肉品品中品质及新鲜度评价检测方案(感官智能分析)

中国食品学报Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology第8卷 第3期2008年6月Vol.8 No.3Jun. 2008 中国食品学报1262008年第3期 .基于电子舌的肉品品质及新鲜度评价研究 韩剑众 黄丽娟 顾振宇 田师一 邓少平 (浙江工商大学食品质量与安全系 浙江省食品安全重点实验室 杭州310035) 摘要 利用电子舌研究率后不同品种生鲜肉品(猪肉和鸡肉)的品质和新鲜度。对不同品种(杜大长猪和金华猪)、部位(背最长肌和半膜肌)的后后猪肉的电子舌检测表明，电子舌不仅可以有效区分同一者的背最长肌和半膜肌，而且可以辨识不同品种生鲜肉品之间的差异；在室温(15℃)和冷藏(4℃)条件下，不同时间点的肉品特性也可以通过电子舌加以区分。对三黄鸡、AA鸡的检测证实，电子舌对鸡肉品质和新鲜度的辨识评价是有效的。 关键词 肉品品质 猪肉 鸡肉 电子舌 新鲜度 肉质是一个复杂而多元的特性，，受多种因素的影响"。对其的评价，现有的传统感官品评方法是依据个人的主观感觉和经验，其人为因素较大，评价结果缺乏客观性和一致性。其它理化或组织学的方法，如用剪切力来表示的肉的嫩度、弹性以及滴水损失、颜色、肌纤维直径、密度、肌肉风味物质的含量等，虽然在一定程度上能够反映肉的品质，但均不能满足现代肉品生产和消费对肉品品质评价的要求。如何对宰后生鲜肉品进行品质评价、等级标注及新鲜度(货架寿命)的有效监控，一直是肉品科学相关研究的焦点之一。 随着对生物味觉(嗅觉)研究的深入及人们对感官品评的客观要求，模拟人鼻和舌感觉功能的电子鼻和电子舌有了很大的发展，尤其是电子鼻已在相关领域特别是食品行业的质量控制、加工过程监测、新鲜度评价及货架期预测等领域得到了广泛地应用。然而迄今为止，在肉品品质的评价方面，仅有电子鼻用于肉品新鲜度检测的研究报道，而未见电子舌在宰后肉品品质评价中的相关研究。目前在电子舌的研究和应用方面已取得重大进展，构建了多频大幅脉冲电子舌，并已在国内 ( 收稿日期：2007-08-25 ) ( 基金项目：浙江省高校重中之重学科”建设项目(ZZ05-07) ) ( 作者简介：韩剑众，男，1963年出生，教授 ) ( 通讯作者： 韩剑众 ) 许多大型食品企业得到实际应用3~4。本文以不同品种的宰后猪肉和鸡肉为对象，应用多频大幅脉冲电子舌对其进行肉质评价和新鲜度监测，为电子舌在肉品评价研究中的应用提供试验依据。 1 材料和方法 1.1 试验材料 选取 100 kg 左右的杜长大三元杂交猪3头和80kg左右的浙江优质地方品种金华两头乌(金华猪)3头，分别取每头猪第5~7腰椎背最长肌(眼肌)约500 g。 另选取1.5kg 左右的广西黄三黄鸡和2kg左右的AA鸡各4只，分别取其胸肌和腿肌约250 g，分为2份：一份放在4℃冰箱冷藏，另一份放在室温(15℃)下供电子舌测定用。 1.2 多频大幅脉冲电子舌系统 图1为本实验室研究人员构建的多频大幅脉冲电子舌的示意图。该电子舌包含6个工作电极(铂电极、金电极、钯电极、钛电极、钨电极和银电极)的传感器陈列。以1 mm×5 mm 铂柱电极为辅助电极，Ag/AgCl 作为参比电极，通过6通道多频大幅脉冲信号激发采集装置，使工作电极对溶液进行多频大幅脉冲伏安法扫描。正向最大多频大幅脉冲电位1.0V，负向多频大幅脉冲电位-1.0V.递减脉冲幅度0.1V。频率段为100、10、1Hz，相当于脉冲时间间隔分别为1、0.1、0.01s的大幅脉冲伏安法。提取响应电流信号的物理、化学特征值进 行数据处理和模式识别。图2为典型的肉样测定的信号激发和采集示意图。在每个频率段提取83 图1 电子舌系统示意图 Fig.1 Schematic diagram of the electronic tongue system 图2 大幅脉冲激发电势和电流响应信号 Fig.2. Electric potential and current response signal inspired by large amplitude pulse 1.3 试验方法 称取肉样10 g，剪碎后置于家用打浆机中，加50 mL纯净水，打浆5 min 至匀浆后直接用于测定。边测定边搅动。从每块肉样上每次取3小块，用电子舌检测。3次检测结果共得到5个行向量。对行向量取平均，所得数据即为1块肉样(亦即1头猪或1只鸡)的检测数据。对15℃室温放置的猪肉肉样，每天测定2次，共测定4d(4d后已明显变质)。对4℃冰箱冷藏的猪肉和鸡肉样品，每天测定2次，共测定4d。 1.4 数据处理与分析 提取电流采集信号的顶点和拐点值作为检测样品的变量。以行向量代表样品，纵向量代表变量，将不同电极不同频率段的数据分别保存为数据表格，作主成分分析。比较不同电极的主成分得分图。在二维和三维平面上比较各个电极在不同频率下对样品的区分效果，将主成分得分图上具有互补作用的电极数据横向叠加，重新组成以行向量代表样品、纵向量代表变量的数据阵列，最终找出具有最佳区分效果的主成分得分图和电极数 2.1.2 不同品种猪的背最长肌和半膜肌的电子舌检测结果 杜大长和金华猪背最长肌电子舌检测的主成分分析结果见图5。可以看出，不同品种猪肉样的主成分得分值具有相对独立的分布区域。主成分1和2保持了原始数据83.2%的信息量。不同品种猪肉样的主成分得分值不仅有各自特定的分布区域，而且得分值的分布较为密集。图6显示电子舌检测和区分两品种猪半膜肌的主成分得分图。主成分1和2的总贡献率均为78.8%，两品种猪半膜肌的差异得以较好地区分，说明构建的电子舌可实现对不同品种猪肉质的辨识。 2.1.3 不同储藏时间的猪肉质的电子舌检测结果 在室温(15℃)条件下，用电子舌分别对储存了、2、3、4d的杜大长和金华猪的背最长肌进行了检测，其结果分别见图7和图8.从图7可以看 出，主成分1和主成分2提供了原始数据89.8%的信息量，其中不同储藏时间的杜大长猪肉样的主成分得分值分布在不同的区域，且各区域间互不干扰。第1、2天测得的主成分得分值分布相对分散，第3、4天主成分得分值分布较为密集。总体而言，随着储藏时间的延长，主成分得分值沿着时间的趋向(图7中趋势线)呈明显的规律性分布。 金华猪背最长肌的检测结果与杜大长猪基本一致(见图8)，但在储藏前两天的主成分得分值分布比后两天密集，这可能是由于两品种猪宰后在室温下肉质变化速率不同所致。 在4℃冷藏条件下，第1~4天主成分分析见图9和图10。主成分1和主成分2之和分别为91.8%和88.8%。说明冷藏条件下两品种猪肉的测定结果较为一致。第1天测定的猪肉样的主成分得分 值分布比较分散，后3d分布相对较为集中，这可能是由于起始阶段温度变化波动大引起的。不同储藏时间的猪肉样的主成分得分值有规律地分布 .在一定的区域内，且储藏时间间隔越长，其得分点分布区域的相对间距越大，说明猪肉样品间肉质差异越大。 图5 不同品种猪背最长肌的主成分1和主成分2得分图 图6 不同品种猪半膜肌的主成分1和主成分2得分图 Fig.5 The PC1 and PC2 score of M. Longissimusdorsi of two different pig species Fig.6 The PC1 and PC2 score of Semimembranosusmuscle of two different pig species 第1主成分PC1(贡献率41.0%) 图7 不同储存时间杜大长猪肉样的主成分1和主成分2得分图(室温) 图8 不同储存时间金华猪肉样的主成分1和主成分2得分图(室温) Fig.77 The PC1 versus PC2 score of DurocxlandracexYorkshire pork samples for different storage time(RT) Fig.8 The PC1 and PC2 score of Jinhua pork samplesfor different storage time(RT) 第1主成分PC1(贡献率81.8%) 第1主成分PC1(贡献率78.6%) 图9 不同储存时间杜大长猪肉样的主成分1和主成分2得分图(4℃) 图 10 不同储存时间金华猪肉肉的主成分1 和主成分2得得分(4℃) Fig.99 The score PC1 and PC2 of DurocxlandracexYorkshire pork samples for different storage times(4℃) Fig.10) The PC1 and PC2 score of Jinhua porksamples for different storage times(4℃) 2.2 鸡肉质的电子舌检测 2.2.1 鸡不同部位肌肉(胸肌和腿肌)的电子舌检测结果 图 11 和图 12是三黄鸡和 AA鸡不同部位肌肉的电子舌检测的主成分分析图。同一品种.鸡的胸肌与腿肌之间的分布区域有明显的差异。 组成胸肌和腿肌的肌肉纤维不同，前者主要由白肌纤维构成，后者主要由红肌纤维构成。红肌纤维以有氧代谢为主，肉质细嫩，是决定鸡肉质和风味的主要肌肉；而白肌纤维的肌纤维较粗，肉质较差。从电子舌的检测结果看，二者差异显著。 第1主成分PC1(贡献率59.4%) 图11 三黄鸡不同部位肌肉样的主成分1和主成分2得分图 图 12AA鸡不同部位肌肉样的主成分1和主成分2得分图 Fig.11 The PC1 and PC2 score of differentparts muscle of Guangxi Sanhuang chicken Fig.122The PC1 and PC2 score of differentparts muscle of AA chicken 2.2.2 不同品种鸡的胸肌和腿肌的电子舌检测结果 图13和图14分别为不同品种鸡胸肌和腿肌的主成分得分图。主成分1和主成分2分别占原始数据81.9%和88.9%的信息量。不同品种鸡的胸肌或腿肌的主成分得分值均落在互不干扰的区域 内，说明通过电子舌测定，可实现不同品种鸡肉肉质的识别。比较图13和图14可以发现，不同品种鸡腿肌间的差异比胸肌间的差异大，这进一步说明了红肌纤维是构成不同品种鸡肉风味差异的主要因素之一。 第1主成分PC1(贡献率61.3%) 图 13 两不同鸡品种的胸肌的主成分1和主成分2得分图 图14 不同鸡品种的腿肌的主成分1和主成分2得分图 Fig.13 The PC1 and PC2 score of breast musclesof two different chicken species Fig.14 The PC1 and PC2 score of leg musclesof two different chicken species 2.2.3 不同储藏时间下鸡肉质的电子舌检测结果 鸡胸肉和鸡腿肉在4℃条件下放置4d，每天对每个样品取5块小样，用电子舌测定，所得数据经主成分分析得到相应主成分得分图。图15为鸡胸肉的主成分得分图，.主成分1和2保持了原始数据86.0%的信息量；图16为鸡腿肉的主成分得分图，主成分1和2保持了原始数据84.8%的信息量。通过分析发现鸡肉肉样存放4d后，其主成分得分值被相应分为4类，在图上表现为4个不同的分布区域，，说明多频脉冲电子舌能够依据不同储藏时间鸡肉的品质特征对其进行分类。从图中还观察到整个储藏过程中肉质变化的规律。 品种、饲养方法及饲养时间是决定肉质内在特性(Quality Characteristic， QC) 的主要因素，而消费者的主观感觉则决定了肉品的描述性特征(Quality Attribute，QA)。如何将肉品的外在描述性特征转化成人们可感知的量化指标，并和可客观测量的内在特性结合起来评价肉的品质?目前 人们采用 pH值、肉色、嫩度、肌肉成分(粗蛋白、.粗脂肪、水分、风味味物质等)、肌肉的组织学特性、生化特性、可溶性蛋白等。遗憾的是迄今尚未找到一个既能客观反映和判定消费者对肉质的要求，又能满足现代肉品生产和市场销售的快捷、简便的评价方法，以实现对宰后生鲜肉品品质评价、等级标注及新鲜度(货架寿命)的有效监控。电子鼻和电子舌可模拟人的鼻和舌对待测样品进行分析、识别和判断，再用多元统计方法对所得数据进行处理，可快速反映样品的质量信息，进而实现对样品总体品质特征的表征及对样品的识别和分类，因此它已在多个领域得到广泛应用59。本研究结果表明，电子舌可有效区分和辩识不同部位、不同品种、不同储藏时间下肉质的变化，这为解决现代集约化养殖下肉品质量的分级、标注以及新鲜度(货架寿命)的监控提供了有效手段。对于肉品储藏过程中蛋白质腐败变质产生的分解代谢产物的新鲜度的判断与检测已有许多报道10~42]，如对肉 第1主成分PC1(贡献率70.5%) 图15 不同储藏时间胸肌肉的主成分1和主成分2得分图 图16 不同储藏时间腿肌肉的主成分1和主成分2得分图 Fig.15 The PC1 and PC2 score of chicken breast musclesfor different storage times Fig.16TThe PC1 and PC2 score of chicken leg musclesfor different storage times 类新鲜度的检测即测定其挥发性盐基氮(TVB-N)含量。另外还有许多研究是根据肉类蛋白质腐败产生的小分子物质(气体)研制各种气敏传感器[13~5]。尽管电子鼻或气敏传感器也有相当的灵敏度，但其只能反映肉类开始腐败时的特性，不能客观、真实地反映宰后肉品腐败前的品质变化过程。而电子舌可以反映不同时间段肉品的整体特性，在建立数据库的前提下区分宰后肉质随品种、部 位、时间、环境温度等的变化情况，这对于现代肉品的生产和消费至关重要。 3 结论 使用多频脉冲电子测定宰后生鲜肉品的相关指标，样品预处理简单，操作方便，重现性好。电子舌可识别不同品种、不同部位、不同储藏条件下肉的品质，并能表征其新鲜度的变化。 ( 参 考 文 献 ) ( 1.韩剑众.肉品品质及其控制[M.北京：中 国 农业科学技术出版社，2005. ) ( 2.刘宗华，张牧.猪肉品质的研究进展[.动物科学与动物医学，1999， 16 ( 3)： 11~13. ) ( 3.田师一，邓少平.多频脉冲电子舌对酒类品种区分与辨识[.酿酒科技，2006， 1 1：24~26. ) ( 4. 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Food C o ntrol， 2006， (1)： 5~13. ) Evaluation of Meat Quality and Freshness Based on the Electronic Tongue Han JianzhongHuang Lijuann Gu ZhenyuuTian ShiyiDeng Shaoping (Department of Food Quality and Safety， Zhejiang Gongshang University，Food Safety Key Lab of Zhejiang Province， Hangzhou 310035) Abstract An experiment was carried out to evaluate the meat quality and freshness of different parts muscle ofpork (Duroc Xandrace XYorkshire and Jinhua pig) and chicken (Guangxi Sanhuang and Abor Acies， AA， chicken) usingthe electronic tongue. The different species and parts pork results determined by electric tongue indicated that electrictongue could identify the difference between Duroc Xandrace XYorkshire and Jinhua pig. Furthermore， longissimus andsemimembranosus of the same pork were effectively distinguished. The application of electronic tongue in fresh meat at15℃ or 4℃ showed the similar result， too. As for the chicken meat detection of Guangxi Sanhuang and Abor Acies，assays showed that the electronic tongue had significant identification characters. Key words Meat qualityPork ChickenElectronic tongue Freshness 科技动态 日通过转基因技术开发抗过敏生菜 日本科学家日前通过转基因技术开发出一种新型生菜，它能合成大量可抑制过敏反应的物质- 一硫氧还蛋白-1。 侣经产业新闻》报道，京都大学和奈良尖端科学技术研究生院的科学家使用转基因技术，向生菜叶细胞的叶绿体内植入负责编码硫氧还蛋白-1的基因，成功使生菜叶合成了这种抗过敏物质。 以往人工合成硫氧还蛋白-1使用的是大肠杆菌。由于合成过程中大肠杆菌的毒素可能混入，因而造成了提炼工序的高成本。而用生菜来合成硫氧还蛋白-1则不会有这这危险。 硫氧还蛋白-1有抗氧化功能，可清除活性氧，抑制炎症和过敏反应。科学家希望以此项成果为基础，在未来研制出更多类型的药物蔬菜”。 ( (消息来源：中国食品报) ) ◎China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved http：//www.cnki.net