肉與肉制品檢測(cè)中的電子鼻技術(shù)應(yīng)用分析

晏慧莉

摘要：隨著人們生活水平的不斷提升，人們對(duì)于食品質(zhì)量和食品新鮮程度也提出了更高的要求。肉與肉制品作為人們蛋白質(zhì)的主要來源之一，能夠保障人們的身體健康。肉與肉制品質(zhì)量檢驗(yàn)至關(guān)重要，直接影響著人們的生活水平。本文將針對(duì)電子鼻技術(shù)內(nèi)涵進(jìn)行詳細(xì)的分析，其目的是研究出肉與肉制品檢測(cè)中的電子鼻技術(shù)應(yīng)用，提出電子鼻技術(shù)改進(jìn)空間和未來研究方向。

關(guān)鍵詞：肉與肉制品;食物檢測(cè);電子鼻技術(shù)

一、電子鼻技術(shù)內(nèi)涵分析

電子鼻技術(shù)的主要構(gòu)成是由氣敏傳感器陣列、信號(hào)處理器系統(tǒng)、模式識(shí)別系統(tǒng)等三個(gè)重要系統(tǒng)所構(gòu)建成的信息化系統(tǒng)。在電子鼻實(shí)際運(yùn)作的工程中，氣味分子會(huì)被氣敏傳感器所吸附，并且產(chǎn)生相關(guān)的信號(hào)信息，信息在傳輸?shù)倪^程中生成信號(hào)，并通過系統(tǒng)將信號(hào)進(jìn)行處理與加工，并針對(duì)信號(hào)結(jié)果做出分析與判斷【1】。當(dāng)前市場(chǎng)當(dāng)中所運(yùn)用電子鼻設(shè)備，一般有以下幾種類型。分別是金屬氧化物傳感器、金屬氧化物半導(dǎo)體效應(yīng)傳感器、有機(jī)導(dǎo)電聚合物傳感器和質(zhì)量傳感器。在開展肉與肉制品檢測(cè)中，最常用的信號(hào)處理方法一般是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別。在工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別當(dāng)中主要涉及到的技術(shù)算法便是主成分析、判別分析、最小二乘回歸法、因子分析等諸多數(shù)據(jù)分析算法內(nèi)容。

二、肉與肉制品檢測(cè)中的電子鼻技術(shù)應(yīng)用

（一）肉與肉制品新鮮程度檢測(cè)中電子鼻技術(shù)應(yīng)用

在開展肉與肉制品新鮮度檢測(cè)評(píng)定的過程中，會(huì)通過電子鼻的氣敏傳感器手段搜集牛肉氣味，并且將牛肉氣味進(jìn)行陣列，集合數(shù)據(jù)分析處理手段，將不同新鮮程度的牛肉開展識(shí)別實(shí)驗(yàn)。電子鼻的氣味識(shí)別率最高可以達(dá)到99.3%左右，當(dāng)前很多電子鼻都針對(duì)被檢測(cè)的肉類制定出了完善的檢測(cè)系統(tǒng)，結(jié)合肉類不同新鮮度模式，通過特征值優(yōu)選、種群規(guī)模確定樣本數(shù)量，利用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為模式識(shí)別手段，對(duì)牛肉的新鮮程度進(jìn)行識(shí)別【2】。此外，在運(yùn)用電子鼻開展肉質(zhì)新鮮程度識(shí)別時(shí)，還有專家學(xué)者針對(duì)“冷凍肉”新鮮程度進(jìn)行了檢測(cè)。在不同貯藏溫度的條件之下，針對(duì)肉樣新鮮規(guī)律進(jìn)行了檢測(cè)，在實(shí)驗(yàn)和檢測(cè)當(dāng)中發(fā)現(xiàn)，（- 18、0、4、10、20℃）的條件之下，肉樣的揮發(fā)性也存在差異。隨著貯藏溫度越高，肉樣新鮮度發(fā)生變的時(shí)間更短。PLS法發(fā)現(xiàn)了電子鼻監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與感官評(píng)分檢測(cè)之間存在一定程度關(guān)聯(lián)，電子鼻作為現(xiàn)代信息技術(shù)手段，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)感官評(píng)定檢測(cè)手段，并且可以針對(duì)保溫溫度、時(shí)間等因素對(duì)肉質(zhì)的現(xiàn)象程度影響進(jìn)行分析。通過電子鼻所輸出的信號(hào)進(jìn)行分析，構(gòu)建成輸出信號(hào)與采集時(shí)間的斜率特征值，該值會(huì)隨著溫度增高和時(shí)間增高而增加，對(duì)溫度和時(shí)間呈現(xiàn)出正比例關(guān)系，這也印證了肉類保存時(shí)間越久、新鮮度越低的現(xiàn)象。電子鼻的結(jié)構(gòu)與人類鼻子結(jié)構(gòu)、嗅覺原理相仿，通仿生學(xué)單元設(shè)計(jì)，建立出了檢測(cè)雞肉新鮮程度的手段。通過互聯(lián)網(wǎng)訓(xùn)練手段當(dāng)中采用了10折交叉驗(yàn)證的方案，針對(duì)雞肉新鮮程度進(jìn)行了驗(yàn)證。此外，針對(duì)雞肉新鮮程度驗(yàn)證的手段，還可以利用金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器的手段，評(píng)估肉的新鮮程度。

（二）肉與肉制品區(qū)分檢測(cè)中電子鼻技術(shù)應(yīng)用

在開展肉欲肉制品區(qū)別檢測(cè)的過程中，電子鼻子技術(shù)主要有一下幾點(diǎn)。其一，利用免疫去勢(shì)、手術(shù)去勢(shì)的手段開展檢測(cè)。針對(duì)此種手段主要內(nèi)容便是通過主成分分析、線性斷別式和交互驗(yàn)證判別分析的手段，針對(duì)電子鼻15s、30s、60s的相應(yīng)數(shù)值進(jìn)行充分處理。在實(shí)驗(yàn)結(jié)果當(dāng)中表明了15s響應(yīng)值的線性判別式分析的效果最佳，聚類效果非常好。交互驗(yàn)證判別分析的總體正確率為85%以上。手術(shù)去勢(shì)組目能夠基本上將肉與肉制品進(jìn)行區(qū)分。其二，電子鼻可以針對(duì)不同營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)養(yǎng)殖來開展肉以及肉制品之間的區(qū)別。肉與肉制品在不同貯藏時(shí)間之下所返熱氣味存在差異，通過小二乘回歸建立起傳感器信號(hào)和化學(xué)指標(biāo)以及感官數(shù)據(jù)，并且將其關(guān)系構(gòu)建成區(qū)別化的關(guān)系模型。在肉與肉制品返熱的氣味兒檢測(cè)之下，發(fā)現(xiàn)與感官品質(zhì)先關(guān)的硫代巴比妥值、己醛、戊醛、戊醇和壬醛都與翻熱后氣味物質(zhì)的形成有關(guān)。其三，利用金屬氧化物傳感器陣列組成的電子鼻區(qū)分了4中不同養(yǎng)殖方式的豬肉所制作的火腿，并且利用PCA和概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的手段，針對(duì)不同豬肉所制成的火腿進(jìn)行了詳細(xì)的檢測(cè)。其四，利用氧化錫多傳感器系統(tǒng)，針對(duì)不同養(yǎng)殖方式的豬肉與不同成熟時(shí)間的火腿，進(jìn)行人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析，通過氮?dú)庾鳛檩d氣，在250℃的情況下進(jìn)行溫度加熱。電子鼻可以有效通過亞火腿的原料肉種類和成熟時(shí)間來辨別肉制品是否是假冒偽劣產(chǎn)品。其五，利用氣質(zhì)聯(lián)用手段，將八個(gè)金屬氧化物傳感器與最小二乘模式識(shí)別法開展肉與肉制品檢測(cè)。通過豬肉在加工過程當(dāng)中的氣溫變化來判斷肉制品的品質(zhì)，并且清晰的區(qū)分出不同豬肉的實(shí)際樣式方式。電子鼻作為一種先進(jìn)的技術(shù)手段，可以有效的結(jié)合不同肉的養(yǎng)殖方式和肉與肉制品合理詳細(xì)檢測(cè)，不僅可以切實(shí)增強(qiáng)肉與肉制品的品質(zhì)，而且可以避免死肉、病肉流入到市場(chǎng)當(dāng)中，切實(shí)保障了我國(guó)肉類市場(chǎng)以及肉制品市場(chǎng)需求。

（三）肉與肉制品有害成分檢測(cè)中電子鼻技術(shù)應(yīng)用

針對(duì)肉與肉制品有害成分檢測(cè)工作來說，電子鼻檢測(cè)手段主要有以下幾種手段。其一，通過電子鼻手段，針對(duì)看冷卻4攝氏度條件下儲(chǔ)存10d內(nèi)活菌總數(shù)變化的實(shí)際規(guī)律進(jìn)行檢測(cè)，以便于判斷出肉與肉制品當(dāng)中的菌群活動(dòng)規(guī)律與變化規(guī)律。通過電子鼻的手段針對(duì)菌群的結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)，并通過PLS和支持向量機(jī)的手段，針對(duì)電子鼻所反映出的結(jié)果進(jìn)行分析，檢驗(yàn)并驗(yàn)證肉與肉制品有害成分和有害菌群。其二，利用的電子鼻的手段，針對(duì)豬肉在不同條件下?lián)]發(fā)的氣味進(jìn)行檢測(cè)，并且將氣味當(dāng)中的微生物變化數(shù)量進(jìn)行分析，總結(jié)出不同主貯藏時(shí)間、不同儲(chǔ)藏環(huán)境對(duì)豬肉氣味信號(hào)的影響，并分析出細(xì)菌總數(shù)之間的線性關(guān)系，以便于清晰準(zhǔn)確的檢測(cè)出肉與肉制品有害成分。

三、電子鼻技術(shù)改進(jìn)空間和未來研究方向

（一）電子鼻技術(shù)改進(jìn)空間

電子鼻技術(shù)雖然自身存在一定程度的方便性，并且可以有方便、快捷的開展食品質(zhì)量檢查，并且其成本相對(duì)較低，能夠?yàn)樯鐣?huì)發(fā)展帶來強(qiáng)大技術(shù)保障。但是隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及科技技術(shù)的不斷發(fā)展，電子鼻技術(shù)不斷改進(jìn)已經(jīng)成為必然的現(xiàn)象?？陀^來說，電子鼻技術(shù)當(dāng)前還仍舊處于一發(fā)展初期階段，改進(jìn)空間很大。當(dāng)前電子鼻技術(shù)往往與生物嗅覺技術(shù)存在的差異還存在一定程度的距離，并且電子鼻在開展肉與肉制品檢測(cè)的過程中，其靈敏度、數(shù)據(jù)信息識(shí)別度等都仍舊未達(dá)到令人滿意的程度和效果，其硬件結(jié)構(gòu)以及識(shí)別算法的技術(shù)水平也有待提升。

（二）電子鼻技術(shù)未來研究方向

電子鼻技術(shù)日后的研究方向和研究趨勢(shì)，主要有以下幾個(gè)層面。其一，傳感器層面。電子鼻技術(shù)的傳感器將會(huì)更加靈敏，并且融入仿生生物學(xué)的內(nèi)容，可以使用多種環(huán)境下開展食物檢測(cè)。其二，提取方法、識(shí)別方法更加優(yōu)化。電子鼻技術(shù)需要尋求更加精準(zhǔn)、更加高效的提取方法和識(shí)別方法，切實(shí)保障電子鼻技術(shù)的數(shù)據(jù)分析能力和結(jié)果檢測(cè)效率。其三，外形材料層面。未來的電子鼻，將會(huì)在外形與材料上進(jìn)行巨大改進(jìn)，電子鼻將會(huì)朝著小型化、集成化、實(shí)用化的趨勢(shì)發(fā)展。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，電子鼻作為一種先進(jìn)的技術(shù)手段，可以有效的為肉制品檢測(cè)工作帶來強(qiáng)大的基礎(chǔ)保障。在開展電子鼻檢測(cè)的過程中，應(yīng)該充分的認(rèn)識(shí)到電子鼻檢測(cè)技術(shù)自身的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合自身的檢測(cè)需求，發(fā)揮出電子鼻技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)，保障食品的健康、新鮮，為人們生活提供基礎(chǔ)保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]龔愛平. 電子鼻在肉制品早期污染檢測(cè)技術(shù)中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)， 2018， v.16;No.58（02）：30-35.

[2]王建輝， 徐杰， 李招， et al. 一種基于電子鼻技術(shù)快速預(yù)測(cè)肉及其制品脂肪氧化程度的方法：.