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[硕士论文] 沙梦梦
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:盐酸克伦特罗(clenbuterol hydrochloride,CL)又名瘦肉精,作为一种动物饲料添加剂常用于提高牲畜的瘦肉率,人食用含有过量CL的肉制品,会出现头昏、肌肉抽动、神经过敏等一系列症状,严重可致死亡。目前国内外检测动物性源食品中CL含量的方法主要有精密仪器定量分析和现场快速检测两大类。其中精密设备定量分析方法费用高昂、检测时间长,对操作人员有较高技术要求,难以进行快速、实时、大批量检测。现场快速检测方法中的试纸条法虽然具有成本低廉、检测时间短的优点,但是该方法检出限低,灵敏度不高,需要上述精密仪器定量分析方法的进一步确证。本文将从实验研究的角度出发,将微流控技术、酶联免疫吸附技术(enzyme-linked immunosorbent asssy,ELISA)和床边诊断技术(Point of care test,POCT)相结合,将传统的ELISA试剂盒方法转移至微流控芯片中,建立一种新的便于大批量现场筛查的CL残留的快速检测技术。具体内容包括:
  1)基于ELISA间接竞争法,对微流控芯片的进样、流道、反应池、废液池等结构进行了分析和设计;从稳定性、加工性能、性价比等角度微流控芯片的材料进行了选择,分析了微流控芯片的加工方法;对各种驱动方法比较后确定了稳定性高、驱动能力强的微泵阀系统作为流体驱动的方案;为了减少蠕动泵脉动造成的进样误差,本文设计了一种通过时间控制法来准确控制进样量的方法,使定量控制性能得到了大大提高。
  2)搭建了微泵阀驱动的微流控芯片CL检测硬件平台,首先对微泵阀的选型进行了调研,设计了四泵阀驱动结构,对流体的驱动性能进行了实验测试;搭建了恒温系统,建立了可控的恒温环境;设计制作了便携式光学检测装置,获得灵敏度高、响应速度快的吸光度分析。
  3)进行了微流控免疫分析技术的生物学验证实验研究,考察了CL抗原包被、试剂消耗量、试剂反应和显色时间、洗涤的次数、最低检出限等参数之间的关系,绘制出CL标准曲线。对微泵阀进行洗涤测试,得到了最低检出限,并对加标回收率进行了测试,对反应时间进行了测试,分别进行了稳定性实验和重复性实验。结果表明,微流控便携式免疫分析系统检测CL的最适包被质量浓度为0.25μg/mL;最低检出限为0.025ng/mL;抗原抗体反应的最适时间为16min,显色反应的时间为8min,仅为传统时间的二分之一;标准曲线呈S形,标准品检测范围为0.10~8.10ng/mL;检测设备体积小便于携带,是传统设备的四分之一。
[博士论文] 熊文飞
农产品加工及贮藏工程 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:蛋白质、多糖单一组分的结构、加工特性、营养功能特性的研究相对已经比较丰富,基于组分间相互作用的基础研究,从而提升单一组分的功能特性、甚至发掘新的功能特性,是当前新食品配料开发具有巨大前景的一个重要方向。理解蛋白质和多糖之间的相互作用行为,深入挖掘其复合凝聚物的功能特性,构建具有特定结构和功能的复合配料,不仅对解决天然食品配料选择范围窄、升级食品加工工艺流程和新产品的设计与开发具有重要的应用意义,也符合食品产业绿色、健康、可持续的发展方向。基于此,本文以在食品工业中来源丰富卵白蛋白(OVA)和羧甲基纤维素(CMC)两种配料为材料,探究两者的复合凝聚行为,及其微纳尺度自组装复合凝聚物在稳定高油相乳液和生物活性物质保护与递送方面应用潜力;继而考察静电复合对OVA热诱导凝胶化行为的影响,OVA/CMC静电复合物热致凝胶的强度、微观结构和持水性之间的关联性及调控策略;以发现优化二者复合凝聚物的优势特性或新特性,为二者复合衍生为新型食品配料奠定基础。主要研究结果如下:
  1.通过采用浊度跟踪、等温滴定量热仪和动态旋转流变仪等手段揭示了OVA与CMC之间的复合凝聚行为。结果表明,OVA和CMC可以通过由焓驱动的静电相互作用随pH的变化自发形成复合物或凝聚物。离子强度对OVA/CMC复合凝聚的影响表现出多重效应。当CNaCl=20mM时,OVA与CMC之间的结合显示出最高的化学计量比、结合常数、焓变和弹性模量。当CNaCl≥200mM时,OVA和CMC的复合从吸热变为放热,暗示从焓驱动转变到熵驱动。此外,由于CMC1.2具有比CMC0.7更高的电荷密度,因此OVA和CMC1.2具有更强的结合能力和抗盐离子屏蔽性能,且凝聚物显示出更紧密的微观结构和更高的粘弹性模量。
  2.通过热处理(90℃,30min)OVA/CMC在pH4.4形成的可溶性静电复合物制备纳米颗粒(200-260nm)。结果显示,CMC的电荷密度对纳米颗粒的尺寸,结构和物理化学性质具有较大影响。OVA/CMC1.2(具有更高的电荷密度)纳米粒子比OVA/CMC0.7纳米粒子具有更小的尺寸,更紧密的结构,更高的表面绝对电势和疏水性。界面流变研究结果表明热处理后纳米粒子尺寸和表面净电位的增加对油-水界面的扩散,吸附和重排率有较大影响,导致界面吸附层的表面压力和粘弹性降低。OVA/CMC纳米颗粒对白藜芦醇的包埋效率和负载能力分别约为70%和35μg/mg。白藜芦醇主要通过氢键和疏水相互作用被包埋于纳米载体内,且以无定形状态存在。同时,OVA/CMC纳米颗粒可以显著增强白藜芦醇在紫外辐照下的稳定性和体外生物可给性(约80%)。这为同类活性物质的保护与递送提供了新选择。
  3.OVA与CMC在不同pH(3.0、3.5、4.0)形成的复合凝聚物特性研究表明,OVA/CMC复合凝聚物的蛋白质与多糖含量随着pH值的增加而降低,且微观网络结构由致密转向松散。同时,CMC1.2由于具有较高电荷密度,因此OVA/CMC1.2复合凝聚物展现出比OVA/CMC0.7更致密的微观网络结构和粘弹特性。此外,OVA与CMC在pH3.0和3.5较强的静电复合会导致其凝聚物表现出较差的油结合能力和高内相乳液稳定性,尤其OVA/CMC1.2复合凝聚物稳定的乳液体系。相反,在pH4.0时的适度静电相互作用使OVA/CMC复合凝聚物(2.5%,w/w)展现出极好的高内相乳液(油相80%)稳定能力,这为高油相食品体系的稳定化提供了新策略。
  4.静电复合会极大的抑制OVA热致凝胶化,且具有较高电荷密度的CMC1.2展现出比CMC0.7更强的抑制能力。流变分形分析表明,随着OVA-CMC比例由10∶1上升至40∶1,OVA/CMC0.7和OVA/CMC1.2热诱导凝胶的分形维数分别由1.83和1.75增加至2.17和2.08。另一方面,盐离子的电荷屏蔽效应能够增强OVA/CMC复合物的热致凝胶强度。然而,当盐离子(100mM)将多糖链上蛋白质分子完全解离时,多糖的表观粘度对OVA的热致凝胶化产生了较大影响。此时电荷密度较低的CMC0.7由于具有较大的表观粘度,因此展现出比CMC1.2更强抑制OVA热致凝胶化的能力。这种新型OVA/CMC静电复合物热致凝胶可为脂肪取代物的制备提供潜在方案。
  5.OVA/CMC静电复合物热致凝胶特性研究结果表明,其凝胶呈现出均匀致密结构和较好的持水性能,但杨氏模量却显著降低(P<0.05)。这与静电作用抑制了蛋白质在热诱导过程中的大面积聚集体的形成密切相关,且较高电荷密度的CMC1.2表现出更强的对凝胶结构和性能(凝胶强度和持水性)的干扰能力。利用盐离子对蛋白质和多糖电荷的屏蔽效应可改善凝胶的强度,但同时也增加了凝胶的粗糙度和微观结构孔径尺寸,导致OVA/CMC静电复合物热致凝胶的持水性显著降低。进一步研究发现,凝胶的有效渗透系数(k1)和水通量系数(k2)均与其结构孔径存在较显著的正相关性。这表明凝胶持水性的调节主要在于控制其微观结构孔径的大小。以上研究结果可为蛋白质基水凝胶或食品体系的品质调控提供新的参考。
[博士论文] 普蕊
农产品加工及贮藏工程 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:咸鸭蛋加工方法比较简单,保质期比较长,具有油露松沙的特点,风味比较特殊,深受中国和东南亚许多国家与地区居民的喜爱。本研究结合中国与印度尼西亚咸鸭蛋的加工方法,在腌制过程中添加几种天然抗氧化香辛料,不仅使咸蛋具有更好的保鲜效果,而且提高产品的品质,还能改善产品的风味。主要研究了大蒜油、高良姜提取物、丁香提取液、迷迭香提取物对咸鸭蛋品质特性、挥发性风味物质、脂质氧化和脂肪酸组成等的影响。根据研究结果,还对添加丁香提取液腌制的咸鸭蛋进行了脂质组学的分析。主要研究结论如下:
  研究了大蒜精油对加工过程中咸蛋物理性质(含水量、含盐量、蛋黄油渗出量)的影响以及对蛋壳和蛋壳膜的微观结构、蛋黄脂肪酸组成和脂质氧化的影响。结果显示,同对照组相比,添加0.10%和0.50%(v/v)的大蒜精油,对咸蛋的物理特性和微观结构有显著的影响。在盐析期间,添加大蒜油的蛋黄的TBARS值低于对照组(P<0.05)。此外,在脂质氧化过程中,咸蛋黄中的GLA、DPA、DHA、ARA和亚油酸等必需脂肪酸含量和对照组相比也具有显著差异。同时,经大蒜精油加工后的蛋壳膜更加疏松,这有利于油脂从蛋清渗透到蛋黄,使得蛋黄在腌制过程中结合更加紧密,有利于油露松沙质感的形成。
  研究了高良姜提取物对咸蛋物理性质(含水量、含盐量、蛋黄油渗出量)、风味成分、脂质氧化与抗氧化能力的影响。高良姜提取物是一种天然抗氧化剂,将咸蛋分为三组:含0.10%和0.50%(w/v)高良姜提取物的咸蛋组和不含高良姜提取物的咸蛋对照组。结果表明,与对照组相比,高良姜提取物在熟化期间能显著降低脂质氧化的水平。同时,高良姜提取物的浓度和腌制时间对脂肪酸组成也有显著影响。在28天的腌制过程中,添加0.50%(w/v)高良姜提取物的咸蛋抗氧化活性显著高于对照组(P<0.05)。此外,电子鼻的分析表明,高良姜提取物可以使咸蛋在熟化过程中产生独特的风味。
  研究了咸蛋腌制过程中添加迷迭香和丁香提取物对咸蛋脂肪酸组成、脂质氧化(TBARS、共轭二烯和对茴香胺值)、抗氧化能力(自由基清除能力和还原能力)和挥发性成分的影响。结果表明,同对照组相比,添加迷迭香和丁香提取物可以显著降低TBARS和茴香胺值,在熟化期间可降低共轭二烯的含量;同时,对咸蛋黄脂肪酸组成也具有显著影响。添加迷迭香提取物的咸蛋组,主要脂肪酸为棕榈酸,其次是(C18∶2ω-6)和花生四烯酸。腌制14天后,添加丁香提取物的咸蛋组主要脂肪酸为油酸,其次是棕榈酸和花生四烯酸;该组PUFA/SFA比值显著高于对照组(P<0.05),ω∶6/ω∶3比值显著低于对照组(P<0.05)。SPMEGC-MS结果显示,在添加0.10%和0.50%(w/v)迷迭香提取物的咸蛋中分别检测到了22种和25种挥发物;在添加有0.1%和0.50%(w/v)丁香提取物的咸蛋中分别检测到了46和37种挥发物,特别是还检测到了丁香酚化合物。丁香酚是丁香的主要生物活性成分,具有极高的抗氧化能力,电子鼻结果也显示,丁香提取物是引起咸蛋风味变化的主要物质。
  根据上述研究结果,将丁香提取物腌制咸蛋的咸蛋黄进行脂质组学的分析,并同未添加组进行比较,分别在正、负离子模式下利用UPLC-QE-MS/MS鉴定了两种蛋黄的脂质成分。在对照组和丁香提取物组中共检测到315种脂类。正离子模式下,样品中甘油脂质的10个亚类差异显著(P<0.05)。其中种类最多的是TG和Cer,其次是CerG1、LPE、DG和GM3。丁香提取物蛋黄组中的LPE、TG、DG、Cer、CerG1、GM3含量均显著高于对照组(P<0.05)。负离子模式下,35个亚类的脂质含量差异显著(P<0.05),包括甘油磷脂,鞘糖脂和中性鞘糖脂。脂质种类最多的是PE,其次是PC、LPC和GM3。0.50%(w/v)丁香提取物蛋黄组中的PC、LPC、PE和GM3含量均显著高于对照组(P<0.05),其中PC和PE是蛋黄中甘油磷脂的主要成分。此外,这些天然香料在印度尼西亚广泛销售,并被认为可以安全食用,因此这项研究将为改善咸鸭蛋产品铺平道路,特别是在印度尼西亚。
[博士论文] 王宁
食品科学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:鸡蛋低密度脂蛋白(LDL)是球形颗粒,核心部分由三酰甘油酯和胆固醇组成,中性脂质核心周围有一层单层磷脂膜,蛋白质镶嵌在单层膜上。LDL是蛋黄重要组成部分,约占蛋黄干重2/3,具有重要加工特性和营养价值。本课题从对LDL提取优化、结构分析、脂质和脂肪酸组成分析及其对血脂代谢影响几个方面进行研究,主要研究结果如下:
  研究建立了一种利用聚乙二醇(PEG)高效分离提取低氧化程度鸡蛋LDL的方法。浆质pH6.00和5%PEG4000为优化提取条件,干物质含油率和蛋白质提取率分别高达68.14g/100g干物质和69.91%,含油率显著高于硫酸铵沉淀法(p<0.05),PEG沉淀法得到的目标物氧化程度低于硫酸铵沉淀法;实现了高效提取低氧化程度的鸡卵黄LDL的实验目的。
  分析了两种提取方法得到LDL样品的粒径大小及分布,结果表明两种LDL样品拥有相似粒径大小(15-40nm)、形状及分布情况,但是硫酸铵沉淀法提取得到LDL(ASP-LDL)样品较同浓度PEG沉淀法提取得到LDL(PEG-LDL)更易聚集。结构分析表明两种LDL样品拥有相似的表面二级结构,且与浆质样品存在一定程度差异:LDL的酰胺Ⅰ带与浆质二级结构差异较大。FTIR和拉曼光谱分析手段证明LDL样品中存在CH2对称性和非对称性伸缩振动、脱辅基蛋白肽键中C=O振动(特征峰)、脂链中P=O伸缩振动、胆碱不对称振动及C=C伸缩振动。研究表明两种提取方法得到LDL具有相似结构特性,但是PEG-LDL具有更好溶解特性。
  采用HPLC/MS/MS在正负两种离子模式条件下鉴定蛋黄及LDL样品脂质组成,在两种样品中均检测到387种脂质,包括24个子类。LDL中磷脂含量低于蛋黄,但是三酰甘油酯(TG)和胆固醇酯(CE)含量略高于蛋黄,说明蛋黄中TG和CE主要富集于LDL颗粒。对脂质的脂肪酸组成进行分析,结果表明两种油脂样品的主要脂肪酸为C16∶0、C18∶0、C18∶1和C18∶2。
  采取两种方法提取LDL中的油脂,结果表明这两种方法互相补足。ASP-LDL和PGE-LDL的脂肪酸含量差异显著,PEG-LDL中饱和脂肪酸含量较低,单不饱和脂肪酸含量较高,具有较高营养价值。LDL-总脂中主要脂肪酸为C16∶0、C18∶0、C18∶1和C18∶2,中性脂中主要脂肪酸为C16∶0和C18∶1,磷脂中主要脂肪酸为C16∶0、C18∶0、C18∶1和C18∶2,该结果印证了前期脂质组学结果。
  研究普通饮食模式(CD)和高脂饮食模式(HFD)条件下灌胃LDL对小鼠生长发育及生理生化指标的影响,结果表明,两种饮食模式下灌胃LDL均可显著提高小鼠体重增长率,HFD-LDL可显著提高小鼠体脂率,腹腔解剖和组织HE切片均显示100d-HFD-LDL组小鼠有肝脏病变的趋势;口服葡萄糖耐量测试和胰岛素耐量测试结果表明所有小鼠均未生成糖尿病,但是高脂饮食更易引起葡萄糖耐受能力降低和产生胰岛素抵抗。血清三酰甘油酯检测结果表明-CD饲喂较HFD饲喂更易引起血清三酰甘油酯积累。研究证明普通饮食模式条件下短期灌胃LDL对小鼠血清脂肪酸具有改善作用,可促进肝脏内脂质流出,长期灌胃LDL则会引起肝脏内脂质堆积,CD-LDL可显著提高低密度脂蛋白胆固醇水平,HFD-LDL可显著降低血清低密度脂蛋白胆固醇水平。
  进一步研究LDL对小鼠血脂代谢的影响,结果表明,LDL可显著下调小鼠肝脏脂肪酸合成酶基因(Fasn)的表达水平,进而降低小鼠体内脂质生成速度。长期灌胃LDL可显著下调小鼠肝脏微粒体甘油三酯转运蛋白(MTP)表达水平,引起肝脏脂质累积,产生肝脏病变,显著降低粪便总脂肪酸浓度。LDL可改善小鼠血清和100d肝脏内脂肪酸组成,提高n-3多不饱和脂肪酸含量。
[硕士论文] 秦炎炎
农业电气化与自动化 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:鸡蛋是我国人民日常生活中的常用食品之一,深受大家的喜爱。鸡蛋在运输、储存以及初加工的过程中容易产生裂纹,微生物可以通过鸡蛋表面的裂纹侵入鸡蛋内部,导致鸡蛋变质,既危害消费者的身体健康也影响企业的信誉,因此裂纹检测是鸡蛋初加工中必要一环。现今,我国大多数中小型蛋品企业依旧使用传统的人工方式进行裂纹检测,检测方法效率低,易受到工作人员的主观影响,大型企业裂纹检测技术全部从国外引进,技术成本相当高,严重制约了企业的竞争力。因此研究鸡蛋裂纹在线检测系统具有重要的经济意义和社会意义。
  本文在深入了解鸡蛋裂纹检测技术的国内外研究现状基础上,明确以声学特性为检测手段,利用数字信号处理技术和计算机控制技术,对鸡蛋裂纹在线检测系统做了一定的研究与试验,论文的主要研究内容和结果如下:
  1.分析了敲击鸡蛋产生声音信号的特征并建立了判别模型。通过鸡蛋敲击试验,采集敲击鸡蛋产生的声音,对声音进行频谱分析,最后将声音信号的总能量(E)、最大频率分量(A)、最大频率分量的频率(f)和信号频谱图的质心在频率轴的分量(Cx)作为特征参数建立贝叶斯判别模型,并对判别模型进行了验证。
  2.研究了鸡蛋裂纹在线检测装置的机械结构,着重对检测装置的自动敲击部分进行研究,最后得出结论:检测装置可以实现在不同的运行速度下自动对鸡蛋进行多点敲击,并经过试验验证自动敲击装置的敲击力不会对正常蛋造成损伤,可以达到对鸡蛋全表面检测的目的。
  3.设计了鸡蛋裂纹检测系统的硬件和软件部分。设计了以FPGA和DSP为下位机,PC为上位机的裂纹在线检测系统,通过声音传感器采集敲击鸡蛋表面产生的声音信号,信号经过放大、滤波和模数转换后,由FPGA实现数字信号的采集和缓存,DSP读取FPGA缓存中的数据,数据经IIR滤波器滤波、快速傅里叶运算以及贝叶斯判别模型判断后,最终将结果显示在PC机上。结果表明,鸡蛋裂纹在线检测系统的下位机可以采集声音信号,并对信号分析判别,并将结果传递给上位机,上位机显示最终结果供工作人员查看。
  4.在样机上进行了鸡蛋裂纹在线检测的试验,试验结果表明,单个鸡蛋检测的时间为1.48s。正常蛋准确率为92.50%,小裂纹蛋检测准确率为72.46%,大裂纹蛋检测准确率为92.79%,裂纹蛋的准确率为85.00%。
[硕士论文] 郑伟
农业电气化与自动化 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:家禽净膛自动化加工,是实现禽肉生产规模化、高效化及产业化的关键。目前,在家禽屠宰加工领域,采用扒取式、挖取式和夹取式净膛机械手取内脏的方式应用广泛。但这几种取内脏方式主要是利用特定的机械结构之间的相互配合形成固定的运动轨迹来执行机械手的净膛动作,对控制部件的结构设计和尺寸精度要求较高,很难保证各机械结构之间的协调性,而且也不能根据机械手手指与内脏之间的接触力大小实时调节手指的力度,导致内脏的破损很大,严重的影响了内脏的存储时间和经济价值。
  针对国内净膛机械手机械结构复杂,自动化程度较低、对内脏破损较大等问题,本文利用现代计算机技术和传感器技术,设计了一套基于触觉感知的夹取式机械手的净膛系统。该净膛系统由机械结构,触觉系统和控制系统三大部分组成。
  机械结构部分主要包括试验台、家禽固定装置、机械手的末端执行器和机械臂。利用SolidWorks软件对机械部分建模,确定了系统机械部分的结构和尺寸并加工出实物。净膛作业由机械手完成,家禽固定装置用于固定家禽,试验台用于放置机械手、控制柜及计算机等。
  机械手的触觉系统包括硬件系统和软件系统。选择了压阻式薄膜传感器作为触觉系统的感知部件,利用压阻转换模块将传感器输出的电阻信号转换为STM32能识别的电压信号,完成了压力采集电路的搭建。基于KEIL开发环境,编写了ADC压力采集程序。
  机械手的控制系统包含硬件和软件两部分。该系统由步进电机驱动器、降压模块、电源及高速稳压隔离器组成,建立了控制系统的硬件平台。基于Qt软件设计了上位机的人机交互控制界面,包括手动和自动两种控制模式,利用KEIL开发了机械手控制程序,完成了控制系统软件设计。
  为了验证系统的可靠性,进行了系统测试研究。通过家禽内脏压力阈值实验得到了控制末端执行器机械手指张开的压力阂值为7.7N,通过机械手的净膛试验得到了机械手的净膛率为87.4%。
[硕士论文] 王彬
农业电气化及自动化 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:随着人们生活质量逐渐提升,对鸡蛋的品种及产地等方面要求也不断提高,更多的人越来越倾向于“土鸡蛋”、“有机蛋”等鸡蛋品种。由于这类鸡蛋价格高,在利益的驱使下,不法商人使用饲料鸡蛋充当,不仅损害了消费者利益,也破坏了市场的公平,并且市场中乱标鸡蛋产地的现象严重,不仅影响市场的健康发展,也不利于中国名优鸡蛋品牌的保护。因而,市场迫切需要一种精确快速的鸡蛋品种及产地检测方法。
  本研究以不同品种及产地的鸡蛋为对象,利用电子鼻技术和可见-近红外技术,获取鸡蛋挥发性物质响应数据和可见-近红外光谱数据,探究不同品种及产地鸡蛋电子鼻数据和光谱数据的差异,建立基于电子鼻及可见-近红外光谱的鸡蛋品种及产地鉴别模型,并设计开发了鸡蛋品种及产地检测软件。研究内容和结论如下:
  (1)研究不同鸡蛋的气味物质差异,并建立基于电子鼻的气味鉴别模型。通过FOX4000电子鼻系统和气质联用(GC-MS)技术对来自不同产地的鸡蛋检测挥发性物质,获取不同品种及产地鸡蛋的挥发性物质数据,通过数据雷达图分析,发现不同品种及产地鸡蛋的挥发性物质成分存在差异。利用SPSS对电子鼻数据进行显著性分析,除4个传感器呈现无显著差异以外,其他14个传感器均呈现显著差异。分别利用偏最小二乘判别(PLS-DA)和K最邻近算法(KNN)建立鸡蛋品种及产地的气味鉴别模型。基于显著差异特征建立的PLS-DA建模效果最优,其中品种和产地的训练集、预测集识别准确率均为100%,训练集交叉验证准确率分别为98.36%、97.65%。
  (2)研究不同品种鸡蛋的光谱特性,建立鸡蛋品种的可见-近红外光谱鉴别模型。搭建光谱信息采集平台,采集不同品种鸡蛋(武汉洋鸡蛋、武汉土鸡蛋、孝感洋鸡蛋和孝感土鸡蛋)光谱信息。对原始光谱数据进行标准正态变换(SNV)消除噪音、基线漂移影响,并利用竞争性自适应重加权(CARS)挑选35个特征波长,再运用主成分分析(PCA)对特征波长数据进行降维,选择累计贡献率达到97.22%的前2个主成分信息。利用增强回归树(BRT)算法建立鸡蛋品种鉴别模型,模型训练集和预测集判别正确率分别为98.33%、97.00%,训练集交叉验证正确率为96.54%。
  (3)研究不同产地鸡蛋的光谱特性,建立鸡蛋产地的光谱鉴别模型。采集4个不同地区(武汉、孝感、恩施和黄石)的鸡蛋光谱信息,利用直接正交信号校正(dosc)对原始光谱数据进行预处理,并利用t分布式随机邻域嵌入(t-SNE)对预处理后数据进行降维,选择前4维的信息作为特征信息。运用随机森林算法(RF)建立鸡蛋产地鉴别模型,模型的训练集和预测集鉴别正确率为100%、97.78%,训练集交叉验证准确率为93.50%,袋外数据误差率为0.03。
  (4)开发鸡蛋品种及产地检测软件。在鸡蛋品种及产地鉴别模型的基础上,综合运用Java和Matlab混合编程的思想,完成软件设计。利用Matlab软件编写预处理、降维、建模方法,运用deploytool发布工具对函数以Java语言形式进行封装发布。其次,利用Eclipse工具进行Java编程,导入先前发布的函数jar包。最终,通过调用函数实现对光谱数据处理,利用数据库系统管理数据,完成对鸡蛋品种及产地的快速鉴别。该检测软件稳定性高,处理1个样本30ms即出结果。
[硕士论文] 吴雪
化学工程 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:邻苯二甲酸酯类物质(phthalate esters,PAEs)作为最常用的增塑剂,通常用于添加到塑料制品中,广泛应用于食品、医药的塑料包装行业。增塑剂在一定条件下会迁移至人体的唾液、汗液中,并对人体健康产生危害。本文的检测目标物属于对人体健康有严重危害的邻苯二甲酸酯类物质,对它在食用油中的净化、分析方法研究及应用具有重要的参考意义。
  本论文通过对比了凝胶渗透色谱和固相萃取两种净化方法,采用了全自动凝胶渗透色谱分离设备对食用油中的增塑剂进行净化和浓缩;通过填料的选择、流动相的配比、目标化合物的收集时间、样品量等参数进行优化,确定最佳凝胶色谱净化条件。流动相为环己烷:乙酸乙酯(1∶1),流速为3.5mL/min,GPC优化收集淋洗液时段为8-16min。在GC-MS检测方法上,通过对色谱柱的选择、进样口温度的优化,质谱条件的优化,确定了最佳分析条件,使得8种PAEs能够实现很好的分离。采用同位素稀释质谱法对8种PAEs在提取离子扫描(SIM)模式下进行定性定量分析,在0.5-200μg·g-1的浓度范围内,8种PAEs线性关系良好,相关系数(R2)均大于0.998,方法检测限(3S/N)在0.10-0.46μg·kg-1之间。定量限(10S/N)在0.35-1.35μg kg-1之间。通过该方法在食用油中添加3个浓度水平(1、5、20μg·kg-1)的八种PAEs得到的回收率在89.54-101.89%之间,相对标准偏差2.1-7.7%之间,满足实际分析需求。
  在建立的前处理和分析方法基础上,随机抽取了8种市售食用油样品,对其中的8种PAEs的含量进行测定,以验证方法是否满足实际分析需求。利用气相-氢火焰离子化检测仪器对添加到标准物质中的8种PAEs纯品进行了纯度测定,制备了239单位食用油中增塑剂标准物质,并对食用油中的8种PAEs进行定值。采用液相色谱质谱法(HPLC-MS/MS)进行了数值验证,两种方法数值结果RSD在0.71-3.56%。测定食用油中8种PAEs标准物质的均匀性、稳定性都达到要求,并探讨了定值结果的不确定度。
  本论文针对国内分析方法相对落后和标准物质缺失的局限性,对已有的检测方法进行改进,开发了一种较为快速、便捷的前处理方法,运用了可控性强、检出限低、准确度高的同位素稀释气相色谱-质谱法(GC-MS)检测食用油中邻苯二甲酸酯类物质,并应用于标准物质的制备和检测。
[硕士论文] 谈文艺
模式识别与智能系统 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:苹果作为我国第一大水果,在我国果品生产、消费以及对外贸易中发挥着重要作用,然而苹果在商品化的过程中将不可避免受到外力因素的影响而产生不同程度的损伤。有些苹果损伤在形成初期不太明显,但其受损组织的内部可能已经发生了变质,因此对苹果的外部损伤尤其是早期轻微损伤的检测显得尤为重要。此外,对苹果损伤程度定量和客观的描述不仅是生产者和买家评估苹果品质的重要依据,而且对于改善苹果采后商品化处理的研究也具有重要意义。
  本文采用高光谱成像技术对苹果的外部损伤进行了早期识别与分级,具体研究内容和成果如下:
  (1)对401-1037nm波段范围的苹果高光谱图像执行分段主成分分析(PCA)操作,选出近红外光谱区(780-1037nm)为识别损伤的最佳光谱区,并基于此最佳光谱区域以及主成分图像的权重系数在本区域选取了7个特征波长;再次对这些选出的特征波长执行PCA操作,并结合图像处理操作设计了一种针对不同程度的苹果损伤的精确识别算法,统计得到该算法对200个样本的平均识别率为98.5%。
  (2)利用掩模得到157个苹果损伤区域的平均光谱,运用Kennard-Stone算法划分样本集合以提高样本的代表性,使用四种不同预处理方法及它们的组合方法处理原始光谱数据,选出了标准正态变量变换作为最终的预处理方法。利用竞争性自适应重加权法(CARS)、连续投影法以及CARS和相关系数法(CCM)的组合算法来选取光谱数据的特征波长,并分别建立基于网格参数寻优的支持向量机(GS-SVM)模型来进行苹果损伤程度的分类鉴别,最终确定了最优损伤程度分类模型为CARS-CCM-GS-SVM模型,预测集的分类准确率达97.5%。
  研究结果表明,本研究所设计方法可以准确有效地对苹果的早期损伤进行有效识别,并在此基础上实现对损伤程度准确分级,给实现苹果损伤检测的自动化提供一个可行性方案,对提高苹果产业果品分级技术水平与出口率具有积极的意义。
[硕士论文] 陈道源
模式识别与智能系统 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:近红外光谱检测技术越来越成熟,便携式光谱检测仪越来越丰富,但是依然存在价格昂贵、操作复杂等问题,小型化、智能化、低成本成为便携式检测仪的发展趋势。因此提出一种新的苹果糖度检测方法,实现检测仪的小型化、低成本、智能化,显得尤为重要。
  本文提出了基于多特征波长的苹果糖度检测方法,设计了基于该方法的检测装置的总体方案,阐述了检测装置的光路结构设计、电路设计和软件程序开发。廉价的LED光源,独特的光路结构设计,实现了检测装置的低成本和小型化。利用设计的近红外检测装置,获取苹果在830nm、880nm、940nm(特征波长)和850nm(参考波长)光源下的漫反射信号吸光度,建立漫反射吸光度与苹果糖度的多元线性回归(MLR)和偏最小二乘(PLS)回归模型。对比分析模型参数可知,多元线性回归模型参数(R2=0.9092)优于一元线性回归模型参数(R2=0.8367)。偏最小二乘的预测相关系数Rp和预测均方根误差RMSEP分别为0.8957和0.4052。虽然基于光谱仪的苹果糖度检测仪的模型预测精度(Rp=0.924>0.8957,RMSEP=0.334<0.4052)比本实验模型的预测精度要好,但是其装置成本远比本装置高。
  实验结果表明,基于多特征波长的检测装置基本达到苹果糖度检测精度的要求。本文提出的基于多特征波长的近红外苹果糖度检测方法是可行的,且比基于单特征波长的苹果糖度检测方法更优。同时,本研究为实用化的苹果糖度检测仪器设计和开发提供参考。
[硕士论文] 邹博睿
模式识别与智能系统 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:面粉是日常饮食结构的主要原料之一,其品质一直是公众关注的焦点。在面粉所有的评价指标中,外观和口感对于面粉的品质认证和市场价格起着关键的作用。因此,一些面粉生产厂商和零售商向面粉中添加大量的滑石粉来提升面粉的外观品,从而获取更大的利润。然而,很多研究已经证实滑石粉会对人体健康造成危害,因此,研究面粉中滑石粉的检测方法对保护消费者健康有着巨大的实际意义。近红外光谱分析技术以其快速、高效、无损的技术特点和优势在众多领域都得到了广泛地应用,本文将利用近红外光谱技术对面粉中滑石粉进行定量检测。
  本研究制备了41个不同含量滑石粉的面粉样本,并利用NIRS分析仪采集了全体样本在400~2500nm光谱范围内的漫反射光谱用于光谱特性分析。由于在利用近红外光谱模型建立的过程中,训练样本的选择十分重要,本研究使用马氏距离法剔除了两个异常样本,并利用SPXY算法在剩余的39个面粉样本选择了29个样本用于建模,10个样本用于预测。此外,为了去除外界噪声干扰对光谱信号的影响,比较使用了平滑(S-G)、多元散射校正(MSC)、导数算法(1D、2D)、标准正态变化(SNV)等不同预处理方法对模型的校正效果,发现SNV预处理效果最好。然后,使用相关系数法(CCM)、连续投影算法(SPA)以及两种方法的组合算法提取特征波长以实现光谱数据降维,并将提取的特征光谱数据分别输入到三种定量分析模型—径向基函数(RBF)人工神经网络、反向传播(BP)人工神经网络和最小二乘法(PLS)模型中来预测面粉中的滑石粉含量,确定了CCM-SPA-RBF模型为最优预测模型,得到预测相关系数(Rp)、预测均方根误差(RMSEP)和相对分析误差(RPD)分别为0.9992、0.1638和25.2485。
  研究结果表明,与多变量分析方法相结合的近红外光谱技术可以用于小麦面粉中滑石粉含量快速无损检测,对面粉食用安全保障具有积极的意义。
[硕士论文] 王树奇
农业推广 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:随着人们生活水平的提高,人民的食品安全意识也在增强,老百姓越来越关注蔬菜安全问题。因此有必要建立一种样品前处理简单、仪器分析时间短、实验结果准确的多种有机磷类农药残留检测方法。
  本论文采用气相色谱法,主要对蔬菜中24种有机磷类农药进行了研究与讨论,在总结了有机磷类农药检测方法的基础上提出了一种可同时检测蔬菜中24种有机磷农药的分析方法,具有较高的实用价值。
  本论文主要对仪器条件和前处理方法进行了摸索和讨论,最终确定了最佳的前处理方法和仪器条件。本文主要采用的前处理方法是基质分散固相萃取技术,对于白菜等基质简单的蔬菜采用200mgPSA和200mgC18进行净化;对于韭菜和油麦菜等基质复杂的蔬菜采用200mgPSA、200mgC18和50mgCarb进行净化。确定的最佳仪器条件为:进样量为1.0μL,进样口温度为250℃,进样方式为不分流进样,采用程序升温的柱温箱方式,气相色谱柱的流量为1.0mL/min,检测器设置温度280℃,尾吹气流量为50mL/min。该方法具有样品前处理操作简单、分析速度快、检出限较低等特点。在该前处理方法和仪器条件下,进行了回收率和精密度的实验,通过加标得到了良好的回收率,数值为80.25%~109.51%;对标准溶液进行了精密度实验,数值为0.53%~9.96%。通过精密度的测定可以看出24种有机磷类农药在气相色谱仪上有良好的分离度和稳定的响应值。本文确定的有机磷类农药的线性范围为0.01μg/mL~2.0μg/mL,线性相关系数为0.9961~0.9999,方法检出限为0.002mg/kg~0.005mg/kg。
  本文还对蔬菜中有机磷类农药进行了国标实验,并与本方法进行比对,结果表明没有显著性差异。
[硕士论文] 桑佳
机械工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:猴魁茶属于一种名优绿茶,具有“两叶抱一芽,扁平挺直”的外形特征。其传统的手工制作工艺过程较为复杂,存在着劳动强度大、生产效率低、难以实现标准化和清洁化生产等问题。经过改良后的制作工艺虽然部分工序实现了机械化生产,但存在着生产不连续、效率不高等问题。本文结合宣城市科技计划项目和企业委托项目,以猴魁茶传统制作工艺为基础,对杀青后的理条、压扁、烘干连续自动化生产线进行了设计和开发。
  本文首先分析了猴魁茶的传统手工制作工艺和目前机械化生产中存在的问题,较为全面的探讨了猴魁茶杀青工序后基于传统制作工艺的连续自动化生产线的设计和开发。在对理条、压扁、烘干连续生产线进行整体结构设计的基础上,根据制作工序的工艺要求,分别对自动送料装置、理条装置、压扁印字装置和烘干装置进行三维建模、结构设计和关键零部件设计。针对烘干工序中的温度控制要求和存在的温湿度耦合现象,讨论了带前馈补偿解耦的模糊自适应PID控制算法,运用Matlab软件的Simulink工具,构建了烘干系统仿真模型,分析验证了该算法对猴魁茶烘干控制的有效性。在分析猴魁茶自动生产线的控制要求的基础上,给出了控制方案,对控制系统主要元器件进行了选型设计,给出了电气系统原理图、生产线自动运行模式下的控制流程图、温湿度控制程序流程图,开发了触摸屏人机操作界面。最后总结了相关工作,明确了下一步研究方向。
  本文设计和开发的猴魁茶自动生产线,部分研究成果已应用到实际生产中。结果表明该设备能够保证猴魁茶品质,实现了猴魁茶机械化、自动化和清洁化生产,降低了劳动强度,提高了生产效率。
[硕士论文] 苗凯
机械电子工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:随着“中国制造2025”战略决策的提出,工业自动化在国家制造业中的地位越发重要。随着生活水平的提高,米线作为中国传统的美食,其需求量越来越大。目前,米线生产企业的自动化水平偏低,米线的切割主要依靠人工来完成。针对这一现状,本文提出了全自动米线切割机的解决方案。
  本课题通过实地调研,掌握米线质量特性和工艺特点,确定了全自动米线切割机的一系列技术要求。进一步制定了全自动米线切割机的整体方案,包括整体布局、功能模块、工作流程和工作时序等。本课题的主要研究内容有以下几点:
  (1)确定了米线切割的总体方案,包括切割装置、牵引装置、压紧装置和出料装置,并进行了机械结构的详细设计与计算。其中切割装置采用等距布置的五张硬质合金圆锯片来切割米线,压紧装置采用两个压紧机构来压紧米线,牵引装置牵引米线,并与压紧装置配合,将不锈钢钢管从米线中抽出,出料装置将切好的米线从切割区移出。
  (2)通过实验的方法,确定了米线上料的方案,包括检测计数机构和下架机构,并进行了机械结构的详细设计。通过对多种检测装置的实验,并对实验中所出现的问题进行了分析,最终确定了一种最佳的检测计数方案。同时实验中还发现,米线下架后,出现了米线尾部干涉的现象。经过分析,确定了下架机构的翻转板的两个极限位置,对此提出了几种下架方案,经过对比与分析,选择了由链传动和平面连杆机构构成的下架机构。
  (3)对全自动米线切割机的气动系统进行了设计,完成机械零件及部装图的设计工作,对部分零部件进行了有限元分析。最后进行机电系统装配与调试,并撰写相关技术文件。
  全自动米线切割机已经完成样机制作,且达到了设计指标、使用要求,已成功投入生产应用。提高了企业生产水平,创造了社会效益,为米线切割提供了一种解决方案。
[硕士论文] 武林
机械制造及其自动化 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:米线是中华传统的一种风味小吃,更是南方数省人们经常食用的米制品。随着人们健康饮食理念的提升和市场需求量的增加,国内大多数米线生产企业都开始了米线生产的自动化进程以提升产量和质量。然而,相对米线生产的其他工艺,切割加工还处在人工操作阶段,人工劳动强度高,危险性高,且生产效率低,切割质量差。虽然,国内外在同样的条状食品挂面上有较多的切割加工研究,并研制出了相应的自动化成品,但由于米线质地坚韧的特殊性,米线的切割加工及其研究尚处于空白阶段。针对米线切割难的问题,本课题以研制一台米线自动切割一体机、设计相应的控制系统为目的,以实现米线切割的自动化、规范化具有重要的意义。
  以米线的自动切割加工为研究对象,分析米线自动化切割的可行性方案,制定相应的切割加工步骤,研究实现自动化方案的机械结构,并在此基础上确定控制系统的总体方案,通过PLC控制器、伺服系统、气动系统、传感器以及人机界面的结合来实现米线高效率、高质量的自动化切割加工。
  根据总体控制方案以及控制要求,对控制系统进行硬件设计与软件设计。包括对PLC、触摸屏、伺服系统、气缸与传感器等硬件进行选型,根据选型结果与控制对象的要求设计了电气系统:主回路、控制回路、伺服系统和步进系统电路等。PLC程序设计采用模块化设计思想,开发出一种新的适用于本切割加工的自动程序,以可靠性高、灵活性高的特点来提升自动加工的生产效率,采用串口通讯实现触摸屏和PLC的数据通信。
  在设备总体设计组装完成后进行了现场调试和改进,以“进杆计数”为例说明了一体机在调试阶段中所做的改进,并通过对比不断改进的三个版本的翻转机构,进行了一体机高效性、稳定性的研究。通过不断的调试改进,一体机己实现对米线的自动加工,目前机器运行稳定,获企业好评。
[硕士论文] 张盼盼
农业推广 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:本论文的目的是建立一种快速、简便、准确的检测动物源性食品中22种磺胺类药物及其增效剂残留的方法。试验通过标准添加法,比较了超声提取、均质提取等前处理提取方式对磺胺类药物残留的提取效率,以及液液萃取、固相萃取和基质分散剂3种前处理净化技术对动物源性食品的净化效果。通过比较试验,建立了以均质法为前处理提取方式,以乙腈为提取溶剂,QuEChERS-基质分散剂法为净化手段,采用LC-MS/MS仪器进行分析动物源性食品中22种磺胺类药物及其增效剂的确证检测技术并且对净化过程和仪器条件进行了优化。
  结果表明,当22种磺胺类药物及其增效剂添加水平在5.0、10.0和50.0μg/kg时,回收率为75%~100%,RSD(n=6)在0.4~4.2%之间;22种磺胺类药物及其增效剂分别在0.1~10.0μg/kg浓度范围内线性关系良好,R2≥0.9947;LOD为5.0μg/kg,回收率、精密度、线性范围等方面皆满足GB/T27404-2008《实验室质量控制规范食品理化检测》的规定。该方法具有快速、简单、准确等优势,能够满足动物源性食品中磺胺类药物及其增效剂残留量的快速筛查检测要求,具有实际应用价值。
[硕士论文] 张丹
模式识别与智能系统 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:食用油经过反复高温煎炸会产生有害物质,危害人类的身体健康。本文在详细分析食用油经过反复加热内部成分变化机理的基础上,提出了基于近红外光谱(NIRS)技术的油品煎炸次数快速检测方法。
  研究使用大豆油对冷冻薯条进行煎炸,共进行10次实验,每次实验对同一批大豆油反复煎炸15次。对食用油样本的光谱数据分别进行一阶导数(1D)、二阶导数(2D)以及标准正态变量变换(SNV)处理,采用相关系数法和连续投影算法(SPA)提取特征波点。分别使用支持向量机(SVM)、偏最小二乘回归(PLSR)以及径向基函数(RBF)神经网络算法建立检测模型,预测食用油的煎炸次数,并根据所建模型的性能确定最优的预处理方法以及特征波点提取方法。
  通过分析发现,对于SVM模型,使用二阶导数结合相关系数法处理光谱数据时所建模型效果最好,共提取了6个特征波点,建立的最优模型的判别准确率达到94%;此外,PLSR模型的预测效果要优于RBF神经网络模型,最优PLSR模型使用一阶导数作为预处理方法,SPA作为特征波点提取算法,共提取了7个特征波点,模型的R2、RMSEP和RPD的值分别为0.9972、0.2194和18.9594。
  最终结果表明,本研究所提出的建模方法可以对大豆油的煎炸次数进行准确检测,为食品安全的快速检测提供了一条新的思路。
[硕士论文] 车文凯
模式识别与智能系统 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:苹果是水果市场中最常见的水果之一,但是在采摘、运输和加工过程中容易产生机械损伤,直接影响苹果的口感、存储和销售。所以,研究苹果损伤的无损检测对苹果品质的快速准确分类与分级具有重要意义。本研究的主要研究内容包括:
  (1)苹果损伤区域的精确识别和提取。提出基于像素建立分类模型的苹果损伤区域识别和提取方法。通过反射高光谱成像技术采集60个红富士苹果的高光谱图像,使用主成分分析对光谱数据进行降维,根据累积解释方差选择前三个主成分图像,通过其权重系数曲线的局部极值选取了九个特征波长的数据来代替全光谱数据,压缩了数据量。基于像素建立了随机森林分类模型对苹果的损伤区域进行提取,与传统图像处理方法相比,提取的苹果损伤区域与真实损伤吻合度更好。损伤提取平均准确率达到99.90%,为苹果损伤的精确提取提供了参考。
  (2)苹果损伤时间的预测。苹果的损伤时间信息可以帮助寻找损伤发生的时间,准确的对苹果的损伤时间进行预测可以改进苹果从生产到销售过程中的易损环节。本研究获取了苹果在损伤后7个时段(0,12,24,36,48,60和72小时)的可视-近红外(400-1000nm)高光谱图像。利用不同的重采样方法对损伤区域内的光谱进行重采样,并建立和比较了不同的苹果损伤时间分类模型。结果表明,所有分类算法中,使用梯度提升决策树能显著提升苹果损伤时间的分类精度,最终建立的模型准确率达到92.86%,为构建苹果质量的无损分类和自动分级系统提供了理论依据。
[硕士论文] 卞悦
制冷及低温工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:提高能源利用效率和环境保护已成为我国可持续发展的基本国策。干燥是工业、农业和食品加工业等生产过程中的一个重要工序,是一个高能耗的生产过程。在农副产品和食品加工业等生产过程中,干燥装置及其工艺过程控制与被干燥产品的品质、生产效率、加工成本等密切相关。在前期研究的基础上,本文根据农产品加工对象的多样性、干燥过程生产工艺的可变性、气候环境的不确定性和节能减排的要求,设计了一种多功能回热型空气源热泵干燥系统,主要工作和创新成果如下:
  (1)调研了皖南地区农产品干燥加工的现状,检索、分析了国内外热泵干燥技术的发展状况,设计了环境适应性好的多功能回热型空气源热泵干燥系统,可实现快速加热、闭式、开式及半开式四种工作模式,满足不同种类农产品干燥加工需求;
  (2)进行了回热型热泵干燥系统的设计计算,包括压缩机选型、热泵系统蒸发器和冷凝器设计计算和分离式热管总成的设计;
  (3)搭建热管换热性能实验台,进行了不同工况下热管的换热性能实验,研究了热管回热器的工作特性;
  (4)建立热泵干燥系统数学模型,模拟研究不同内外部条件下热泵干燥系统循环参数变化对热泵干燥系统性能影响,研究显示:热泵系统制热量和COP随着送风温度的升高逐渐降低,随着环境温度升高逐渐升高,其能效变化范围为3~5.7;
  (5)在上述研究的基础上对回热型热泵干燥系统性能进行模拟研究:换热温差越大,过流风量越大,则热管回热器的换热量越高,换热温差从5℃提高至25℃,可提高能效8%~33.7%;
  (6)热管回热器可充分回收干燥室排气余热,系统制热性能可提高10%~15%,回热器吸热端的降温作用提高了热泵蒸发器除湿能力约12%,对提升热泵干燥系统干燥效率和系统节能有积极作用。
[博士论文] ASHFAQUE AHMED KHASKHELI
FOOD SCIENCE 华中农业大学 2017(学位年度)
摘要:世界范围内,尤其在中国,食用菌作为传统的中药材,已有数千年的食用历史。食用菌产业的发展使食用菌产量迅速增加,然而,因酶促反应引起的褐变及水分损失加剧了新鲜食用菌产品品质的劣变。香菇自身较强的呼吸作用,使其采收后易腐烂而致品质下降,故而通过有效的加工延长香菇的货架期显得尤为必要。本研究以香菇为研究对象,研究了自然发酵、乳酸菌纯菌株接种发酵对香菇泡菜品质的影响,以及自然发酵和乳酸菌接种发酵对香菇泡菜的风味、品质形成的影响。
  主要研究结果如下:
  第一部分旨在开发具有高附加值的添加(或不添加)芥子油的蘑菇泡菜产品。本研究以香菇为原料进行两种泡菜产品的发酵,对产品的理化特性、抗氧化性质、感官品质等进行了评价。结果发现,含油产品呈现出良好的色泽、风味、组织状态、口感及很好的整体可接受性,与无油泡菜相比品质更佳。含油泡菜整体可接受性评分5.70。然而,组织状态评分5.06,略低于整体可接受性,并无显著差异。含(或不含)芥子油的鲜香菇泡菜抗氧化性质的分析发现,其具有很好的自由基清除力(除DPPH)。两种泡菜品种的pH值均显著降低。体外实验发现其具有很好的抗氧化活性。两种泡菜产品的有机酸分析结果说明在含油泡菜中含有两种有机酸:苹果酸(峰高4.354,保留时间5min)、琥珀酸(峰高7.301,保留时间6.5min)。而在无油泡菜中检测到三种有机酸:苹果酸(峰高4.303,保留时间4min)、乳酸(峰高6.573,保留时间6min)、醋酸(峰高7.304,保留时间7min)。而泡菜产品在贮藏过程中的变化有待进一步研究。
  第二分研究了Lactobacillus Lcasei Lactic culture BB-46及Vegetable Starter culture60作为发酵菌种对香菇泡菜发酵的影响。研究旨在分析发酵菌种对泡菜中亚硝酸盐及有机酸的影响。整个发酵过程中,三种发酵产品的菌落总数均超过7.1log cfu/ml。发酵期间亚硝酸盐含量呈降低趋势,直至15天后保持稳定。然而,Lactobacillus Casei、Lactic culture BB-46及Vegetable Starter culture60发酵的泡菜产品中并未发现明显的亚硝酸盐吸收峰,仅在Lactobacillus Casei发酵泡菜中出现了较小的吸收峰。对有机酸的分析发现,泡菜样品中共检测到三种有机酸:苹果酸(峰高9.368、保留时间10min)、醋酸(峰高11.671保留时间12min)、柠檬酸(峰高12.605、保留时间13min)。说明Lactobacillus L.casei可作为潜在的发酵菌种用于蘑菇泡菜的发酵。
  第三部分,对泡菜中多糖、pH、酸度、组织状态、有机酸、5'核苷酸进行了分析,与此同时,通过固相微萃取结合气质联用及电子鼻对其挥发性风味组分的变化进行了分析。通过对不同乳酸菌株发酵泡菜的研究发现,对照组泡菜样品中检测到两种硫化物,即1,2,4-三硫杂环戊烷、香菇素,而在L.casei发酵的样品中只检测到香菇素,lactic culture BB-46发酵的泡菜中检测到了四种硫化物,即1,2,4-三硫杂环戊烷、1,2,4,5-四硫环己烷、香菇素、1.2.3.4.5.6-六硫环庚烷。发酵过程中样品的组织状态分析发现,与对照组相比,降低了203.27±36.52%。在泡菜中检测到了GMP、CMP、UMP三种5'核苷酸,其中仅在BB-46和L.casei发酵的样品中检测到了5'-GMP,而其余两种泡菜中未检出。抗氧化活性分析发现DPPH的变化比较显著,而ABTS及还原力变化不明显。此外,与BB-46发酵泡菜相比,在L.casei中还检测到了苹果酸、柠檬酸、醋酸三种有机酸
  第四部分,对食用菌水溶性粗多糖进行了研究。本文对黑木耳、香菇及茯苓三种食用菌中粗多糖进行了研究。结果说明,傅里叶变换红外光谱分析发现三种食用菌中均检测到β-型糖苷键,其在3304-1000cm-1及658-1000cm.-1间有特征吸收。傅里叶变换红外光谱分析说明各样品中粗多糖的化学组成并无明显差异。主要的单糖为鼠李糖、半乳糖、D-葡萄糖、阿拉伯糖及D-甘露糖。然而,黑木耳相较茯苓呈现出较好的自由基清除能力。
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