Electronic Nose with an Air Sensor Matrix for Detecting Beef Freshness

China is one of the largest meat producing countries in the wodd. With the growing concern for food safety more attention has been paid to meat quality. The application of conventional test methods for meat quality is limited by many factors, and subjectiveness, such as longer time to prepare samples and to test. A sensor matrix was constructed with several separate air sensors, and tests were conducted to detect the freshness of the beef. The results show that the air sensors TGS2610, TGS2600, TGS2611, TGS2620 and TGS2602 made by Tianjin Figaro Electronic Co, Ltd could be used to determine the degree of freshness but TGS2442 is not suitable. This study provides a foundation for designing and making an economical and practical detector for beef freshness.

机器视觉判别牛肉新鲜度的多模型定量分析

色泽是判断生鲜牛肉新鲜度的重要指标之一。随着人工智能的发展,机器视觉为生鲜肉新鲜度判别提供了可量化的解决方案。该研究通过智能手机获取牛肉图像,利用灰度化、二值化、图像分割与提取,获取不同新鲜度牛肉图像在Red-Green-Blue(RGB)、L^(*)a^(*)b^(*)和Hue-Saturation-Intensity(HSI)颜色空间的颜色参数,并与常规牛肉新鲜度评价指标挥发性盐基氮(total volatile base nitrogen,TVB-N)、硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid,TBA)、菌落总数(total viable count,TVC)和感官评分(sensory index,SI)相关联,建立多元线性回归(multiple linear regression,MLR)、反向传播神经网络(back propagation neural network,BPNN)和支持向量回归(support vector regression,SVR)牛肉新鲜度定量预测模型。结果表明,MLR模型对TVB-N、TBA、TVC和SI值的预测模型决定系数(R^(2))分别为0.9406、0.9316、0.9582和0.9548。BPNN模型R^(2)为0.9627、0.9641、0.9920和0.9864,SVR模型的R^(2)为0.9712、0.9679、0.9928和0.9883。3种模型中SVR模型新鲜度预测性能最优,且预测相对误差均在±10%之内。在此基础上,建立了基于颜色参数的SVR牛肉货架期预测模型(R^(2)=0.9648),该模型的预测值与真实货架期平均绝对误差<0.5 d,优于传统货架期模型,提供了一种无损、快速确定牛肉新鲜度和货架期的新方法。

冻融改性纳米SiO_(2)-POHS复合膜对牛肉冷藏保鲜效果的影响

为开发具有保鲜效果且可生物降解的复合膜,该试验以纳米SiO_(2)和马铃薯氧化羟丙基淀粉(potato oxidizes hydroxypropyl starch,POHS)为成膜基材,采用反复冻融方法制备改性纳米SiO_(2)-POHS复合膜。研究了不同冻融次数对复合膜性能的影响和3种保鲜处理(冻融改性纳米SiO_(2)-POHS复合膜覆盖、聚乙烯保鲜膜覆盖和不覆盖膜)冷藏对牛肉保鲜效果的影响。结果表明,当反复冻融4次时,复合膜拉伸强度达到最大值17.02 MPa,透明度降低95.17%,水蒸气透过系数降低33.92%,透油系数降低27.84%(P<0.05),复合膜孔径变小,表面结构致密。将不同保鲜处理的牛肉在4℃条件下贮藏18 d,随时间的延长,发现用聚乙烯保鲜膜处理和冻融改性纳米SiO_(2)-POHS复合膜处理可显著减缓牛肉pH值、菌落总数、挥发性盐基氮(total volatile base nitrogen,TVB-N)值、硫代巴比妥酸反应物(thiobarbituric acid reactive substances,TBARS)值的上升(P<0.05),相同时间下,相较于聚乙烯保鲜膜组,冻融改性纳米SiO_(2)-POHS复合膜组的pH值、TVB-N值、TBARS值都最低且感官评分始终优于聚乙烯保鲜膜组。说明冻融改性纳米SiO_(2)-POHS复合膜处理能有效延长牛肉保质期。

桑叶醇提物-普鲁兰多糖复合涂膜对冷鲜牛肉保鲜效果的研究

为了研究桑叶醇提物(Ethanol extract of mulberry leaves,MLEE)与普鲁兰多糖(Pullulan polysaccharide,PPL)复合涂膜对冷鲜牛肉保鲜效果的影响,采用不同浓度(0.25%、0.5%、1.0%)MLEE与1.0%PPL复合涂膜对牛肉4℃条件下贮藏14d,在贮藏过程中对各项指标进行测定分析。结果表明:与对照组相比,复合涂膜处理降低了牛肉的pH值、剪切力、蒸煮损失率,且有效延缓了牛肉的总挥发性盐基氮(Total volatile basic nitrogen,TVB-N)和高铁肌红蛋白含量的升高,有效抑制了牛肉的菌落总数和嗜冷菌的生长,维持了牛肉较佳的感官品质。其中,1.0%MLEE-PPL复合涂膜处理对牛肉的保鲜效果最佳。

香辛料胡椒及其提取物胡椒碱对新鲜牛肉保鲜效果评价

通过对比黑胡椒、白胡椒和胡椒碱浸泡过的牛肉在第0、2、4、6、8和10 d的感官、色泽、汁液流失率、pH值、质构、脂肪氧化程度和高铁肌红蛋白含量等测量结果,探究胡椒提取物胡椒碱在4℃下对新鲜牛肉的保鲜效果.结果表明,经过10 d储存后,用胡椒碱浸泡过的牛肉在感官、色泽、汁液流失率、pH值、脂肪氧化程度、高铁肌红蛋白含量、挥发性盐基氮和菌落总数等方面均优于黑胡椒组与白胡椒组.在质构评价方面,牛肉的弹性、内聚性和回复性则是黑胡椒组优于胡椒碱组,但是硬度、黏性和咀嚼性则是胡椒碱组的表现优于另外2种胡椒组.结果表明,胡椒碱对于新鲜牛肉的保鲜效果要优于黑胡椒与白胡椒,可为胡椒碱在新鲜牛肉保藏方面的应用提供理论参考.

基于酰基化花青素的高稳定性新鲜度可视化指示膜及其应用

本研究将提取的玫瑰茄花青素酰基化,比较分析了酰基化前后花青素在不同温度和光照条件下的稳定性,结果表明酰基化花青素具有较高的光热稳定性。以聚乙烯醇和β-环糊精作为成膜基材,花青素作为指示剂,制备智能指示膜并研究其机械性能、灵敏度和颜色稳定性等。结果显示:酰基化玫瑰茄花青素/聚乙烯醇/β-环糊精(polyvinyl alcohol/β-cyclodextrin/acylated roselle anthocyanin,PCRA)膜的拉伸强度约为玫瑰茄花青素/聚乙烯醇/环糊精(polyvinyl alcohol/β-cyclodextrin/roselle anthocyanin,PCR)膜的3倍,且PCRA膜的微观结构致密,水蒸气透过率较高,为2.06×10^(-6)g/(m·h·Pa);同时指示膜表现了较高的稳定性但其灵敏度下降。最后将PCRA膜用于典型高价值牛肉新鲜度的监测,结果表明,在4℃贮藏环境下,牛肉在第6天时的挥发性盐基氮含量为16.81 mg/100 g,表明牛肉已经不新鲜,此时PCRA膜的颜色由粉色变为蓝绿色,可有效反映牛肉的新鲜度;同时将牛肉品质的理化信息和指示膜的颜色信息建立模型,较高的相关系数进一步验证指示膜用于牛肉新鲜度监测的可行性。研究结果可为后续食品智能包装的开发提供参考。

卡拉胶基复合花青素微胶囊指示膜的制备、表征及其对冷鲜牛肉新鲜度的监测

为了研制一种稳定的花青素指示膜用以监测冷鲜牛肉的新鲜度,本研究先制备出复合花青素微胶囊(composite anthocyanin microcapsules,CAM),再以卡拉胶(carrageenan,Car)和羧甲基纤维素钠(carboxymethyl cellulose,CMC)为膜基材,加入不同体积分数(5%、10%、15%、20%)的CAM制备Car/CMC/CAM(CC/CAM)指示膜,并对不同膜的结构和物理性能进行表征,然后将指示膜应用于牛肉新鲜度的监测中。结果表明,CMC的加入提升了单一Car膜的机械性能、阻隔性能和热稳定性;其中指示膜CC/CAM-3的抗拉伸强度(17.76 MPa)最高,水蒸气透过率(1.35×10^(-11)g/(m·s·Pa))最低,横截面紧实整齐;傅里叶变换红外光谱分析结果表明指示膜的各组分结构相似,相容性良好。指示膜暴露于氨气中,膜颜色发生显著变化,由最初的粉色逐渐变成蓝绿色,最终变为黄色,利用这一特性对4℃贮藏条件下牛肉新鲜度进行监测,结果表明牛肉在贮藏第4天和第7天分别达到次级新鲜和腐败,相应地指示膜CC/CAM-3也从粉色变为紫色和绿色。综上,CC/CAM-3对牛肉新鲜度变化最敏感,可用于监测其新鲜度。

牛肉保鲜技术的研究进展

牛肉是一类高蛋白低脂肪的食品,深受消费者喜爱。牛肉营养丰富,储存过程中极容易腐败是制约冷鲜牛肉加工行业发展升级的主要因素。基于此,从化学保鲜、物理保鲜以及生物保鲜3个方面简要概述了牛肉保鲜技术的研究进展,以期为冷鲜牛肉加工行业的发展提供参考。

牛肉新鲜度的电子鼻检测技术

为了简单、快捷、准确地检测牛肉新鲜度,建立了电子鼻检测系统。根据牛肉产生的气味和传感器实验,合理地选用了气敏传感器阵列。为提高电子鼻传感器灵敏度,对购置的传感器进行了改进。利用生物嗅觉的研究成果,开发出仿生嗅觉鼻道结构。为了提高电子鼻系统小样本训练的识别率,提出了用支持向量机(SVM)算法识别牛肉新鲜度的方法。应用电子鼻系统对储藏7 d不同新鲜度的牛肉进行了识别实验,识别率达到99.25%。结果表明电子鼻检测牛肉新鲜度是可行的。

低温等离子体冷杀菌对生鲜牛肉主要腐败菌及生物胺抑制效应研究

采用低温等离子体冷杀菌对气调包装V(O_2)∶V(CO_2)∶V(N_2)=35%∶35%∶30%生鲜牛肉在72kV条件下处理85 s,4℃条件下贮藏10 d,分析牛肉冷藏过程菌落总数、主要腐败菌属、挥发性盐基氮、硫代巴比妥酸值和主要生物胺含量变化,研究CPCS处理对牛肉冷藏过程中安全品质的影响。结果表明:CPCS会显著降低贮藏过程中牛肉中的菌落含量,贮藏10 d菌落总数为5.76lg(CFU/g)显著低于对照组7.46 lg(CFU/g),假单胞菌、热死索丝菌、乳酸菌微球菌和肠杆菌分别比对照组降低1.73、2.01、1.68、1.37、0.46 lg(CFU/g)。挥发性盐基氮和硫代巴比妥酸值含量缓慢升高,仍在可接受范围;生物胺含量显著低于对照组(p<0.05),精胺、组胺和亚精胺呈先增加后减少趋势,在第7天达到最大值并且比对照组分别下降了2.74、0.85、0.05 mg/kg,苯乙胺和腐胺含量在第10天达到最大值并且比对照组下降0.78和0.62 mg/kg。因此,低温等离子体冷杀菌能有效抑制牛肉中菌落总数、主要腐败菌生长和生物胺形成,保持其良好的安全和感官品质。

复合生物保鲜剂对冷鲜牛肉的保鲜效果研究

目的为了延长冷鲜牛肉的货架期,提高冷鲜牛肉贮藏期间的品质,研究复合生物保鲜剂的保鲜效果。方法利用多种生物保鲜剂对冷鲜牛肉进行处理,并在室温下进行贮藏,每隔3 d对冷鲜牛肉的含水量、pH和TVB-N值进行测定,并根据单因素实验所得结果,选择效果明显的保鲜剂按照一定比例组成复合生物保鲜剂,对冷鲜牛肉进行处理,并检验其保鲜效果。结果生物保鲜剂处理后的冷鲜牛肉的储存期和品质均较未处理的试样有明显提升,其中壳聚糖、茶多酚和溶菌酶的保鲜效果更明显,因此,选择这3种保鲜剂作为复合保鲜剂对冷鲜牛肉进行处理,在4℃条件下贮藏,并在第6天对其挥发性盐基氮进行了测定,分析结果表明,当壳聚糖、茶多酚和溶菌酶的质量分数分别为5%,1%,3%时,冷鲜牛肉的TVB-N取极小值59.2 mg/kg,仍然保持比较新鲜的状态。结论复合生物保鲜剂对冷鲜牛肉具有比较明显的保鲜作用,能够有效地延长肉品的货架期。

茶多酚协同冰温保鲜对牛肉抗氧化的护色效果

为控制冷鲜牛肉贮藏期间表面氧化褐变,有效延长其货架期。本试验以冷鲜牛肉为研究对象,将不同浓度的茶多酚与冰温(-1℃)保鲜协同处理牛肉,测定贮藏第1、3、5及7 d时肉样的硫代巴比妥酸值(TBARS)值、滴水损失、硬度、色差值及感官指标,以经无菌蒸馏处理且4℃保藏的肉样为对照1组,以经无菌蒸馏处理且-1℃保藏的肉样为对照2组,研究茶多酚与冰温保鲜协同对冷鲜牛肉的抗氧化护色效果。结果表明:采用0.20%的茶多酚与冰温保鲜协同处理对牛肉的抗氧化护色效果显著优于对照组(p<0.05),贮藏第7 d时,L*值为34.91,a*值为18.25,滴水损失为0.35%,硬度为4359 g,TBARS为0.24 mg/kg,且感官特性良好。因此,采用茶多酚与冰温保鲜协同对牛肉具有较好的抗氧化作用,在贮藏期间有利于维持肉色的稳定。

基于计算机视觉的冷却牛肉新鲜度评价方法

利用计算机视觉技术对冷却牛肉的新鲜度进行了分析研究 ,应用 BP神经网络对牛肉脂肪组织进行了分割 ,分割正确率可达 97%以上。选取图像原始颜色信息作为评价新鲜度的特征值组成特征向量 ,采用 HSI、RGB和 CMYK 3种彩色模型评价冷却牛肉的新鲜度 ,其准确率分别为 82 .1 %、78.6 %、75 .0 %。基于计算机视觉技术的冷却牛肉新鲜度评价方法与实验室分析方法相比 ,评价准确率有明显提高 ,并且没有繁琐实验过程 。

不同真空预冷终温对新鲜牛肉品质的影响

从宏观结构和微观结构等方面来探讨真空预冷(不同的预冷终温,2、4、6℃)与传统的预冷方式对新鲜牛肉品质的影响。结果表明,真空预冷后牛肉的失水率高于其他的预冷方式,且真空预冷的终温越低,失水率越高,不同的预冷方式对失水率差异性显著(p<0.05)。真空预冷的降温速度分别是-18℃冷库预冷和0℃冷库预冷的2倍和8倍左右。综合质构TPA指标、色差、蛋白质变性等理化指标,发现不同的预冷方式对牛肉均存在显著性差异(p<0.05),除水分损失较大之外,真空预冷对牛肉品质的影响较小,其中真空预冷终温至4℃时较其他的预冷方式更接近新鲜牛肉的理化指标。结论:真空预冷作为一种快速的蒸发预冷技术适合于牛肉胴体的预冷。

基于中波近红外光谱定量分析生鲜牛肉胆固醇

胆固醇是人体必需的一种具有重要生理功能的动物源性甾醇类物质,摄入不均衡会引发严重的心脑血管疾病。利用近红外光谱技术,在中波波段建立一种对动物源性胆固醇含量进行快速无损定量分析的新方法并验证其可行性。采集市售生鲜牛肉原始光谱,结合马氏距离、学生残差及二审剔除判别法甄别并剔除疑似异常样本,经光谱预处理和模型优化后,建立最佳牛肉胆固醇偏最小二乘法定量分析模型。结果表明,基于近红外光谱中波波段所构建的胆固醇定量分析模型对独立检验集的预测效果较好(P>0.05),整体预测准确率满足国标要求(精密度≤10%)。

不同贮藏温度下进口生鲜牛肉中大肠杆菌生长预测模型的建立

为了建立不同温度条件下进口生鲜牛肉中大肠杆菌O157:H7的生长预测模型。将于超市购买的进口生鲜牛肉和大肠杆菌O157:H7作为研究对象,监测其在4、16、25、30、37℃贮藏温度条件下进口生鲜牛肉中大肠杆菌生长数据,绘制生长曲线,采用修正Gompertz、Logistic、Richards、MMF四种模型进行拟合,建立进口生鲜牛肉中大肠杆菌一级模型,将一级模型拟合的数据代入Ratkowsky方程建立二级模型,通过准确因子、偏差因子以及均方根误差,对模型的准确性进行检验。结果表明,四种模型拟合后得到的相关系数均为0.98以上,修正Gompertz模型数据表明该模型拟合程度最好,最适合预测大肠杆菌在进口生鲜牛肉上的生长动态,模型的准确因子均为0.99,偏差因子为1.14和1.03,决定系数R~2为0.97和0.99,说明所建立的模型可靠性较高。本研究建立的生长预测模型能够有效预测4~37℃不同温度条件下大肠杆菌O157:H7在进口生鲜牛肉上的生长情况。

不同形态牛肉食用品质和营养品质分析

以西门塔尔杂交公牛背最长肌为研究对象,进行宰后处理,生产出3种不同形态牛肉:热鲜肉、冷鲜肉、解冻肉,分别测定3种牛肉食用品质和营养品质相应的指标。结果表明:3种不同形态牛肉色泽都呈正常的深红色,差异不显著;p H值正常;热鲜肉剪切力值极显著低于冷鲜肉(P<0.01),解冻肉剪切力值显著低于冷鲜肉(P<0.05),冷鲜肉熟肉率达到73.91%显著高于解冻肉(P<0.05);牛肉经过冻结解冻后加工性能下降,解冻肉失水率极显著低于冷鲜肉和热鲜肉(P<0.01)。营养品质:同一批牛肉水分含量无显著差异,蛋白质含量解冻肉显著低于热鲜肉和冷鲜肉(P<0.05),脂肪含量解冻肉极显著低于热鲜肉和冷鲜肉(P<0.01)。不同牛肉在食用品质和营养品质方面存在一定的差异,但冷鲜牛肉加工性能良好且蛋白、脂肪保存完整。

基于超声成像技术的冷鲜与解冻牛肉鉴别方法

针对市场上存在以解冻牛肉冒充冷鲜牛肉售卖的问题,研究了利用超声成像技术对冷鲜与解冻牛肉进行质构分析与鉴别的可行性。首先,通过超声成像设备采集冷鲜与解冻牛肉超声图像信息,并结合质构参数、微观结构和部分理化指标分析图像差异成因。然后,采用灰度共生矩阵法提取图像纹理特征值,利用主成分分析法进行数据降维处理,分别建立线性判别分析(Linear discriminant analysis,LDA)和支持向量机(Support vector machine,SVM)两种判别模型。结果表明,两种判别模型均有较好的分类效果,其中LDA模型更优,当主成分数为5时,模型的训练集和测试集识别率均达到100%。说明应用超声成像技术对冷鲜与解冻牛肉进行质构分析与鉴别是可行的。

不同贮藏温度市售热鲜牛肉新鲜度变化研究

为了探究不同贮藏温度对市售热鲜牛肉新鲜度的影响,试验以市售热鲜牛肉为研究对象(采自4头锦江黄牛背最长肌),测定其在不同贮藏温度(5、15、25和35℃)和相对湿度(relative humidity,RH)为80%条件下,pH、L*、a*、b*值、菌落总数、硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid reactive substances,TBARS)和挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)含量随贮藏时间(0、6、12、24、48、72、96和120h)的变化情况。结果表明,随着贮藏时间延长,不同贮藏温度处理组热鲜牛肉的pH均呈先降低后上升的趋势,L*、a*和b*值呈先上升后降低趋势,菌落总数、TBARS和TVB-N含量呈上升趋势;且贮藏温度越高,各指标随时间变化的趋势加剧。综合分析各指标的变化规律,为了保证热鲜牛肉的新鲜度和食用安全性,在5、15、25和35℃下贮藏的热鲜牛肉,其货架期分别不能超过96、72、24和12h。

超高压技术在酱牛肉保鲜中的应用

为探究超高压技术应用于肉制品保鲜中的可行性,对真空包装的酱牛肉采用600MPa,5、10、15min的超高压处理并与热处理(85～90℃,10min)及未处理组对照,分别在0、2、4、6、8周测定了4℃冷藏条件下的菌落总数、乳酸菌数以及pH、色泽、脂肪氧化值、挥发性盐基氮等理化指标。结果表明,高压处理能够显著降低酱牛肉的初始菌数(p<0.05),抑制细菌的生长,5min和10、15min组分别在第4、第6周超过80000cfu/g;处理组均出现脂肪氧化值升高的现象,高压组pH略有升高,热处理组储藏末期红度值显著降低(p<0.05),其他理化指标没有显著变化。综合考虑,超高压技术可用于真空包装酱牛肉的保鲜中,延长产品货架期。