基于陽極氧化鋁比色陣列傳感器對魚肉新鮮度的測定

劉秀英，夏 菲，王佳燕，高 雪，孫小飛，李學(xué)鵬, ，勵(lì)建榮，郭曉華，于建洋

（1.渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧省食品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，生鮮農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工及安全控制技術(shù)國家地方聯(lián)合工程研究中心，遼寧錦州 121013；2.山東美佳集團(tuán)有限公司，山東日照 276800；3.榮城泰祥食品股份有限公司，山東威海 264309）

近年來，隨著人們生活水平和健康意識(shí)的提高，食品的品質(zhì)和安全問題逐漸成為消費(fèi)者的關(guān)注熱點(diǎn)。魚肉自身味道鮮美，營養(yǎng)價(jià)值豐富，被認(rèn)為是人類飲食中大量重要營養(yǎng)物質(zhì)的來源之一，廣受消費(fèi)者的青睞[1?2]。然而，由于微生物和酶的共同作用，魚在貯存過程中易腐敗變質(zhì)，導(dǎo)致貨架期的縮短，不僅極大地降低了魚類產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，而且對消費(fèi)者的生命安全也存在潛在危害[3]。

目前，魚肉新鮮度的評價(jià)主要依靠傳統(tǒng)的檢測方法，如感官評價(jià)法、理化指標(biāo)法和微生物法[4?5]。該類方法可以提供準(zhǔn)確的定量結(jié)果[6]，但檢測過程繁瑣、耗時(shí)長，會(huì)破壞魚肉的原有價(jià)值[7?9]。因此，基于傳統(tǒng)的檢測方法都不能滿足魚肉新鮮度的現(xiàn)場快速無損檢測。近年來，比色陣列傳感器因其成本低、操作簡單、響應(yīng)速度快、無破壞性、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)成為了監(jiān)測魚肉新鮮度的一種有力工具[10?11]。如Zaragozá等[12]以氧化鋁和硅膠作為固相載體，基于5種化學(xué)響應(yīng)性染料研制了一種可評估新鮮海鯛貨架期的比色陣列傳感器。Magnaghi等[13]將多種pH指示劑嵌入陰離子交換纖維素膜中，構(gòu)建了一種可以監(jiān)測不同魚類整腐爛過程的比色陣列傳感。Majdinasab等[14]通過在海藻酸鹽微球中包裹天然花青素提取物，開發(fā)了一種可監(jiān)測虹鱒魚新鮮度的新型比色傳感器，研究結(jié)果表明該比色傳感器對魚肉貯藏過程中的pH值和揮發(fā)性胺變化非常靈敏，其微球顏色變化與TVBN和微生物數(shù)量結(jié)果一致。

比色陣列傳感器是一種新興的嗅覺可視化技術(shù)，其組成元素主要包括具有特定識(shí)別能力的光學(xué)氣敏材料和固相載體[15]。目前，用于比色陣列傳感器中的光學(xué)氣敏材料主要包括氧化還原指示劑、金屬卟啉、pH指示劑和溶劑變色染料[16?18]。其中，pH指示劑因其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)被廣泛地應(yīng)用于魚肉新鮮度比色陣列傳感器的構(gòu)建中。其檢測機(jī)理是，當(dāng)魚肉腐敗釋放的揮發(fā)性氣體濃度足夠高時(shí)，附載在固相載體中的pH指示劑會(huì)與揮發(fā)性氣體發(fā)生反應(yīng)并呈現(xiàn)出特定的顏色變化，最終通過區(qū)分暴露于樣品前后的傳感器陣列圖像，達(dá)到對魚肉新鮮度的可視化檢測[19?23]。固相載體是比色陣列傳感器的重要組成部分，對傳感器的性能有著重要影響。傳統(tǒng)的比色陣列傳感器通常以反相硅膠板、石英、玻璃等多孔膜作為固相載體[24?28]，然而這些載體都存在著制備成本高、比表面積低等缺點(diǎn)，導(dǎo)致光學(xué)氣敏材料分布不均勻，進(jìn)而影響最終顏色變化不明顯的結(jié)果。近年來，陽極氧化鋁片因比表面積大，孔隙率高，背景色淺，能使光學(xué)氣敏材料分布更加均勻等優(yōu)勢，成為比色陣列傳感器中較好的感官底物[29?30]。

因此，本研究采用一步陽極氧化法制備了納米多孔陽極氧化鋁片，并選取13種指示劑附著于納米多孔陽極氧化鋁片中，構(gòu)建了一種高效、操作簡單、低成本的比色陣列傳感器。利用所構(gòu)建的比色陣列傳感器對室溫（25 ℃）條件下的大菱鲆魚肉新鮮度進(jìn)行了實(shí)時(shí)無損檢測，并結(jié)合聚類分析和主成分分析對大菱鲆的新鮮度等級進(jìn)行區(qū)分。最后，將該比色陣列傳感器應(yīng)用于鯉魚和美國紅魚新鮮度的檢測，以檢驗(yàn)該比色傳感器對其它魚類實(shí)際樣品的檢測效果。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鋁片（99.99%） 冠泰金屬材料有限公司；鈦片（99.60%） 寶鈦公司；大菱鲆、美國紅魚、鯉魚 購買于遼寧省錦州市水產(chǎn)市場；氯酚紅、溴百里酚藍(lán)、苯酚紅、溴酚藍(lán)、中性紅、甲酚紅、無水碳酸鉀 阿拉丁試劑有限公司；溴鄰苯三酚 紅梯希愛（上海）華成工業(yè)發(fā)展有限公司；鄰苯二酚紫、磷酸鈉 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；溴甲酚紫 上海三愛思試劑有限公司；溴酚紅 上海金穗生物科技有限公司；甲基紅 天津市永晟精細(xì)化工有限公司；溴甲酚綠 天津化學(xué)試劑有限公司；玫紅酸 天津市福晨化學(xué)試劑廠；無水乙醇、碳酸鈉、氫氧化鈉 天津風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司；硫酸、鹽酸 錦州古城化學(xué)試劑有限公司。除中性紅和甲酚紅為化學(xué)級試劑外，其余pH指示劑均為分析級試劑。

85-2型磁力加熱攪拌器 常州榮華儀器有限公司；DP1000A型直流穩(wěn)壓電源 MESTEK公司；SK 6210HP型超聲波清洗器 KUDOS公司；FA3103C型電子天平 上海天美天平儀器有限公司；E-3150型pH計(jì) 上海雷磁儀器有限公司；LRH-150型生化培養(yǎng)箱 上海一恒科技有限公司；S4800型掃描電子顯微鏡 荷蘭飛利浦公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 陽極氧化鋁基材的制備 陽極氧化鋁基材的制備方法參考文獻(xiàn)[31]并稍加改動(dòng)，將鋁片依次放入無水乙醇和去離子水中超聲清洗，再置于含有0.5%氫氧化鈉、0.8%碳酸鈉和2%磷酸鈉的溶液中進(jìn)行6 min超聲（240 W）脫脂處理。將脫脂后的鋁片浸泡在0.1 mol/L氫氧化鈉溶液中，去除鋁片表面的天然氧化鋁。此后，將該鋁片放入15%碳酸鈉和5%磷酸鈉的混合溶液中，在60 °C、恒定電壓（5 V）下進(jìn)行10 min的電化學(xué)拋光后，用去離子水徹底沖洗，得到具有較好鏡面效果的鋁片。以預(yù)處理后的鋁片為陽極，鈦片為陰極，在20 ℃，電壓15 V，180 g/L硫酸電解液中反應(yīng)45 min后，用去離子水反復(fù)洗滌，室溫自然干燥，得到陽極氧化鋁片。

1.2.2 陽極氧化鋁的表征 采用S4800型掃描電子顯微鏡對陽極氧化鋁片的表面形貌結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀察，觀察前陽極氧化鋁片進(jìn)行噴金處理，儀器加速電壓為5.0 kV。

1.2.3 傳感器陣列的制備 參考Huang等[15]的研究，分別選取溴甲酚綠、鄰苯二酚紫、溴酚藍(lán)、玫紅酸、溴酚紅、溴鄰苯三酚紅、苯酚紅、氯酚紅、溴百里香酚藍(lán)、甲酚紅、溴甲酚紫、中性紅、甲基紅13種指示劑構(gòu)建傳感器陣列。以陽極氧化鋁片為基材，采用浸染吸附的方法對指示劑進(jìn)行固定，制備13個(gè)陣列點(diǎn)。將裁剪好的13張氧化鋁片分別浸泡到濃度為0.5 mg/mL的溴甲酚綠和溴酚藍(lán)溶液；1 mg/mL的溴鄰苯三酚紅、鄰苯二酚紫、溴甲酚紫、甲酚紅溶液；2 mg/mL 的溴酚紅、甲基紅、玫紅酸、氯酚紅、溴百里香酚藍(lán)、苯酚紅和中性紅乙醇溶液中，12 h后，取出氧化鋁片，室溫下自然干燥。將干燥后的13個(gè)氧化鋁片逐個(gè)粘貼到半徑為500 mm的圓形孔的模具上，形成排列整齊的比色陣列傳感器。

1.2.4 樣品預(yù)處理 大菱鲆、美國紅魚、鯉魚經(jīng)宰殺，去除魚的頭、尾、皮及內(nèi)臟后，將剩余的每種新鮮魚肉平均分成兩份，分別用于揮發(fā)性鹽基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）的測定以及比色陣列傳感器對魚新鮮度的測定。

1.2.5 揮發(fā)性鹽基氮的測定 TVB-N的測定方法主要參考國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T-5009.228-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中揮發(fā)性鹽基氮的測定》中規(guī)定的微量擴(kuò)散法[32]。每個(gè)樣品三個(gè)平行，取平均值進(jìn)行結(jié)果分析。

1.2.6 比色陣列傳感器對魚新鮮度的測定 將制備好的傳感陣列置于放有新鮮魚肉的托盤中，用保鮮薄膜密封，在25 ℃恒溫下貯藏，并每隔2 h用智能手機(jī)拍照，采集傳感器圖像。所有樣品均一式三份。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel和Origin 2018進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與分析，運(yùn)用Photoshop提取傳感陣列圖像的RGB值，比較各陣列點(diǎn)變色前后的RGB值，得到不同貯藏時(shí)間下傳感陣列顏色變化的差譜圖，利用Image J軟件提取差譜圖中的特征矩陣，并結(jié)合Minitab19進(jìn)行層次聚類分析（hierarchical cluster analysis，HCA）和主成分分析（principal component analysis，PCA）。運(yùn)用SPSS軟件進(jìn)行差異顯著性分析，P>0.05表示差異不顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 陽極氧化鋁的表征

為了比較氧化處理前的鋁片、氧化處理后和固定指示劑后的氧化鋁片在微觀結(jié)構(gòu)上的區(qū)別，研究中還分別對以上三種材料進(jìn)行了掃描電子顯微鏡分析。圖1和圖2分別為鋁片陽極氧化處理前后和固定了溴甲酚綠指示劑后的氧化鋁陣列點(diǎn)（以下簡稱溴甲酚綠陣列點(diǎn)）的掃描電鏡微觀結(jié)構(gòu)圖。由圖1（a）與圖1（b）對比可知，未經(jīng)氧化的鋁片表面較平整，經(jīng)過陽極氧化處理后，鋁片表面形成許多形狀不規(guī)則的孔洞。與鋁片相比，陽極氧化鋁片具有較大的表面積，有助于進(jìn)一步對傳感指示劑進(jìn)行附著與固定。圖2為固定了溴甲酚綠指示劑后的陽極氧化鋁陣列點(diǎn)的微觀形貌。從圖中可以看出，陣列點(diǎn)的結(jié)構(gòu)仍呈現(xiàn)為不規(guī)則的孔洞，這說明溴甲酚綠指示劑的固定并沒有對陽極氧化鋁片的結(jié)構(gòu)造成破壞。此外，研究中還對除溴甲酚綠以外的其它指示劑處理后的陣列點(diǎn)的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其微觀結(jié)構(gòu)與固定溴甲酚綠后的陣列點(diǎn)均相同。該結(jié)構(gòu)將在一定程度上增加了指示劑與待測氣體之間的接觸面積，有利于提高相互作用效率。

圖1 鋁片陽極氧化處理前后的掃描電子顯微鏡圖Fig.1 Scanning electron microscope of aluminum sheet before and after anodizing treatment

圖2 溴甲酚綠陣列點(diǎn)的掃描電子顯微鏡圖Fig.2 Scanning electron microscopy of bromocresol green array points

2.2 傳感器陣列在魚類樣品中的應(yīng)用

2.2.1 TVB-N的測定 TVB-N是指在酶和微生物的作用下，動(dòng)物性食品在腐敗過程中蛋白質(zhì)分解而產(chǎn)生氨以及胺類等堿性含氮物質(zhì)。該指標(biāo)是反映原料魚和肉的鮮度的主要指標(biāo)。我國國家標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)TVB-N含量將海水魚的新鮮度分為三個(gè)等級。當(dāng)TVB-N含量低于15 mg/100 g時(shí)，海水魚為新鮮級；當(dāng)TVB-N的范圍在15~30 mg/100 g時(shí)，海水魚為次新鮮級；當(dāng)其含量超過30 mg/100 g時(shí)，海水魚為腐敗級[33]。圖3顯示了大菱鲆在貯藏過程中TVB-N含量的變化趨勢，TVB-N含量隨著貯藏時(shí)間的延長而逐漸增加。鮮活的大菱鲆經(jīng)宰殺處理后，測得的TVB-N初始值為6.55 mg/100 g。隨著貯藏時(shí)間的延長，可以看出TVB-N的含量呈現(xiàn)出先緩慢上升進(jìn)而迅速上升的趨勢。當(dāng)貯藏時(shí)間達(dá)到第12 h時(shí)，TVB-N值增加到15.23 mg/100 g，因此12 h為魚肉從新鮮等級降為次新鮮等級的臨界點(diǎn)。當(dāng)貯藏時(shí)間超過12 h后，由于微生物的快速生長，TVB-N含量大幅度增加。當(dāng)貯藏時(shí)間達(dá)到第22 h時(shí)，TVB-N值高達(dá)32.85 mg/100 g，超過規(guī)定可食用魚類TVB-N的臨界值，魚肉發(fā)生腐敗變質(zhì)，不可食用。

圖3 TVB-N隨貯藏時(shí)間的變化趨勢Fig.3 Variation trend of TVB-N with storage time

2.2.2 差譜圖響應(yīng)分析 圖4為比色傳感陣列對不同貯藏時(shí)間大菱鲆魚肉新鮮度的響應(yīng)。從差譜圖中可以看出，隨著貯藏時(shí)間的延長，陣列上各個(gè)陣列點(diǎn)逐漸產(chǎn)生響應(yīng)，顏色變化用肉眼即可識(shí)別。當(dāng)貯藏時(shí)間低于12 h時(shí)，傳感陣列上的十三個(gè)陣列點(diǎn)并未完全發(fā)生響應(yīng)，此時(shí)的TVB-N含量低于15 mg/100 g，魚肉樣品仍處于新鮮狀態(tài)。當(dāng)貯藏時(shí)間達(dá)到12 h時(shí)，TVB-N含量超過新鮮等級魚肉的最大限值，魚樣變?yōu)榇涡迈r等級，此時(shí)傳感器中的所有陣列點(diǎn)均顯現(xiàn)出肉眼可見的顏色。隨著時(shí)間的延長，魚樣品質(zhì)逐漸發(fā)生變化，TVB-N含量迅速增加。在貯藏時(shí)間達(dá)到第20 h時(shí)，TVB-N含量增加到28.33 mg/100 g，臨近次新鮮產(chǎn)品的閾值30 mg/100 g。此時(shí)，差譜圖中溴甲酚綠、溴酚藍(lán)、氯酚紅、中性紅和甲基紅陣列點(diǎn)分別變?yōu)榉奂t色、藍(lán)色、橙色、深灰色和藍(lán)綠色。當(dāng)貯藏時(shí)間延長到第22 h時(shí)，TVB-N含量達(dá)到32.85 mg/100 g，魚肉發(fā)生腐敗，此時(shí)差譜圖中的溴甲酚藍(lán)、溴甲酚紅、氯酚紅和中性紅分別變?yōu)樽?、棕、黃、藍(lán)綠色。以上信息表明，陣列點(diǎn)肉眼可見的顏色變化與大菱鲆的品質(zhì)變化過程密切相關(guān)。因此，將該比色陣列傳感器應(yīng)用于大菱鲆新鮮度的檢測具有可行性。

圖4 室溫下大菱鲆在不同貯藏時(shí)間段的比色陣列差譜圖Fig.4 Difference spectrum of colorimetric array of turbot at different storage periods at room temperature

2.2.3 多變量分析 為進(jìn)一步驗(yàn)證比色陣列傳感器對魚新鮮度的定量分析能力，在收集到的39維RGB顏色空間響應(yīng)數(shù)據(jù)（13種pH染料×ΔR，ΔG，ΔB，13×3）的3個(gè)顏色分量基礎(chǔ)上，用Image J提取差譜圖輸出的特征矩陣進(jìn)行HCA和PCA分析。

2.2.3.1 HCA分析 HCA是根據(jù)樣品數(shù)據(jù)在全維空間中的向量間距離對分析向量進(jìn)行分組的一種標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)程序[34]。相似度高的數(shù)據(jù)被聚類到一組，不同數(shù)據(jù)之間的相似度越低，聚類分析圖上的距離越遠(yuǎn)。由圖5可知，相同貯藏時(shí)間的平行樣品發(fā)生聚集，不同貯存時(shí)間的樣品間沒有發(fā)生交叉重疊，證明了該比色陣列較好的穩(wěn)定性。此外，HCA結(jié)果從左到右可以依次劃分為三個(gè)區(qū)間：貯藏時(shí)間0~10 h為第一組，此時(shí)魚的等級為新鮮；貯藏時(shí)間12~22 h為第二組，此時(shí)魚的等級為次級新鮮；貯藏時(shí)間24~28 h為第三組，此時(shí)魚的等級為腐敗。綜上，該比色陣列傳感器可以很好地區(qū)分不同貯藏時(shí)間的魚肉。

圖5 不同貯藏時(shí)間的大菱鲆樣品的聚類分析Fig.5 Cluster analysis of turbot samples with different storage time

2.2.3.2 PCA分析 PCA可通過三維主成分散點(diǎn)分布圖呈現(xiàn)出不同新鮮度大菱鲆的聚類趨勢。如圖6（a）所示，第一主成分的貢獻(xiàn)率為50.33%，第二主成分的貢獻(xiàn)率為12.77%，第三主成分的貢獻(xiàn)率為9.48%，累計(jì)貢獻(xiàn)率72.58%。由此可見，前三個(gè)主成分足以表征樣本的大部分信息。此外，從圖中的樣品分布趨勢看出，不同貯藏時(shí)間的大菱鲆呈現(xiàn)出不同聚類趨勢，聚類結(jié)果可以清晰地分為3個(gè)組別：2~10 h，新鮮組；12~20 h，次新鮮組；22~28 h，腐敗組，這一結(jié)果與2.2.1中的TVB-N分析結(jié)果一致。但是，當(dāng)貯藏時(shí)間為4~10 h時(shí)，樣本間存在明顯的交集區(qū)域。因此，我們將4~10 h范圍內(nèi)的樣本投影到第一主成分和第三主成分中，得到圖6（b）。觀察到，4~10 h之間的樣品實(shí)際上沒有發(fā)生重疊。綜上所述，PCA方法可以較好地區(qū)分不同貯藏時(shí)間的大菱鲆新鮮度，同時(shí)這也證明了本研究所制備的比色陣列傳感器應(yīng)用于魚新鮮度的指示具有可行性。

圖6 不同新鮮度大菱鲆的主成分散點(diǎn)分布圖Fig.6 Three-dimensional principal component distribution maps of turbot with different freshness

2.3 比色傳感器在魚類實(shí)際樣品中的應(yīng)用

為進(jìn)一步檢驗(yàn)比色陣列傳感器在其它魚類實(shí)際應(yīng)用中的準(zhǔn)確性，對不同貯藏時(shí)間下的鯉魚新鮮度進(jìn)行了檢測。圖7a為鯉魚貯藏16 h時(shí)的陣列響應(yīng)結(jié)果，此時(shí)托盤內(nèi)傳感陣列顏色處于比色陣列差譜圖中次新鮮級范圍，通過與差譜圖比較可知，托盤內(nèi)傳感陣列的顯色結(jié)果與TNB-N含量為16.20 mg/100 g時(shí)的陣列響應(yīng)結(jié)果幾乎一致，因此初步推斷貯藏16 h時(shí)的鯉魚處于次新鮮狀態(tài)，預(yù)測此時(shí)鯉魚的TVB-N值為16.20 mg/100 g。為進(jìn)一步驗(yàn)證推斷的準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)同時(shí)測定了16 h時(shí)的實(shí)際TVB-N值，將預(yù)測的TVB-N值與實(shí)際測得的TVB-N值進(jìn)行差異顯著性分析，結(jié)果如表1所示，16 h的預(yù)測TVB-N值與實(shí)際TVB-N值差異性不顯著（P>0.05），說明檢測結(jié)果準(zhǔn)確。此外，對貯藏18 h時(shí)的鯉魚進(jìn)行了同樣的驗(yàn)證比較，所測得的陣列傳感圖見圖7b。通過測得譜圖與標(biāo)準(zhǔn)差譜圖的比較，預(yù)測貯藏18 h時(shí)的TVB-N值為18.25 mg/100 g，與實(shí)際測定TVB-N值進(jìn)行差異分析后，發(fā)現(xiàn)二者沒有顯著性差異（P>0.05），檢測結(jié)果準(zhǔn)確。由此可以證明，本研究的比色陣列傳感器可以適用于不同淡水魚新鮮度的檢測，且檢驗(yàn)結(jié)果具有良好的準(zhǔn)確性。

表1 不同實(shí)際魚類樣品的預(yù)測TVB-N值與實(shí)際TVB-N值的顯著性差異分析Table 1 Significant difference analysis between predicted TVB-N value and actual TVB-N value of different actual fish samples

除了在淡水魚中進(jìn)行了驗(yàn)證，研究中還對海水魚的新鮮度監(jiān)測進(jìn)行了驗(yàn)證。以美國紅魚為代表，對不同貯藏時(shí)間下的美國紅魚傳感陣列圖進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到圖7c和圖7d。在貯藏時(shí)間為20 h時(shí)，TVB-N預(yù)測值為22.84 mg/100 g，實(shí)際值為21.27 mg/100 g，二者差異不顯著；在貯藏時(shí)間為24 h時(shí)，TVB-N預(yù)測值為28.33 mg/100 g，實(shí)際值為29.11 mg/100 g，二者差異不顯著。

圖7 比色陣列傳感器對不同貯藏時(shí)間下的鯉魚和美國紅魚產(chǎn)生的響應(yīng)結(jié)果Fig.7 Response results of the colorimetric sensor array to common carp and American red fish under different storage time and the standard deviation spectrum

綜上所述，本研究所構(gòu)建的傳感陣列與魚的不同新鮮度之間建立了一種通用的顯色關(guān)系，即通過比色陣列點(diǎn)的顏色顯現(xiàn)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)差譜圖的對比就可以簡單準(zhǔn)確地判別魚類的新鮮度。

為了更加準(zhǔn)確地驗(yàn)證比色傳感器對魚樣新鮮程度的識(shí)別能力，將傳感器陣列點(diǎn)的響應(yīng)信息特征值（每個(gè)點(diǎn)的R、G、B值和歐氏距離）帶入大菱鲆標(biāo)準(zhǔn)差譜圖特征矩陣中進(jìn)行HCA分析。將16和18 h下鯉魚的陣列響應(yīng)信息帶入大菱鲆標(biāo)準(zhǔn)差譜圖特征矩陣，結(jié)果如圖8所示。由圖可得，貯藏16和18 h的鯉魚在聚類過程中沒有出現(xiàn)錯(cuò)誤分類，分別與貯藏14和16 h的大菱鲆歸類為次新鮮度等級。由此說明本研究制備的比色傳感器對魚類新鮮度具有良好的識(shí)別能力。

圖8 實(shí)際樣品的聚類分析Fig.8 Cluster analysis of real samples

將貯藏20和24 h下美國紅魚的陣列響應(yīng)信息帶入大菱鲆標(biāo)準(zhǔn)差譜圖特征矩陣進(jìn)行聚類分析，結(jié)果如圖9所示。由圖可以發(fā)現(xiàn)，貯藏20 和24 h的美國紅魚在聚類過程中同樣沒有出現(xiàn)錯(cuò)誤分類，分別與貯藏18和20 h的大菱鲆歸類為次新鮮度等級。因此可以得出，通過本研究所制備的比色傳感器用于魚類新鮮度的檢測具有可行性，對于不同魚類新鮮度的識(shí)別具有正確的判別能力。

圖9 實(shí)際樣品的聚類分析Fig.9 Cluster analysis of real samples

3 結(jié)論

本文以陽極氧化鋁片為基材，結(jié)合13種指示劑，開發(fā)了一種新型的可視化比色陣列傳感器，應(yīng)用于大菱鲆魚肉新鮮度的檢測。根據(jù)差譜圖的顏色變化，用肉眼即可隨不同貯藏時(shí)間的魚肉進(jìn)行新鮮度判別。當(dāng)傳感陣列上的十三個(gè)陣列點(diǎn)并未完全發(fā)生響應(yīng)，表明魚肉屬于新鮮等級；當(dāng)差譜圖中的溴甲酚藍(lán)、溴甲酚紅、氯酚紅和中性紅分別變?yōu)樽稀⒆?、黃、藍(lán)綠色時(shí)，表明魚肉已經(jīng)腐敗變質(zhì)。HCA和PCA分析結(jié)果也證明了該陣列可用于對不同貯藏時(shí)間的魚肉樣品新鮮度的測定。此外，為檢驗(yàn)比色傳感器對其它魚類實(shí)際樣品的檢測效果，將該陣列應(yīng)用于不同貯藏時(shí)間下鯉魚和美國紅魚新鮮度的檢測。結(jié)果表明，通過傳感器陣列預(yù)測的TVB-N值與實(shí)際TNB-N值無顯著性差異，對于不同魚類新鮮度的識(shí)別具有正確的判別能力。綜上所述，該比色陣列傳感器能夠通過肉眼快速、準(zhǔn)確地識(shí)別不同實(shí)際魚類的新鮮度。