电子鼻和近红外联合应用在评定水产品新鲜度中的研究进展

王琦，王伟，李洋

（1.天津市食品研究所有限公司，天津301609；2.天津商业大学生物技术与食品科学学院，天津300134）

电子鼻和近红外联合应用在评定水产品新鲜度中的研究进展

王琦1，王伟2，李洋2

（1.天津市食品研究所有限公司，天津301609；2.天津商业大学生物技术与食品科学学院，天津300134）

以水产品为研究对象，综述了电子鼻和近红外检测技术在水产品品质评定中的研究进展，分析了二者在实际应用中的利弊，展望了二者在水产品新鲜度评定中联合应用的可行性和实际意义。

电子鼻；近红外光谱；新鲜度；联合应用

近些年来，随着人们食品观念的逐渐改变，一些富含人体所需营养的食品逐渐成为消费者追逐的对象。水产品营养丰富、味道鲜美，具有蛋白含量高、脂肪含量低、营养平衡好等特点，深受消费者的欢迎[1]。水产品由于体内含有大量的水分，且富含蛋白质，在储藏、运输过程中，极易受到微生物和自身酶的影响而发生品质劣变。

电子鼻（EN）又被称为气味扫描仪，是一种仿生气味感觉器。在食品工业中，现已被广泛应用于乳制品检测、水产品检测、谷物贮藏、果蔬成熟度及新鲜度检测、酒类鉴别、饮料识别、茶叶审核、烟草原料选控、香精识别等方面[2-4]。近红外光谱（NIR）技术是近些年来分析化学领域快速发展的一种高新分析技术。与传统的化学分析方法相比，其优点在于它是一种方便、快捷、无损、无污染的物理学方法。近红外技术现已被应用于粮食检测、果蔬加工和肉制品加工等方面，并取得了良好的效果[5]。

随着科技水平的发展和对食品品质更加全面的要求。两种或者多种检测装备在食品品质评定中的联合使用成为一种新的发展趋势。例如气相色谱和质谱仪、液相色谱和质谱仪的联合使用已经得到充分的发展和广泛的使用。唐琳等[6]尝试了联合电子鼻和色差仪对脊尾白虾新鲜度进行评价，并取得了准确率高达98.8%的良好评定结果，相比单一技术的准确率有明显提升。目前，基于电子鼻和近红外检测技术联合评定食品品质的研究还相对较少。由于二者已经在各自应用的领域体现出了突出的优势，也显现出一定的不足，其联合应用的前景值得研究。

1电子鼻检测技术

1.1 电子鼻的基本构成及工作原理

电子鼻主要由气体传感器、信号处理系统和模式识别系统三大部分构成[7]。其中，气体传感器是检测气体的关键部件，目前最常用到的是金属氧化物气敏传感器。

电子鼻的基本工作原理是传感器表面与被测物质所散发出的挥发性成分接触并产生响应，这种响应通过接口电路将电压信号转变成数字信号，被计算机记录并传送到信号处理系统中进行分析，与数据库中已有的信息进行对比，来判定被测气体的类型，进一步推断出被测物质及其情况[8-9]。

1.2 电子鼻在水产品新鲜度评定中的应用

水产品的新鲜度和体内物质的腐败、劣变程度有很大的关系，体内物质发生改变时在一定程度上体现在其挥发性物质的改变，这种改变包括气体成分种类和量的变化。通过电子鼻来测定这种变化可以判断水产品的新鲜程度，且具有较高的可靠性。

柴春祥等[1]利用电子鼻对不同温度下保藏不同时间的虾进行了挥发性成分的测定。发现了电子鼻可以检测到虾中挥发性成分随保藏时间的延长和保藏温度的升高产生了规律性的变化，分析表明电子鼻可以用于虾新鲜度的评定。

贾洪锋等[10]利用电子鼻对采用茶多酚处理的不同保藏时间的鲢鱼进行了主成分分析（PCA）。发现不同保藏时间的鲢鱼样品在PCA图中呈现明显的规律性分布。通过研究表明电子鼻响应值与微生物和理化指标之间有良好的相关性，电子鼻可以用来评价鲢鱼的新鲜度。

1.3 电子鼻检测技术在水产品新鲜度评定中存在的问题

电子鼻在水产品的检测中虽然表现良好，但是目前还主要处于研究阶段，独自用来评判水产品的新鲜度可靠性相对还不高。而且水产品组织成分相比酒、茶等产品复杂，仅依据电子鼻无法准确的反应水产品的真实情况，所以电子鼻还难以大规模实际应用到水产品的新鲜度的评定中去。这就需要与一种更可靠的技术相结合，更加全面、客观、准确地评判水产品的新鲜度。近红外检测技术近些年来发展迅速，适于与电子鼻技术融合，建立一套完善、可靠的检测手段，联合应用到食品工业的品质评定中去。

2近红外光谱检测技术

2.1 近红外光谱技术的工作原理

近红外（NIR）是介于可见光（VIS）和中红外谱区（MIR）之间的电磁波，波长范围为780 nm～2 526 nm，是人们最早发现的一种非可见光。

近红外可以测定几乎全部的有机物和部分的无机物，在物质分子中，化学键结合的各种基团的伸缩、振动和弯曲都有其固定的频率，当这些分子受到红外线照射时，光的部分能量被吸收，测量其吸收的光，可以得到极为复杂的图谱，每种成分在近红外区域都有特定的吸收特征，根据这一特点可以分析出原物质的情况。

2.2 近红外光谱技术在水产品新鲜度评定中的应用

近红外光谱技术在水产品新鲜度中的应用研究目前尚处于起步阶段，研究成果较少。但近红外光谱技术在肉类制品测定、低水分谷物硬度测定、酒精饮料测定、果汁测定、玉米成分测定、油菜籽测定和茶叶品质测定的食品工业中已经取得了一定的研究进展。这些研究成果可以对近红外光谱技术在水产品新鲜度的评定的应用起到借鉴作用。

黄艳等利用近红外光谱技术测定了白鲢鱼糜中的水分含量，得到了相关系数达到0.98的理想结果。分析结果表明，近红外光谱技术能快速测定鱼糜中水分含量，从而可以推断出鱼体的新鲜程度。

王锡昌等利用近红外光谱技术快速无损测定了狭鳕鱼糜水分和蛋白质含量，通过拟合狭鳕鱼糜的近红外漫反射光谱与其水分和蛋白质含量，建立了近红外定量模型。结果表明，该模型能准确地测定狭鳕鱼糜中的水分和蛋白质含量，进一步推断狭鳕的新鲜度，且可以用于实际生产中。

2.3 近红外光谱检测技术在评定水产品新鲜度中存在的问题

目前，受发展程度和技术储备的限制，近红外光谱检测技术在水产品新鲜度评定方面的研究和应用相对较少，在其它食品工业的应用中还存在着一些不足。如建模方法不同会导致模型的过适应或欠适应；近红外仪器自身易受温度等其它环境影响。其定标方程检测范围受限制；单独检测准确性较化学方法差。这就同样需要寻找一种补充技术来结合近红外检测技术一起应用到水产品新鲜度的评定中去。

3电子鼻—近红外在食品中联合应用

目前，对于电子鼻和近红外检测技术在食品中联合应用的研究成果还较少，其应用价值及前景有待探索。赵燕等分析了电子鼻和近红外光谱等多种现代检测技术的利弊，并得出结论：每种技术都有其优势，也有其局限性，每种技术都不可能适用于所以食品的鉴别，简单、快速和化学计量学连用技术是该领域的发展趋势。

4电子鼻—近红外在水产品新鲜度评定中联合应用

电子鼻检测技术近些年来得到越来越多的关注，并已取得了长足的发展，而且还有继续完善的空间。电子鼻已被应用于众多的食品行业中，并取得了很好的社会效益和经济效益。但由于水产品自身的复杂性和电子鼻发展程度的限制，电子鼻还未被广泛应用到水产品新鲜度鉴定到这一行业中。目前，最现实的做法是找到一种可以和电子鼻融合在一起的技术，建立一套联合的操作系统，应用到水产品的新鲜度检测中去。在众多的技术中，近红外光谱技术由其自身独特的技术优势显现出了满足这种需求的潜力。近红外光谱检测技术是一项近些年来得到迅速发展的技术，是一种已被逐渐应用到农业和食品工业中的内部品质检测技术，是一种重要的无损检测技术。

反映水产品品质的指标是多方面的，从一种技术方法得出的评定结果误差可能性大、可靠性相对低，往往不能准确地反应出产品的真实情况。水产品由于自身组织成分的特点，当其品质发生变化时，最容易观测到的指标之一就是发挥性物质的变化，而电子鼻是感应这种变化最理想的工具。为了避免单一检测方法带来的不确定性和误差，结合近红外光谱技术深层次的验证水产品组织成分的变化，可以客观、准确、迅速地得知被测产品的新鲜程度。便于根据水产品品质所处的阶段选择最适当的加工方式和销售手段，有利于水产品的分级整理，增加工业附加值，减少浪费。电子鼻—近红外联合技术在水产品中的研究和应用具有巨大的经济潜在价值和社会效益。这种方法适用于水产品这类营养价值高但品质易发生劣变的产品。

5展望

电子鼻可以敏感地检测到水产品由于组织成分变化引起的挥发性物质的变化，近红外光谱技术可以从更深的层次反应水产品内部的变化情况，验证电子鼻所检测到的变化。二者相辅相成，可根据实际情况需要设计、调整具体的操作方案和程序。这种操作系统完全避免了人工评定小组带来的各种主观不确定性，适于流水化大工业生产的需求，投资相对较低，可靠度高，检测迅速，无损、无污染，操作简单，适于实时监控和在线分析，适于应用到大规模的加工生产中去，有助于食品品质评定行业从人员密集型向技术密集型的转变和自动化、智能化水平的提高。发展前景值得期待。

[1]柴春祥,凌云.电子鼻检测虾新鲜度的研究[J].食品科技,2010, 35(2)：246-249

[2]吴林蔚,屠康,潘磊庆,等.电子鼻系统及其在谷物检测中的应用进展[J].食品工业科技,2012,33(23)：374-378

[3]Tiina R,Hanna L A,Tiina R.Application of an electronic nose for quality assessment of modified atmosphere packed poultrymeat[J]. Food control,2006(17)：5-13

[4]MAHDIGV,MOHTASEB I S S,SIADATM,et al.Meat quality assessment by electronic nose(Machine Olfaction Technology）[J]. Sensors,2009,9：6058-6083

[5]陈卫军,魏益民,欧阳韶晖,等.近红外技术及其在食品工业中的应用[J].食品科技,2001(4)：55-57

[6]唐琳,屠康,潘磊庆,等.基于气味与颜色的脊尾白虾新鲜度评价[J].农业工程学报,2011,27(9)：344-348

[7]谢安国,王金水,渠琛玲,等.电子鼻在食品风味分析中的应用研究进展[J].农产品加工,2011(1)：71-73

[8]罗莉,王金水,渠琛玲,等.电子鼻在乳制品中的应用[J].农产品加工,2010(9)：89-91

[9]马莉,杨信延,孙传恒.电子鼻技术及其在水产品新鲜度检测中应用[J].中国水产,2010(12)：64-65

[10]贾洪锋,范文教,陈云川,等.基于电子鼻的鲢鱼新鲜度评价[J].食品研究与开发,2012,33(7)：191-193

Detection Combined Application of Aquatic Products Fresh Degree Evaluation Based on Feasibility of Electronic Nose and Near Infrared

WANGQi1，WANGWei2，LIYang2
（1.Tianjin Food Research InstitueCo.，Ltd.，Tianjin 301609，China；2.Tianjin University of Commerce，College of biotechnology and Food Science，Tianjin 300134，China）

In this paper，the aquatic products were as research object.The main research progress of electronic nose or the near infrared spectroscopy application in assessment of aquatic products were summarized. Meanwhile，their advantages and disadvantages were analyzed and the outlook on the feasibility and practical implications of their joint application in freshness evaluation of aquatic products were made.

electronic nose；near infrared spectroscopy；freshness；joint application

10.3969/j.issn.1005-6521.2014.15.038

2014-07-20

王琦（1981—），女（汉），工程师，硕士，研究方向：食品工程。