冷却肉气味指纹识别技术及冷链中RFID技术应用的研究

论文摘要

“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Ea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:10283-TSL =80×2.833（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65μm PDMS/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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.1.1 冷却肉及其货架期预测
• 1.1.2 气味指纹识别技术在食品货架期预测中的研究现状
• 1.1.3 射频识别技术在食品冷链中的应用
• 1.2 本文主要研究内容
• 第二章 冷却肉品质变化动力学模型的实验研究
• 2.1 前言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 材料与仪器
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 计算在不同温度下猪肉的Ea
• 2.3.2 计算在不同温度下猪肉的货架期
• 2.3.3 利用3T 模拟冷却肉在流通过程中品质损失以及货架寿命余量
• 2.4 结论
• 第三章 基于电子鼻技术判定冷却猪肉新鲜度的研究
• 3.1 前言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 材料与仪器
• 3.2.2 试验方法
• 3.2.3 数据分析
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 冷却猪肉在不同贮藏温度下各品质指标的变化
• 3.3.2 冷却猪肉的电子鼻PCA 分析
• 3.3.3 冷却猪肉的电子鼻DFA 分析
• 3.3.4 气味指纹图谱判定冷却猪肉新鲜度
• 3.4 结论
• 第四章 电子鼻在冷却肉货架期预测模型中的应用
• 4.1 前言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 材料与仪器
• 4.2.2 实验方法
• 4.2.3 冷却肉货架期预测模型
• 4.2.4 数据分析
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 冷却肉在不同贮藏温度下新鲜度指标限值的确定
• 4.3.2 冷却肉的电子鼻shelflife 分析
• 4.3.3 冷却肉的货架期预测模型及验证
• 4.4 结论
• 第五章 SPME-GC-MS 法测定冷却肉的挥发性成分
• 5.1 前言
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 试验材料
• 5.2.2 仪器与试剂
• 5.2.3 试验方法
• 5.2.4 试验条件
• 5.2.5 数据分析
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 SPME 萃取条件的优化
• 5.3.2 不同贮藏时间下冷却肉挥发性成分的变化
• 5.4 结论
• 第六章 RFID 技术在冷却肉供应链品质监控中的应用与装备设计
• 6.1 前言
• 6.2 RFID 系统构成及基本原理
• 6.2.1 RFID 系统构成
• 6.2.2 RFID 系统工作原理
• 6.3 RFID 技术实现冷链中冷却肉品质的实时监控
• 6.4 RFID 装备设计
• 6.4.1 RFID 系统的阅读器硬件电路设计
• 6.4.2 RFID 系统的标签硬件电路设计
• 6.5 结论
• 第七章 总结与展望
• 7.1 论文总结
• 7.2 展望
• 7.3 创新点
• 参考文献
• 致谢
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文及成果