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近紅外光譜技術在水產品現場/在線檢測中的應用基礎
點擊次數:320 發布時間:2022-02-22 打印本頁面 返回

 

 

 近紅外光譜分析技術是一種利用物質對近紅外光的吸收、散射、反射和透射等特性來確定其成分含量的檢測技術,屬分子振動光譜,可用于全部有機物和部分無機物的定性定量分析。近紅外技術以其綠色、無損、快速等特點,近年來受到各行各業檢測領域的廣泛認可,不僅在傳統的近紅外應用領域如食品、農產品、飼料、煙酒、石油化工、科學藥物、生物醫學和環境污染分析等遍地開花,在新的現場檢測和在線監測領域也蒸蒸日上,如現代發酵、半導體、電子制造、精密加工、智能農業等等。

 隨著全社會對食品安全問題的高度關注,人們不再僅僅追求水產品的感官享受,對水產品的品質及安全性也越來越重視。水產品是海洋和淡水漁業生產的水產動植物產品及其加工產品的總稱,富含蛋白質、不飽和脂肪酸、游離脂肪酸和微量元素等營養成分,在此基礎上其水分含量也很高,可加快微生物的繁殖速度,使其鮮度下降,甚至危機食用者的生命安全。近20年來,國內外學者對近紅外在水產品檢測方面的研究做了大量工作,為現在的現場檢測和在線監測打下了非常堅實的基礎,不僅成功驗證了眾多檢測方向的可行性,同時也積累了許多成功經驗。本文將從以下幾方面為大家進行介紹:

1. 水產品原料、輔料及添加劑的成分分析;

2. 水產品摻偽鑒別;

3. 品質評估及感官評價;

4. 新鮮度檢測及貨架期預測;

 

1. 水產品原料、輔料及添加劑的成分分析

 根據上海海洋大學藍蔚青等人的歸納總結,近紅外光譜技術對水產品中水分、蛋白質、脂肪、不飽和脂肪酸、游離脂肪酸的定量檢測都已取得了成功,樣品涵蓋了多種新鮮/冰鮮魚類、冷凍魚類、魚糜、魚粉、魚肉醬、蝦、蟹、貝類等。

 天津大學的任瑞娟等人通過多項研究佐證了近紅外對氯化鈉、黃豆粉、淀粉、檸檬酸、脫脂乳粉、抗壞血酸、乳化劑、亞硝酸鹽、磷酸鹽、糖、明膠等多種輔助材料、香辛料和添加劑成分含量檢測的可行性。

2. 水產品摻偽鑒別

 目前市場上水產品的摻偽主要有品種摻假、產地混摻和外物非法添加等,利用近紅外光譜技術可以實現的檢測有以下公開實例:

(1)淡水魚品種及魚肉制品定性鑒別;

(2)蟹肉摻假定性定量檢測;

(3)魚粉中摻入三聚氰胺的定性定量檢測;

(4)魚肝油中摻有羊油的定性定量鑒別;

(5)魚肉的成分與溯源地分析;

(6)人工飼養和野生海魚鑒別;

(7)魚粉中魚骨粉及肉骨粉摻假鑒別;

 近紅外光譜技術以其快速、無損、無需樣品預處理等特點,作為水產品摻偽檢測的重要手段之一,必將具有十分可觀的發展前景。

3. 品質評估及感官評價

 水產品的品質分析對于促進行業發展、提升產品質量、以及提高人們對水產品的消費信任都有重要意義,此品質分析通常根據產品的成分、色澤、氣味和質構等要素進行等級劃分。近紅外光譜技術在等級評定中的已有研究有以下方面:

(1)冷鮮肉和復凍肉的鑒定及分級;

(2)新鮮與凍融魚肉的血紅蛋白和肌紅蛋白的氧化程度判別;

(3)魚肉是否經過腥味凈化鑒定;

(4)根據水分、蛋白質、粗脂肪、鹽溶性蛋白、凝膠強度、持水率和白度值等理化指標對魚肉進行等級評價;

(5)根據膠原蛋白含量評價海參品質及產地判別;

 感官評價主要用在水產制品的評價中,是一種物性指標,同前面提到的理化指標同樣重要,以深受人們喜愛的傳統水產制品魚丸為例,其品質的影響因素主要有原料魚種、輔料及添加劑、彈性、感官品質、及魚丸成型的熱力學過程等。

 魚丸的彈性是評價魚丸品質的最直接的指標,目前國內水產品物理性質及感官指標主要采用主觀評價和儀器測量的方法,主觀評價需要靠經驗豐富的專業感官員進行人工測評,干擾因素較多,誤差也比較大;而目前的儀器檢測,取樣過程復雜且耗時較長。雖然彈性是物性指標,但魚丸的彈性往往取決于其中水分、蛋白質及淀粉的含量,所以上海海洋大學的羅陽嘗試利用質構儀的檢測數據建立了間接的近紅外彈性模型,相關系數均達到了0.96以上,證明了近紅外分析技術進行魚丸彈性檢測的可行性。在此基礎上,羅陽建立了近紅外魚丸感官品質模型,能夠快速地明確人本身對魚丸的喜好度,為建立全面感官模型奠定了基礎。

 魚丸成型熱力學過程是關系魚丸品質的一個重要過程。魚丸在加熱過程中抑制了其中病原微生物、微生物及有害毒素的滋生,不同加熱溫度制成的魚丸在感官品質上有著很多的差異。在不適宜的溫度下凝膠的魚丸不僅感官性狀較差,而且容易滋生微生物,縮短了魚丸的貨架期。魚丸的凝膠成型是由于加熱過程中肌原纖維蛋白凝膠化,形成一定強度的網狀結構,渤海大學的勵建榮等人建立了魚丸凝膠溫度的近紅外檢測模型,可對貨架產品進行快速檢測。

 

4. 新鮮度檢測及貨架期預測

 水產品的新鮮度與其中的水分、蛋白質和脂肪含量密不可分,水分含量對水產品的品質與風味產生影響,蛋白質水解變性易導致肌肉持水性下降,脂肪含量同肉的多汁性與嫩度直接相關。通過近紅外光譜技術獲得水分、蛋白質和脂肪的含量信息,從而準確檢測水產品新鮮度的研究已經非常全面、成熟,對水產品品質、安全運輸、貯藏等方面都具有重要意義。

 水產品的貨架期是指從感官和食品安全角度分析,水產品在到達消費者手中,其質量保持不變的時間段。預測貨架期就是用理化指標、多指標綜合評價,反應水產品品質的變化情況。利用近紅外光譜技術將上述指標建立貨架期模型,可以全面提高預測精度,是未來的研究熱點和發展趨勢。

 對已知成分的快速定性定量檢測是近紅外的已知強項,離線檢測向在線監測和現場檢測的轉移技術也十分成熟,僅需正確的打開方式——儀器的小型化/微型化、專業化、智能網絡化及現場在線訂制化,便可滿足行業內的一應需要。

 

 

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