在食品中,随着细菌的增长繁殖,其破坏了食物的营养成分并且分泌出代谢产物。这一变化通常会改变食品的电导率。采用外电极来测量包装中食品电导可以保证在检测细菌增长的同时不破坏食品及其外包装4。作为一个参考实例,图4.10a所示的是一个装有牛奶的塑料瓶,其是由高密度聚乙烯吹塑成型的。

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  图4.10b所示为阻抗测量的等效电路。电阻Rh。d代表了食物电导的倒数值,即需要被测量的数值(如Rm爪代表牛奶的电阻)。对于微生物检测实验来说,一个无菌检测系统可如图411所示建立。在该系统发展的早前阶段,电导率通过一台HP41呢A阻抗分析仪来测量。该系统包括一个带有温度控制的金属盒,其可以容纳6个塑料瓶和6对外部铜电极,这些铜电极可用来测量牛奶的电导率变化:HP3488A开关控制单元将每对电极逐一与阻抗分析仪连接。该仪器通过一张HPIB卡在LabⅥEW编程环境下由计算机进行控制。所有的实验均在频率范围1~5MHz之间进行,这一频率范围对于消除塑料瓶电容C1,2来说已够大,同时该频率范围对于忽略牛奶电容C而k来说也足够小。其中的一个塑料瓶将作为参考瓶子。在每次实验开始时,其他瓶子的电导率均较参考瓶设置为零。图4,⒓展示了测量获得的牛奶在被注入沙门氏菌ATCC13311和大肠杆菌ATCC11775后电阻的变化ΔRf。cld。水平刻度表示在细菌注入后的时间按小时变化。并非所有的细菌均会引起电阻的变化。例如,粘质沙雷氏菌ATCC13880不会引起电阻的任何变化。

    图4.11 在塑料瓶中进行超高频牛奶非侵人性电导率

   测量的微生物实验系统(每个瓶子配有一对外部电极) 入(a)沙门氏菌ATCC13311和(b)大肠杆菌11″5后在UHF牛奶中的电阻变化尽管可以检测到由蜡状芽孢杆菌(菌株ATCC l1刀8和MN00⒆)和枯草芽孢杆菌(MN0226)的萌发和孢子生长所引起的电阻变化,但其变动幅度很微小。上述测量结果显示一个有效的微生物检测传感器系统可以利用矢量阻抗分析 仪来实现。然而,这种测量方法有其限制,即作为一般用途的传感器系统来说该方法太过复杂和昂贵。在下一节中,我们将展示如何通过简单的测量电路来实现食物电导率的测量。