近紅外光譜技術(shù)在牛肉嫩度檢測中的應(yīng)用

□ 李司琪 吉林省食品檢驗(yàn)所

牛肉是人們生活中重要的食物，牛肉的嫩度非常重要，適當(dāng)?shù)哪鄱仁谷藗兪秤脮r(shí)，能夠感到牛肉口感鮮嫩，這屬于牛肉的質(zhì)地屬性。人們購買牛肉時(shí)，肉的鮮嫩程度是關(guān)注的重點(diǎn)之一，同時(shí)也是比較常用的評價(jià)指標(biāo)。對于牛肉鮮嫩程度評價(jià)劃分為主觀、客觀兩種。主觀是根據(jù)培訓(xùn)之后的專業(yè)評審人員進(jìn)行評審，當(dāng)然會(huì)受到主觀因素影響，所以這種評價(jià)方式存在很大的誤差?？陀^評價(jià)是利用儀器對肉進(jìn)行測量，測量其中的剪切力，具有一定的破壞性，同時(shí)取肉檢測的步驟比較復(fù)雜，會(huì)消耗很長的時(shí)間。因此，應(yīng)結(jié)合已經(jīng)使用的檢測手段，積極探索更適合檢查鮮嫩程度的方法。

1 應(yīng)用近紅外光譜技術(shù)檢測牛肉嫩度的歷程

牛肉嫩度的檢測，歷經(jīng)不斷探索以及研究，開始應(yīng)用近紅外光譜法。這種方法的應(yīng)用檢測效果十分理想，同時(shí)也越來越受到各個(gè)國家的重視。根據(jù)Hildrum等人研究，認(rèn)為牛肉在近紅外反射光譜的作用下，成熟性會(huì)出現(xiàn)一定的變化。同時(shí)，牛肉鮮嫩度也會(huì)隨著牛肉的成熟時(shí)間發(fā)生變化，從中發(fā)現(xiàn)近紅外反射光譜與牛肉的嫩度具有微妙的聯(lián)系[1]。用近紅外反射光譜測量牛肉背長肌嫩度，發(fā)現(xiàn)長肌嫩度與牛肉紋理、風(fēng)味等具有相關(guān)性。根據(jù)研究發(fā)展，本文對近紅外光譜法檢測技術(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。

2 實(shí)驗(yàn)材料、方法

2.1 材料

實(shí)驗(yàn)研究的牛肉主要是取牛的12-13根肋骨之間牛肉背長肌，厚度約為3 cm。樣本收集數(shù)量為64個(gè)。取出的樣本都用保鮮膜裝好，將其放置到2 ℃地方，放置時(shí)間為7 d。保證其可以充分嫩化成熟。

2.2 牛肉近紅外吸收光譜掃描

此次研究中，所使用的近紅外光譜分析儀主要是Nexus670型傅里葉近紅外光譜儀，由Nicolet生產(chǎn)。光譜測量儀器范圍為11 000-3 800 cm-1，檢測器選擇InGaAs。光譜掃描期間，對近紅外光線照射進(jìn)行控制，必須保證與肌纖維垂直的狀態(tài)，處于橫截面上，并且分辨率為8 cm-1，掃描次數(shù)為64次。保證對其中的每個(gè)樣本都進(jìn)行光譜掃描，同時(shí)掃描位置為3個(gè)不同位置。掃描之后，能夠得到三個(gè)光譜曲線，將光譜線規(guī)劃成一條平均曲線模式，掃描期間需要注意，一定要防止光束照到脂肪區(qū)域。

2.3 牛肉剪切力測定

牛肉剪切力測定，常用的方式是將肌肉放置于塑料包裝袋中，放入水中加熱，水溫控制在75～80 ℃，加熱到中心溫度70 ℃左右最佳。取出肌肉，并且用保鮮袋將其安放好，放到4 ℃的空間中冷卻，時(shí)間為24 h。根據(jù)肌纖維平行方向，將牛肉進(jìn)行樣品剪切，樣本數(shù)量為3～4個(gè)，樣品形狀屬于長條形，同時(shí)截面尺寸為10 mm×10 mm。樣品長度為25 mm。用沃-布剪切儀沿樣品垂直肌纖維方向，進(jìn)行剪切，并且求其中的最大剪切力值。

2.4 牛肉嫩度主觀評價(jià)

選擇專業(yè)訓(xùn)練之后，擁有很多鑒定經(jīng)驗(yàn)的評審人員對樣本的鮮嫩程度進(jìn)行分級，主要?jiǎng)澐譃槿N級別，I、Ⅱ、Ⅲ分別代表嫩牛肉、中等嫩牛肉、老牛肉。主成分分析（PCA）、偏最小二乘法（PLS）、拓?fù)洌═opological）分析等。本次實(shí)驗(yàn)主要采取多元線性回歸方法。其計(jì)算統(tǒng)計(jì)分析表達(dá)方式如下。

F=b0+b1+fλ0+b2fλ1+......+bNfλN

公式中，F(xiàn)主要表示牛肉樣本最大剪切力值，b0代表的是回歸方程中的常數(shù)項(xiàng)具體系數(shù)，b1,b2,...,bN代表的是回歸系數(shù)。其中fλNfλ1等表示各個(gè)波數(shù)點(diǎn)吸收的光譜值。利用逐步回歸方式對其進(jìn)行分析。根據(jù)入選自變量的手段，將逐步回歸方式劃分為三種形式：向前逐步回歸、向后逐步回歸、有進(jìn)有出逐步回歸[2]。

利用多元回歸模式，針對45種肉樣品，以鮮嫩度預(yù)測等級為主體，保證波束在4 000～10 000 cm-1，采取有進(jìn)有出逐步回歸方式，積極建立校正模型，并且根據(jù)計(jì)算公式，得出如下具體計(jì)算模式。

F=1.072+697.414X5120-682.331X5230-516.657X7630+822.860X7682-813.913X8130-118.401X7450+617.105X8400

根據(jù)X8130、X7450等吸光度值，方程系數(shù)為0.806。該模式對19個(gè)牛肉樣品預(yù)測中，進(jìn)行了等級評定，測定結(jié)果準(zhǔn)確性得到提高。

4 結(jié)語

3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)多元統(tǒng)計(jì)分析

針對實(shí)驗(yàn)中的64個(gè)樣本，進(jìn)行的光譜測試主要?jiǎng)澐譃閮蓚€(gè)集合，一個(gè)為校正集（45個(gè)），另一個(gè)為預(yù)測集（19個(gè)）。校正集的應(yīng)用范圍為數(shù)學(xué)建模，預(yù)測集的應(yīng)用范圍為建模檢驗(yàn)。比較常用的統(tǒng)計(jì)模型，其模式包含如下內(nèi)容。多元線性回歸（SMR）、主成分回歸（PCR）、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）、

筆者利用近紅外光譜技術(shù)對牛肉嫩度進(jìn)行檢測，得出上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從中發(fā)現(xiàn)劃分牛肉嫩度級別的有效方式，以此提升嫩度分析檢測的準(zhǔn)確度。

[1]鄒小波,崔雪平,石吉勇,等.基于近紅外與中紅外光譜技術(shù)的淀粉回生度檢測[J/OL].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) ,2018(2)：1-10.

[2]王瓊雅,夏君霞,吳鎮(zhèn)君,等.近紅外光譜分析技術(shù)在植物蛋白飲料定量分析中的應(yīng)用[J/OL].中國釀造 ,2017(11)：143-148.