impedance of whole milk y=999370x-2.4721 0.9548* 121 Hz 低脂乳阻抗值 Impedance of low fat milk y=438.85x-0.8598 0.9841* 12 MHz y=3439.3x-1.1769 0.9305* 1 033 Hz 脱脂乳阻抗值 Impedance of skim milk y=485.19x-0.816 0.9359* 12 MHz y=0.6094e-0.0932x 0.9887* 20 Hz y=-3.0099x-35.88 0.9785* 1 033 Hz 全脂乳相位角 Phase angle of whole milk y=110.75e0.0912x 0.9643* 12 MHz y=-3.9459x-13.15 0.9846* 11.4 kHz 低脂乳相位角 Phase angle of low fat milk y=0.23x2+11.683x+152.53 0.933* 12 MHz 稀释比例 Dilution ratio /% 脱脂乳相位角 Phase angle of skim milk y=4.3084e-0.0739x 0.9493* 1 033 Hz 注：* 表示显著性水平 P0.01。 农业工程学报 2013 年 280 100 kHz时随稀释比例的提高而减少，相反在10 12 MHz时则增加，在11.4 kHz和12 MHz分别处在 良好的线性关系和2项式回归关系， 其决定系数分别 为0.9846和0.933。脱脂乳的相位角则在20 Hz 10 kHz随稀释比例的提高而降低，在1 033 Hz处呈 现指数回归关系，决定系数为0.9493。通过观察发现 3类巴氏杀菌乳的阻抗特性与脂肪含量没有显著性关 系，对上述相关性描述的回归方程和决定系数见表5 所示。在频率20 Hz、11.4 kHz、127 kHz、1.08 MHz、 12 MHz下的阻抗实部和虚部如表4所示，可知随频 率的提高乳样的实部值逐渐降低，而虚部值提高，稀 释倍率与阻抗幅值的实部和虚部无显著相关性。 3.2 开封放置过程中的阻抗特性 图4为开封后放置的全脂乳、低脂乳和脱脂乳 在不同时期的阻抗和相频特性图。同样可以得知， 随频率的提高各类巴氏杀菌乳在不同时期的阻抗 幅值都呈现下降趋势。相位角为负值，也随频率提 高呈现先减小后增大的趋势。在给定频率下，全脂 乳和脱脂乳的阻抗特性与放置时间没有明显的规 律性变化，但是低脂乳的相位角在20 Hz1 kHz 时与放置时间具有一定相关性， 在203 Hz时相位角 与储藏时间呈现对数回归关系，其决定系数为 0.889(P0.05)，关系式为y=-3.639In(x)-41.656，式 中y为相位角，()；x为放置时间，d。巴氏杀菌乳 开封后于室温环境储藏放置，其内部伴随着复杂的 物理和化学变化，同时由于微生物的增长腐败程度 逐渐提高，大分子物质开始分解如乳糖、蛋白质和 脂肪等，由此物理的宏观电学参数很难分析和确定 具体的化学成分变化25。 类似的研究也报道了3类巴 氏杀菌乳在室温下开封后的储藏放置过程中在微波 频段的介电参数变化， 同样指出难于分析内部具体成 分对介电参数的影响16。样品经历不同储藏时间，于 频率20 Hz、11.4 kHz、127 kHz、1.08 MHz、12 MHz 下的阻抗实部和虚部如表6所示， 可知随频率的提高 乳样的实部值逐渐降低，而虚部值提高。同样腐败时 间与阻抗幅值的实部和虚部无显著相关性。 第 24 期 杨 哪等：利用电学阻抗技术检测巴氏杀菌乳的物理特性 281 图 4 巴氏杀菌乳在不同储藏时间下的阻抗幅值和相位角 Fig.4 Impedance amplitude and phase angle of pasteurized milk at room temperature (17-20) in parafilm covered beakers during storage 表 6 巴氏杀菌乳在不同腐败时间下的实部和虚部 Table 6 Resistance and reactance diagram of pasteurized milk at room temperature (17-20) in parafilm covered beakers during storage 电阻值 R/ 电抗值 X/ 储藏时间 Storage time/d 品种 Sort 20 Hz 11.4 kHz 127 kHz1.08 MHz12 MHz20 Hz 11.4 kHz127 kHz 1.08 MHz12 MHz 脱脂 Skim 70.70 12.34 10.19 9.62 9.22 -81.63 -4.32 -0.99 -0.38 -1.00 低脂 Low fat 98.79 13.44 8.26 6.76 6.10 -92.91 -7.16 -2.10 -0.78 -0.63 1 全脂 Whole 54.80 9.31 7.81 7.46 7.25 -77.43 -3.47 -0.70 -0.23 -0.40 脱脂 Skim 64.43 10.47 7.72 6.02 4.92 -85.18 -3.94 -1.60 -1.01 -0.78 低脂 Low fat 104.3419.94 17.00 16.02 15.38 -123.13-5.41 -1.43 -0.64 -1.36 2 全脂 Whole 62.70 11.95 9.60 8.48 7.72 -88.45 -3.94 -1.27 -0.70 -0.83 脱脂 Skim 186.1312.72 7.18 5.72 5.10 -190.50-9.77 -2.38 -0.78 -0.33 低脂 Low fat 64.43 13.23 12.36 12.19 12.02 -83.65 -2.88 -0.46 -0.15 -0.61 4 全脂 Whole 44.79 8.19 6.83 6.55 6.33 -62.67 -2.76 -0.58 -0.19 -0.28 脱脂 Skim 82.13 9.23 6.84 6.23 6.06 -104.70-4.70 -1.10 -0.30 -0.17 低脂 Low fat 52.73 8.04 6.32 5.96 5.72 -72.20 -3.46 -0.74 -0.24 -0.30 8 全脂 Whole 52.59 9.08 7.43 7.07 6.89 -64.82 -3.26 -0.74 -0.22 -0.26 脱脂 Skim 128.5613.75 10.67 9.83 9.37 -125.60-6.29 -1.43 -0.54 -0.68 低脂 Low fat 54.80 9.31 7.81 7.46 7.25 -77.43 -3.47 -0.70 -0.23 -0.40 15 全脂 Whole 51.12 9.14 7.85 7.63 7.48 -70.72 -3.11 -0.57 -0.16 -0.36 3 结 论 1）采用了阻抗分析仪的平行板电极测量了全 脂乳、低脂乳和脱脂乳的阻抗特性，阻抗幅值都随 着频率的提高而降低，相位角则呈现先减少后增加 的趋势，表明不同脂肪含量的牛乳与阻抗特性无明 显规律性变化。通过RC等效电路拟合发现低脂乳 的稀释比例和等效电阻呈现指数关系，决定系数为 0.8337。 2）对巴氏杀菌乳进行稀释造成自由离子浓度 降低，整体阻抗上升，阻抗特性与稀释比例呈现出 明显的相关性，20 Hz时的全脂乳相位角与稀释比 例具有良好的指数回归关系，决定系数为0.9887； 12 MHz时的低脂乳阻抗值和相位角与稀释比例分 别具有良好的乘幂回归关系和2项式回归关系，决 定系数分别为0.9841和0.933；而1033 Hz时的脱 脂乳阻抗值和相位角与稀释比例也分别具有良好 的乘幂和指数回归关系， 决定系数分别为0.9305和 0.9493，该研究结论可为稀释掺水牛乳的评估提供 参考依据。 3）在室温下开封储藏放置的全脂乳和脱脂乳 与阻抗特性没有明显的规律性， 而低脂乳在207 Hz 的激发电场频率下，其相位角与放置时间呈现对数 回归关系（R2=0.889），牛乳在放置期间伴随着有 农业工程学报 2013 年 282 机物的分解且成分变化复杂，采用阻抗特性虽很难 准确的对内部某具体化学成分进行分析，但阻抗幅 值、相位角和等效电阻这3个参数可以量化巴氏杀 菌乳的物理变化指标。 参 考 文 献 1 Uwe P. 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