CN109839489A - 一种利用电子鼻识别牛肉产地的方法 - Google Patents

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贾文珅
张四喆
韩平
梁刚
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Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences
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Abstract

本发明实施例提供一种利用电子鼻识别牛肉产地的方法，包括：对所述电子鼻进行训练；获取待识别的牛肉样品；将所述牛肉样品放入所述训练好的电子鼻中，获得所述待识别牛肉样品的识别值；根据所述识别值对应的产地识别所述牛肉的产地。该方法通过采用电子鼻测定牛肉挥发性化合物成分种类更多，并且测定速度更快，分析结果客观准确，可快速无损的识别牛肉的不同产地。

Description

一种利用电子鼻识别牛肉产地的方法
技术领域
本发明实施例涉及食品分析技术领域，尤其涉及一种利用电子鼻识别牛肉产地的方法。
背景技术
近年来，随着生活水平改善，人们对牛肉的口感品质要求也越来越高，而牛肉的产地是决定肉品口感、品质的主要因素。对于牛肉产地的评定，国外现普遍采用的有感官审评(Sensory Review)、挥发性盐基总氮(Total Volatile Basic Nitrogen，TVBN)和聚合酶链反应(Polymerase Chain Reaction，PCR)检测。感官审评法往往受审评专家的经验、心理与生理等因素的影响，不同的审评师由于其嗜好、情绪、性别以及感官灵敏度等影响，可能难以获得一致的评定结果，因此评定结果的准确性往往难以保证。挥发性盐基氮和聚合酶链反应检测都属于有损伤的实验方法，操作步骤繁琐，检测时间长，需要专业人员操作。
此外，近几年有一些学者开始尝试用气相色谱法(GC)、气相色谱一质谱联用技术(GC-MS)进行气味的检测，但这些检测方法在对牛肉产地进行鉴别时，误判率很高，且色谱质谱技术的检测费用昂贵，检测周期也长，对检测环境和实验人员的素质要求较高，容易受干扰。
因此，对牛肉产地进行快速、科学和方便的检测和识别，以指导消费者购买不同产地的牛肉，是目前业界亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种利用电子鼻识别牛肉产地的方法，可快速无损的识别牛肉的不同产地。
本发明实施例提供一种利用电子鼻识别牛肉产地的方法，包括：
对所述电子鼻进行训练；
获取待识别的牛肉样品；
将所述牛肉样品放入所述训练好的电子鼻中，获得所述待识别牛肉样品的识别值；
根据所述识别值对应的产地识别所述牛肉的产地。
可选的，所述对所述电子鼻进行训练，包括：
获取不同产地的牛肉样品作为训练样本；
将所述训练样本放入所述电子鼻中，获得所述不同产地牛肉的色谱图、雷达图和判别因子图；
所述电子鼻对所述色谱图、雷达图和判别因子图进行学习，识别牛肉的不同产地。
可选的，所述训练样本为来自科尔沁、加拿大和巴西的牛里脊肉。
可选的，将所述牛里脊肉置于零下20℃进行冷藏，然后在4℃下进行解冻，并称重2克作为所述训练样本。
可选的，将所述训练样本制备3个平行样，对所述电子鼻进行训练。
可选的，所述电子鼻的工作参数为：加热振荡温度为60℃，加热振荡时间为400秒，进样气体体积为5000微升，气体进样速度为500微升/秒，进样口温度为200℃，柱温的初始温度为50℃并保持5秒，柱温的升温方式为3℃/秒升温至250℃并保持30s，数据采集时间为110秒，检测器温度为260℃。
可选的，所述电子鼻采用法国Alpha MOS公司的Heracles II电子鼻系统。
本发明实施例提供的利用电子鼻识别牛肉产地的方法，通过采用电子鼻测定牛肉挥发性化合物成分种类更多，并且测定速度更快，可用于快速定量定性的分析牛肉产地的变化，并且设备操作简单，分析结果客观准确，可快速无损的识别牛肉的不同产地。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明利用电子鼻识别牛肉产地的方法流程图；
图2为本发明电子鼻训练方法流程图；
图3为本发明科尔沁牛肉样品色谱图1；
图4为本发明科尔沁牛肉样品色谱图2；
图5为本发明加拿大牛肉样品色谱图1；
图6为本发明加拿大牛肉样品色谱图2；
图7为本发明巴西牛肉样品色谱图1；
图8为本发明巴西牛肉样品色谱图2；
图9为本发明科尔沁牛肉样品雷达图1；
图10为本发明科尔沁牛肉样品雷达图2；
图11为本发明加拿大牛肉样品雷达图1；
图12为本发明加拿大牛肉样品雷达图2；
图13为本发明巴西牛肉样品雷达图1；
图14为本发明巴西牛肉样品雷达图2；
图15为本发明科尔沁、加拿大、巴西三地牛肉样品判别因子图；
图16为本发明识别第一产地牛肉的判别因子图；
图17为本发明识别第二产地牛肉的判别因子图；
图18为本发明识别第三产地牛肉的判别因子图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出了本发明实施例提供的利用电子鼻识别牛肉产地的方法。如图1所示，该方法包括：
步骤101，对所述电子鼻进行训练；
步骤102，获取待识别的牛肉样品；
步骤103，将所述牛肉样品放入所述训练好的电子鼻中，获得所述待识别牛肉样品的识别值；
步骤104，根据所述识别值对应的产地识别所述牛肉的产地。
本发明实施例提供的利用电子鼻识别牛肉产地的方法，通过采用电子鼻测定牛肉挥发性化合物成分种类更多，并且测定速度更快，可用于快速定量定性的分析牛肉产地的变化，并且设备操作简单，分析结果客观准确，可快速无损的识别牛肉的不同产地。
图2示出了本发明实施例提供的对电子鼻进行训练的方法。如图2所示，对电子鼻进行训练的过程包括：
步骤201，获取不同产地的牛肉样品作为训练样本；
步骤202，将所述训练样本放入所述电子鼻中，获得所述不同产地牛肉的色谱图、雷达图和判别因子图；
步骤203，所述电子鼻对所述色谱图、雷达图和判别因子图进行学习，识别牛肉的不同产地。
在本发明一个具体的实施例中，采用科尔沁、加拿大、巴西三地的牛里脊肉作为训练样本对电子鼻进行训练。在本发明实施例中，所述电子鼻采用法国Alpha MOS公司生产的Heracles II气相色谱型电子鼻分析系统。
首先，将产自科尔沁、加拿大、巴西三地的牛里脊肉置于-20℃的冷柜冷藏。在制备训练样本时，将牛里脊肉从冷柜中取出，在4℃条件下过夜解冻，然后去除肉块的表层肉，将剩余部分用小型绞肉机充分绞碎，密封待用。
之后，分别使用科尔沁、加拿大、巴西三地的牛里脊肉样品对Heracles II型电子鼻系统进行训练。训练时，精确称重2.000±0.005g的牛肉样品，放入Heracles II型电子鼻系统的20毫升密闭样品瓶中，每个样品制备3个平行样，样品瓶的顶空进样温度为60℃，加热振荡400秒进行平衡，以洁净干燥空气为载体，用注射针向电子鼻中进样体积为5000微升的气体，10秒钟进样完毕，注射针的温度为200℃，气体进样后，电子鼻进行数据采集110秒。所述Heracles II型电子鼻系统的其他工作参数为柱温的初始温度为50℃并保持5秒，柱温的升温方式为3℃/秒升温至250℃并保持30s，检测器温度为260℃。
Heracles II型电子鼻系统采集不同产地牛里脊样品的主要挥发性成分，得到牛肉样品的主要挥发性成分色谱图、雷达图和判别因子(Discriminant Factor Analysis，DFA)图，对样品中的挥发性化合物进行定性，确定牛肉样品中的挥发性化合物的差异。
电子鼻对不同产地牛里脊肉的色谱图和雷达图如图3至图14所示。每个色谱图和雷达图，都是由来自同一牛肉样品的三个平行样叠加获得的。由于Heracles II型电子鼻系统有两个极性柱，因此每个样品会有两个色谱图和两个雷达图。图3和图4是产自科尔沁的牛肉样品的色谱图，图5和图6是产自加拿大的牛肉样品的色谱图，图7和图8是产自巴西的牛肉样品的色谱图，图9和图10是产自科尔沁的牛肉样品的雷达图，图11和图12是产自加拿大的牛肉样品的雷达图，图13和图14是产自巴西的牛肉样品的雷达图。由色谱图可知，不同地区的牛肉样品色谱图的出图形状是不相同的，出峰的时间和强度也不一样，出峰的个数也不相同。因此，可以根据色谱图中出峰的强度、时间、出峰个数等信息基本判断牛肉样品的产地。雷达图也反映了不同产地的牛肉样品在出峰强度和出峰数量上有所不同。
图15示出了Heracles II型电子鼻系统获得的科尔沁、加拿大和巴西三地牛肉样品的判别因子图(DFA图)。图15中，右侧的数据团代表产自科尔沁的牛肉样品，左上角的数据团代表产自加拿大的牛肉样品，左下角的数据团代表产自巴西的牛肉样品。从图中可以看出，同一产地的牛里脊肉的判别隐私能够聚合在一起，不同产地的牛里脊肉的判别隐私能够很好的区分开。图15中，第一、第二判别因子贡献率之和能够达到100％，说明HeraclesII型电子鼻系统对三个产地牛肉有很强的区分能力。
下面，参考图1所示的流程，利用本发明实施例提供的牛肉产地识别方法对牛肉样品的产地进行识别，从而证明本发明实施例所提供方法的有效性。
从第一产地的牛里脊肉中取出三个样品，放入上述训练好的Heracles II型电子鼻系统中，获得的判别因子图如图16所示。其中，三个样品中的两个样品的判别因子落在了加拿大牛肉样品的数据团中，一个落到了距离加拿大牛肉样品数据团较近的位置。表1示出了三个样品的识别值，分别为75、98.9、98.4，三个样品都被识别到CA(加拿大)组中，也就是说该牛肉样品的产地是加拿大，这与牛肉样品的实际产地是一致的。
数字结果
样本名 识别组 识别 识别值
1 CAg1225_1_1 CA 确认 75.0
2 CAg1225_2_2 CA 确认 98.9
3 CAg1225_3_3 CA 确认 98.4
表1
从第二产地的牛里脊肉中取出三个样品，放入上述训练好的Heracles II型电子鼻系统中，获得的判别因子图如图17所示。其中，三个样品的判别因子都落到了距离科尔沁牛肉样品数据团较近的位置。表2示出了三个样品的识别值，其中，两个样品的识别值小于70，没有被识别到KE(科尔沁)组中，有一个样品的识别值为72.9，被确认识别到KE(科尔沁)组中，表明该牛肉样品的产地是科尔沁，这与牛肉样品的实际产地是一致的。
数字结果
样本名 识别组 识别 识别值
1 KEQh_1_23 KE 没有 67.9
2 KEQh_2_24 KE 确认 72.9
3 KEQh_3_25 KE 没有 64.0
表2
从第三产地的牛里脊肉中取出三个样品，放入上述训练好的Heracles II型电子鼻系统中，获得的判别因子图如图18所示。其中，三个样品的判别因子都落在了巴西牛肉样品的数据团中。表3示出了三个样品的识别值，分别为94.7，96.3，100.0，三个样品都被识别到BX(巴西)组中，说明该牛肉样品的产地是巴西，这与牛肉样品的实际产地是一致的。
数字结果
样本名 识别组 识别 识别值
1 BXh1225-1_23 BX 确认 94.7
2 BXh1225-2_24 BX 确认 96.3
3 BXh1225-3_25 BX 确认 100.0
表3
如果待测牛肉样品来自其他产地，放入上述Heracles II型电子鼻系统中进行识别，由于该电子鼻系统未对其他产地的牛肉样品训练过，识别结果仍会显示属于科尔沁组、加拿大组或巴西组中的某一个，但识别值会较低。
本发明实施例提供的利用电子鼻识别牛肉产地的方法，通过采用电子鼻测定牛肉挥发性化合物成分种类更多，并且测定速度更快，可用于快速定量定性的分析牛肉产地的变化，并且设备操作简单，分析结果客观准确，可快速无损的识别牛肉的不同产地。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种利用电子鼻识别牛肉产地的方法，其特征在于，包括：
对所述电子鼻进行训练；
获取待识别的牛肉样品；
将所述牛肉样品放入所述训练好的电子鼻中，获得所述待识别牛肉样品的识别值；
根据所述识别值对应的产地识别所述牛肉的产地。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述电子鼻进行训练，包括：
获取不同产地的牛肉样品作为训练样本；
将所述训练样本放入所述电子鼻中，获得所述不同产地牛肉的色谱图、雷达图和判别因子图；
所述电子鼻对所述色谱图、雷达图和判别因子图进行学习，识别牛肉的不同产地。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述训练样本为来自科尔沁、加拿大和巴西的牛里脊肉。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述牛里脊肉置于零下20℃进行冷藏，然后在4℃下进行解冻，并称重2克作为所述训练样本。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述训练样本制备3个平行样，对所述电子鼻进行训练。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电子鼻的工作参数为：加热振荡温度为60℃，加热振荡时间为400秒，进样气体体积为5000微升，气体进样速度为500微升/秒，进样口温度为200℃，柱温的初始温度为50℃并保持5秒，柱温的升温方式为3℃/秒升温至250℃并保持30s，数据采集时间为110秒，检测器温度为260℃。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电子鼻采用法国AlphaMOS公司的Heracles II电子鼻系统。
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