一种冰鲜牛肉与冻化鲜牛肉的快速鉴别方法技术

本发明专利技术属于肉制品质量检测技术领域，具体涉及一种冰鲜牛肉与冻化鲜牛肉的快速鉴别方法。本发明专利技术对冰鲜与冻化鲜牛肉的快速鉴别方法具体为：收集牛肉样本并编号，运用NIR进行数据采集；利用SNVT方法对数据进行预处理；利用PCA对预处理后的数据进行降维；采用化学计量学方法建立冰鲜与冻化鲜牛肉的快速鉴别模型；对未知待测牛肉样本进行数据采集，利用快速鉴别模型对未知待测牛肉样本的类别进行预测。本发明专利技术的快速鉴别方法不受感官评价的主观性及常规检测方法的复杂性限制，适合进行大批量的快速检测。采用本发明专利技术的方法对冰鲜与冻化鲜牛肉进行鉴定，当主成分数为12，训练集和测试集识别率分别为97.73%和95.45%，可实现快速鉴别。

【技术实现步骤摘要】
一种冰鲜牛肉与冻化鲜牛肉的快速鉴别方法
本专利技术属于肉制品质量检测
，具体涉及一种冰鲜牛肉与冻化鲜牛肉的快速鉴别方法。
技术介绍
随着我国经济的快速发展和人民生活水平的提高，居民健康意识逐步增强，牛肉以其高蛋白、低脂肪、高营养价值的优势越来越受到消费者欢迎和认可。从20世纪90年代开始，国内肉牛产业迅猛发展，牛肉产量节节攀升。然而，经济发展带来的旺盛的牛肉需求远远超过国内供给，说明我国牛肉处于供不应求的状况，牛肉供需差距的增长使得相关部门不得不利用国外资源满足国内需求，牛肉进口成为解决国内牛肉供需差距扩大的新途径。根据商品贸易统计数据库(UNcontrade)数据显示，1995-2012年，我国是牛肉净出口国，从2013年开始我国成为牛肉净进口国，并且牛肉净进口量不断扩大；牛肉进口贸易国扩大，澳大利亚是我国第一大牛肉进口来源国；进口产品呈多元化，以冰鲜、冷冻牛肉和牛杂碎为主。冰鲜牛肉，又叫冷鲜牛肉、排酸牛肉，是指经过严格检验检疫的牛，屠宰后的胴体在0-4℃的排酸库中迅速冷却到0-4℃，并连续进行48小时的排酸处理(使牛肉中的乳酸和应急激素等有害物质分解排出)，并在以后的加工、运输、销售的过程中严格保持0-4℃的温度。而冷冻牛肉是指牛在宰杀之后，首先经过预冷排酸，然后在-18℃以下快速冷冻，使之深层达-6℃以下的牛肉。两者相比，冷冻牛肉冻藏过程中会产生大小不一的冰晶，对肌细胞膜结构和组织结构造成机械损害，导致嫩度的下降、营养成分的流失、可溶性蛋白含量的减少和风味的下降，从而降低牛肉的品质。而冰鲜牛肉以其新鲜、肉嫩、味美、营养、卫生的特点以及独特的加工工艺，深受人们喜爱。在很多消费者的意识里，带着血丝的冰鲜牛肉要比包裹着厚厚冰衣的冷冻牛肉更新鲜。但是那些看上去很新鲜的冰鲜牛肉有可能是零售商将冷冻牛肉解冻后作为冰鲜牛肉售卖。这种“冻化鲜”牛肉的行为实际是欺骗消费者。通常肉品的解冻方式包括两类，第一类是外部解冻法：由温度较高的介质向冻结肉表面传热，热量由表面逐渐向中心传递，如空气、水解冻法。第二个是内部解冻法：由介质向冻结肉各部分同时加热，如：低频、高频、微波等解冻方法。而市场上“冻化鲜”常采用的方式也有两种，第一个是直接将冷冻牛肉放入冷藏室，缓慢解冻；第二个是将冷冻牛肉先在室温环境下解冻后放入冷藏室。目前常用的鉴别冰鲜牛肉与冻化鲜牛肉的方法有感官检验、理化检验、微生物检验、酶法检验、DNA分子技术、生物成像法等。感官检验受检验人员训练素质的限制而具有主观性、片面化的特点；理化和微生物检验具有费时、费事、破坏样品的缺点；酶法主要是利用检测释放的酶以达到区别新鲜肉和解冻肉的目的，特别是利用β-羟基酰辅酶A去氢酶(β-hydroxyacyl-CoAdehydrogenase，HADH)法测定肉汁最常用，但是HADH的释放需要冻藏温度达到-12℃或者更低，因此不能因为HADH的水平较低就断定肉没有经过冷冻处理；DNA相关技术中常用的是聚合酶链式反应(PolymeraseChainReaction，PCR)技术，其只能检测到短序列的DNA片段增加，所以它不是用来辨别新鲜肉和解冻肉的最合适的技术；生物成像法主要是利用显微镜、扫描电镜和透射电镜采集样本的显微和超微结构图，然后通过对比肌纤维的变化来达到鉴别的目的，但是在某些冻融条件下,显微结构的损伤不够清晰因而无法通过电镜观察到。以上方法具有繁琐性、耗时性、不适用大批量检测等缺点，因此寻找简便、快速、客观的现代分析技术是评价牛肉品质、确保食品安全的必要条件。近红外光谱(NearInfraredSpectrometry，NIR)主要是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的，记录的主要是C-H、O-H、N-H、S-H、P-H等含氢基团振动的倍频和合频吸收。近红外光谱区与有机分子中含氢基团振动的合频和各级倍频的吸收区一致，通过扫描样本的近红外光谱，可以得到样本中有机分子含氢基团的特征信息，不同基团如甲基、亚甲基、苯环等或同一基团在不同化学环境中的近红外吸收波长与强度都有明显差别，且同一基团的倍频与合频信息常可在近红外谱区的多个波段取得。与常规检测方法相比，NIR技术是一种间接分析技术，通过收集大量且具有代表性的标准样本，通过严格细致的化学分析测出必要的数据，再通过计算机建立数学模型，即定标，以最大限度反映被测样本群体常态分布规律，然后再通过该数学模型，预测未知样品的所需数据。其具有方便、快速、高效、准确和不破坏样本、不消耗化学试剂、不污染环境等优点，被广泛用于食品、农产品质量与安全检测。在肉品检测中，因为肉类中含有大量的蛋白质、脂肪、有机酸、碳水化合物等有机物，所以通过对肉的光谱分析就能够得到大量的信息。国内外学者已做了有益探索，包括肉品化学成分含量检测、微生物快速测定、肉品分级以及肉品掺假鉴定等的初步评定，而对冰鲜牛肉与冻化鲜牛肉等方面做的研究较少。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，如：感官检验受检验人员训练素质的限制而具有主观性、片面化的特点；理化、微生物检验方法的操作具有复杂性、耗时性等；酶法检验、DNA分子技术、生物成像法具有的不准确性和局限性等，本专利技术提供了一种冰鲜牛肉与冻化鲜牛肉的快速鉴别方法。具体的，本专利技术通过以下技术方案实现：(1)准备牛肉样本并编号，具体为不同批次、不同储存时间的冰鲜牛肉与冻化鲜牛肉样本；(2)运用近红外光谱(NIR)技术对步骤(1)中的牛肉样本进行光谱数据采集；(3)将步骤(2)采集得到的光谱信息按行排列成光谱矩阵，利用标准正态变量变换(StandardNormalVariateTransformation，SNVT)方法对光谱数据进行预处理；(4)利用主成分分析(PrincipalComponentAnalysis，PCA)方法对步骤(3)中预处理后的光谱数据进行降维处理；(5)基于步骤(4)降维处理后的光谱数据，采用化学计量学的方法建立冰鲜牛肉与冻化鲜牛肉的快速鉴别模型；(6)对未知待测牛肉样本进行光谱信息采集，利用步骤(5)建立的快速鉴别模型对未知待测牛肉样本的类别进行快速鉴别。其中上述步骤(1)中，冰鲜牛肉样本是将每批冰鲜牛肉进行不同天数的4℃冷藏处理获取；冻化鲜牛肉是指将每批冰鲜牛肉进行不同天数的-18℃冷冻处理，然后将其进行解冻获取；其中上述步骤(2)光谱数据采集的具体方法为：利用AntarisⅡ型傅里叶变换近红外光谱仪(ThermoFisher，美国)，采用漫反射方式进行光谱扫描，扫描范围为10000-4000cm-1，扫描次数为16次，分辨率为8cm-1。其中上述步骤(3)光谱数据的预处理具体为：采用SNVT方法，利用matlab自带的zscore函数对每一条光谱数据进行预处理。其中上述步骤(4)利用PCA方法对步骤(3)中预处理后的数据进行降维处理：首先对数据进行PCA处理，然后选取不同的主成分数作为模型的输入。其中上述步骤(5)中，所述化学计量学的方法为线性判别分析(LinearDiscriminantAnalysis，LDA)方法。其中上述步骤(6)对未知待测牛肉样本的类别进行快速鉴别，采用NIR技术对待测牛肉样本进行光谱数据采集，然后将待测牛肉样本的数据先经过步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冰鲜牛肉与冻化鲜牛肉的快速鉴别方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）准备牛肉样本并编号，具体为不同批次、不同储存时间的冰鲜牛肉与冻化鲜牛肉样本；（2）运用近红外光谱技术对步骤（1）中的牛肉样本进行光谱数据采集；（3）将步骤（2）采集得到的光谱信息按行排列成光谱矩阵，利用标准正态变量变换方法对光谱数据进行预处理；（4）利用主成分分析方法对步骤（3）中预处理后的光谱数据进行降维处理；（5）基于步骤（4）降维处理后的光谱数据，采用化学计量学的方法建立冰鲜牛肉与冻化鲜牛肉的快速鉴别模型；（6）对未知待测牛肉样本进行光谱信息采集，利用步骤（5）建立的快速鉴别模型对未知待测牛肉样本的类别进行快速鉴别。

【技术特征摘要】
1.一种冰鲜牛肉与冻化鲜牛肉的快速鉴别方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）准备牛肉样本并编号，具体为不同批次、不同储存时间的冰鲜牛肉与冻化鲜牛肉样本；（2）运用近红外光谱技术对步骤（1）中的牛肉样本进行光谱数据采集；（3）将步骤（2）采集得到的光谱信息按行排列成光谱矩阵，利用标准正态变量变换方法对光谱数据进行预处理；（4）利用主成分分析方法对步骤（3）中预处理后的光谱数据进行降维处理；（5）基于步骤（4）降维处理后的光谱数据，采用化学计量学的方法建立冰鲜牛肉与冻化鲜牛肉的快速鉴别模型；（6）对未知待测牛肉样本进行光谱信息采集，利用步骤（5）建立的快速鉴别模型对未知待测牛肉样本的类别进行快速鉴别。2.根据权利要求1所述的冰鲜牛肉与冻化鲜牛肉的快速鉴别方法，其特征在于，步骤（1）中，所述冰鲜牛肉样本是将每批冰鲜牛肉进行不同天数的4℃冷藏处理获取；所述冻化鲜牛肉是指将每批冰鲜牛肉进行不同天数的-18℃冷冻处理，然后将其进行解冻获取。3.根据权利要求1所述的冰鲜牛肉与冻化鲜牛肉的快速鉴别方法，其特征在于，步骤（2）中，所述光谱数据采集的具体方法为：利用AntarisⅡ型傅里叶变换近红外光谱仪，采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宗保，闫晓静，邹小波，石吉勇，黄晓玮，郭志明，梁黎明，王天真，周轩，李君奎，刘小裕，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32