壳聚糖负载鼠尾草纳米乳液涂膜冷藏虾品质评估:混合堆叠机器学习的创新应用

【字体: 时间:2025年04月27日 来源:Applied Food Research 4.5

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  为解决传统方法难以有效保存虾品质的问题,研究人员开展了壳聚糖负载鼠尾草(Salvia officinalis L)精油纳米乳液涂膜对冷藏虾品质影响及评估的研究。结果表明该涂膜可抑制脂质氧化等,混合模型评估效果佳。这为提升海鲜品质和保质期评估提供新方法。

  在美食的世界里,海鲜一直凭借其丰富的营养和鲜美的口感备受青睐,虾更是其中的明星食材。然而,虾的保鲜难题却让人们头疼不已。传统的冷冻、冷藏等保存方法虽然常用,但在保持虾的品质方面效果有限,无法阻挡微生物、氧化和酶促反应导致的变质。随着人们对食品品质要求的不断提高,寻找更有效的虾保鲜方法迫在眉睫。在这样的背景下,一项发表于《Applied Food Research》的研究应运而生,为解决虾的保鲜问题带来了新的希望。
为了攻克虾保鲜的难题,来自国外的研究人员展开了深入研究。他们将目光聚焦于壳聚糖负载鼠尾草(Salvia officinalis L)精油纳米乳液,探究其对冷藏虾品质的影响,并利用混合堆叠机器学习算法评估相关参数。

研究人员采用了多种关键技术方法。在纳米乳液制备方面,通过特定的混合和超声乳化技术获得鼠尾草精油纳米乳液。利用动态光散射(DLS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对纳米乳液进行表征 。对于虾的处理,设置了多种处理组,包括对照组、不同浓度纳米乳液涂膜组等。在分析检测环节,运用了一系列实验方法测定虾的理化性质(如 pH、过氧化值(PV)、硫代巴比妥酸反应物(TBARS)、总挥发性盐基氮(TVBN))、微生物指标(总活菌数(TVC)、乳酸菌(LAB)、肠杆菌科细菌(Enterobacteriaceae))以及进行感官分析。最后,借助机器学习技术,选择支持向量机(SVM)、极端梯度提升(XGBoost)和随机森林(RF)构建混合模型进行数据分析。

在研究结果部分:

  • 纳米乳液特性:制备的纳米乳液液滴尺寸大多约为 156nm,FTIR 光谱证实了精油的包封。较小的液滴尺寸不仅有利于生物活性化合物的包封,还能增强乳液的抗菌效果和物理稳定性。
  • 理化性质变化:在冷藏过程中,所有样品的 pH 值均显著上升,但涂有 Ch - NEO(壳聚糖负载鼠尾草精油纳米乳液)的虾 pH 值变化相对较小,其中 Ch - NEO - 3 组效果最佳。PV 和 TBARS 值在储存期间也有所增加,但 Ch - NEO - 1 和 Ch - NEO - 3 处理组的数值显著低于对照组,表明这些涂膜能有效抑制脂质氧化。TVBN 值反映了蛋白质的分解程度,Ch - NEO - 3 处理组在整个储存期内 TVBN 值最低,说明其能显著抑制蛋白质分解,延缓虾的变质。
  • 微生物分析结果:微生物数量在储存期间普遍增加,但 Ch - NEO - 3 涂层表现出最强的抗菌活性,能有效降低 TVC、LAB 和 Enterobacteriaceae 的数量。这得益于壳聚糖的抗菌特性以及纳米乳液中精油的缓慢释放,协同抑制了微生物的生长。
  • 感官分析情况:所有组的感官属性在储存期间均有所下降,但涂有 Ch - NEO 的虾在气味、口感等方面表现更优,尤其是 Ch - NEO - 3 组,在气味感知上获得了较高的分数,这表明该涂膜在保持虾的感官品质方面具有积极作用。
  • 机器学习模型评估:对比单独的机器学习模型(RF、XGBoost、SVR)和混合堆叠模型发现,单独模型存在过拟合现象,而混合模型在预测各项指标时表现更优,具有更高的 R2 值和更低的平均绝对误差(MAE),能更准确地评估涂膜处理对虾品质的影响。

研究结论和讨论部分指出,本研究开发的壳聚糖负载鼠尾草精油纳米乳液涂膜在改善冷藏虾的理化性质、抑制微生物生长和保持感官品质方面表现出色,有效延长了虾的保质期。同时,所提出的混合堆叠机器学习模型在评估相关参数时展现出良好的性能,能更可靠地预测虾的品质变化。这一研究成果不仅为海鲜保鲜领域提供了新的技术手段,也为其他易腐食品的保鲜研究和品质评估开辟了新的思路,有望推动食品保鲜技术的进一步发展,满足人们对高品质食品的需求。

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