在食品中,隨著細菌的增長繁殖,其破壞了食物的營養(yǎng)成分并且分泌出代謝產(chǎn)物。這一變化通常會改變食品的電導(dǎo)率。采用外電極來測量包裝中食品電導(dǎo)可以保證在檢測細菌增長的同時不破壞食品及其外包裝4。作為一個參考實例,圖4.10a所示的是一個裝有牛奶的塑料瓶,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,即需要被測量的數(shù)值(如Rm爪代表牛奶的電阻)。對于微生物檢測實驗來說,一個無菌檢測系統(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)率通過一臺HP41呢A阻抗分析儀來測量。該系統(tǒng)包括一個帶有溫度控制的金屬盒,其可以容納6個塑料瓶和6對外部銅電極,這些銅電極可用來測量牛奶的電導(dǎo)率變化:HP3488A開關(guān)控制單元將每對電極逐一與阻抗分析儀連接。該儀器通過一張HPIB卡在LabⅥEW編程環(huán)境下由計算機進行控制。所有的實驗均在頻率范圍1~5MHz之間進行,這一頻率范圍對于消除塑料瓶電容C1,2來說已夠大,同時該頻率范圍對于忽略牛奶電容C而k來說也足夠小。其中的一個塑料瓶將作為參考瓶子。在每次實驗開始時,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。水平刻度表示在細菌注入后的時間按小時變化。并非所有的細菌均會引起電阻的變化。例如,粘質(zhì)沙雷氏菌ATCC13880不會引起電阻的任何變化。

    圖4.11 在塑料瓶中進行超高頻牛奶非侵人性電導(dǎo)率

   測量的微生物實驗系統(tǒng)(每個瓶子配有一對外部電極) 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)和孢子生長所引起的電阻變化,但其變動幅度很微小。上述測量結(jié)果顯示一個有效的微生物檢測傳感器系統(tǒng)可以利用矢量阻抗分析 儀來實現(xiàn)。然而,這種測量方法有其限制,即作為一般用途的傳感器系統(tǒng)來說該方法太過復(fù)雜和昂貴。在下一節(jié)中,我們將展示如何通過簡單的測量電路來實現(xiàn)食物電導(dǎo)率的測量。