一种液体食品褐变检测方法技术

本发明专利技术涉及一种液体食品褐变检测方法，该液体食品本身就具有荧光性或在褐变时具有荧光性，该方法包括步骤：获取若干个不同程度褐变的液体食品样本；采集液体食品样本的荧光光谱，并测定表征液态食品褐变程度的参考值；根据上述参考值建立荧光光谱与褐变程度之间的对应关系；采集待测液态食品的荧光光谱，根据所述荧光光谱与褐变程度之间的对应关系确定其褐变程度。本发明专利技术的液体食品褐变检测方法对本身就具有荧光性的液体食品或在褐变过程中产生荧光物质的液体食品进行褐变检测，无需样品前处理、快速无损，且具有很高的灵敏度，适用范围广，为液态食品褐变的在线实时检测提供了技术基础。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及食品分析
，具体涉及一种液体食品褐变检测 方法。
技术介绍
在果汁加工及贮藏过程中，褐变是影响其产品质量的关键因素。 褐变不仅影响果汁的色泽、风味，也造成果汁营养价值的严重损失， 甚至会产生一些有害物质，对果汁食品的安全性造成威胁。果汁的褐 变主要分酶促褐变和非酶褐变。酶促褐变通常是由果蔬中多酚氧化酶 和过氧化物酶催化多酚类底物所引起的氧化反应，果汁的酶促褐变从 水果破碎、榨汁即已开始。非酶褐变是指不需要经过酶的催化而产生的一类褐变，如迈拉德反应、抗坏血酸氧化、脱镁叶绿素褐变等等， 热处理是导致非酶褐变的重要原因。其中，非酶褐变是果汁在制造及 贮藏中发生的主要褐变反应。因此，褐变控制是果汁加工中的关键技 术，如何检测褐变的发生及褐变的程度，对于果汁加工工艺的优化设 计、果汁生产的在线控制及果汁产品的质量跟踪检测，都具有重要的 意义。褐变的检测主要有三种方法， 一是根据果汁在可见光区的吸收特 性，先用乙醇对果汁进行色素提取，对乙醇果汁混合物离心，在420 nm波长下测定澄清液的吸光度，以此作为褐变程度的衡量指标。二 是利用果汁对可见光的反射特性，使用比色计测定果汁的反射光谱， 再计算出色值，结果以CIEI^a,或HunterLab三色空间值表示， CIE L*a*b及Hunter L a b是为了解决颜色空间的感知 一致性问题， 对CIE1931XYZ系统进行非线性变换，制定的颜色空间的规范。第 三种方法釆用化学分析、色谱分析测定褐变过程中产生的中间物及最终产物的含量，如羟甲基糠醛HMF，来衡量褐变的程度。第一种方法需要进行样品的预处理，难以进行快速、在线的分析，其单波长的吸光度信息难以反映褐变中多种物质的变化；第二种方法易受测量物 理条件的影响，且其结果难以反映果汁的真实颜色；第三种方法比较 准确，但分析过程复杂，费时费力，难以用于在线分析。目前，如何快速准确地检测果汁的褐变，成为果汁加工企业及研 究人员共同关心的课题，但还没有一种更好的解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，利用该方法对 本身就具有荧光性的液体食品或在褐变过程中能产生荧光物质的液 体食品进行褐变检测，无需样品前处理、快速无损，且具有很高的灵 敏度，适用范围广，为液态食品褐变的在线实时检测提供了技术基础。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案提供一种液态食品褐变检测方法，所述液体食品本身就具有荧光 性或在褐变时具有荧光性，该方法包括以下步骤获取若干个不同程 度褐变的液体食品样本；用荧光光谱仪釆集所述液体食品样本的荧光 光谱，并测定表征液态食品褐变程度的参考值；根据所述表征液态食 品褐变程度的参考值，建立荧光光谱与褐变程度之间的对应关系；用 荧光光谱仪采集待测液态食品的荧光光谱，根据所述荧光光谱与褐变 程度之间的对应关系确定所述待测液态食品的褐变程度。其中，所述液态食品为果汁或牛奶。其中，所述荧光光谱为激发光谱或发射光谱。其中，该方法在釆集所述液体食品样本的荧光光谱之后，还包括 对所釆集的液体食品样本的荧光光谱进行预处理的步骤，所述预处理 包括用于去除荧光光谱基线漂移及由于样品颗粒散射造成的影响的光谱校正、用于去除噪声影响的去噪声处理、用于去除荧光光谱无关 波长点的特征波长数据点选择。其中，所述光谱校正的方法为下述之任一种对所述荧光光谱的 中心化处理、标准变量变换、附加散射校正、正交信号校正；所述去 噪声的方法为S-G平滑去噪或小波去噪；所述的特征波长数据点选择 的方法为遗传算法；所述的预处理还包括用于消除荧光光谱平移及线 性漂移的求导变换。其中，所述荧光光谱与褐变程度之间的对应关系包括对液态食 品褐变作定性判别的分类对应关系，及对液态食品褐变程度作定量预 测的多元校正对应关系。其中，用化学计量学方法建立对液态食品褐变作定性判别的分类 对应关系，所述化学计量学方法为下述之任一种软独立建模分类法 判别SIMCA 、偏最小二乘法DPLS、平行因子分析法PARAFAC、人工神经网络、支持向量机；其中，用化学计量学方法建立对液态食品褐变程度作定量预测的 多元校正对应关系，所述化学计量学方法为下述之任一种多元线性 回归、偏最小二乘、人工神经网络、支持向量机，N维偏最小二乘法 N-PLS。其中，该方法在建立荧光光谱与褐变程度之间的对应关系之后， 还包括釆集相同液态食品样本的荧光光谱，将所釆集的荧光光谱与 所建立的荧光光谱与褐变程度之间的对应关系作对比，对其褐变进行 定性分类、定量预测，并根据误差要求，对所述对应关系反复优化， 直至达到误差要求。其中，所述褐变包括酶促褐变和非酶褐变，利用比色计或液相色 谱法，或紫外分光光度法测定表征液态食品褐变程度的参考值。其中，所述的荧光光谱仪为正面荧光光谱仪，所述正面荧光光谱 仪的激发光谱波长范围为200-900 nm。其中，对于苹果汁的褐变分析，所述荧光光谱若为发射光谱，则 所述发射光谱所对应的激发波长为250 nm、 266 nm、 355 nm、 400 nm和408 nm。利用本专利技术的液态食品褐变检测方法具有以下优点1. 无需样品前处理，釆用正面荧光光谱仪，可直接测定其反射 荧光光谱，无需装样、离心、澄清等预处理过程；2. 快速无损，荧光光谱的釆集时间非常短，模型计算的时间基 本可以忽略；3. 灵敏度高，相比于可见光区的基于透射和漫反射的褐变检测 方法，荧光分析法灵敏度非常高；4. 适用范围广，褐变过程中或多或少会产生一些荧光物质或伴 随荧光物质含量的变化，本专利技术适用对象为本身就具有荧光性的液体 食品或在褐变过程中能产生荧光物质的液体食品，其范围很广；5. 为液态食品褐变的在线实时检测提供了技术基础。附图说明图i为本专利技术液态食品的褐变检测方法流程图；图2为本专利技术实施例1中鲜苹果汁的平均三维EEM荧光光谱图； 图3为本专利技术实施例2中五种不同热处理下的苹果汁的平均发射 光谱图。具体实施方式本专利技术提出的液体食品褐变的检测方法是基于荧光光谱的，结合 附图和实施例说明如下。本专利技术检测方法的实施主要包括模型建立和模型的使用及维护， 涉及到的硬件设置包括荧光光谱仪，另外需要有样品池，软件设施包 括化学计量学软件、计算机等部分。利用本专利技术的方法可以建立定性 分析模型和定量分析模型，对于定性分析模型，用于简单判断果汁是否褐变；对于定量分析模型，不但用于判断果汁是否褐变，还用于判 断其褐变的程度，如用褐变量为o表示无褐变，20表示轻微褐变， 50表示严重褐变，数值越大褐变程度越大。根据所建模型的类别，釆集有代表性的样品，如要建立定性分析模型，需釆集无褐变及有褐 变的样品，若要建立定量分析模型，需釆集具有常见的不同程度褐变 的样品。若用于在线检测则需设计专门的数据实时釆集传输系统和光 谱釆集系统如光纤，因为有些场合在生产线上安装带有样品池的光谱 仪不太方便，使用光纤可将光谱仪安装在生产线附近，而把光纤直接 置于生产线上，延长了光谱采集的距离。如图1所示为本专利技术液态食品的褐变检测方法流程图，该方法主要包括步骤获取若干个不同程度褐变的液体食品样本；用荧光光谱仪釆集所述液体食品样本的荧光光谱，并测定表征液态食品褐变程度的参考值；釆用化学计量学方法根据所述表征液态食品褐变的参考 值，建立荧光光谱与褐变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液态食品褐变检测方法，所述液体食品本身就具有荧光性或在褐变时具有荧光性，其特征在于，该方法包括以下步骤：获取若干个不同程度褐变的液体食品样本；用荧光光谱仪采集所述液体食品样本的荧光光谱，并测定表征液态食品褐变程度的参考值；根据所述表征液态食品褐变程度的参考值，建立荧光光谱与褐变程度之间的对应关系；用荧光光谱仪采集待测液态食品的荧光光谱，根据所述荧光光谱与褐变程度之间的对应关系确定所述待测液态食品的褐变程度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：籍保平，朱大洲，庆兆珅，曼努娜祖德，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]