基于电子舌差别度的鲜牛奶、豆奶货架期预测方法研究

摘要

电子舌是一种利用多元统计分析方法对电流响应信号进行分析，并作出检测溶液整体质量评价的现代化感官分析仪器。目前，实验室已成功研制了一种多频大幅脉冲伏安型电子舌，其由传感器阵列、信号激发和采集模块以及分析算法三部分构成。实验室前期工作一直致力于应用电子舌对基本物质及实际样品间差异进行定性分析以及对差别度（空间距离）这种差异大小表征方法的机理进行探究，但在差别度的应用方面研究较少。在此背景下，本论文在实验室前期研究的基础上，对差别度算法的适用性进行优化并将最优算法应用于鲜牛奶和豆奶货架期预测方面，同时结合微生物和感官品评的方法。最后将电子舌、感官品评和微生物3种方法预测出来的货架期结果进行结合对比，建立起该样品的食品品质使用时间指导标准线。现对具体的工作及结论总结如下:
　　(1)差别度算法适用性优化
　　以柠檬酸（酸）、谷氨酸钠（鲜）、氯化钠（成）、硫酸奎宁（苦）和葡萄糖（甜）等5种基本味物质为研究对象，结合差别度的原理、标准偏差、CV值、拟合系数R2及符合比率(Ar)等多重评价指标对Dd(分离度)、Dis2、Dis3(欧式距离平均值)、Dp(个体辨别率)、DI（区分指数）及Ed(欧式距离)六种差别度算法的适用性进行评价，得到了最佳的差别度算法:Dis3(欧式距离平均值)。
　　(2)基于微生物生长的鲜牛奶、豆奶样品货架期预测研究
　　对加速衰败样品与正常贮藏样品进行菌落总数测定，并依据Arrhenius动力学方程建立了鲜牛奶和豆奶样品的货架期预测模型，据此模型预测出鲜牛奶、豆奶的微生物货架期分别为7.4天和5.3天，与实际货架期相比，预测误差分别为5.7％和6.O％。根据该预测结果可知:鲜牛奶和豆奶样品的微生物安全品质使用时间终点分别为:7.4天和5.3天。
　　(3)基于感官品评的鲜牛奶、豆奶样品货架期预测研究
　　采用感官差别检验当中的三点检验法对加速衰败样品与正常贮藏样品进行感官品评，结合Arrhenius动力学方程建立了鲜牛奶和豆奶样品的货架期预测模型，并进行货架期预测，结果为:鲜牛奶、豆奶预测出来的感官货架期分别为1.2天和1.3天，根据该结果确定出鲜牛奶、豆奶的感官品质最佳使用时间点分别为1.2天和13天。
　　(4)基于电子舌差别度的鲜牛奶、豆奶货架期预测研究
　　将最佳差别度Dis3算法应用于鲜牛奶、豆奶样品货架期预测中，建立了鲜牛奶和豆奶样品的货架期预测模型。并结合感官时间临界点以及微生物临界点对鲜牛奶、豆奶的感官货架期和微生物货架期进行预测。结果为:(i)4℃正常贮藏条件下，鲜牛奶的感官货架期为4.1天;鲜牛奶的微生物货架期为7.7天，同鲜牛奶包装上标注的实际货架期7天相比，预测误差为9.4％。(ii)4℃正常贮藏条件下，豆奶的感官货架期为5.5天;豆奶的微生物货架期约为5.2天，同豆奶包装上标注的实际货架期5天相比，预测误差为3.3％。
　　(5)鲜牛奶、豆奶样品的食品品质使用时间指导标准线的建立
　　基于电子舌差别度方法、三点检验法和微生物方法预测出来的货架期结果，建立了鲜牛奶、豆奶样品的食品品质使用时间指导标准线。结果为:在4℃正常贮藏条件下，鲜牛奶在4.1天前食用其感官品质最佳，在4.1-7.4天内其微生物指标是安全的，7.4天之后不能食用;豆奶在1.3天前食用其感官品质最佳，在1.3-5.2天内其微生物指标是安全的，5.2天之后可能发生腐败现象。

目录

摘要

第一章 前言

1．1 货架期的研究进展

1．1．1 货架期的概念

1．1．2 货架期的影响因素

1．1．3 货架期预测指标

1．1．4 货架期的预测方法

1．2 电子舌的研究进展

1．2．1 电子舌的原理及结构特点

1．2．2 电子舌的类型

1．3 电子舌在货架期上的应用

1．4 研究目标、内容及技术路线

1．4．1 研究目标

1．4．2 研究内容

1．4．3 技术路线

第二章 电子舌差别度算法适用性优化

2．1 引言

2．2 实验材料及设备

2．2．1 实验材料

2．2．2 实验设备

2．3 实验设计与方法

2．3．1 技术路线

2．3．2 检测溶液的配制

2．3．3 电子舌检测

2．3．4 数据处理方法

2．4 结果与讨论

2．4．1 特征值的选择

2．4．2 差别度优化

2．5 本章小结

第三章 基于微生物生长的货架期预测方法研究

3．1 引言

3．2 实验材料及设备

3．2．1 实验材料

3．2．2 实验设备

3．3 实验设计与方法

3．3．1 技术路线

3．3．2 实验方法

3．4 结果与讨论

3．4．1 鲜牛奶微生物结果

3．4．2 豆奶微生物结果

3．5 本章小结

第四章 基于感官差别检验的货架期预测方法研究

4．1 引言

4．2 实验材料与设备

4．2．1 实验材料

4．2．2 实验设备

4．3 实验设计与方法

4．3．1 技术路线

4．3．2 实验方法

4．4 结果与讨论

4．4．1 三点检验法差别检验

4．4．2 鲜牛奶样品感官品评结果

4．4．3 豆奶样品感官品评结果

4．5 本章小结

第五章 基于电子舌差别度的鲜牛奶、豆奶货架期方法预测

5．1 鲜牛奶PCA分析结果

5．2 基于电子舌差别度的鲜牛奶货架期预测模型建立

5．3 豆奶PCA分析结果

5．4 基于电子舌差别度的鲜牛奶货架期预测模型建立

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

附录

致谢

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