一种冰鲜牛肉不同储存时间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储存时间的快速鉴别方法。本发明专利技术对冰鲜牛肉储存时间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；利用归一化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牛肉储存时间的快速鉴别模型；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储存时间进行预测。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理化测定的复杂性限制，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牛肉储存时间进行鉴定，当主成分数为8，训练集和测试集识别率分别为98.75%、90%，可实现快速鉴别。

【技术实现步骤摘要】
一种冰鲜牛肉不同储存时间的快速鉴别方法
本专利技术属于肉制品质量检测
，具体涉及一种冰鲜牛肉储存时间的快速鉴别方法。
技术介绍
目前，进口牛肉以冰鲜牛肉和冷冻牛肉为主，其中以澳大利亚产地居多。冰鲜牛肉，又叫冷鲜牛肉、冷却牛肉、排酸牛肉，是指将经过严格检验检疫的牛屠宰后，其胴体在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。冰鲜牛肉质地柔软有弹性，多汁，滋味鲜美，气味芳香容易阻嚼，便于消化吸收，利用率高且便于切割，它以其独特的口味，高价值的营养，已逐渐被广大消费者所认识和接受，并将逐渐替代热鲜肉和冷冻肉。冷却肉不仅适合家庭烹制，而且也适合加工各种肉制品，今后必将成为我国城乡居民生活肉制品消费的主流。但是，冰鲜牛肉在销售运输过程中，随着储存时间的延长，其嫩度、新鲜度、颜色、持水性、含水量发生变化又是不可避免的。这表明储存时间短是冰鲜牛肉最大的缺陷，在一定程度上制约了冰鲜牛肉在市场上的发展，这导致以次鲜肉冒充新鲜肉的现象时常发生。为了帮助零售商鉴别、保护消费者权益，对冰鲜牛肉的储存时间的鉴别显得尤为重要。目前对肉制品储存时间的判定仍较常采用感官检验、理化检验、微生物学检验等常规方法。感官检验结论会因感觉器官的局限性、人的主观性造成出入；在理化检验中，通常采用国标方法对肉品中的挥发性盐基氮(TVB-N)的含量进行测定，确定肉的新鲜程度，但是实验前处理较为繁琐、对样品破坏性大。微生物学检验法通过测定肉品表面的微生物数量来判断肉的品质，但是操作耗时、费力、不适用于大批量的快速检测。因此寻找简便、快速、客观的现代分析技术是评价牛肉储存时间、确保食品安全的必要条件。近红外光谱(NearInfraredSpectrometry，NIR)主要是利用物质分子内部分子振动的倍频与合频信息，几乎包括了有机物中所有含氢基团(C-H、O-H、N-H、S-H等)的信息。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，分析范围几乎可覆盖所有的有机化合物和混合物。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，而对冰鲜牛肉储存时间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：感官检验结论会因感觉器官的局限性、人的主观性造成出入，而理化检验前处理较为繁琐、对样品破坏性大，微生物检验操作复杂，测定过程耗时、耗力，不易进行大批量的快速检测等，本专利技术提供了一种冰鲜牛肉储存时间的快速鉴别方法。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)采集得到的光谱数据按行排列成光谱矩阵，利用归一化方法对光谱数据进行预处理；(4)利用主成分分析(PCA)方法对步骤(3)中预处理后的数据进行降维处理；(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不同储存时间的快速鉴别模型；(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储存时间进行快速鉴别。其中上述步骤(1)牛肉样本的准备方式具体为：选取多个批次(不同生产日期)的冰鲜牛肉，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；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，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：采用归一化方法，利用matlab自带的归一化函数mapminmax对光谱数据进行预处理；其中上述步骤(4)利用主成分分析(PCA)方法对步骤(3)中预处理后的数据进行降维处理：首先对冰鲜牛肉样本的数据进行主成分分析(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反向传播神经网络(BPANN)方法；其中上述步骤(6)对未知待测牛肉样本的储存时间进行快速鉴别，采用近红外光谱(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骤(3)和(4)处理后带入步骤(5)已建立的快速鉴别模型中，利用Matlab处理软件完成牛肉储存时间的鉴别。本专利技术的冰鲜牛肉不同储存时间快速鉴别方法的对象为：冰鲜牛肉。与现有技术相比较，本专利技术的有益效果体现如下：(1)本专利技术所用的NIR技术主要是利用物质分子内部分子振动的倍频与合频信息，几乎包括了有机物中所有含氢基团(C-H、O-H、N-H、S-H等)的信息，信息量极为丰富，因此分析范围几乎可覆盖所有的有机化合物和混合物。与其他技术相比具有快速、无损、成本低、重现性好的优势。(2)本专利技术利用matlab自带的归一化函数mapminmax对光谱数据进行预处理，使所有数据处于一个相同的范围内，使变量分布更加均衡，在建立模型过程中可以减少预测误差。(3)本专利技术利用NIR技术结合化学计量学对冰鲜牛肉的不同储存时间进行鉴别研究。因NIR技术是一种间接分析技术，必须通过建立校正模型来实现对未知样品的定性分析。因此先利用NIR技术采集样本的光谱信息，并且将采集得到的每一块样品的三次光谱数据求平均作为最终的数据，然后按行排列成光谱矩阵，利用化学计量学方法建立判别模型。采用SVM模型时，当主成分数为8，其训练集识别率为67.50％，测试集识别率只有62.50％，随着主成分数增加，训练集和测试集识别率保持不变，依然有大量的样本被识别错误，模型效果欠佳。采用BPANN模型时，当主成分数为8，其训练集识别率为98.75％，测试集识别率为90％。此时BPANN模型时训练集和测试集各有1、4个样本被识别错误，模型效果较好。附图说明图1为本专利技术不同储存时间的冰鲜牛肉原始近红外光谱图(a)与平均近红外光谱图(b)；其中，F-1、F-15、F-30、F-45分别为冷藏1d、15d、30d、45d的冰鲜牛肉；图2为本专利技术归一化预处理后的冰鲜牛肉近红外光谱图。具体实施方式下面通过具体的实施例并结合附图对本专利技术进一步阐述，但并不限制本专利技术。(1)准备牛肉样本：收集5个批次(不同生产日期)的真空包装冰鲜牛腱肉，每批本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冰鲜牛肉储存时间的快速鉴别方法，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）采集得到的光谱数据按行排列成光谱矩阵，利用归一化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不同储存时间的快速鉴别模型；（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储存时间进行快速鉴别。

【技术特征摘要】
1.一种冰鲜牛肉储存时间的快速鉴别方法，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）采集得到的光谱数据按行排列成光谱矩阵，利用归一化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不同储存时间的快速鉴别模型；（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储存时间进行快速鉴别。2.根据权利要求1所述的冰鲜牛肉储存时间的快速鉴别方法，其特征在于，步骤（1）中，所述牛肉样本的准备方式具体为：选取多个批次的冰鲜牛肉，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。3.根据权利要求1所述的冰鲜牛肉储存时间的快速鉴别方法，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，采用漫反射方式进行光谱扫描，扫描范围为1...

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