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我国是渔业大国,淡水鱼类资源极为丰富。随着人民生活水平的提高,人们对鱼类品质的要求也越来越高,新鲜度是衡量鱼品质的一个重要指标。目前,主要采用一些常规检测方法,如感官评定,理化检测和微生物检测法来评价鱼类的新鲜度。感官评定大多需专业人员,主观性强、重复性差;理化检测和微生物检测的操作方法繁琐,且费时费力,难以满足生产生活中快速检测的需求。本课题尝试采用嗅觉可视化技术来检测鳊鱼的新鲜度,并在此研究的基础上设计一套鱼类新鲜度在线检测装置。论文的主要研究内容如下:
1.采用顶空固相微萃取气质联用(HS-SMPE-GC/MS)技术检测4℃恒温下不同储藏期的鳊鱼挥发性气体变化情况。研究鉴定出鳊鱼储藏期间的52种挥发性气体成分,主要可分为醇类、酮类、醚类、酯类、烃类、苯类、酸类、含硫化合物以及含氮化合物这9大类,这9类化合物中大多为一些含有羰基的饱和或者不饱和的醇类、酮类、醛类和脂类。同时,测定了不同储藏时期下鳊鱼的TVB-N含量和细菌总数,并对其划分了新鲜度等级。
2.不同气敏材料对鱼类气味的敏感程度不相同。随着鱼新鲜度的下降,其挥发性气味成分的种类和含量也不断变化。研究根据GC/MS检测结果及预实验结果,进行气敏材料的筛选,优选出对鳊鱼气味信息敏感的10种卟啉类化合物以及6种pH指示剂气敏材料,制成4×4的可视化传感器阵列,并用此传感器来检测鱼的新鲜度。
3.开发可视传感器阵列气味图像信息处理及特征提取软件,包括非实时及模拟实时检测两类。
4.研究采用嗅觉可视化技术结合模式识别方法进行鳊鱼新鲜度的研究。对获取的传感器阵列原始图像数据进行PCA分析,优选出14个主成分数,建立基于BP神经网络的鳊鱼新鲜度的识别模型。模型对训练集样本识别率达到86.88%,对预测集样本的识别率达到86.25%,由此表明BP模型可以将不同新鲜度的鳊鱼识别出来,说明嗅觉可视化技术用于检测鱼类新鲜度是可行的。
5.建立了嗅觉可视化传感器阵列响应信号与鳊鱼新鲜度的理化指标—挥发性盐基氮含量(TVB-N)、细菌总数含量(TM)的相关性模型:PLS和siPLS模型。对于TVB-N含量,siPLS模型的预测集的相关系数达到了0.8252,相比TVB-N的PLS模型,其Rc和Rp分别提高了1.67%,1.75%,RMSECV下降了1.3,RMSEP下降了2.0。对于细菌总数含量,siPLS模型的预测集的相关系数达到了0.8896,相比TM的PLS模型,其Rc和Rp分别提高了1.85%,0.06%,RMSECV下降了0.1。可见,与基于全变量的PLS模型相比,siPLS模型效果更优。
6.在理论研究基础上,研究设计了一套基于嗅觉可视化技术的鱼类新鲜度在线检测装置,整体结构设计包括传送机构、检测机构和控制机构三大部分。
研究表明嗅觉可视化技术可快速、无损地检测鳊鱼的新鲜度。研究设计的鱼类新鲜度的在线检测装置,为实现数据采集、数据跟踪以及数据处理一体化的鱼类新鲜度快速、无损、在线检测提供了依据,且对其他水产品的新鲜度检测有较高的参考价值。