食品货架品质监测及货架寿命预测的电子舌方法研究

Rapid and accurate prediction of shelf life of food is crucial in the food science. Especially, monitoring food shelf quality and constructing the kinetic model of food shelf quality loss are the foundation of prediction of food shelf life. Currently, the popular methods such as the kinetic models of food shelf quality loss based on microorganism analysis or the indicators of the special nutrition in food are not able to rapidly and systematically reveal the law of the food shelf quality evolution. Convenient and systematical exhibition of the food shelf quality change and fast prediction of food shelf life has been the key and urgent question in food science. One solution is electronic tongue, modern intelligent sensory instrument, which can rapidly evaluate food overall quality, based on several non-selection sensors. Our proposal is based on a novel electronic tongue, smartongue, which is developed by our group. This project focuses on probing the relationship between the physical and chemical parameters obtained from smartongue and the food shelf quality change. Then, a kinetic model of food shelf quality loss will be constructed. Furthermore, the fast prediction of food shelf life will be made based on this kinetic model with accelerated shelf life testing. Our proposal not only can solve the technique problems of food shelf quality monitoring and food shelf life prediction, but also shed a light on the further theoretical and methodological study of intelligent sense instrument.

如何快速准确地预测食品货架寿命，一直是食品科学领域共同关注的热点问题。食品货架品质监测及食品货架品质损失动力学模型的构建，是食品货架寿命预测的前提与关键。然而，当前无论是依据微生物方法，还是特定营养成分指标建立的食品货架品质损失动力模型，都无法全面快速地反映食品货架品质的变化规律。能否通过现代化仪器快速地全面地反映食品货架品质的变化规律，实现食品货架寿命的快速预测已经成为急需解决的科学难题。电子舌是一种以低选择性传感器阵列为基础，能够快速综合评价食品品质的现代化智能感官仪器。本研究立足于课题组研制开发的新型电子舌——智舌系统，探索智舌信号解析的物理化学参数与食品货架品质的相关性，尝试建立食品货架品质损失动力学模型，结合加速货架寿命试验，实现食品货架寿命的快速预测。本研究不仅对工业食品货架品质的监测及货架寿命的预测具有重要的方法学意义，而且对智能感官仪器理论和方法发展都具有重要的科学意义。

如何快速准确地预测食品货架寿命，一直是食品科学领域共同关注的热点问题。食品货架品质监测及食品货架品质损失动力学模型的构建，是食品货架寿命预测的前提与关键。然而，当前无论是依据微生物方法，还是特定营养成分指标建立的食品货架品质损失动力模型，都无法全面快速地反映食品货架品质的变化规律。能否通过现代化仪器快速地全面地反映食品货架品质的变化规律，实现食品货架寿命的快速预测已经成为急需解决的科学难题。电子舌是一种以低选择性传感器阵列为基础，能够快速综合评价食品品质的现代化智能感官仪器。本研究期望利用课题组研制开发的电子舌系统，探索电子舌解析的特征参数与食品货架品质的相关性，尝试建立基于电子舌检测的食品货架品质损失动力学模型，结合加速货架寿命试验，实现电子舌对食品货架寿命的快速预测。本项目通过项目组成员共同努力，将利用差别度检测的方式，将电子舌解析的多个特征参数转换为综合指数Q值，证明了能够通过电子舌综合指数Q值与食品货架时间t建立食品货架品质动力学方程，并且揭示了基于电子舌综合指数Q值的食品货架品质动力学模型与基于食品感官货架品质变化的动力学模型以及基于微生物变化的食品货架动力学模型均为一级反应动力学模型。同时，利用不同储存温度食品货架品质变化点与参照样电子舌差别度的检测值一致原则，建立了基于电子舌综合指数Q值的食品货架寿命快速预测方法，实现了感官品质货架寿命以及微生物货架寿命的预测。其中，针对微生物货架寿命获得较好的实验结果，尝试预测4 oC储存条件下鲜牛奶的保质期为7.7天，与实际保质期为7天相比，误差为9.4%，尝试预测4 oC储存条件下鲜牛奶的保质期为5.2天，与实际保质期5天相比，误差为3.4%。基于电子舌综合指数Q值的食品货架寿命快速预测方法，有望成为食品工业领域的货架寿命检测的一种新方法。