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1、分析与检测3基于电子舌的乳制品品质特性及新鲜度评价范佳利,韩剑众,田师一,邓少平(浙江工商大学食品质量与安全系,浙江省食品安全重点实验室,浙江杭州,310035)摘要利用仪器快速、客观地评价乳制品的品质和新鲜度一直是乳制品相关研究的热点,利用课题组开发的多频脉冲电子舌,对5种品牌的UHT(超高温)灭菌纯牛乳和2种品牌的巴氏杀菌纯鲜牛乳进行了评价试验。采用主成分分析法进行数据处理。试验结果表明,电子舌可以很好地区分不同企业采用不同热处理工艺生产的牛乳产品;在室温(20℃)和冷藏(4℃)条件下,鲜牛乳品质随贮藏时间变化的特性也可以通过电子舌表征。电子舌作为一
2、种新型的现代化智能感官仪器,在乳制品的品质及新鲜度评价中具有较大的潜力。关键词牛乳,电子舌,品质控制,新鲜度乳制品品质具有复杂而多元的特性,受到多种因试验所用的电子舌系统主要由传感器阵列、多频素影响。由于各品牌产品的工艺条件及奶源产地等脉冲扫描仪和计算机3部分组成(图1所示)。差异,现有的理化及微生物学等质量标准对于客观有表1不同品种的牛乳产品效地反映乳制品品质特性尚有一定的局限性(特别产品品牌类型热处理工艺产地贮藏条件蒙牛纯牛乳UHT内蒙古室温是感官性能)。传统的感官品评依据个人的主观感伊利纯牛乳UHT内蒙古室温觉和经验,人为因素较大,评价结果缺乏客观
3、性和一天山雪纯牛乳UHT山东济南室温致性。如何利用电子舌对乳制品进行品质评价和控双峰纯牛乳UHT浙江杭州室温光明纯牛乳UHT浙江杭州室温制、等级判定及新鲜度(货架寿命)的有效监控,不仅光明纯牛乳UHT黑龙江室温是各生产企业保持和稳定其品牌质量的客观要求,也双峰鲜牛乳巴氏浙江杭州≤4℃是产品质量监管的迫切需求。电子舌技术已在茶叶光明鲜牛乳巴氏浙江杭州≤4℃[1][2][3]品质、生物发酵、酒饮料等方面得到了较多的应用研究,并已取得了很大进展。本课题组研制的以多频大幅脉冲作为激励信号的新型伏安型电子舌,为[4-5]智能型电子舌(商品名为智舌),已在国内部分大
4、型食品企业得到实际应用。课题组以不同品牌和不同工艺生产的牛乳产品为对象,进行品质特性和新鲜度的评价,为电子舌在牛乳品质控制中的应用提供试验依据。1材料和方法图1电子舌系统结构示意图111试验材料该电子舌包含6个工作电极(铂电极、金电极、试验样本采用市售的5种品牌(蒙牛、伊利、天钯电极、钛电极、钨电极和银电极)的传感器阵列。山雪、光明、新希望双峰)的纯牛乳和2种品牌(光以1mm×5mm铂柱电极为辅助电极,Ag/AgCl作为明、新希望双峰)的纯鲜牛乳(表1所示)。其区别主参比电极,通过6通道多频大幅脉冲信号激发采集装要在于热处理工艺和产地等。置,使工作电极对
5、溶液进行多频大幅脉冲伏安法扫112电子舌(智舌)系统描。正向最大多频大幅脉冲电位015V,负向多频大幅脉冲电位-015V,递减脉冲幅度011V。频率段为第一作者:硕士研究生(韩剑众教授为通讯作者)。100、10、1Hz,相当于脉冲时间间隔分别为0101、011、3浙江省高校“重中之重学科”建设项目(ZZ05207)收稿日期:2009-03-04,改回日期:2009-04-281s的大幅脉冲伏安法。提取响应电流信号的物理、2009年第35卷第6期(总第258期)177食品与发酵工业FOODANDFERMENTATIONINDUSTRIES化学特征值进行数据
6、处理和模式识别。图2为典型频率段提取43个特征值,每个工作电极提取129个的牛乳样品测定的信号激发和采集示意图。在每个点。图2大幅脉冲激发电势和电流响应信号113试验方法品质特性越相似。图3中主成分1和主成分2保留UHT纯牛乳样品均未做任何前处理,巴氏杀菌了8113%的原始数据信息,其中主成分1包含的信纯鲜牛乳样品于20℃恒温水浴锅中预热10min。所息量为6910%,对2种品牌的不同工艺生产的牛乳有样品都在常温(约为20℃)下于烧杯中进行检测,样品进行了很好的区分。结合表1可以发现,热处理每杯样品重复测定3次。工艺造成的品质特性差异主要体现在主成分1轴
7、上,114数据处理与分析2种不同热处理工艺(UHT灭菌和巴氏杀菌)生产牛主成分分析(principalcomponentanalysis,PCA)乳样品的主成分得分点分别落在了图中各自的区域;是模式识别中最基本的多元统计分析方法。它是在主成分2则较好地反映出不同品牌样品之间的差别,保留原始变量主要信息的前提下将多元指标问题转光明品牌的2种样品集中分布在得分图的右上角,双换成少数几个综合指标问题,起到降维与简化问题的峰品牌的样品则主要分布在图的中下部。在得分图作用,使得在研究复杂问题时更容易抓住主要矛上,电子舌不仅能区分出不同热处理工艺生产牛乳品[6]盾。
8、质特性的差别,而且能够反映不同牛乳之间的品牌特提取电流采集信号的顶点和拐点值作为
