正文 食品的電學檢測技術(2 / 3)

在500~5000Hz頻率範圍內檢測梨子的電特性發現,隨著頻率的增加,梨的介電常數和耗散正切均呈下降的趨勢,此趨勢也與梨的成熟度有關。番茄的檢測結果也有相同的結論。

蔬菜電特性的檢測方法與水果電特性的檢測方法相同。土豆的電導率(交流)與所施加的頻率有十分密切的關係。當頻率較小時,電導率的值變化較小,當頻率f值大於105Hz時,它的電導率迅速增大,直到頻率達到5×107Hz附近時才趨於平穩。

在頻率為18~5000kHz之間,胡蘿卜介電常數、電導率與其含水率的關係很大,當含水率在6%~8%(濕基)之間,介電常數隨著含水率的增大增加很少。當含水率達到8%時,介電常數隨之迅速增大。在低溫條件下,電導率也有相同的變化規律。

用電導率對飲料進行品質評價和成分分析較為方便。據國外有關資料報道,利用電導率(交流)進行柑橘果汁有機酸含量和含糖量以及番茄汁有機酸含量等的定量分析理論已經較為成熟,並進入實用階段。

利用物料的電特性與水分、溫度、密度的相關性,開發和研製了新型蔬菜種子水分快速測定儀、煙草及茶葉水分智能儀、微水分儀、糧食品質檢測儀等。

(一)利用生物電特性鑒別受精蛋

新鮮蛋孵化72h後,就不適合加工成蛋製品,這造成大量食用蛋和能量的浪費,而且孵不出雛雞的蛋中細菌又會汙染正常的孵化蛋。因此,人們利用各種方法檢測種蛋中的無精蛋和死胚蛋,目前國內種蛋孵化場都是用傳統的人工光照法剔除無精蛋和死胚蛋,在孵化的第5天進行光照,剔出無精蛋。光透射率、熱像圖、紅外輻射以及計算機圖像處理技術等,也是識別種蛋受精情況的幾種常用的方法。生物電現象是生命組織普遍存在的一種生理現象,凡有生命的細胞都會產生生物電流。研究表明:種蛋的生物電與其受精與否、雞胚雌雄性別以及蛋品新鮮度之間存在較大的相關性,可以成為鑒別和剔除無精蛋、弱精蛋和死胚蛋的一種新的技術和方法。

1.雞蛋生物電測試係統

雞蛋的各種內容物(胚胎、蛋黃、蛋白)之間的電位差產生一個電場,其電場的變化可在蛋殼外測得。但雞蛋的生物電信號很微弱,為了將其精確地檢測並記錄下來,需要有一套高性能的測試係統。因蛋殼的阻抗可達100MΩ以上,為保證在蛋殼外測得的電信號不失真,放大器的輸入阻抗要高,同時要求檢測係統有較高的信噪比和實時記錄信號的功能。通過兩個電極測得的上述電位的矢量和,即為雞蛋的生物電位。它包括電極、雞蛋夾緊裝置、放大器、A/D采集器、計算機和監控示波器等。電極從蛋殼外采集的電信號送入放大器後分成兩路,一路接示波器,一路接A/D采集器。采樣後數據送入PC機,供處理分析用。

2.雞蛋生物電信號的測試及分析

種蛋在實驗室用孵化器孵化,溫度為37.8℃,相對濕度為50%,在室溫下進行測試。檢測時,先將電極的海綿套浸入生理鹽水,將雞蛋小頭朝下插入夾緊裝置,1min後,待示波器上顯示生命電信號後啟動A/D采集器,記錄數據。每次測定時間為2min,每天1次,持續10d,然後打開蛋殼,檢查胚胎。

受精蛋與無精蛋的生物電信號波形有較大的差異。通過100隻樣本(60隻種蛋和40隻無精蛋)連續10d的跟蹤觀測,發現無精蛋的電信號的波幅很小,其時域信號大多近乎直線;受精蛋的生物電信號較為豐富。大部分受精蛋孵化48h後,直流電位發生特征性變化,其波形呈現方波。在檢測過程中始終未測到電信號的蛋為無精蛋;開始檢測到但經過一段時間電信號消失的蛋,一般為弱精蛋或死胚蛋。孵化10d的無精蛋的卵黃還完好,內容物緩慢地變質;弱精和死胚蛋的卵黃都已混濁,變質較快;發育正常的受精蛋卵黃也是完整的,並有豐富的血網膜和胚胎點。這幾類蛋的生物電特征反映了與其相應的內容物狀態。因此,根據雞蛋生物電信號的特征就可判斷雞蛋是否受精,剔出無精蛋、弱精蛋和死胚蛋。受精蛋的時域信號用該方法在某一種雞場對120隻三胚齡孵化蛋進行了實測考核,並與第5d和第10d人工光照的結果進行了跟蹤對比。實為受精蛋誤判為無精蛋的是8隻,實為無精蛋誤判為受精蛋的是2隻,用受精蛋檢測裝置判別的準確率為91.7%。

(二)利用穀物的電特性檢測含水率