CN101680866A - 食品的消费安全性的测定 - Google Patents

Abstract

一种测定和监视食品安全性的方法，采用生物电阻抗分析法测量和计算食品的电阻、电抗、阻抗、电容和相位角值，随后随时间跟踪这些值以显示食品的新鲜度、适口性和安全性，并且相比于新鲜度和适口性的已建立的平均值探知变化率的差异，从而显示食品可能的污染。

Description

食品的消费安全性的测定

背景技术

本专利申请要求2007年5月23日提出的60939703号美国临时专利申请和2007年10月27日提出的11912887号美国专利申请的优先权，上述两专利的全部内容在此作为参考合并入本专利申请中。

本发明涉及一种测定一食品生物实体的消费安全性的方法和系统，该食品生物实体至少包括一活的或先前活的生物体的一部分。

排在安全性(其通常为假定的)之后，消费者相信适口性是肉类和食品质量的单一的最重要的部分。食品污染已经成为对公众健康的一个巨大威胁。

无论污染源是传染或污染物质，都会得到累积的作用下限而导致消费实体的发病率和死亡率。对于这些污染物的效果的通常观点是其会影响生物食品的细胞结构，特别是影响膜。

申请人以前在涉及新鲜度和适口性时已经表明过，活的和先前活的食品共同具有一种基本的细胞结构。

在下述的美国专利和专利申请中，列举了未必一定与本专利申请相关的现有技术。

美国专利第4985125号于1991年授予渡边(Watanabe)等人，专利名称为“使用生物传感器检测肉类新鲜度的方法”，其中提及“一生物传感器，包括一主体和一内置于主体中的感测电极；该感测电极具有一感测部，一缓冲溶液能够不断地供给至该感测部；该主体具有一进口，该进口可以直接与样品接触，从而从该进口那里自所述样品使待化验的分子加入。”这种生物传感器可以对样品中所包含的指定的一分子快速方便的进行化验，无需对该样品进行任何预先处理。

美国专利第5088822号于1992年授予神田(Kanda)，专利名称为“肉类新鲜度测量装置”，其中提及“一种肉类新鲜度测量装置，其通过检测肉中含有的一种色素的变化来测量肉类的新鲜度。”为此目的，肉被曝露于一光源发出的不同波长的光线下，并且，自肉所得的光线按照各自的波长分成光谱，由一光电转换元件接收。各波长的光谱数据被放大，然后放大的数据通过一模数转换器转换成一数字信号，该数字信号用一随机存取存储器RAM存储。基于存储的光谱数据并使用指定的计算公式，一中央处理器(CPU)计算并输出肉中的色素含量。

美国专利第5788643号于1998年授予费尔德曼(Feldman)，专利名称为“用于监控慢性充血性心力衰竭病人的方法”，其中提及“在一种用于监控慢性充血性心力衰竭病人的方法中，一高频电流在设置于病人两肢的电极间流过。”测量该电流、电压以及电流和电压间的相位角，从而能够计算充血性心力衰竭(CHF)标记值。计算出的CHF标记值随后与病人在已知的稳定的条件下建立的基线值作比较。如果计算出的CHF标记值与基线值之间的差异超过规定的限度，则开始实施干预。该CHF标记值可以包括电阻、电抗、阻抗、体内水总量和细胞外液。此外，该CHF标记值可以包括表示病人水合状态的优值系数(figure of merit)。

美国公开专利申请第2004/0014235号，于2004年被凯利(Kelly)等人公开，专利名称为“聚合体食物腐败传感器”，其中提及“一种聚合体食物腐败传感器，其包括一种含有一种氮杂大环过渡金属配合物的聚合体。”该配合物有选择地束缚生物胺，例如由食物腐败微生物所释放的尸胺、腐胺及组胺等。暴露于生物胺后，该聚合体经历一可检测的颜色变化，从而指示食品腐败可能已经发生。在一实施例中，该聚合体使用生物胺来进行分子印迹，从而给予选择性的亲和力。该聚合体很容易与通常的食物容器合成一体，并且能够用于光导纤维检测设备。

美国公开专利申请第2005/0058751号，于2005年被布罗茨基(Brotsky)等人公开，专利名称为“肉类的生产期(yield life)和货架期(shelf life)”，其中提及“本发明涉及一种方法，其用于处理肉类以达到更高的产量，并且对肉的品质无影响。”该方法包括步骤：1.使用较高pH值的(超过6)磷酸盐溶液处理肉，优选采用注射法；2.使用磷酸盐溶液处理完后，使用较低pH值的溶液(优选低于5.6)接触肉，优选采用浸渍或喷雾法。

本发明的目的在于避免现有方法和技术的缺点和不足，并提供一种新颖的方法来测定食品的消费安全性。

发明内容

在此使用的术语“活的”食品表示任意和全部有生命的生物体，包括肉、鱼、禽、水果和蔬菜。

在此使用的术语“生物实体”表示一活的或先前活的生物体的任意和全部的部分、局部或整体。

在此使用的术语“受实验者”表示被研究的部分、片段、“切片”或整体的生物实体。

在此使用的术语“电极配置”表示任意和全部的用以引入和测量电信号和相应的电压降落的配置，通过在受实验者表面上、围绕所述表面、进入所述受实验者来布置该配置和/或将所述受实验者放置于所述电极配置之上，该电极配置单独的或作为另一器械的一部分来使用。

在此使用的术语“平均数”表示统计上地有效样本数量划分测量值的结果。

在此使用的术语“正常”表示对一规定的族群为特定的平均值结果，族群包括但不限于年龄、性别、物种或切片。

在此使用的术语“最佳的”表示最好的或最适合的值，其可以主观地个别地或共同地获得，或其可以客观地获得，如与一指定的并由专业人士、专家和那些本领域经验丰富的人所认同规范或金标准(gold-standard)相比较，并通过在那客观范围内的值的个人选择，一个体可以表达和选择他们个人的最佳的值。

在此使用的术语“个别的”表示一单独的受实验者或个别受实验者的一均一集体族群所特有的那些发现，其归属于一基于占优势数量的相似的并经商定的特征建立的族群，例如但不限于属、物种、切片、品种或其它这样的公认的肉体性和结构的特征。

在此使用的术语“肉”表示牛(Bos)、猪、绵羊(Ovis Aries)、水牛、野牛、骆驼、山羊(Capra Hircus)、马、驴、美洲驼、驯鹿和牦牛。

在此使用的术语“禽”或“家禽”表示鸡、火鸡、鸭、鹅、珍珠鸡和天鹅。

在此使用的术语“外部装置”包括但不限于刻度尺、冰箱、显示器和/或包装材料、方法、设备或系统，以及便携温度控制装置和烹饪装置。

在此使用的术语“消费安全指数”是根据食品安全与不安全的特征来变化的客观结果。

本发明提供一种测定和监视一食品生物实体的安全性的方法，该食品生物实体至少包括一活的或先前活的生物体的一部分，其包括步骤：

役使所述食品生物实体进行生物电阻抗分析，包括测量和/或计算所述食品生物实体的电阻、电抗、阻抗、电容和/或相位角；

随时间跟踪所述值，从而显示所述食品生物实体的新鲜度、适口性和安全性；以及

相比于新鲜度和适口性的已建立的平均值探知变化率的差异，从而指示所述食品生物实体的污染。

本发明还提供一种测定一食品生物实体的消费安全性的方法和系统，该食品生物实体至少包括一活的或先前活的生物体的一部分，其包括步骤：

役使所述食品生物实体进行生物电阻抗分析，用以测量和成分分析；以及

利用所述役使步骤的结果，以显示所述生物实体的安全性的一客观范围。

本发明进一步提供了一种测定一食品生物实体的消费安全性的方法，大体上在安全或不安全方面，然后更精确地相关于多汁性、嫩度和滋味，所述生物实体消费安全性的变化，和/或最佳消费安全性的时限，所述生物实体消费安全性的损失和/或表明消费安全性的一客观范围，从而警告生产者、伙食承办商、商人和/或顾客，包括步骤：

对所述生物实体的被研究的一样本受实验者，提供其电阻、电抗、电容和相位角的正常的、平均的、最佳的和个别的测量值；

测量所述样本受实验者生物实体的电阻、电抗、电容和相位角的初始值；

按照基于所述个别的受实验者的特征和计划应用而预定的时间间隔，对电阻、电抗、电容和相位角进行测量；

记录所述测量；所述测量的初始值与所述测量的正常值及与所述测量的连续测量值作比较；以及

经由所述比较步骤、所述生物实体的消费安全性的标志、所述生物实体的消费安全性达到顶点、最低点或损失的所述发展和其变化率，确定一具体的个别的“消费安全指数”值，该值可以作为所述生物实体或其一部分的固有平均的、正常的、最佳的和/或个别特征而被报告和发现。

本发明的一目的是基于扩展数据收集方法以更清晰的阐明涉及细胞降解的时间跨度速率时生物系统和其环境的关系，从而扩展食品安全性和新鲜度的知识。

本专利申请公开后，熟知本领域的技术人员很容易了解本发明的其他目的、优点和特征。

具体实施方式

本专利申请为美国专利申请第11/548003号和国际专利申请第PCT/US2007/005164号的部分连续申请，所述在先申请被引用到本申请中。

食品污染已经成为对公众健康的一个巨大威胁。无论污染源是传染或污染物质，都会达到累积的作用下限而导致消费实体的发病率和死亡率。

对于这些污染物的作用的通常观点是其会影响生物食品的细胞结构，特别是影响膜。申请人以前在涉及新鲜度和适口性时已经表明过，活的和先前活的食品共同具有一种基本的细胞结构。

本发明采用生物电阻抗分析，是基于生理学(病理生理学)的细胞级的电学说明，其中，申请人利用测得的阻抗、电阻、电抗及计算出的相位角和电容的电学值，并随时间跟踪这些值以显示新鲜度和适口性。

阻抗的测量可以在不同的频率、功率级、恒流强度和电极配置下进行，从而作为建立一“正常”值并间歇地和/或连续地跟踪与食品新鲜度、适口性和安全性相关的变化的依据。

在本发明中，与新鲜度及适口性的已确立的平均值在变化率上的差异明确地指示出某一来源的污染，当污染的程度达到一顶点时，例如生物(细菌)的菌落计数或污染物质的累积浓度大到对细胞结构(过程和膜)产生负面影响，可由所测电学值的变化率增大后大于与新鲜度和适口性的变化相关的变化率来证明。

当变化率相对其正常速率加速变化时，指示出食品处于负面状态，消费者可以进一步测试或简单地销毁食品。

从而，本发明提供一种获取和使用生物电阻抗分析法(BIA)的测量值和结果的方法和系统，其作为一种客观方式，相当于用电学来表示各种各样的生理特征，据此，食品的消费安全性可以客观地描述与比较并实际应用。

BIA测量的方法可以包括各种各样的配置，以适应如此测量的食品的多样性，就此来说与食品的接口(电极阵列/方案，电源管理(频率、电流和电压))和电路模式(串联和/或并联)可以如此变化，从而使食品受实验者合并入在此方式中所包括的BIA测量的受控电路或电场中，进而完成该测量。

用于电极阵列/方案的所述接口可以包括：安置所研究食品于一生成的电场阵列内，在一电极方案阵列上，于其周围放置电极阵列，或者与这样的配置中所包括的一样，全面地测量“捕捉”、描述和图解所述食品受实验者的唯一的几何形状和特征，或者可以尽可能将电极方案和阵列直接引入所研究的食品受实验者内；和/或这样的电源管理配置，其可以由固定的或变化的频率、电流和电压以及电路模式(串联和/或并联)组成，并且其测量出和计算出的值可以由充分地全面地捕捉、描述和图解所述食品受实验者的唯一的几何形状和特征的这样的值和采样率组成。

用于测量和计算所述阻抗、电阻、电抗、电容和相位角的电信号可以包括基于食品类型和几何形状的多种方案，一单一或单独的频率、复数频率、或一横跨一片段或波段的光谱图示的频率。

所述包括阻抗、电阻、电抗、电容和相位角的测量出的和计算出的电学值与所包括的液体的生理值相关联：体积和分布，细胞团；由于体积、特征和膜活力与所研究的食品受实验者的唯一的和固有的特征适口性(滋味、多汁性和嫩度)相关联，并以此方式报告情况，从而提供所述所包括的值适合于食品产品来进行客观评估和主观解释的基础：包括安全等级、定价、处理、管理和布置。

由此，本发明提供一种方法和系统，在“活的”食品或“生物实体”的一生物等效模型的电学测量中使用生物电阻抗分析法(BIA)，从而提供安全性和新鲜度的一种客观评估和标准，由于安全性和新鲜度与液体、组织和细胞的特征、体积和分布以及细胞和细胞膜的电学活力相关，因此在一固定的或变化的电学频率、电流和电压下来测量阻抗(Z)、电阻(R)、电抗(Xc)和电容(Cp)并计算相位角(Pa)，进行测量时，将一四极的电极方案放置于受实验者之上、之周围和/或之内，或将受实验者放置于阵列之上，或通过放置所述食品生物实体或其一部分于一电极配置之上而将所研究受实验者放置于一电场或其一部分内，该电极配置单独组成或被包括作为一外部装置的一部分，例如刻度尺、冰箱或便携温度控制装置、包装或显示器的一部分；分别地测量所述研究受实验者，并与正常的、平均的和最佳的值相比较，并随时间连续追踪，并与初始测量时的变化相比较。

更具体的说，本发明还提供一种方法和系统，用于测定一部分或全部活的或先前活的食品，例如肉、鱼、禽、水果或蔬菜的适口性，从而分级其特征(消费安全性)、质量和出售，并支持关于其布置、准备和展示以及成本和消耗的决定。

本发明的方法可以利用美国专利第5372141号所揭露的身体成分分析仪的一种改变，该专利的全部内容在此引用作为参考。这样的改变可以包括但不限于阻抗测量仪器，其能够基于选定的单独的或单一频率、复数频率和/或阻抗光谱分析或电流、功率和电压的变化来测量阻抗、电阻和电抗，用以计算电容和相位角。

按照本发明，在一生物模型中利用BIA，提供对研究受实验者(生物实体的整体或部分)的客观评估，包括液体、组织和细胞的体积和分布，以及细胞和膜的电学健康状态和活力。

BIA的特点包括精确、准确、可行性和节约。BIA可以应用至任意受实验者整体或一代表性样本的或感兴趣的区域，以研究和检查其消费安全性；可以处理其一部分、区域或整个的生物实体。其为非攻击性的，不会带来伤害。其可以自由地重复，按照意愿捕捉各种对应于各种活的食品(生物实体)唯一的动态变化，以显示初始值和随时间的变化，从而可以监视状态的发展，并确定影响消费安全性的变化。BIA的具体值符合其测量准确性和电学测量结果的意义，显示所述生物食品实体等效的生理变量：液体、组织和细胞体积与分布，细胞膜体积与活力，衍生值初始及与平均值、最佳值、正常值和随后的个别值的比较以及随时间的连续变化。

基于所述生物食品实体的个别的属、类型、物种、切片摂或样本，适口性取决于基线值，以及初始及随时间的测量值和计算值相对于基线的变化(速率、最高点和最低点)。电学值的性质直接相关于生物等效，例如：R相反于水含量(多汁性)，因此一渐增的R值表示水分流失，一渐减的R值表示水分积聚；Xc与细胞团成比例，经过如分裂或蛋白质水解这样的过程(自然发生或人工诱导)，一减少的Xc表示细胞膜损失，Xc从一最高点朝向一最低点的一减少和/或该减少的速率的一变化显示最佳的消费安全性，其可能发展为超越那一安全性的最低点而变为非安全的。

相同的属和物种、部分和切片的一生物实体的一样本的Xc值，与相同的属和物种、部分和切片的一生物实体的另一样本的Xc值作比较，从而显示消费安全性的一相对范围。

上文中描述了本发明几种独特和新颖的实施例，其可以通过许多不同的方式和配置来实施和构建。

可以理解的是，本专利申请公开后，熟知本领域的技术人员很容易作出许多改变、替代、变形和其它的使用及应用。

熟悉本领域的技术人员同样应该了解这样等效的结构都不脱离本发明的精神及范围，他们所作的各种改变、替代及变形都不脱离本发明的精神和范围。

Claims (16)

1.一种测定和监视一食品生物实体的安全性的方法，该食品生物实体至少包括一活的或先前活的生物体的一部分，其特征在于，包括步骤：

役使所述食品生物实体进行生物电阻抗分析，包括测量和/或计算所述食品生物实体的电阻、电抗、阻抗、电容和/或相位角；

随时间跟踪所述值，从而显示所述食品生物实体的新鲜度、适口性和安全性；以及

相比于新鲜度和适口性的已建立的平均值探知变化率的差异，从而指示所述食品生物实体的污染。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述跟踪步骤需要间歇地和/或连续地跟踪与所述食品生物实体的新鲜度、适口性和安全性相关的变化。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，包括步骤：

利用所述役使步骤的结果，以显示所述食品生物实体的适口性和新鲜度的一客观范围。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：

所述利用步骤还测定一“电学新鲜度”、“适口度指数”或“EFRESH”的一值，以证明所述食品生物实体。

5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于：

放置所述食品生物实体或其一部分于一电场内；以及

通过一固定的或扫描的过程进行所述测量。

6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于：

所述生物电阻抗分析包括测量和/或计算所述食品生物实体的电阻、电抗、阻抗、电容和/或相位角，利用单一或复数频率或光谱分析以及利用串联和/或并联电路模式来通过测量以测定；以及

使用充分适应于所述食品生物实体的几何形状的电压和电流。

7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，包括步骤：

决定所述食品生物实体最佳的老化、加工保藏和/或处理方式；以及

所述役使步骤包括役使所述食品生物实体进行生物电阻抗分析以测量、成分分析以及连续的追踪和分级所述食品生物实体的老化或保存，以及超出适口性测定老化或保存(有意的或无意的)。

8.如权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，包括步骤：

将所述测量和计算与正常值、平均值、最佳值和/或个别值作比较，并且响应于时间和/或外部有目的的或无意的影响。

9.如权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，包括步骤：

测定一食品生物实体的适口性和新鲜度、所述食品生物实体的适口性变化、和/或最佳适口性的时限、所述生物实体的适口性损失，和/或表明一客观的适口性范围，由此生产者、伙食承办商、商人、准备者和顾客可以客观地和主观地应用个别的爱好并从所述范围选取一优选：

提供所述食品生物实体的一样本的电阻、电抗、电容和相位角的正常的、平均的、最佳的和个别的测量值；

测量所述样本的阻抗、电阻、电抗、电容和相位角的初始值；

按照预定的时间间隔测量所述样本的阻抗、电阻、电抗、电容和相位角；

记录所述测量；

所述测量的初始值与所述测量的正常值及与所述测量的连续测量值作比较；以及

从所述比较步骤、所述食品生物实体的适口性的标志、所述生物实体的适口性和新鲜度的变化的所述发展，测定一具体的个别的适口性指数或电学新鲜度值，该值可以作为所述食品生物实体或其一部分的固有平均的、正常的、最佳的和/或安全的个别特征而被报告和发现。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，包括：

测量所述样本的阻抗、电阻、电抗、电容和相位角的初始值，利用单一或复数频率或光谱分析和/或在变化的电流、电压和功率下，以及利用串联和/或并联电路模式，适应所述样本的固有特征的要求而测定。

11.如权利要求9或10所述的方法，其特征在于，包括步骤：

自所述样本的阻抗、电阻、电抗、电容和相位角的所述的测量的初始值中，决定一“适口性/新鲜度指数”的一第一值；

自按照所述预定时间间隔的所述测量，决定所述“适口性/新鲜度指数”的一第二值；以及

基于所述比较步骤，决定所述“适口性/新鲜度指数”的第三值。

12.如权利要求1-11任一项所述的方法，其特征在于，包括步骤：

在一初始测量中，测量并记录所述食品生物实体的阻抗、电阻和电抗的第一值，并计算电容和相位角；

将所述信号引入和检测电极放置于所述食品生物实体的上方和所述下方边缘之上/之内或/之周围或其范围之内；

将所述信号引入和检测电极放置于所述食品生物实体的相对的侧面边缘之上/之内或/之周围或其范围之内；

测量并记录所述生物实体的所述阻抗、电阻和所述电抗的第二值，并计算电容和相位角；

将所述第一和/或第二值与正常的、平均的、最佳的和个别的值相比较，以决定所述食品生物实体是否适口；以及

基于所述食物生物实体的个别特征、其被摘取的时间和其被存储和运输的方式，在预先确定的间隔，连续地重复执行附加的一系列的所述测量和计算。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，包括：

将信号引入和检测电极放置于所述食品生物实体或其一部分之上/之内或/之周围或其范围之内，例如，在选取或摘取所述生物实体时，放置在所述食品生物实体的所述相对的侧周边缘之上或其范围之内；以及

在所述选取和摘取所述食品生物实体时，作为所述初始测量的一第一部分，将信号引入和检测电极放置于所述食品生物实体之上/之内或/之周围或其范围之内，位于所述食品生物实体或所述其一部分的上方和下方边缘。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，包括：

通过放置所述食品生物实体或其一部分至一电极配置之上，该电极配置单独组成或作为一外部装置的一部分，将信号引入和检测电极放置于所述食品生物实体或其一部分之上、之内或之周围或其范围之内，例如，在选取或摘取所述食品生物实体时，位于所述食品生物实体或其一部分的相对的侧周边缘之上或其范围内；以及

在所述选取和摘取所述食品生物实体时，作为所述初始测量的一第一部分，通过放置所述食品生物实体或其一部分至一电极配置之上，该电极配置为单独地或作为一外部装置的一部分，将信号引入和检测电极放置于所述食品生物实体或其一部分之上、之内或之周围或其范围之内，位于所述食品生物实体或所述其一部分的上方和下方边缘之上、之周围或其范围之内。

15.如权利要求1-14任一项所述的方法，其特征在于，包括步骤：

使用所述相位角作为所述食品生物实体的一安全性和/或新鲜度指示者。

16.如权利要求1-15任一项所述的方法，其特征在于，包括步骤：

相同的属和物种、部分和切片的一生物实体的一样本的电抗值，与相同的属和物种、部分和切片的一生物实体的另一样本的电抗值作比较，从而显示消费安全性的一相对范围。