光化学比色阵列传感器在动物性食品挥发性气味检测中的应用

发布时间：2017-07-30 04:24

  本文关键词：光化学比色阵列传感器在动物性食品挥发性气味检测中的应用

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【摘要】：动物性食品的新鲜度是衡量其品质的一个重要指标。传统的理化检测方法存在操作繁琐、耗费时间等问题,很难满足生产生活中的需求。快速在线检测仪器的研究与开发对促进我国食品产业的发展及保障人民的身体健康具有重要的现实意义。近年来,光化学比色阵列传感器作为一种新型的快速在线检测仪器,以其价格低廉、方法简单、响应快速、抗环境干扰能力强等优点在环境及食品等领域具有广阔的应用前景。本论文主要研究了光化学比色阵列传感器在鲅鱼和猪肉挥发性气味快速检测中的应用,为该技术在动物性食品新鲜度快速评价中的应用提供参考。以pH指示剂作为气敏材料,采用硅胶溶胶-凝胶进行固载。由于硅胶自身呈弱酸性,致使大多数pH指示剂偏离了其颜色突变点而影响了pH指示剂的检测灵敏度。因此,本文提出通过加入有机酸碱调节硅胶酸碱度到接近指示剂颜色突变点的方法来实现指示剂检测灵敏度的提高。以指示剂溴酚蓝为例来阐述这种提高方法,利用HSV颜色模型中的H值作为量化颜色变化的指标,结果显示当加碱浓度在0.96 mmol/L到1.04mmol/L时,其检测的灵敏度达到最高。选取了8种pH指示剂并通过对指示剂的溶胶-凝胶溶液进行pH调节和不调节两种形式对指示剂进行固载,从而构建了一个包含16个气敏材料的指示剂阵列,然后用该阵列对放置不同时间的鲅鱼进行区分,结果显示指示剂甲酚红和皂黄通过调节pH值在检测鲅鱼鲜度时灵敏度明显高于未经调节的。提取反应前后传感器阵列中每个指示剂的RGB值进行差减得到阵列的响应值,并对其进行分层聚类分析(HCA)。结果表明该阵列能够准确的对不同储藏时间段的鲅鱼进行区分。另外,针对猪肉腐败时产生的胺类及硫化氢等挥发性有机物(VOCs),对其进行检测的过程中加入了对硫化氢具有特异性的气敏材料,构建了一个由9个气敏材料组成的阵列用于对储藏在4℃条件下的猪肉产生的挥发性气味进行监测。HCA结果显示,该阵列可基本区分出新鲜猪肉与腐败肉,但在鲜度等级的区分准确率上还有待于进一步提高。本论文以光化学比色阵列传感器为基础,证明了利用酸碱调节方法能明显提高pH指示剂的检测灵敏度,并成功应用于不同储藏时间段的鲅鱼和猪肉挥发性气味的检测。
【关键词】：比色阵列传感器 pH指示剂 灵敏度 挥发性气味检测
【学位授予单位】：大连工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TS207.3;O657.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 文献综述10-20
• 1.1 研究背景10
• 1.2 动物性食品鲜度检测方法概述10-14
• 1.2.1 感官评价与化学指标方法10-12
• 1.2.2 微生物检测法12
• 1.2.3 仪器法12-14
• 1.3 光化学比色阵列传感器技术14-19
• 1.3.1 光化学比色阵列传感器的基本原理14-15
• 1.3.2 光化学比色阵列传感器的气敏材料15-17
• 1.3.2.1 Lewis酸碱染料16
• 1.3.2.2 Br?nsted酸碱染料16-17
• 1.3.2.3 溶剂化变色染料17
• 1.3.3 光化学比色阵列传感器的构建与制备方法研究进展17-18
• 1.3.4 光化学比色阵列传感器在食品领域的应用18-19
• 1.4 本文的研究意义及内容19-20
• 第二章 指示剂固载条件的优化20-26
• 2.1 材料与设备20-21
• 2.1.1 材料20
• 2.1.2 主要试剂和药品20-21
• 2.1.3 主要设备21
• 2.2 实验方法21-23
• 2.2.1 直接固定法21-22
• 2.2.2 聚合物的配制22
• 2.2.3 溶胶-凝胶法22-23
• 2.2.3.1 溶胶-凝胶水解方式的选择22
• 2.2.3.2 溶胶-凝胶的配制22-23
• 2.2.4 制作传感元件23
• 2.3 结果与讨论23-25
• 2.3.1 直接点样23
• 2.3.2 溶胶-凝胶水解方式的选择23-24
• 2.3.3 传感材料制备方式的比较24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 酸碱调控提高pH指示剂灵敏度26-33
• 3.1 材料与设备26-27
• 3.1.1 材料26
• 3.1.2 主要试剂和药品26-27
• 3.1.3 主要设备27
• 3.2 实验方法27-29
• 3.2.1 指示剂的酸碱调控27-28
• 3.2.1.1 溶胶-凝胶的制备27
• 3.2.1.2 指示剂pH的调节及传感器阵列的制作27-28
• 3.2.2 阵列的成像和数据处理28
• 3.2.3 酸碱气体检测实验28-29
• 3.2.3.1 碱性气体的检测28
• 3.2.3.2 酸性气体的检测28-29
• 3.3 结果与讨论29-32
• 3.3.1 HSV颜色模型的选择29
• 3.3.2 指示剂的调控29-30
• 3.3.3 碱性气体测试30-31
• 3.3.4 酸性气体测试31-32
• 3.4 本章小结32-33
• 第四章 比色阵列传感器应用于鲅鱼挥发性气味的检测33-41
• 4.1 材料与设备33-34
• 4.1.1 材料33
• 4.1.2 主要试剂和药品33-34
• 4.1.3 主要仪器设备34
• 4.2 实验方法34-36
• 4.2.1 鲅鱼样品处理34
• 4.2.2 阵列的制作34-35
• 4.2.3 检测装置和图像采集35-36
• 4.2.4 数据处理方法36
• 4.3 结果与讨论36-40
• 4.3.1 指示剂的加酸调控36-38
• 4.3.2 检测鲅鱼挥发性气味的阵列的构建38
• 4.3.3 反应时间的确定38-39
• 4.3.4 不同储藏时间的鲅鱼的区分39-40
• 4.4 本章小结40-41
• 第五章 比色阵列传感器应用于猪肉挥发性气味的检测41-48
• 5.1 材料与设备41-42
• 5.1.1 材料41
• 5.1.2 主要试剂和药品41-42
• 5.1.3 主要设备42
• 5.2 实验方法42-44
• 5.2.1 样品处理42
• 5.2.2 阵列的制作42-43
• 5.2.3 猪肉挥发性气味的检测43-44
• 5.3 结果与讨论44-47
• 5.3.1 检测猪肉挥发性气味阵列的构建44
• 5.3.2 传感器的响应44-46
• 5.3.3 不同储藏阶段的猪肉样品的区分46-47
• 5.4 本章小结47-48
• 第六章 结论与展望48-50
• 6.1 结论48
• 6.2 展望48-50
• 参考文献50-54
• 致谢54

【参考文献】

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本文编号：592537