冷却肉气味指纹识别技术及冷链中RFID技术应用的研究

摘要

“民以食为天”，肉类食品是人们日常生活中必不可少的食品。冷却肉较之热鲜肉和冷冻肉保质期长且安全卫生，柔软多汁，色泽鲜红，味道鲜美，营养价值高。早在五、六十年代，世界上的一些发达国家就已生产、销售冷却肉。在上世纪80年代，我国开始了对冷却肉的研究与生产，但由于经济、技术方面的原因，进展相对滞后。而随着我国经济的快速发展，和人们对肉类消费水平要求的提高，冷却肉将占据更大的生肉市场。
　　 本论文是结合“十一五”国家863计划重点项目《食品绿色供应链关键技术与产品》中的课题《猪肉产品绿色供应链技术创新与设备研制》中部分工作而开展的实验研究。本论文对冷却肉在不同贮藏温度条件下的鲜度品质变化进行了测定，研究了其品质变化的动力学预测模型，建立了基于电子鼻、GC-MS等检测技术的冷却肉品质变化的气味指纹识别图谱，设计了在冷却肉的低温流通过程中采用RFID技术实现全程品质动态监控的技术方案和装备。本论文具体开展的工作如下：
　　 (1)从感官和理化方面对贮藏在273K、278K、283K和293K下的猪肉进行了实验研究，通过相应的品质能级函数分析，确立挥发性盐基氮反应级数为1级，基于其与感官值的良好对应关系，设定为猪肉的鲜度指标。利用Arrhenius方程对活化能Ea和Q10计算，并对照感官评定得到在温度段(283K～293K)内任何一点温度T下货架寿命预测公式为：θs(T)=2.38×1.62(293-T)/10，在温度段(273K～283K)内任何一点温度T下货架寿命预测公式为：θs(T)=3.79×1.6(283-T)/10。通过公式可以预测冷却肉流通过程中经历不同温度、时间流通后的品质损失量和货架寿命余量。
　　 (2)利用电子鼻检测了冷却猪肉在不同贮藏温度与贮藏时间下的挥发性成分变化，运用主成分分析(PCA)与判别因子分析(DFA)的方法，并结合菌落总数、挥发性盐基氮值(T-VBN)等理化指标的变化，判定冷却猪肉的新鲜程度与货架寿命。贮藏在283、277K条件下冷却猪肉的货架寿命终点时间分别是2天和5天，获得了基于PCA与DFA分析的气味指纹图谱，冷却猪肉气味分布发生变化的时间拐点与其货架寿命终点时间相一致。应用电子鼻技术，通过PCA与DFA分析建立的气味指纹图谱可对冷却猪肉的新鲜程度与货架寿命做出很好的判断，为将气味识别技术用于建立冷却肉货架期预测模型的进一步实验研究奠定了一定的基础。
　　 (3)基于电子鼻的货架期(SL)分析获得的猪肉气味变化与理化指标变化具有较好的对应关系，将电子鼻货架期分析获得的依据猪肉气味变化判定的货架期与理化指标(挥发性盐基氮值)分析相结合，利用Arrhenius动力学模型求得E0和Q10值，从而得到贮藏在(273K～283K)温度段下猪肉的货架期预测模型：SL=80×2.833283-T/10(h)。为今后将气味识别技术用于冷却肉在流通过程中的品质监控及动态预测货架期奠定了一定的基础。
　　 (4)对SPME萃取条件进行优化，并利用SPME对冷却肉的挥发性物质进行提取，结合GC-MS初步鉴定冷却肉的挥发性物质，并分析其在不同贮藏温度以及不同贮藏时间下挥发性气味的变化。确定了在35℃的萃取温度和40分钟萃取时间的条件下，采用65μmPDMS/DVB萃取头对冷却肉的挥发性成分进行萃取。经SPME-GC-MS检测后，共获得25种挥发性物质，并发现醇类物质和三甲胺的相对含量会随着贮藏时间的变化而不断增加。
　　 (5)设计了在冷却肉的低温流通过程中采用RFID技术实现全程品质动态监控的技术方案和装备。设计的一个基于MSP430嵌入式平台的便携式RFID阅读器和标签的装备，实现了预测冷链过程中的冷却肉货架期。