阅读说明：本技术 一种基于电子鼻与电子舌联合检测畜禽肉中淀粉的方法 (Method for detecting starch in livestock and poultry meat based on combination of electronic nose and electronic tongue ) 是由 王淑玲 孙京新 王宝维 李鹏 张希斌 黄明 徐幸莲 徐琳 于林宏 于 2018-06-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于电子鼻与电子舌联合检测畜禽肉中淀粉的方法。本发明优化了电子鼻与电子舌联合检测畜禽肉中淀粉的条件,操作简单、检测速度快,其灵敏度、可靠性和重复性都有很大的提高,填补了GB 5009.9-2016国标中的三种方法以及其他方法的不足,如所用试剂较多易造成环境污染,反应终点不易掌控和判断,所用时间过长,实验过程繁琐容易出现误差等,尤其适合应用于工厂生产线上已知配方的畜禽肉中淀粉含量是否稳定的检测与控制。(The invention discloses a method for detecting starch in livestock and poultry meat based on the combination of an electronic nose and an electronic tongue. The method optimizes the condition of detecting the starch in the livestock meat by combining the electronic nose and the electronic tongue, has simple operation, high detection speed and greatly improved sensitivity, reliability and repeatability, fills the defects of three methods in GB 5009.9-2016 national standard and other methods, such as more reagents used, environmental pollution, difficult control and judgment of reaction end points, overlong used time, complicated experimental process, easy error occurrence and the like, and is particularly suitable for detecting and controlling whether the starch content in the livestock meat with a known formula is stable on a factory production line.)

一种基于电子鼻与电子舌联合检测畜禽肉中淀粉的方法

技术领域

本发明属于肉品检测技术领域，涉及一种检测畜禽肉中淀粉的方法，尤其涉及一种基于电子鼻与电子舌联合检测畜禽肉中掺入淀粉与否及其含量的方法。

背景技术

畜禽肉作为膳食营养极为重要的部分，质地柔嫩，营养丰富，具有高蛋白质、低脂肪、低热量、低胆固醇等优点，深受消费者喜爱。但由于畜禽肉的特殊性质,在其加工过程中蛋白质难以形成较好的网络结构,从而影响产品的弹性和口感。有关研究表明，在肉制品中添加适量的淀粉,可以改善肉制品的嫩度和保水性（邓丽,苗汉明.变性淀粉对鸡肉糜品质影响的研究[J]．食品工业科技，2005，3(13):72-75.），从而改善肉制品的食用品质，提高成品率（康壮丽,朱东阳,祝超智,赵改名,马汉军,宋照军,赵圣名.玉米淀粉对油炸鸡肉块保水性和感官品质的影响[J].食品与发酵工业,2017,43(06):198-202.）。淀粉的添加还能够明显改善肉制品的加工品质，降低肉制品加工的脂肪添加量，对肉制品的感官品质也有明显的提升作用（刘文营,林海龙,车夏宁,陈文华,李家鹏,薛晓舟,高尚,成晓瑜,张顺亮.变性淀粉及其在肉制品加工中的应用研究进展[J].农产品加工,2017(01):97-100.）。目前，一些不法商家在肉品中过量添加淀粉（一般不超过15.0%），有的甚至含有转基因成分，严重影响了其质量，对消费者也造成欺骗。

目前，国内外已有的检测肉品中淀粉的方法主要有酸水解法、酶水解法、碘量法及旋光法等。我国现阶段采用GB 5009.9-2016国标来测定肉与肉制品中淀粉含量。这个标准第一法(酶水解法)和第二法（酸水解法）适用于食品（肉制品除外）中淀粉的测定；第三法（碘量法）适用于肉制品中淀粉的测定。酸水解法反应终点不易掌控和判断，且实验过程繁琐容易出现误差；酶水解法考虑到淀粉的糊化因素，测定结果与淀粉粒的大小及样品的种类有很大关系，测定不够精确；碘量法是测定肉制品中淀粉含量的专用方法，采用碘量法，耗时长，样品处理比较繁琐；而旋光法对一些未知来源的淀粉样品具有很大的测定误差，对受热变性的淀粉测定结果也不可靠。

目前，电子鼻及电子舌用于检测肉制品方面的研究已有报道，例如电子鼻用于识别肉品种类（贾洪锋,卢一,何江红.电子鼻在牦牛肉和牛肉猪肉识别中的应用 [J].农业工程学报,2011, 27(5):358.），电子舌应用于肉质区分（王霞,徐幸莲,王鹏.基于电子舌技术对鸡肉肉质区分的研究[J].食品科学,2012,33(21):100-103.），电子舌快速识别掺假羊肉（田晓静,王俊,崔绍庆.羊肉纯度电子舌快速检测方法[J].农业工程学报,2013,29(20):255-262.），电子鼻用于掺假鉴真研究（周秀丽,刘全,查恩辉.电子鼻在掺假牛肉馅识别中的应用[J].食品工业科技,2017,38(04):73-76+80.），电子鼻和电子舌检测牛肉品质（王伟静,张松山,谢鹏,张志胜,孙宝忠.电子鼻和电子舌快速检测炖制下牛肉的品质[J].食品研究与开发,2017,38(17):124-128.），电子鼻和电子舌评价优化工艺 （王琼,徐宝才,于海,李聪.电子鼻和电子舌结合模糊数学感官评价优化培根烟熏工艺[J].中国农业科学,2017,50(01):161-170.）等，但是基于电子鼻与电子舌联合检测畜禽肉中淀粉的研究和专利未见报道。本专利申请的目的在于创新一种畜禽肉中淀粉检测的新方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于电子鼻与电子舌联合检测畜禽肉中掺入淀粉含量的方法，从而克服目前存在的问题。

本发明的检测畜禽肉中掺入淀粉含量的方法，包括如下步骤：

（1）将淀粉按照一系列的比例分别添加到绞碎的畜禽肉糜中混匀，每个比例总质量为10g，制得建模样品，然后依次加入0.01g ɑ-淀粉酶（200000U/g），混匀，60℃反应15min后，升温至90℃灭酶终止酶解反应的进行；再加入0.1g～0.2g甘氨酸，混匀，95℃下经美拉德反应15min，制得反应后建模样品；

所述的一系列的比例依次为0.0%、2.5%、5.0%、7.5%、10.0%、15.0%。

（2）将建模样品分别转移到测量瓶中冷却至室温，将电子鼻传感器与测量瓶上空气体接触，分别产生相应的传感器响应值（SS₁～SS₁₄）。设定电子鼻检测条件如下：载气流量0.6L/min、传感器清洗时间120s，准备进样时间10s、采样时间80s；再在反应后建模样品测量瓶中加入KCl浸提液，浸提后过滤，制得反应后建模样品浸提液，将电子舌传感器与浸提液接触，分别产生相应的传感器响应值（S₁～S₆）。设定电子舌检测条件如下：采样时间120s，传感器清洗时间10s；

所述的KCl浸提液的浓度为0.1mol/L。

（3）分别对电子鼻及电子舌的传感器进行优化处理，得出最佳传感器组合。提取电子鼻传感器的第60s～80s的响应值及电子舌传感器的第100s～120s的响应值，经过信号转换处理进行偏最小二乘分析，最终电脑输出掺入淀粉比例(%)公式如下：

掺入淀粉的比例（%）= 106.728+0.064SS₃+0.029SS₉+0.047S₅+0.030S₂-0.058SS₁₀-0.019S₄

其中，SS₃、SS₉和SS₁₀分别为电子鼻的传感器响应值，S₂、S₄和S₅分别为电子舌的传感器响应值。

（4）取绞碎的含淀粉的畜禽肉糜待测样品10g，加入0.01g ɑ-淀粉酶（200000U/g），混匀，60℃反应15min后，升温至90℃灭酶终止酶解反应的进行；再加入0.1g～0.2g甘氨酸，混匀，95℃下经美拉德反应15min，将反应后待测样品转移到测量瓶中冷却至室温，将电子鼻传感器与测量瓶上空气体接触，产生传感器响应值（SS₁～SS₁₄），设定电子鼻检测条件同反应后建模样品；在测量瓶中加入KCl浸提液，浸提30min后过滤，制得反应后待测样品浸提液，将电子舌传感器与浸提液接触，产生传感器响应值（S₁～S₆），设定电子舌检测条件同反应后建模样品。

（5）提取电子鼻传感器的第60s～80s的响应值作为参数，电子舌传感器的第100s～120s的响应值作为参数，带入上述建立的PLS模型，计算出畜禽肉中淀粉含量。该方法测得的淀粉的含量相对误差约为0.09%，明显低于已有的方法。

本发明提供了一种基于电子鼻与电子舌联合检测畜禽肉中淀粉含量的方法。该方法操作简单、检测速度快，其灵敏度、可靠性和重复性都有很大的提高，填补了GB 5009.9-2016国标中的三种方法以及其他方法的不足，如所用试剂较多易造成环境污染，反应终点不易掌控和判断，所用时间过长，实验过程繁琐容易出现误差等，尤其适合应用于工厂生产线上已知配方的畜禽肉中淀粉含量是否稳定的检测与控制。

具体实施方式

申请人为了创新一种畜禽肉中淀粉检测的新方法，对待检测样品的前处理过程及检测的参数进行了改进，从而促成了本发明。

本发明基于电子鼻与电子舌联合检测鸡肉中淀粉的方法步骤如下：

（1）将淀粉按照一系列的比例分别添加到绞碎的畜禽肉糜中混匀，每个比例总质量为10g，制得建模样品，然后依次加入0.01g ɑ-淀粉酶（200000U/g），混匀，60℃反应15min后，升温至90℃灭酶终止酶解反应的进行；再加入0.1g～0.2g甘氨酸，混匀，95℃下经美拉德反应15min，制得反应后建模样品；

所述的一系列的比例依次为0.0%、2.5%、5.0%、7.5%、10.0%、15.0%。

（2）将建模样品分别转移到测量瓶中冷却至室温，将电子鼻传感器与测量瓶上空气体接触，分别产生相应的传感器响应值（SS₁～SS₁₄）。设定电子鼻检测条件如下：载气流量0.6L/min、传感器清洗时间120s，准备进样时间10s、采样时间80s；再在反应后建模样品测量瓶中加入KCl浸提液，浸提后过滤，制得反应后建模样品浸提液，将电子舌传感器与浸提液接触，分别产生相应的传感器响应值（S₁～S₆）。设定电子舌检测条件如下：采样时间120s，传感器清洗时间10s；

所述的KCl浸提液的浓度为0.1mol/L。

（3）分别对电子鼻及电子舌的传感器进行优化处理，得出最佳传感器组合。提取电子鼻传感器的第60s～80s的响应值及电子舌传感器的第100s～120s的响应值，经过信号转换处理进行偏最小二乘分析，最终电脑输出掺入淀粉比例(%)公式如下：

掺入淀粉的比例（%）= 106.728+0.064SS₃+0.029SS₉+0.047S₅+0.030S₂-0.058SS₁₀-0.019S₄

其中，SS₃、SS₉和SS₁₀分别为电子鼻的传感器响应值，S₂、S₄和S₅分别为电子舌的传感器响应值。

（4）取绞碎的含淀粉的畜禽肉糜待测样品10g，加入0.01g ɑ-淀粉酶（200000U/g），混匀，60℃反应15min后，升温至90℃灭酶终止酶解反应的进行；再加入0.1g～0.2g甘氨酸，混匀，95℃下经美拉德反应15min，将反应后待测样品转移到测量瓶中冷却至室温，将电子鼻传感器与测量瓶上空气体接触，产生传感器响应值（SS₁～SS₁₄），设定电子鼻检测条件同反应后建模样品；在测量瓶中加入KCl浸提液，浸提30min后过滤，制得反应后待测样品浸提液，将电子舌传感器与浸提液接触，产生传感器响应值（S₁～S₆），设定电子舌检测条件同反应后建模样品。

（5）提取电子鼻传感器的第60s～80s的响应值作为参数，电子舌传感器的第100s～120s的响应值作为参数，带入上述建立的PLS模型，计算出畜禽肉中淀粉含量。该方法测得的淀粉的含量相对误差约为0.09%，明显低于已有的方法。

下面结合具体实施例对本发明进行详细的描述。

实施例1

（1）将淀粉按照0.0%、2.5%、5.0%、7.5%、10.0%、15.0%的比例分别添加到绞碎的鸡肉糜中混匀，每个比例总质量为10g，制得建模样品，后依次加入0.01g ɑ-淀粉酶（200000U/g），混匀，60℃反应15min后，升温至90℃灭酶终止酶解反应的进行；再加入0.1g甘氨酸，混匀，95℃下经美拉德反应15min，制得反应后建模样品。

（2）将6种反应后建模样品分别转移到6个测量瓶（50mL）中冷却至室温，将电子鼻（I-Nose型电子鼻，上海瑞芬智能科技有限公司）传感器与测量瓶上空气体接触，分别产生相应的传感器响应值（SS₁～SS₁₄）。设定电子鼻检测条件为：载气流量0.6L/min、传感器清洗时间120s，准备进样时间10s、采样时间80s。再在6种反应后建模样品测量瓶中加入100mL0.1mol/L的KCl浸提液，浸提30min后过滤，制得6种反应后建模样品浸提液，将电子舌（伏安型电子舌，上海瑞芬智能科技有限公司）传感器与浸提液接触，分别产生相应的传感器响应值（S₁～S₆）。设定电子舌检测条件为：采样时间120s，传感器清洗时间10s。

（3）分别对电子鼻及电子舌的传感器进行优化处理，得出最佳传感器组合。提取电子鼻传感器的第60s～80s的响应值及电子舌传感器的第100s～120s的响应值，经过信号转换处理进行偏最小二乘分析，最终电脑输出掺入淀粉比例(%)公式如下：

掺入淀粉的比例（%）= 106.728+0.064SS₃+0.029SS₉+0.047S₅+0.030S₂-0.058SS₁₀-0.019S₄

其中，SS₃、SS₉和SS₁₀分别为电子鼻的传感器响应值，S₂、S₄和S₅分别为电子舌的传感器响应值。

（4）取已知含淀粉比例为5.0%的鸡肉糜10g，后依次加入0.01g ɑ-淀粉酶（200000U/g），混匀，60℃反应15min后，升温至90℃灭酶终止酶解反应的进行；再加入0.1g甘氨酸，混匀，95℃下经美拉德反应15min，将反应后待测样品转移到测量瓶中冷却至室温，将电子鼻传感器与测量瓶上空气体接触，产生传感器响应值（SS₁～SS₁₄），设定电子鼻检测条件同反应后建模样品；在测量瓶中加入100mL 0.1mol/L的KCl浸提液，浸提30min后过滤，制得反应后待测样品浸提液，将电子舌传感器与浸提液接触，产生传感器响应值（S₁～S₆），设定电子舌检测条件同反应后建模样品。

（5）提取电子鼻传感器的第60s～80s的响应值作为参数，电子舌传感器的第100s～120s的响应值作为参数，带入上述建立的PLS模型，计算出鸡肉中淀粉含量为4.97%，其预测准确率高达99.4%。

实施例2

（1）将淀粉按照0.0%、2.5%、5.0%、7.5%、10.0%、15.0%的比例分别添加到绞碎的鸭肉糜中混匀，每个比例总质量为10g，制得建模样品，后依次加入0.01g ɑ-淀粉酶（200000U/g），混匀，60℃反应15min后，升温至90℃灭酶终止酶解反应的进行；再加入0.15g甘氨酸，混匀，95℃下经美拉德反应15min，制得反应后建模样品。

（2）将6种反应后建模样品分别转移到6个测量瓶（50mL）中冷却至室温，将电子鼻（I-Nose型电子鼻，上海瑞芬智能科技有限公司）传感器与测量瓶上空气体接触，分别产生相应的传感器响应值（SS₁～SS₁₄）。设定电子鼻检测条件为：载气流量0.6L/min、传感器清洗时间120s，准备进样时间10s、采样时间80s。再在6种反应后建模样品测量瓶中加入100mL0.1mol/L的KCl浸提液，浸提30min后过滤，制得6种反应后建模样品浸提液，将电子舌（伏安型电子舌，上海瑞芬智能科技有限公司）传感器与浸提液接触，分别产生相应的传感器响应值（S₁～S₆）。设定电子舌检测条件为：采样时间120s，传感器清洗时间10s。

（3）分别对电子鼻及电子舌的传感器进行优化处理，得出最佳传感器组合。提取电子鼻传感器的第60s～80s的响应值及电子舌传感器的第100s～120s的响应值，建立偏最小二乘（PLS）模型：

掺入淀粉的比例（%）= 106.728+0.064SS₃+0.029SS₉+0.047S₅+0.030S₂-0.058SS₁₀-0.019S₄

其中，SS₃、SS₉和SS₁₀分别为电子鼻的传感器响应值，S₂、S₄和S₅分别为电子舌的传感器响应值。

（4）取已知含淀粉比例为8.0%的鸭肉糜10g，后依次加入0.01g ɑ-淀粉酶（200000U/g），混匀，60℃反应15min后，升温至90℃灭酶终止酶解反应的进行；再加入0.15g甘氨酸，混匀，95℃下经美拉德反应15min，将反应后待测样品转移到测量瓶中冷却至室温，将电子鼻传感器与测量瓶上空气体接触，产生传感器响应值（SS₁～SS₁₄），设定电子鼻检测条件同反应后建模样品；在测量瓶中加入100mL 0.1mol/L的KCl浸提液，浸提30min后过滤，制得反应后待测样品浸提液，将电子舌传感器与浸提液接触，产生传感器响应值（S₁～S₆），设定电子舌检测条件同反应后建模样品。

（5）提取电子鼻传感器的第60s～80s的响应值作为参数，电子舌传感器的第100s～120s的响应值作为参数，带入上述建立的PLS模型，计算出鸭肉中淀粉含量为7.95%，其预测准确率高达99.38%。

实施例3

（1）将淀粉按照0.0%、2.5%、5.0%、7.5%、10.0%、15.0%的比例分别添加到绞碎的鸭肉糜中混匀，每个比例总质量为10g，制得建模样品，后依次加入0.01g ɑ-淀粉酶（200000U/g），混匀，60℃反应15min后，升温至90℃灭酶终止酶解反应的进行；再加入0.15g甘氨酸，混匀，95℃下经美拉德反应15min，制得反应后建模样品。

（2）将6种反应后建模样品分别转移到6个测量瓶（50mL）中冷却至室温，将电子鼻（I-Nose型电子鼻，上海瑞芬智能科技有限公司）传感器与测量瓶上空气体接触，分别产生相应的传感器响应值（SS₁～SS₁₄）。设定电子鼻检测条件为：载气流量0.6L/min、传感器清洗时间120s，准备进样时间10s、采样时间80s。再在6种反应后建模样品测量瓶中加入100mL0.1mol/L的KCl浸提液，浸提30min后过滤，制得6种反应后建模样品浸提液，将电子舌（伏安型电子舌，上海瑞芬智能科技有限公司）传感器与浸提液接触，分别产生相应的传感器响应值（S₁～S₆）。设定电子舌检测条件为：采样时间120s，传感器清洗时间10s。

（3）分别对电子鼻及电子舌的传感器进行优化处理，得出最佳传感器组合。提取电子鼻传感器的第60s～80s的响应值及电子舌传感器的第100s～120s的响应值，建立偏最小二乘（PLS）模型：

掺入淀粉的比例（%）= 106.728+0.064SS₃+0.029SS₉+0.047S₅+0.030S₂-0.058SS₁₀-0.019S₄

其中，SS₃、SS₉和SS₁₀分别为电子鼻的传感器响应值，S₂、S₄和S₅分别为电子舌的传感器响应值。

（4）取已知含淀粉比例为8.0%的鸭肉糜10g，后依次加入0.01g ɑ-淀粉酶（200000U/g），混匀，60℃反应15min后，升温至90℃灭酶终止酶解反应的进行；再在95℃下反应15min，将反应后待测样品转移到测量瓶中冷却至室温，将电子鼻传感器与测量瓶上空气体接触，产生传感器响应值（SS₁～SS₁₄），设定电子鼻检测条件同反应后建模样品；在测量瓶中加入100mL 0.1mol/L的KCl浸提液，浸提30min后过滤，制得反应后待测样品浸提液，将电子舌传感器与浸提液接触，产生传感器响应值（S₁～S₆），设定电子舌检测条件同反应后建模样品。

（5）提取电子鼻传感器的第60s～80s的响应值作为参数，电子舌传感器的第100s～120s的响应值作为参数，带入上述建立的PLS模型，计算出鸡肉中淀粉含量为3.98%，其预测准确率为79.6%。

通过对比发现，进行样品前处理的两个实施例中，鸡肉糜和鸭肉糜的PLS模型预测率分别达到99.4%和99.38%，表明在规定范围内本方法具有稳定性；而样品未经前处理直接进行检测的实施例中，鸭肉糜PLS模型预测率仅为79.6%，远远低于前处理后的预测模型，表明本发明样品前处理方法有效且准确。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。