在食品中,隨著細(xì)菌的增長(zhǎng)繁殖,其破壞了食物的營(yíng)養(yǎng)成分并且分泌出代謝產(chǎn)物。這一變化通常會(huì)改變食品的電導(dǎo)率。采用外電極來(lái)測(cè)量包裝中食品電導(dǎo)可以保證在檢測(cè)細(xì)菌增長(zhǎng)的同時(shí)不破壞食品及其外包裝4。作為一個(gè)參考實(shí)例,圖4.10a所示的是一個(gè)裝有牛奶的塑料瓶,其是由高密度聚乙烯吹塑成型的。

DAC5682ZIRGCR

  圖4.10b所示為阻抗測(cè)量的等效電路。電阻Rh。d代表了食物電導(dǎo)的倒數(shù)值,即需要被測(cè)量的數(shù)值(如Rm爪代表牛奶的電阻)。對(duì)于微生物檢測(cè)實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō),一個(gè)無(wú)菌檢測(cè)系統(tǒng)可如圖411所示建立。在該系統(tǒng)發(fā)展的早前階段,電導(dǎo)率通過(guò)一臺(tái)HP41呢A阻抗分析儀來(lái)測(cè)量。該系統(tǒng)包括一個(gè)帶有溫度控制的金屬盒,其可以容納6個(gè)塑料瓶和6對(duì)外部銅電極,這些銅電極可用來(lái)測(cè)量牛奶的電導(dǎo)率變化:HP3488A開(kāi)關(guān)控制單元將每對(duì)電極逐一與阻抗分析儀連接。該儀器通過(guò)一張HPIB卡在LabⅥEW編程環(huán)境下由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。所有的實(shí)驗(yàn)均在頻率范圍1~5MHz之間進(jìn)行,這一頻率范圍對(duì)于消除塑料瓶電容C1,2來(lái)說(shuō)已夠大,同時(shí)該頻率范圍對(duì)于忽略牛奶電容C而k來(lái)說(shuō)也足夠小。其中的一個(gè)塑料瓶將作為參考瓶子。在每次實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí),其他瓶子的電導(dǎo)率均較參考瓶設(shè)置為零。圖4,⒓展示了測(cè)量獲得的牛奶在被注入沙門氏菌ATCC13311和大腸桿菌ATCC11775后電阻的變化ΔRf。cld。水平刻度表示在細(xì)菌注入后的時(shí)間按小時(shí)變化。并非所有的細(xì)菌均會(huì)引起電阻的變化。例如,粘質(zhì)沙雷氏菌ATCC13880不會(huì)引起電阻的任何變化。

    圖4.11 在塑料瓶中進(jìn)行超高頻牛奶非侵人性電導(dǎo)率

   測(cè)量的微生物實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)(每個(gè)瓶子配有一對(duì)外部電極) 入(a)沙門氏菌ATCC13311和(b)大腸桿菌11″5后在UHF牛奶中的電阻變化盡管可以檢測(cè)到由蠟狀芽孢桿菌(菌株ATCC l1刀8和MN00⒆)和枯草芽孢桿菌(MN0226)的萌發(fā)和孢子生長(zhǎng)所引起的電阻變化,但其變動(dòng)幅度很微小。上述測(cè)量結(jié)果顯示一個(gè)有效的微生物檢測(cè)傳感器系統(tǒng)可以利用矢量阻抗分析 儀來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而,這種測(cè)量方法有其限制,即作為一般用途的傳感器系統(tǒng)來(lái)說(shuō)該方法太過(guò)復(fù)雜和昂貴。在下一節(jié)中,我們將展示如何通過(guò)簡(jiǎn)單的測(cè)量電路來(lái)實(shí)現(xiàn)食物電導(dǎo)率的測(cè)量。