（食品科学专业论文）嗅觉可视化技术检测猪肉新鲜度的研究.pdf

学位论文版权使用授权书 江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、 缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致， 允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入中国 学位论文全文数据库并向社会提供查询，授权中国学术期刊( 光盘版) 电子杂 志社将本论文编入中国优秀博硕士学位论文全文数据库并向社会提供查询。 论文的公布( 包括刊登) 授权江苏大学研究生处办理。 本学位论文属于不保密口。 学位论文作者签名： 年月 日 指导教师签名重粤丢 年月 日 嗅觉可视化技术检测猪肉新鲜度的研究 p o r kf r e s h n e s sd e t e c t i o nb yo l f a c t i o nv i s u a l i z a t i o n t e c h n i q u e 姓 2 011 年6 月 江苏大学硕士学位论文 摘要 中国是世界猪肉生产和消费第一大国。随着人民生活水平的提高，对猪肉品 质的要求也越来越高，新鲜度作为猪肉品质的主要指标受到越来越多的重视。目 前，猪肉新鲜度的检测基本上都采用感官评定法和标准的理化方法，这些方法存 在着主观性强、检测时间长或检测复杂等缺点。本课题开展了嗅觉可视化技术检 测猪肉新鲜度的研究。论文的主要研究内容如下： 1 采用顶空固相微萃取气质联用( h s s m p e - g c m s ) 技术检测4 c 冷藏条件 下，猪肉的可挥发性气体随时间的变化情况。得到猪肉新鲜度变化过程中的特征 气体变化，主要表现在烃类、酮类、醇类、酸类、酯类、含硫化合物和含氮化合 物上。 2 建立适合猪肉新鲜度检测的嗅觉可视化系统。系统硬件部分主要包括自制 可视化传感器阵列、载气装置、扫描仪、反应室、样品室、电脑等；软件部分则 由扫描仪驱动控制程序、图像处理程序、模式识别系统组成。 3 依据g c m s 检测结果，对猪肉腐败过程中的特征气味进行分析研究。优选 出针对醇类，含氮和含硫类气体的1 8 种卟啉类化合物和针对酸性气体的7 种p h 指示 剂，构建出5 x 5 的可视化传感器阵列，解决了猪肉可视化检测的关键技术问题。 4 利用全变量偏最小二乘法( p l s ) 和联合区间偏最小二乘法( s i p l s ) 来建立 可视化传感器与气体反应得到的颜色响应信号与猪肉新鲜度化学指标挥发性 盐基氮含量( t v b - f 0 、总细菌数( t m ) 和p h 值的相关回归模型。在全变量p l s 建模 过程中，分析了不同主成分因子数对模型的影响，利用最小交互验证均方根误差 ( r m s e c v ) 时的主成分因子数建立最优全变量p l s 模型；在s i - p l s 建模过程中， 分析了不同区间联合对模型的影响，利用最小r m s e c v 时的联合区间建立最优 s i p l s 模型。通过比较两种回归模型结果表明：与全变量p l s 相比，s i - p i s 能在 极大简化模型的同时，有效提高模型精度。 5 利用嗅觉可视化技术及模式识别方法进行猪肉新鲜度的识别研究。在识别 模型的建立过程中，研究了不同主成分对识别结果的影响。优选出前1 0 个主成分 分别建立猪肉新鲜度的线性判别函数、二次判别函数马氏距离、最小二乘支持 向量机( l s s v m ) 、软间隔目标函数支持向量机( o s u s v m ) 以及反向传播神经网络 ( b p n n ) 的识别模型。比较不同识别模型的结果表明：b p n n 可以很好地对不同新 嗅觉可视化技术检测猪肉新鲜度的研究 鲜度( 新鲜、次新鲜、腐败) 等级的猪肉进行判别。 研究表明利用嗅觉可视化技术检测猪肉的新鲜度是可行的，该技术在肉品的 新鲜度检测中具有较高的实用价值。研究成果对提高我国肉类产品的国际竞争力 具有重要意义。 关键词：猪肉；新鲜度；检测；气质联用；嗅觉可视化技术；模式识别 江苏大学硕士学位论文 a j e l s t r a c t c h i n ai so n eo ft h em a i nc o u n t r i e si np o r kp r o d u c t i o na n dc o n s u m p t i o ni nt h e w o r l d w i t ht h ei m p r o v e m e n to fp e o p l e sl i v i n g s t a n d a r d ，t h eq u a l i t yo fp o r ki s a t t r a c t i n gm o r ea n dm o r ea t t e n t i o n s a tp r e s e n t ，t h er e g u l a rd e t e c t i n gm e t h o d sf o rp o r k f r e s h n e s sa r eh u m a ne v a l u a t i o na n dc h e m i c a la n a l y s i s h o w e v e r , r e s u l t so fh u m a n e v a l u a t i o na r es u b j e c t i v ea n dc h e m i c a la n a l y s i si st i m ec o n s u m i n gan e wd e t e c t i o n m e t h o db a s e do no l f a c t i o nv i s u a l i z a t i o nt e c h n i q u ew a sd e v e l o p e dt od e t e c tt h ep o r k f r e s h n e s s t h em a i na c h i e v e m e n t so f t h i sw o r ka r es u m m a r i z e da sf o l l o w s 1 h e a d s p a c e s o l i d p h a s e m i e r o e x t r a c t i o n c o u p l e d w i t hg c m s ( h s s m p e - g c m s ) w a sa p p l i e dt od e t e c tt h e c h a n g e so fp o r k sv o l a t i l ef l a v o r s t o g e t h e rw i t ht h ec h a n g eo ff r e s h n e s sd u r i n gs t o r a g eu n d e r4 c t h ef e a t u r ef l a v o r so f p o r k f r e s h n e s sw e r e o b t a i n e d ，w h i c hw e r em a i n l yr e p r e s e n t e db ya l c o h o l s ， h y d r o c a r b o n s ，k e t o n e s ，a l d e h y d e s ，e s t e r sa n dc o m p o u n d sc o n t a i n i n gs u l f u ra n dn i t r o g e n a t o m s 2 a no l f a c t i o nv i s u a l i z a t i o ns y s t e mw a ss e tu pf o rd e t e c t i o no fp o r kf r e s h n e s s i t s h a r d w a r es y c t e mm a i n l yi n c l u d e st h es e l f - m a d ev i s u a l i z a t i o ns e n s o ra r r a y , g a s c a r r i e r s y s t e m , s c a n n e r , r e a c t i n gr o o m , s a m p l i n gr o o m ，a n dc o m p u t e ra n ds oo n ；t h es o f t w a r e s y s t e mc o m p r i s e st h es c a n n e rd r i v e r , i m a g ep r o c e s s i n gp r o g r a ma n dm o d e lr e c o g n i t i o n s y s t e m 3 a c c o r d i n gt ot h er e s u l t so fg c m s ，t h ef e a t u r ef l a v o rd u r i n gp o r kf r e s h n e s s c h a n g ew e r ea n a l y z e d 18p o r p h y r i n sw e r es e l e c t e dt od e t e c ta l c o h o l sa n dc o m p o u n d s c o n t a i n i n gs u l f u ra n dn i t r o g e na t o m s ，a n d7p hi n d i c a t o r sw e r es e l e c t e dt od e t e c ta c i d g a s t h e na5 5v i s u a l i z a t i o ns e n s o ra r r a yw a sb u i l tu p ，w h i c hr e s o l v e dt h ec r i t i c a l t e c h n o l o g yp r o b l e mo fv i s u a l i z a t i o n a ld e t e c t i o nf o rp o r k 4 t h ec l a s s i c a lp a r t i a ll e a s t s q u a r e s ( p l s ) a n ds y n e r g yi n t e r v a l sp a r t i a ll e a s t s q u a r e s ( s i p l s ) w e r ea d o p t e dt ob u i l dt h er e l a t e dr e g r e s s i o nm o d e lb e t w e e nt h ec o l o r r e a c t i o nf e a t u r e so fv i s u a l i z a t i o ns e n s o r sa n dc h e m i c a li n d e x e so fp o r kf r e s h n e s s ，t o t a l v o l a t i l eb a s i cn i t r o g e n ( t v b - n ) ，t o t a ln u m b e ro fm i c r o b e s ( t m ) ，a n dp h d u r i n gt h e p l sm o d e l i n g ，t h ee f f e c t so fp r i n c i p a lf a c t o rw e r ea n a l y z e d t h ep r i n c i p a lf a c t o r s 谢m t h es m a l l e s tv a l u eo fr o o tm e a ns q u a r ee r r o ro fc r o s s - v a l i d a t i o n ( r m s e c v ) w e r eu s e d t ob u i l dt h eo p t i m u mp l sm o d e l d u r i n gt h es i p l sm o d e l i n g , t h ei m p a c t so fd i f f e r e n t s y n e r g yi n t e r v a l sw e r ea n a l y z e d t h es y n e r g yi n t e r v a l 谢t ht h el e a s tr m s e c v w a su s e d t ob u i l dt h eo p t i m u ms i - p l sm o d e l r e s u l t so fm o d e l sc o m p a r i s i o ns h o w e dt h a ts i - p l s c o u l de f f e c t i v e l yi m p r o v et h em o d e l s p e r f o r m a n c ea n ds i m p l i f yt h ep l sm o d e l s 嗅觉可视化技术检测猪肉新鲜度的研究 l a r g e l y 5 an e wm e t h o db a s e do nt h eo l f a c t i o nv i s u a l i z a t i o nt e c h n i q u ec o m b i n e dw i t h a p p r o p r i a t ep a t t e r nr e c o g n i t i o nm e t h o d sw a sd e v e l o p e dt od i s c r i m i n a t ep o r kf r e s h n e s s t h ei m p a c to fd i f f e r e n tp r i n c i p a lc o m p o n e n t sw a sd i s c u s s e d , a n dt h ef o r m e r10 p r i n c i p a lc o m p o n e n t sw e r eu s e dt ob u i l dm o d e l so fp o r kf r e s h n e s sb a s e do nt h el i n e a r d i s c r i m i n a t ea n a l y s i s ( l d a ) ，q u a d r a t i c a l l yi n t e g r a b l ef u n c t i o n ，m a h a l a n o b i sd i s t a n c e ， l e a s ts q u a r es u p p o r tv e c t o rm a c h i n e ( l s s v m ) ，( o s u - s v m ) a n db a c kp r o p a g a t i o n n e u r a ln e t w o r k p 田，r e s p e c t i v e l y t h er e s u l t so fc o m p a r i s i o no fd i f f e r e n tm e t h o d s s h o w e dt h a tb p n nc o u l de f f e c t i v e l yd i s c r i m i n a t et h ep o r ki nd i f f e r e n tf r e s h n e s s ( f r e s h , s u b f r e s h , p e r i s h ) t h er e s e a r c hh a ss h o w nt h a ti ti sw o r k a b l et ou s eo l f a c t i o nv i s u a l i z a t i o nt e c h n i q u e t od e t e c tp o r kf r e s h n e s s ，w h i c hh a sp r a c t i c a lv a l u ei nd e t e c t i o no fm e a tf r e s h n e s s t h e r e s u l t so ft h i ss t u d ya r eo fs i g n i f i c a n c ei ni m p r o v i n gc o m p e t i t i v ep o w e ro fc h i n a sm e a t i ni n t e r n a t i o n a lm a r k e t k e y w o r d s ：p o r k ，f r e s h n e s s ，d e t e c t i o n , g c m s ，o l f a c t i o nv i s u a l i z a t i o nt e c h n i q u e ， p a t t e r nr e c o g n i t i o n i v 江苏大学硕士学位论文 第一章绪论 目录 1 1 1 研究的目的与意义1 1 2 猪肉新鲜度检测的国内外研究进展。2 1 2 1 感官检测2 1 2 2 理化分析方法3 1 2 3 无损检测方法7 1 3 嗅觉可视化技术的国内外研究进展。8 1 4 本研究的主要内容9 1 5 本章小结“1 0 第二章气质联用检测猪肉挥发性气味的研究 1 1 2 1 试验材料与方法1 l 2 1 1 试验材料：1 l 2 1 2 试验方法l l 2 2 采用h s s p m e g c 】s 方法检测1 2 2 3g c m s 结果与分析1 3 2 4 本章小结。1 6 第三章嗅觉可视化检测系统 1 7 3 1 嗅觉可视化检测系统1 7 3 2 嗅觉可视化检测的基本原理1 7 3 3 嗅觉可视化技术检测猪肉新鲜度的基本流程：18 3 3 1 试验材料。1 8 3 3 2 试验步骤18 3 3 3 可视化传感器响应信号处理1 9 3 4 可视化传感器气敏材料的筛选和传感器制作2 0 3 5 本章小结一2 l 第四章猪肉新鲜度化学指标的模型建立 2 2 v 嗅觉可视化技术检测猪肉新鲜度的研究 4 1 猪肉新鲜度化学指标的测定2 2 4 1 1 可挥发性盐基氮的测定2 2 4 1 2 总细菌数检测2 4 4 1 3p h 值检测2 5 4 2 可视化传感器响应信号与猪肉新鲜度指标的p l s 回归模型的建立2 6 4 2 1p l s 模型基本原理2 6 4 2 2 基本建模步骤2 7 4 2 3 模型的主要评价指标2 8 4 3 猪肉t v b - n 的p l s 模型。2 9 4 4 猪肉t m 的p l s 模型3 2 4 5 猪肉p h 的p l s 模型3 4 4 6s t p l s 在t v b - n 、t m 和p h 的p l s 模型优化中的应用3 6 4 6 1 联合区间偏最d , - 。乘( s i p l s ) 模型的原理和建模步骤3 6 4 6 2 猪肉t v b - n 的s i p l s 模型3 7 4 6 3 猪肉t m 的s i p l s 模型3 8 4 6 4 猪肉p h 值的s i p l s 模型4 0 4 7 结果与讨论4 l 4 8 本章小结4 3 第五章基于嗅觉可视化技术的猪肉新鲜度检测 5 1 猪肉新鲜度。4 4 5 2 可视化嗅觉技术检测猪肉挥发性气体4 5 5 2 1 材料与方法4 5 5 2 2 传感器响应信号提取4 6 5 2 3 嗅觉可视化检测结果与分析4 6 5 3 数据处理和建模分析4 9 5 3 1 主成分分析。4 9 5 3 2b p n n 模型的建立4 9 5 3 3 三种判别模型的建立5 2 5 3 4 支持向量机模型的建立5 5 v 江苏大学硕士学位论文 1 1 研究的目的与意义 第一章绪论 中国是世界猪肉生产第一大国，自1 9 7 2 年至今，猪肉产量一直位居世界第一， 2 0 0 6 年我国猪肉产量达5 1 9 7 2 万吨，占世界猪肉总产量的5 0 1 。同年，我国肉 类总产量达8 0 5 1 4 万吨，仅猪肉就占6 4 5 。猪肉也是我国居民的主要肉食品来 源，人均猪肉占有量达3 9 5 千克年。同时，养猪业也是我国农户收入的重要来源， 2 0 0 6 年农村家庭平均每人出售猪肉3 4 4 4 千克，羊肉3 1 2 千克，牛肉3 0 7 千克， 家禽8 8 6 千克【1 1 ，猪肉明显占有较大比重。 猪肉是目前人们餐桌上重要的动物性食品之一。猪肉纤维较为细软，结缔组 织较少，肌肉组织中含有较多肌间脂肪，经烹调加工后肉味特别鲜美。猪肉不仅 可以为人类提供优质蛋白质和必需脂肪酸，还可提供血红素( 有机铁) 和半胱氨酸 ( 促进铁吸收，能改善缺铁性贫血) 。每1 0 0 克猪肉( 瘦) 所含营养素如下：热量1 4 3 0 0 千卡、蛋白质2 0 3 0 克、脂肪6 2 0 克、碳水化合物1 5 0 克、维生素a 4 4 0 0 微克、 硫胺素0 5 4 毫克、核黄素0 1 0 毫克、尼克酸5 3 0 毫克、维生素e o 3 4 毫克、钙6 0 0 毫克、磷1 8 9 0 0 毫克、钠5 7 5 0 毫克、镁2 5 0 0 毫克、铁3 o o 毫克、锌2 9 9 毫克、 硒9 5 0 微克、铜0 “毫克、锰0 0 3 毫克、钾3 0 5 0 0 毫克、胆固醇8 1 0 0 毫克【2 】。 中医认为，猪肉性平味甘，有润肠胃、生津液、补肾气、解热毒的功效，主 治热病伤津、消渴赢瘦、肾虚体弱、产后血虚、燥咳、便秘、补虚、滋阴、润燥、 滋肝阴、润肌肤、利小便和止消渴。猪肉煮汤饮下可急补津液不足引起的烦燥、 干咳、便秘和难产。猪肉味道鲜美、营养丰富、易于被人体消化接收，一直深受 人们的喜爱。 我国猪肉在本国市场占有率一直很高，猪肉产品是城乡居民日常生活的必需 品。随着生活水平的不断提高，人民的消费观念已逐步从数量型向质量型转变， 不仅要求数量充足，而且更关心品种和内在质量安全，如营养成分、瘦肉率、有 毒有害物质含量等。近年来，随着瘦肉精、三聚氰胺事件的发生，人们的食品安 全和保健意识逐渐提高。当下，猪肉的质量安全问题显得比以往任何时候都重要 和紧迫。新鲜度是反映猪肉质量与安全的一个重要指标。猪在屠宰后，猪肉会发 生一系列的物理和化学变化，随着猪肉贮存期的延长，微生物会快速繁殖，在内 嗅觉可视化技术检测猪肉新鲜度的研究 源酶作用下使蛋白质自溶分解，从而造成猪肉腐败变质。检测猪肉的新鲜度，不 仅可以避免食物中毒事件，而且可以指导商家对生产和销售作出调整。因此，快 速、准确评价猪肉新鲜度，关系着人民群众的切身利益，也对猪肉及其制品的运 输、储藏及加工过程有着重要的科学意义和应用价值。 1 2 猪肉新鲜度检测的国内外研究进展 猪肉新鲜度作为评判猪肉品质的重要特征己得到了越来越多消费者的关注。 猪肉变质主要是指猪肉中营养物质在内源酶和微生物分解等作用下腐败分解的过 程。目前，判定猪肉新鲜度主要从肉品的感观性状、腐败分解产物的特性及含量、 细菌的数量及污染程度等三个方面来进行。国内外对猪肉新鲜度检测的主要方法 有：感官与理化分析方法和无损检测方法。 1 2 1 感官检测 猪肉在保藏时，可能会发生自溶，甚至腐败变质。在这些变化过程中，由于 组织成分的分解，使肉的感官性状发生令人难以接受的改变，如强酸味、臭味、 异常色泽、黏液的形成、组织结构的崩解等( 即变色、变黏、变味) 。因此，可以借 助人的嗅觉、视觉、触觉、味觉来鉴定猪肉的卫生质量。判定猪肉新鲜度的主要 感官标准和方法包括： 1 、猪肉外观、气味鉴别：表面有一层微干或微湿的外膜，呈暗灰色，有光泽， 切断面稍湿，不粘手，肉汁透明，具有新鲜猪肉正常的气味，属新鲜猪肉；表面 有一层风干或潮湿的外膜，呈暗灰色，无光泽，切断面的色泽比新鲜的肉暗，有 粘性，肉汁混浊。在肉的表层能嗅到轻微的氨味、酸味或酸霉味，但在肉的深层 却没有这些气味，属次鲜猪肉；表面外膜极度干燥或粘手，呈灰色或淡绿色，发 粘并有霉变现象，切断面也呈暗灰色或淡色，很粘，肉汁严重浑浊。其气味不论 在肉的表层还是深层均有腐臭气味，属变质猪肉。 2 、猪肉的弹性、脂肪鉴别：质地紧密却富有弹性，用手指按压凹陷后会立即 复原，脂肪呈白色，具有光泽，有时呈肌肉红色，柔软而富有弹性，属新鲜猪肉； 质地比新鲜肉柔弱，弹性小，用手指按压凹陷后不能完全复原，脂肪呈灰色，无 光泽，容易粘手，有时略带油脂酸败味和哈喇味，属次新鲜猪肉；组织失去原有 的弹性而出现不同程度的腐败，用手指按压后凹陷，不但不能复原，有时手指还 可以把肉刺穿，脂肪表面污秽，有粘液，霉变呈变质绿色。脂肪组织很软，具有 2 江苏大学硕士学位论文 油酸腐败气味，属变质猪肉。 3 、煮沸后肉汤新鲜度的鉴别：肉汤透明、芳香、汤表面聚集大量油滴，油脂 的气味和滋味鲜美，属新鲜猪肉汤；肉汤混浊，汤表面浮油滴较少，没有鲜滋味， 常略有轻微的油脂酸败的气味及味道，属次鲜猪；肉汤极混浊，汤内漂浮着有如 絮状的烂肉片，汤表面几乎无油滴，具有浓厚的油脂酸败或显著的腐败臭味，属 变质猪肉。 猪肉新鲜度的感官品评人员通过看、触、嗅和剖，并结合自身知识和经验， 来对猪肉的新鲜度等级打分。根据最后的分数来确定猪肉的新鲜度等级。也可以 通过比色板法等来测量肌肉颜色，即用标准肉比色板与肉样对照，进而对测量的 肉样进行打分，然后判定猪肉新鲜度。这样的方法鉴定具有快速、简便、实用等 优点。但也存在不足之处，需要专业的感官品评人员，且因品评人员年龄、习俗、 嗜好、阅历等不同，使分析结果存在主观性和片面性。 1 2 2 理化分析方法 ( 1 ) 挥发性盐基氮( t o t a lv o l a t i l eb a s i cn i t r o g e n , t v b - n ) 检测 在猪肉腐败过程中，蛋白质会分解产生氨( n h 3 ) 和胺类( r - n h 2 ) 等碱性含氮的 有毒物质一肉毒胺，同时也产生有机酸，二者结合就会形成挥发性的盐基态氮 ( n h 4 + r _ ) 存在于肉中。随着腐败加剧，这些含氮化合物的含量会不断增加，因而 测量挥发性盐基氮的含量是评定肉品质量与等级的一个重要标准，常采用国标法： 即半微量凯氏定氮法，其原理可参照国家标准【3 1 。半微量凯氏定氮法对于t v b - n 的测量有着较高的精确度，因而是目前世界上通行的检测手段，也是检验其他肉 品中t v b - n 方法的标准。虽然半微量凯氏定氮法原理简单，但是过程繁琐，样品 在消化后要经过蒸馏、滴定等操作步骤，一般需要4 - - 一5 h ，消耗时间较长，而且要 求试验人员有一定经验，才可取得较精确的试验结果。其它检测t n 的方法， 可采用反射光谱学方法【4 】、分光光度法【5 1 以及根据凯氏定氮法原理设计的全自动凯 氏定氮仪对肉品浸提液中的t n 进行测定。虽然这些方法都拥有较高的回收率、 灵敏度和精确性，但由于这些方法需要对样品做大量的前处理工作，并且一般要 取得浸提液后才能进行测量，因而难以满足当前对于大批量样品简单、快速、无 损的检测要求。 ( 2 ) 细菌数目检测 肉品中的微生物可分为两大类，一类是腐生微生物，如：细菌、酵母、霉菌、 3 f 嗅觉可视化技术检测猪肉新鲜度的研究 假单胞杆菌属、无色杆菌属等，这些细菌会加速肉质的腐败变化；第二类是庙原 微生物，如：沙门氏菌、金黄色葡萄球菌等。这些细菌不单会降低肉品品质，而 且会传染疾病。肉品在腐败过程中的分解产物为细菌的生长繁殖提供了良好条件， 细菌的大量繁殖必将进一步分解肉中的蛋白质、脂类和糖类等营养成分，这又进 一步加速了肉品的腐败速度。储藏在一定条件下的肉品中的细菌数目几乎呈线性 增长 6 1 。因而，细菌数目的多少是评判肉品被污染程度及卫生质量的重要依据，同 时也可通过观察细菌在肉品中的繁殖动态，为检验样品的卫生学评价提供依据。 目前细菌检测手段主要包括：菌落总数检测和假单胞菌属数目的检测。 菌落总数是指在一定条件下( 如需氧情况、营养条件、p h 、培养温度和时间等) 每克( 每毫升) 检验样品中所生长出来的细菌菌落总数。通常细菌总数越多说明肉品。 的腐败情况越严重。当肉品中菌落总数超过1 1 0 7 时，可认定该肉品已经变质【刀。 目前菌落总数的检测主要采用的是直接镜检计数法【8 】，即经过处理后的肉品采用普 通营养琼脂平板在3 7 c 有氧情况下培养4 8 h ，能在上面生长的细菌菌落总数。由 于是在有氧、中温条件下进行细菌培养计数，故此对于厌氧菌、微需氧菌、嗜冷 或嗜热菌以及有特殊营养要求的细菌不能进行很好的检测。所以，菌落总数也不 能真正地代表实际肉品中真实的活细菌数目。 假单胞菌属( p s e u d o m o n a s ) 是冷却肉上常见的需氧型腐败性嗜冷菌，在冷藏条 件下仍会生长且导致肉品的细菌性腐败。当冷却肉中的假单胞菌属总数超过一定 数目时，肉就会明显腐败并散发出臭味。因而，假单胞菌的数目在一定程度上直 接代表了冷却肉中细菌性腐败的程度，是当前需要检测的一个重要指标。假单胞 菌属数目的检测可根据国际标准【9 】来进行检测，即采用假单胞菌属培养基 p s e u d o m o n a d e s 琼脂在2 5 。c 有氧情况下培养4 8 h ，选择测定计数样品中每克或每毫 升中假单胞菌的数目，并通过氧化酶试验及在k l i g l e r 氏琼脂生长来做证实。鉴于测 定假单胞菌属需要较长的时间及步骤复杂，国内外都加大了冷却肉在存储、运输 过程不同温度条件下一些细菌的校正模型研究工作【1o 1 1 】，建立的模型可对肉品中微 生物的生长发展情况进行较为准确的预报。但由于肉品本身的品质以及存储条件 等都不尽相同，校正模型很难考虑到所有因素的影响，因而要应用于实际中还需 要更进一步的研究。 ( 3 ) p h 值的测定 猪屠宰后，由于肌肉中的代谢过程发生改变，肌糖元剧烈分解，乳酸和磷酸 4 江苏大学硕士学位论文 逐渐聚积，使肉的p h 值下降，如宰后1 h 的热鲜肉，p h 值可降到6 2 6 3 ，2 4 h 后会降至5 6 , - , - 6 0 ，此p h 值在肉品工业中叫做“排酸值，它能一直维持到肉发 生腐败分解前，因此新鲜肉的肉浸液的p n 值一般在5 8 - 6 8 范围内。肉腐败时， 肉中蛋白质在细菌酶的作用下，会被分解为氨和胺类等碱性物质，这会使肉趋于 碱性，p h 值显著增高。故p h 值可作为检查肉类质量的一个指标，但不能作为绝 对指标和最终指标，因为还有其它因素能影响到肉类p h 值变化。 屠宰前牲畜的健康状况对肉的p h 值影响。如宰前处于过度疲劳、虚弱或 患病的动物，其生前能量消耗过大，肌肉中所贮存的肌糖元较少，屠宰后蓄积于 肌肉中的乳酸量必然较低，鲜肉的p n 值会显得较高。 冷处理的程度和施行方法的影响。例如新鲜冷藏肉的“排酸值 为p h 5 8 6 4 ，冻肉则为p h 6 0 6 5 ，快速冷冻肉比缓慢冷冻肉的p h 值高0 2 。不 同腐败分解过程的影响。有时候细菌腐败分解过程中产生的氨与其他产物结合成 盐类，失去中和酸的能力，或有时候变质肉在腐败过程中蓄积大量的有机酸类， 结果都使得肉的p h 值仍与普通新鲜肉相似。 上述情况都说明p h 值不能作为评定肉类新鲜度的唯一标准。 ( 4 ) k 值的测定 动物死后腺嘌呤核苷三磷酸( a t p ) 在a t p 酶的作用下，依次分解为二磷酸腺苷 ( a d p ) 、磷酸腺苷( a m p ) 、肌苷酸( i m p ) 、次黄嘌呤核苷( h e r ) 、次黄嘌呤( 眦) 。肌 苷酸( i m p ) 又称5 一次黄嘌呤核苷酸，是a t p 分解过程的中间产物，而a t p 分解的 最终产物为次黄嘌呤核苷、次黄嘌呤。将次黄嘌呤核苷、次黄嘌呤的累积量与上 述物质量之和的比值称为k 值，是新鲜度评定中的一个重要指标【1 2 , 1 3 】。当前所采 用的主流方法为液相色谱分析法【1 4 1 ，取得一定量的肉浸液后，采用高效液相色谱 法可将核苷酸中的肌苷酸、肌苷和腺苷酸等分离开，它的前处理比较简单方便， 测定较为准确。但是由于受到检测仪器昂贵和检测速度缓慢的限制，当前仅限于 实验室内的分析应用，难以实现便捷的现场快速无损检测。 ( 5 ) 肉色的测定 新鲜猪肉的肌肉呈均匀的淡红色，脂肪洁白。肉色能反映肉的新鲜程度，是 肉制品主要的感官指标之一。肉色主要取决于肌肉r ；的色素物质肌红蛋白和血红 蛋白含量。肉色的深浅情况反映了猪肉的生理、生化以及肉品中微生物的变化情 况，关于肉色测定的相关原理及问题可参照相关文献 1 5 】。人们在肉品的选购过程 5 嗅觉可视化技术检测猪肉新鲜度的研究 中，首先观察的便是肉品外表色泽和外部状态，因而肉色的鲜嫩程度是人们选购 肉品的主要参考标准。肉色检测的主要方法和技术包括：化学方法、肌红蛋白含 量检测和色差计法。 化学方法精确测定肉品颜色时，主要测量肉品中总的色素浓度。当前测定肉 品中总色素浓度，主要采用h o r n s e y 方法 1 6 1 ，其原理都是先提取后比色。该法室温 要求控制在2 0 以下，在萃取肉品滤液后立即移入比色杯上机比色，要求手法敏 捷，过滤后立刻上机进行比色( 8 0 丙酮作为空白对照) ，迅速读取光密度值。否则 会由于丙酮的挥发而造成测定浓度偏高。 肉品中的肌红蛋白( 约占7 0 - - 8 0 ) 和血红蛋白( 约占2 0 - - 3 0 ) 是影响颜 色的两大主要因素。在畜体放血充分的情况下，肉的颜色主要由肌红蛋白的氧化 还原状态及氧结合量来决定。还原型肌红蛋白( m b ) 本身是暗红色，与氧结合可生 成鲜红的氧合肌红蛋白( m b 0 2 ) 和褐色的高铁肌红蛋i 刍( m m b ) 。正常流通条件下， 几个小时内还原型肌红蛋白就会被完全氧化而成为鲜亮红色的氧合肌红蛋白，继 而在微生物的作用和低氧分压下，氧合肌红蛋白会缓慢的氧化为褐色的高铁肌红 蛋白，使得肉色从鲜红变为棕褐色。该转变过程需要较长时间【1 7 1 。对于肉品中肌 红蛋白含量的测定方法有陈铭等人提出的2 种心肌m b 测定方法【1 8 】和孙京新等人 提出的m b 分离提纯方法【1 9 1 。这两种方法都是在对肉品进行称重、剪碎、匀浆后 经高速离心提取上清液，然后对上清液进行处理后，在分光光度计上进行光谱扫 描，再与标准曲线对比或由光密度值计算得到m b 含量。另外，也可采用反射分光 光度计测定肉品表面m m b 占肌红蛋白的百分比m m b ，直接以m m b 来评定肉 的变色程度【2 0 1 。这种方法只能测定肉品表面的m m b 相对含量，而对于肉品内部 肉色变化难以进行准确评定。 国际上对肉色进行测量的另外一个标准是对肉的l ( 亮度) ，a 幸( 红度) 和b ( 黄 度) 进行精确的测定，主要采用色差计。色差计可在1 秒内得到肉品的三个颜色指 标，是当前国际上比较通用的检测方法。但在肉色评定中应根据我国实际，如我 国地方猪种肉色的l 幸值偏高【2 u ；另外色差计所反映的是肉表面的三个颜色指标， 不能反应肉内部的新鲜度。 ( 6 ) 其它方法 近年来一些相对便捷的方法如电导率【2 2 】、电位法【2 3 1 、阻抗法 2 4 】也相继用来检 测肉品的新鲜度，但这些方法检测猪肉新鲜度时还存在一定的问题，需要更进一 6 江苏大学硕士学位论文 步的研究。如电导率法的检测结果虽与理化结果有着较好的相关性，但应用时首 先要取得肉浸液，仍是一种破坏性检测方法；电位法测量的是肉品表面物质的萃 取液，虽可用来评定肉品鲜度，但该法难以反应肉品内部鲜度变化且方法较为繁 琐；阻抗法测鲜度时，肉品的阻抗与自身水分含量、组织状态等有着很大的关系， 单纯依靠测量阻抗难以反应肉品的真实状态。由此也可看出这三类方法在实际应 用中还有一定限制。 1 2 3 无损检测方法 传统的感官评定法受主观因素影响很大，而生物、理化检测存在费时、费力、 检测仪器昂贵等缺点，难以满足生产生活中快速检测的需求 2 5 1 。近年来，很多学 者对肉品新鲜度的快速无损检测做了大量的研究工作，所采取的检测方法也较为 多样，如采用超声波技术来测定肉品中肌内脂肪( i m f ) 含量【2 6 】，采用计算机图像处 理技术来检测肉品纹理特征【2 刀等等。而广泛应用于农产品无损检测领域的近红外 光谱分析技术的研究也时见报道，研究中所采用的测量方法大多为漫反射光谱法。 b y r n e 等人在7 5 0 , - - , 1 0 9 8 n m 光谱范围对牛肉的剪切力、嫩度、香味等进行了建模 预测，模型对剪切力及嫩度都有着较好的预测结果 2 8 】；c o z z o l i n o 等人在2 0 0 2 5 0 0 n m 的可见近红外光谱范围内，分别对完整的猪肉表面颜色和绞碎后的猪肉颜 色进行了研究，发现对于肉品的颜色，l 、a 值都有着较好的预测，而b 结果误 差较大【2 9 】；a l o m a r 等人采用近红外光谱分析法1 0 0 正确区分了冷却肉与冷冻肉 【3 0 】；t o g e r s e n 与h i l d r u m 等人采用近红外光谱分析技术对肉品的鲜味、感官品质等 的在线检测做了大量的研究工作【3 1 ，3 2 】；最近s h a c k e l f o r d 等人研究了近红外光谱技 术用于肉品质量检测时最佳的光谱范围【3 3 1 ，为进一步深入研究近红外光谱分析在 肉品检测中的应用建立了良好的基础。但利用近红外光谱技术检测猪肉新鲜度时 易受猪肉中水分的干扰从而影响检测精度。同时，为了能够客观地对肉品进行感 官评定检测，电子鼻、电子舌等一些新的电子产品被相继研发出来并应用于肉类 品质的快速无损检测中【3 4 3 5 删，这些技术虽然在一定条件下可对某些感官标准进行 测定，但容易受到复杂因素的影响，如：电子舌易受环境温度和湿度的影响，而 电子鼻需要较高的工作温度；且二者都只能检测某些特定成分，单一应用其来检 测或者评定猪肉新鲜度还不够完善，有待进一步研究。 综上所述，当前测定肉品的新鲜度面临着测量参数多、测量技术复杂多样、 测量周期长等局限，也没有可满足肉品工业化生产领域和消费者需求的可方便使 7 嗅觉可视化技术检测猪肉新鲜度的研究 用的检测仪器。因此，研究一种新型的可以快速、方便、无损的检测猪肉新鲜度 的方法是非常重要的。 1 3 嗅觉可视化技术的国内外研究进展 气味是评价肉类鲜度的最重要参数之一。猪肉在腐败过程中，由于微生物和 自身酶的作用，都会产生含氮、胺、氨、醇类和含硫等挥发性物质，对这些特征 性挥发物质的测量可用于判别猪肉的新鲜度。因此，可通过合适的气体传感技术 对猪肉的可挥发气体进行全面检测，从而反映肉品新鲜度的状态，实现猪肉新鲜 度的无损、快速、方便检测。 嗅觉可视化技术是2 0 0 0 年由美国的k e n n t hs s u s l i n k 教授首先提出的，它 是指根据化学显色剂与气体反应后的颜色变化来对气体进行定性或定量分析【3 7 1 。 虽然比色传感器的概念提出的时间不长，但是利用各种指示剂或显色物质为敏感 材料而制成光学气体传感器的研究很早就展开了。早在1 9 9 6 年，t u f t s 大学的d a v i d r w a l t 等人就通过将尼罗红固定在不同极性的聚合物膜中，以不同极性分子结合