CN101493431A - 利用电子鼻检测鸡肉新鲜度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用电子鼻检测鸡肉新鲜度的方法，旨在提供一种快速简便，使用方便，能够减少贮存条件对检测结果的影响，测定结果客观可靠的利用电子鼻检测鸡肉新鲜度的方法。包括下述步骤：将待检测鸡肉样品放入密封容器中，恒温水浴加热；将加热后的鸡肉样品放入测试室中，样品散发出的气味经过由4个不同类型的气体传感器组成的气体传感器阵列进行检测；收集气体传感器阵列采集的数据，对采集的数据进行数据处理，根据数据处理结果评定鸡肉新鲜度。本发明的检测方法采用由4个不同类型的传感器组成的电子鼻对鸡肉样品进行检测，检测结果客观、准确、快捷，重复性好，减少了特征值的提取量，分析过程简单，传感器的用量小。

Description

利用电子鼻检测鸡肉新鲜度的方法

技术领域

本发明涉及一种鸡肉新鲜度的新型检测方法，更具体的说，是一种基于气体传感器阵列对鸡肉新鲜度的检测方法。

背景技术

鸡肉有优质的蛋白质、脂肪和维生素等，是人们生活中重要的食品之一。其在贮存、加工和运输过程中，由于自身和外界环境、微生物等的作用，使肉体腐败变质，产生不良风味，致使品质下降。变质腐败的鸡肉营养价值降低，适口性差，同时会产生有毒有害物质，对食用者造成危害。因此，鸡肉新鲜度的检验越来越受到人们的重视，检验方法和手段也不断提高。检验鸡肉的新鲜度，一般分为感官检验，物理化学检验和微生物检验。感官鉴定的结果不易量化，存在主观片面性，即使检查人员有足够的经验，很多情况下也难以得出正确的结论。鸡肉新鲜度的理化检验是以肉类腐败变质的物性改变、产物的变化为基础，进行定性定量分析。理化检验方法较多，如粘度、导电率、挥发性盐基氮的测定、纳斯勒氏试剂氨反应、球蛋白沉淀反应、PH值的测定、硫化氢的测定等。但只有挥发性盐基氮的测定作为国家现行法定测定方法，其他的实验室检测方法只能作为肉品新鲜度的辅助检验方法。微生物检验的缺点是需要专用设备和专业人员来操作，而且时间长，至少需要48h-72h。

为了能够快速、有效、方便的检测鸡肉新鲜度，人们一直寻找新的方法和技术。目前国内外正在探索的快速检验鸡肉新鲜度的方法有：(1)用pH试纸条测定鸡肉新鲜度；(2)球蛋白沉淀试验快速检验肉质新鲜度；(3)使用滤纸条测定肉的新鲜度；(4)通过测定电导率判定肉新鲜度；(5)色彩色差计快速检测肉新鲜度；(6)TTC还原快速测定肉新鲜度；(7)茚三酮呈色反应等。以上所列的各种用于鸡肉新鲜度的快速检验方法，存在精度不够、仪器造价昂贵或者需专业人员操作等问题，在实际应用上还存在一定的困难，仍处在研究阶段。

因此，迫切需要一种客观、快速、有效的方法来测定鸡肉新鲜度。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，其应用受到人们的广泛重视。

经检索，有相关中国专利，申请号02111046.8“一种嗅觉模拟装置及嗅觉模拟测试方法”，申请号03131660.3“基于气体传感器阵列技术的食品气味快速检测及装置”，申请号200610040348.9“食品香气的可视化检测方法和装置”。用以上几种发明用来检测肉新鲜度，存在以下不足：1)组成检测装置的传感器数目过多，收集到大量和肉新鲜度无关的信息，影响结果的准确性；2)每个传感器特征值的提取过多，引入了大量无用信息。3)分析方法过于复杂，实际应用不方便。申请号200510059937.7“一种畜禽肉类新鲜度无损快速检测的方法及技术”。该发明是利用光的反射检测肉的新鲜度，有检测精度受光源强度影响，检测装置和方法复杂的缺点。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种快速简便，使用方便，能够减少贮存条件对检测结果的影响，测定结果客观可靠的利用电子鼻检测鸡肉新鲜度的方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种利用电子鼻检测鸡肉新鲜度的方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)将鸡肉样品放入测试室中，样品散发出的气味经气体传感器阵列检测；所述气体传感器阵列由食品在烹调过程中产生的挥发性气体传感器、硫化氢及挥发性硫化物传感器、氨气和挥发性的氨类或胺类物质传感器、空气质量气体传感器组成。所使用的气体传感器为天津费加罗电子有限公司生产经销的TGS系列气体传感器，分别为食品在烹调过程中产生的挥发性气体传感器TGS880、硫化氢及挥发性硫化物传感器TGS825、氨气和挥发性的氨类或胺类物质传感器TGS824、空气质量气体传感器TGS2602组成。

(3)收集气体传感器阵列采集的数据，对采集的数据进行数据处理，根据数据处理结果评定鸡肉新鲜度。

通过对传感器阵列中第一传感器即食品在烹调过程中产生的挥发性气体传感器TGS880、第二传感器即硫化氢及挥发性硫化物传感器TGS825、第三传感器即氨气和挥发性的氨类或胺类物质传感器TGS824、第四传感器即空气质量气体传感器TGS2602采集数据的分析发现，随着采集时间的延长，传感器阵列中各个传感器的输出信号逐渐增加。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。

取每个传感器采集时间内输出信号的平均值作为该传感器对鸡肉气味响应的特征值。电子鼻由4个传感器组成，这样每个样品共有4×1＝4个特征值，这4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。可以对各传感器获得的特征值求积、求和、或者用向量表示作为最终的数据融合结果。

为了使分析过程简化，用4个传感器输出信号特征值之和来表示每个鸡肉样品的特征。因此，上述步骤(3)中对采集的数据进行处理的过程包括下述步骤：

(1)确定每个传感器的采集时间内输出信号平均值作为特征值。

(2)对每个传感器的特征值进行数据融合，用传感器阵列中4个传感器输出信号特征值之和来表示每个鸡肉样品的特征，从而评定鸡肉新鲜度。

为了得到最佳的测试结构，在测试室内传感器阵列中的4个传感器分别固定在传感器支架同一圆周上的四等分点上。

本发明的检测原理为：被检测样本散发出的气体与传感器阵列相接触，传感器阵列中每个传感器的导电性能发生变化，该导电性能变化的大小与被测气体的种类、浓度有关，根据每个传感器导电性能与气体种类、浓度之间的相互关系就可测定被检测的样本。具体来说一种气体呈现在一个传感器面前，传感器把气体输入转换成电信号，多个传感器对一种气体的响应便构成了传感器阵列对该气味的响应谱，每种气体都会有它的的特征响应谱，根据该特征响应谱便可区分气体的种类、浓度。在不同试验条件下，鸡肉挥发性成分发生变化，用电子鼻中的多个传感器检测鸡肉挥发性成分的变化程度，从电子鼻输出信号中提取特征，进而用电子鼻技术评价鸡肉新鲜度。本发明的检测方法采用由食品在烹调过程中产生的挥发性气体传感器、硫化氢及挥发性硫化物传感器、氨气和挥发性的氨类或胺类物质传感器、空气质量气体传感器组成的传感器阵列对鸡肉样品产生的气体成分进行检测，并以每个传感器的采集时间内输出信号平均值作为特征值，用传感器阵列中4个传感器输出信号特征值之和来表示每个鸡肉样品的特征，判断该鸡肉样品的新鲜度。

如果要判断鸡肉样品的新鲜度等级，依据上述原理，在判断鸡肉样品的新鲜度之前，首先，按照本发明的方法对不同的鸡肉样品进行检测，得到不同情况下鸡肉样品的特征值之和，制定评定鸡肉样品新鲜度的标准作为评定鸡肉新鲜度的依据。检测时，按照本发明的方法确定被检测样品的4个传感器输出信号特征值之和，将被检测样品的特征值之和与标准特征值之和进行比较，从而评定鸡肉样品的新鲜度等级。

如果要比较两个不同的鸡肉样品哪个更新鲜时，则可以通过比较两个被检测样品的特征值之和的数值就可以判断，数值大的鸡肉样品新鲜度低。

本发明具有下述技术效果：

(1)本发明的检测方法采用由4个不同类型的传感器组成的电子鼻对鸡肉样品进行检测，检测结果客观、准确、快捷，重复性好。并且，通过对4个传感器类型的选择和特征值的确定，减少了特征值的提取量，分析过程简单，传感器的用量小，检测方法简单方便，费用低。而且，本发明的检测方法增加了对样品加热的预处理，可以使不同条件下贮存样品的挥发性成分处于同一水平，减少了贮存条件对检测结果的影响。

(2)本发明的检测方法气体直接通过检测的传感器阵列，气体能够充分的与传感器接触，检测时间短，只需5分钟。

附图说明

图1为本发明利用电子鼻检测鸡肉新鲜度的方法的流程图；

图2为传感器阵列布置示意图；

图3为图2的俯视图。

图中：1为传感器，2为传感器支架。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明详细说明。

本发明利用电子鼻检测鸡肉新鲜度的方法采用的电子鼻测试系统由测试室、气体传感器阵列、数据采集和计算机处理部分组成。电子鼻测试系统进行测试时，将测试样品放入测试室，样品散发出的挥发性成分与传感器阵列接触。传感器响应信号经过数据采集系统进入计算机进行数据处理。本发明所用的传感器阵列布置如图2和图3所示，在传感器支架2上沿圆周方向分别布置有本发明检测方法中使用的4个传感器1。为了得到最佳的测试结构，在测试室内传感器阵列中的4个传感器分别固定在传感器支架同一圆周上的四等分点上。

本发明利用电子鼻检测鸡肉新鲜度的方法的流程图如图1所示，以下以检测25℃保存3小时的鸡肉为例进行说明。

(1)将待检测鸡肉样品放入密封容器中，恒温水浴加热，恒温水浴加热的温度为30℃，加热时间为5min。

(2)从恒温水浴中拿出密封容器，把密封容器放入测试室，使恒温水浴加热后的鸡肉样品置于测试室中，打开密封容器的盖子，使样品散发出的气味经过测试室内的气体传感器阵列进行检测。

(3)收集传感器阵列中第一传感器即食品在烹调过程中产生的挥发性气体传感器TGS880、第二传感器即硫化氢及挥发性硫化物传感器TGS825、第三传感器即氨气和挥发性的氨类或胺类物质传感器TGS824、第四传感器即空气质量气体传感器TGS2602采集的数据，传感器阵列输出信号与采集时间的关系如表1所示。

表1

根据表1中得到的数据确定每个传感器采集时间1min内输出信号平均值作为特征值，如表2所示。

表2  单位：V

第一传感器	第二传感器	第三传感器	第四传感器
				0.6012	0.0383	0.6770	0.1392

对每个传感器的特征值进行数据融合，用传感器阵列中4个传感器输出信号特征值之和来表示鸡肉样品的特征，则25℃保存3小时鸡肉样品特征为表2中4个传感器特征值之和为：

∑a_i＝0.6012+0.0383+0.677+0.1392＝1.3165

将上述特征值之和1.3165与标准特征值之和进行比较，从而可以评定该鸡肉样品的新鲜度等级。

对于未知保存时间和保存温度的鸡肉样品，可以采用同样的方法进行检测。将得到的特征值之和与标准特征值之和进行比较，从而可以评定该鸡肉样品的新鲜度等级。当不需要评定鸡肉样品新鲜度等级，只需要对两种或多种不同鸡肉样品的新鲜度进行比较时，则采用上述同样的方法得到不同鸡肉样品的特征值之和，对不同鸡肉样品的特征值进行比较，特征值之和大的鸡肉样品不新鲜。

利用上述相同的方法得到5℃保存不同时间鸡肉样品的特征值之和，结果如表3所示。

从表3中可以看出，随着保存时间的增加，鸡肉样品的特征值之和增加，鸡肉样品新鲜度降低。

表3

保存时间(天)	1	2	3	6
					特征值之和(V)	1.065	1.368	1.539	4.803

Claims (3)

1、一种利用电子鼻检测鸡肉新鲜度的方法，其特征在于，包括下述

步骤：

(1)将待检测鸡肉样品放入密封容器中，恒温水浴加热，恒温水浴加热的温度为10～50℃，加热时间为5～15min；

(2)将恒温水浴加热后的鸡肉样品放入测试室中，鸡肉样品散发出的气味经过测试室内的气体传感器阵列进行检测；所述气体传感器阵列由食品在烹调过程中产生的挥发性气体传感器、硫化氢及挥发性硫化物传感器、氨气和挥发性的氨类或胺类物质传感器、空气质量气体传感器组成；

(3)收集气体传感器阵列采集的数据，对采集的数据进行数据处理，根据数据处理结果评定鸡肉新鲜度。

2、根据权利要求1所述的利用电子鼻检测鸡肉新鲜度的方法，其特征在于，步骤(3)中对采集的数据进行处理的过程包括下述步骤：

(1)根据每个传感器的输出信号与采集时间的关系，确定每个传感器采集时间内输出信号的平均值作为特征值；

(2)对每个传感器的特征值进行数据融合，用传感器阵列中4个传感器输出信号特征值之和来表示每个鸡肉样品的特征，从而评定鸡肉新鲜度。

3、根据权利要求1或2所述的利用电子鼻检测鸡肉新鲜度的方法，其特征在于，传感器阵列中的4个传感器分别固定在传感器支架同一圆周上的四等分点上。

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