本发明涉及一种用低场核磁结合电子鼻确定柔性杀菌调理果蔬菜肴保质期的方法，具体涉及果蔬制品杀菌、保藏工艺和货架期确定，属果蔬食品加工领域。
背景技术：
调理果蔬，又名最小加工果蔬，是指对果蔬进行挑选，整理，清洗，切块，分装等程序，提供给消费者的一种食品。调理果蔬在发达国家消费量很大，在我们国家也逐渐发展起来。其主要有两个优势：一是调理果蔬通过最小加工，消费者可直接使用，适合于人群集中，节奏快的城镇化生活；二是卫生和安全，能减少垃圾的产生。然而，调理果蔬也有缺点，就是经过整理后，品质更容易劣变，需要经过杀菌处理才能延长贮藏期。蔬菜含水丰富，质构脆弱，传统的高温高压杀菌极易造成营养的流失和风味的改变，所以需要开发新型的杀菌技术，以便最大限度地保存调理果蔬的营养、感官和风味品质。
张金坤等（2005）发明了一种保持切割蒲菜综合感官品质的冷杀菌方法（公开号：CN 1633883 A），通过一定浓度的钙盐溶液热烫蒲菜，并配制一定浓度的护色剂和防腐剂和蒲菜一起包装。该过程没有长时间的高温杀菌，蒲菜无软烂现象，质构得到了较大的保留，平均达到6个月的保质期，是一种典型的非热杀菌方法。本发明采用射频杀菌方法来降低杀菌强度。
富新华（2011）研究了不同浓度的臭氧水处理对鲜切芹菜表面微生物的影响及鲜切芹菜感官品质的影响，结果表明，臭氧水使鲜切芹菜表面霉菌和细菌数量明显下降，延长了货架期。本发明采用射频杀菌方法来降低杀菌强度。
射频（RF）是Radio Frequency的缩写，是一种频率范围从300～300MHz之间的电磁频率。其杀菌原理主要有热效应和非热效应，可造成微生物蛋白质的变性，代谢紊乱，导致死亡。在射频中，频率越低，穿透性越好，本发明主要使用频率27.12 MHz射频处理器（MONGA STRAYFIELD PVT公司）。
刘倩等(2014)研究了射频对调理青菜的杀菌，结果表明，当射频条件为20 mm/20min时，产品的温度在62℃左右，射频杀菌效果最佳。本发明涉及到结合水含量和电子鼻响应值。
孔玲等（2014）研究了单独射频，射频联合热风处理及不同极板间距，不同杀菌时间对鲜切胡萝卜的杀菌作用，结果表明，射频联合热风处理不仅杀菌效果显著，还有助于保持成品的品质。本发明涉及到结合水含量和电子鼻响应值。
食品货架期（shelf-life）是指食品被贮藏在推荐的条件下，能够保持安全；确保理想的感官、理化和微生物特性；保留标签声明的任何营养值的一段时间。GB7718-94中定义：指在标签上规定的条件下，保持食品质量（品质）的期限。在此期限，食品完全适于销售，并符合标签上或产品标准中所规定的质量（品质）；超过此期限，在一定时间内食品仍然是可以食用的。影响货架期的因素主要包括微生物、物理、化学、温度、包装形式与材料、产品的敏感性、包装尺寸、环境条件和产品质量合格判别标准等。要构建食品货架期模型，应该了解研究对象的性质，弄清预测食品的货架期主要受哪些因素影响。日前，国内外针对食品的货架期模型作了大量的研究。
吴奇子等（2015）探索了海上移动运输船上东海鲐鱼新鲜度随温度变化规律及其动力学特性，通过测定K 值、挥发性盐基氮（T-VBN）与微生物指标（TVC），构建了贮藏温度、贮藏时间与K 值、T-VBN和TVC之间的动力学模型，结果显示建立的动力学模型可以在0-15℃范围内对鲐鱼的货架期进行准确预测。本发明首次以结合水含量和电子鼻响应值作为动力学特性指标。
谢晶等（2015）发明了一种预测金枪鱼货架期的模型（公开号：CN 104792950 A），通过测定金枪鱼的红度值a*、高铁肌红蛋白百分含量、鲜度指标K值、挥发性盐基氮（TVB-N）、微生物和感官品质随时间变化规律，确定了金枪鱼品质变化动力学模型，并根据金枪鱼品质指标K值和挥发性盐基氮（TVB-N）建立了金枪鱼货架期预测模型，能快速有效的预测金枪鱼在269K-285K温度范围内的剩余货架期，有利于消费者对食用金枪鱼的安全性进行判别。本发明首次以结合水含量和电子鼻响应值作为动力学特性指标来确定调理果蔬的保持期。
果蔬的气味是表征其食用品质的重要指标，不同种类的果蔬含有呈味物质不同因而气味不同，同时，果蔬的气味与其贮藏时间和腐败程度有密切的关系，因此果蔬的气味可以作为果蔬品质指标的判别因子。传统的人工感官评定方法受主观影响大，重复性差。电子鼻作为一种新型仪器，具有检测速度快、灵敏度高、重现性好等优点，正逐步在果蔬的新鲜度检测和货架期判别上得到了广泛的应用。
惠国华等（2012）研究了水果腐败过程的新表征方法，通过便携式电子鼻系统试验研究了苹果、梨、桃子、李子、葡萄5 种水果的腐败过程，采用非线性随机共振技术提取水果霉变程度特征信息，结果表明电子鼻系统可以快速表征水果的腐败过程，这为水果腐败机理研究提供了一种新表征技术手段。本发明将电子鼻响应值应用到动力学模型中。
屠康等（2010）发明了一种气体传感器检测鸡蛋新鲜度的方法（公开号：CN 101655471 A），通过将电子鼻传感器特征值Sn代入鸡蛋货架期预测模型或者鸡蛋新鲜度等级预测模型中来判断鸡蛋的贮藏时间，减少了人工费用和检测时间的损失。本发明将电子鼻响应值应用到调理果蔬保持期预测的动力学模型中。
大多数食品是高度不均匀的多相体系，在加工和储藏过程中，由于受外力处理、微生物的生长、自身生化反应等因素的影响，会导致食品中自由水与结合水相互转化，这些转化在磁共振信号上就会表现出来。通过检测食品体系在加工和储藏过程中T2的变化，就可以评估自由水与结合水的比例以及相互转化趋势，对食品的腐败变质做出早期预测。
王娜等（2007）采用低场核磁共振技术研究不同处理方法脐橙在储藏过程中水分的变化以及水分的迁移行为，同时结合理化分析，探讨脐橙储藏过程中磁共振参数与脐橙品质变化的相关性。实验结果发现，果蜡处理的脐橙在四种方法中具有最高的T2弛豫时间，2，4-二氯苯氧乙酸处理的变化较缓。从T2数据结合理化性质分析可得，空白清水处理的样品货架期最短，其它方法处理的脐橙有较长的货架期；大分子物质降解为小分子物质，果皮失去持水能力，自由水分的生成大于自由水分的消耗是脐橙腐败的主要影响因素。本发明应用低场核磁测定调理果蔬的结合水含量，并将其应用到调理果蔬保持期的预测模型中。
技术实现要素：
本发明的目的一是开发调理果蔬的柔性杀菌方法，降低杀菌强度，在满足杀菌目标的条件下，尽量降低杀菌强度，以便更好的减少不耐热的调理果蔬类制品在加工过程中的感官和营养损失；二是开发柔性杀菌调理果蔬货架期预测的新方法，即低场核磁结合电子鼻来判别调理果蔬品质的变化。
本发明的技术方案，一种用低场核磁结合电子鼻确定柔性杀菌调理果蔬菜肴保质期的方法，主要采取三个关键方面的协同作用，来达到确定柔性杀菌调理果蔬货架期的目的：一是根据调理果蔬随贮藏时间变化规律，建立电子鼻响应值、结合水含量随贮藏时间变化的动力学模型；二是根据动力学模型求出食品品质变化速率常数k；三是根据速率常数k可算出指前因子k0和活化能 Ea 值；四是根据已知值建立货架期模型。
本发明的工艺步骤如下：
（1）预处理：选取无损害、无虫害新鲜果蔬，去掉毛菜部分，经过200ppm次氯酸钠溶液浸泡3-5min，去离子水清洗，切块，无菌水清洗，沥干；将沥干的根茎类蔬菜置于95-100℃、质量浓度为1‰的钙盐水溶液中进行漂烫；
（2）柔性杀菌：将漂烫后的调理果蔬立即置于保鲜液中浸泡8min，捞出装袋；小包装袋抽真空包装；置于27.12 MHz射频处理器（MONGA STRAYFIELD PVT公司）中，极板间距120mm，于6kW功率下开热风杀菌20min，获得成品；
（3）指标测定： 将成品随机分为5组，于不同温度（4℃至28℃）下贮藏，按一定时间10d -30d间隔（4℃间隔30d，10℃间隔25d，16℃间隔20d，22℃间隔15d，28℃间隔10d，每次取样随机抽取3袋样品，取平均值）取样品测定微生物指标、电子鼻响应值、结合水含量和感观评定，共测定6次；
（4）建立动力学模型：根据调理果蔬随时间变化规律，建立电子鼻响应值、结合水含量随贮藏时间变化的动力学模型；
（5）模型验证和评价：将实验值和模型预测值进行比较，综合微生物指标和感官评定确定电子鼻响应值和结合水含量变化终点值。
所述新鲜果蔬为胡萝卜、莴苣、白萝卜、菠萝或马铃薯。
所述小包装根茎类调理果蔬每袋中原料重量为250克左右，所述射频杀菌为置于27.12 MHz射频处理器（MONGA STRAYFIELD PVT公司）中，极板间距120mm，于6kW功率下开热风杀菌20min；所述钙盐优选为醋酸钙、氯化钙，钙盐质量浓度为1‰。
步骤（2）所述保鲜液为0.2mol/L柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液，其中按质量浓度计还含有钙盐0.2%，氯化钠1.5%，pH为3.8-4.0。
所述用一级动力学方程对贮藏在不同温度下的柔性杀菌调理果蔬的电子鼻响应值G进行拟合，获得k值，再利用不同温度下的k值求出Arrhenius方程的指前因子k0和活化能 Ea 值。建立基于电子鼻响应值G的货架期预测模型，预测货架期。
所述综合考虑微生物指标和感官评定指标，确定柔性杀菌调理果蔬货架期终点时电子鼻响应值G增加为原来的200%，结合水变化值B减少为原来的70%。
所述货架期模型是基于电子鼻响应值和结合水变化值，电子鼻响应值取传感器S4（对有机酸类、醇类、酮类敏感，主要应用于蔬菜水果的加工贮藏变化，腐败变质等）稳定信号3个连续时间点的平均值。
针对调理果蔬贮藏期内品质劣变三个关键指标：风味显著变化（用电子鼻区分，终点时电子鼻响应值G增加为原来的200%）、结合水含量显著变化（用低场核磁区分，终点时结合水变化值B减少为原来的70%）、微生物指标（用菌落总数和致病菌区分，终点时根据国际GB29921-2013和GB 2714-2015，大肠菌群≤1000CFU/g，金黄色葡萄球菌≤1000CFU/g，沙门氏菌不得检出）；三个关键指标只要有一个超过临界点，即可宣告超过保质期。
本发明的有益效果：本发明根据电子鼻响应值和理化指标的变化情况以及对储藏过程中的观察，可以预测柔性杀菌调理果蔬菜肴保质期；本发明根据核磁共振参数和理化指标的变化情况以及对储藏过程中的观察，可以预测柔性杀菌调理果蔬菜肴保质期；通过品质劣变三个关键指标为风味显著变化、结合水含量显著变化和微生物指标即可判断是否超出保质期。
具体实施方式
实施例1 一种用低场核磁结合电子鼻确定柔性杀菌调理胡萝卜货架期的方法
选取无损害，无虫害新鲜胡萝卜，切块，烫漂灭酶、保鲜液浸泡、真空包装、射频-热风联合杀菌后，将样品分别置于不同温度下（4℃至28℃）贮藏，按一定时间间隔（30d至10d）取样，分别测定其微生物指标、电子鼻响应值、结合水含量和感观评定，共测定6次，根据调理果蔬随时间变化规律，建立电子鼻响应值、结合水含量随贮藏时间变化的动力学模型，算出食品品质变化速率常数k，再根据Arrhenius方程计算出基于电子鼻响应G的指前因子k0和活化能 Ea，建立基于电子鼻响应值G的货架期预测模型，预测货架期为147天。
模型验证和评价，通过微生物指标和感官评定（微生物指标根据国际GB29921-2013和GB 2714-2015，大肠菌群≤1000CFU/g，金黄色葡萄球菌≤1000CFU/g，沙门氏菌不得检出；感官评定感官评分采用9分制，分别从样品的色泽、气味和质构三个方面进行评价。当10名小组成员中半数或以上人员的评价低于3分时，即为货架期的终止期。），得出柔性杀菌调理胡萝卜货架期的最终货架期为165天，与预测结果进行比较，相对误差为12.24%。
实施例2 一种用低场核磁结合电子鼻确定柔性杀菌调理莴苣货架期的方法
选取无损害，无虫害新鲜莴苣，切块，烫漂灭酶、保鲜液浸泡、真空包装、射频-热风联合杀菌后，将样品分别置于不同温度下（4℃至28℃）贮藏，按一定时间间隔（30d至10d）取样分别测定其微生物指标、电子鼻响应值、结合水含量和感观评定，共测定6次，根据调理果蔬随时间变化规律，建立电子鼻响应值、结合水含量随贮藏时间变化的动力学模型，算出食品品质变化速率常数k，再根据Arrhenius方程计算出基于电子鼻响应G的指前因子k0和活化能 Ea，建立基于电子鼻响应值G的货架期预测模型，预测货架期为168天。
模型验证和评价，通过微生物指标和感官评定（微生物指标根据国际GB29921-2013和GB 2714-2015，大肠菌群≤1000CFU/g，金黄色葡萄球菌≤1000CFU/g，沙门氏菌不得检出；感官评定感官评分采用9分制，分别从样品的色泽、气味和质构三个方面进行评价。当10名小组成员中半数或以上人员的评价低于3分时，即为货架期的终止期。），得出柔性杀菌调理莴苣货架期的最终货架期为182天，与预测结果进行比较，相对误差为8.33%。
实施例3 一种用低场核磁结合电子鼻确定柔性杀菌调理菠萝货架期的方法
选取新鲜，无损害，无虫害新鲜菠萝，切块，烫漂灭酶、保鲜液浸泡、真空包装、射频-热风联合杀菌后，将样品分别置于不同温度下（4℃至28℃）贮藏，按一定时间间隔（30d至10d）取样，分别测定其微生物指标、电子鼻响应值、结合水含量和感观评定，共测定6次，根据调理果蔬随时间变化规律，建立电子鼻响应值、结合水含量随贮藏时间变化的动力学模型，算出食品品质变化速率常数k，再根据Arrhenius方程计算出基于电子鼻响应G的指前因子k0和活化能 Ea，建立基于电子鼻响应值G的货架期预测模型，预测货架期为125天。
模型验证和评价，通过微生物指标和感官评定（微生物指标根据国际GB29921-2013和GB 2714-2015，大肠菌群≤1000CFU/g，金黄色葡萄球菌≤1000CFU/g，沙门氏菌不得检出；感官评定感官评分采用9分制，分别从样品的色泽、气味和质构三个方面进行评价。当10名小组成员中半数或以上人员的评价低于3分时，即为货架期的终止期。），得出柔性杀菌调理菠萝货架期的最终货架期为116天，与预测结果进行比较，相对误差为7.20%。