脂环酸芽孢杆菌天然的耐酸、耐热特性使其能以芽孢的形式存活于经商业杀菌的苹果汁产品中,经萌发、繁殖产生愈创木酚等异味物质,导致苹果汁风味劣变,造成生产商经济利益的损失及消费者信任危机。因此,针对脂环酸芽孢杆菌污染的及时、有效检测突显得尤为重要。基于上述背景,本研究以脂环酸芽孢杆菌污染实时检测为研究目标,优化获得电子鼻和电子舌检测苹果汁的最佳工作参数,并在该参数条件下,建立基于电子鼻和电子舌响应信号的不同腐败类型苹果汁的准确区分及脂环酸芽孢杆菌污染的定性判别模型;并利用电子鼻和电子舌实现对苹果汁中脂环酸芽孢杆菌特征代谢产物的快速识别和定量预测;在此基础上,进一步考察脂环酸芽孢杆菌污染不同阶段苹果汁品质的变化规律,并建立基于电子鼻、电子舌及鼻舌融合信号的苹果汁中A.acidoterrestris污染的早期识别及快速预测模型。研究内容和结果如下:(1)通过单因素试验,结合方差分析、Duncan多重比较和主成分分析,优化得到苹果汁加样体积10 mL、顶空生成时间60 min、载气流速300 mL/min为电子鼻的最佳检测参数条件,2 rps为电子舌检测的最佳搅拌转速。在优化所得参数条件下,与主成分分析或Fisher判别分析串联使用时,电子鼻和电子舌均可识别苹果汁及苹果汁饮料中的脂环酸芽孢杆菌污染,且Fisher判别分析获得的区分效果更佳。(2)利用电子鼻和电子舌捕捉不同污染类型苹果汁的气味及滋味指纹图谱,提取各自对应的特征值进行数据分析。结果表明,基于电子鼻响应信号的主成分分析和Fisher判别分析均能区分不同属间微生物导致的苹果汁污染,且Fisher判别分析的判别效果优于主成分分析。基于电子舌信号的Fisher判别分析和Bayes判别分析均能实现对苹果汁中脂环酸芽孢杆菌污染的识别及不同类型污染的属间区分,且Bayes判别分析的结果优于Fisher判别分析,可准确判别由同一属内不同菌株引起的苹果汁污染。基于鼻舌融合信号的Fisher判别分析可将不同类型的苹果汁污染正确归类,实现了脂环酸芽孢杆菌污染苹果汁的属间判别,甚至是属内不同菌株间污染的区分,判别效果优于单独使用电子鼻或电子舌。(3)对污染愈创木酚的苹果汁样品进行电子鼻和电子舌检测,对所得响应信号进行统计分析,考察电子鼻和电子舌检测苹果汁中脂环酸芽孢杆菌特征代谢产物的可行性。结果表明,基于电子鼻信号的Fisher线性判别分析可有效区分污染不同浓度愈创木酚的苹果汁样品,仅少数苹果汁样品被误判,检测限低于0.5mg/L;基于电子舌信号的Fisher判别分析准确率达100%,检测限低于0.25 mg/L。载荷分析结果表明,电子鼻传感器S2、S6、S7、S8和S9,以及电子舌传感器CA、GA、HA、JB和JE均在污染不同浓度愈创木酚的苹果汁样品的判别中发挥了重要作用。(4)结合常规理化指标检测、菌量计数和感观评价,考察A.acidoterrestris污染不同阶段苹果汁品质的变化规律。结果表明,被A.acidoterrestris污染的苹果汁的总糖含量随污染时间的延长逐渐降低,但苹果汁的总酸基本不变;污染的前8 h为A.acidoterrestris生长的延滞期,随后的8-24 h内菌量快速增长,并在污染24 h后接近107cfu/mL。随着污染的持续,苹果汁原有的果味芬芳和甜味逐渐被草药味、烟熏味和药水味掩盖。所有品评员均能识别污染24 h的苹果汁,但均不能识别污染4 h的苹果汁样品,仅1-2人能勉强识别污染8-12 h的苹果汁。(5)利用电子鼻和电子舌检测被A.acidoterrestris污染不同时间的苹果汁,对所得苹果汁的气味及滋味指纹图谱进行分析。结果表明,基于电子鼻响应信号的Fisher判别分析可识别污染4 h的苹果汁样品;基于电子舌响应信号的主成分分析和Fisher判别分析不能区分污染不同阶段的苹果汁样品,也无法识别污染4 h的苹果汁;基于鼻舌融合信号的Fisher判别分析可准确区分污染不同阶段的苹果汁,且能快速识别污染4 h的苹果汁,对应的苹果汁中脂环酸芽孢杆菌菌量约2.2×102 cfu/mL,此时苹果汁中未有产异味的代谢产物生成。采用偏最小二乘法建立的基于电子鼻、电子舌和鼻舌融合信号的苹果汁中A.acidoterrestris菌量预测模型的决定系数分别为0.91、0.95和0.97,均方根误差分别为0.56、0.50和0.42。结果表明,综合了气味和滋味信息的鼻舌融合信号的判别及预测效果均显著优于单独使用电子鼻或电子舌。在此基础上,进一步比较基于鼻舌融合信号的多元回归分析、偏最小二乘回归分析和反向传播神经网络对苹果汁中A.acidoterrestris污染量的预测效果,结果表明,反向传播神经网络的预测效果最佳,所得模型的决定系数为0.99,均方根误差为0.32。该研究为苹果汁产品日常生产和流通中A.acidoterrestris污染的早期识别和检测提供理论依据和技术参考。