基于低場(chǎng)核磁共振技術(shù)對(duì)不同品牌醬牛肉區(qū)分

張海峰 馬龍 武杰 徐靜

摘要：利用低場(chǎng)核磁共振對(duì)醬牛肉樣品進(jìn)行檢測(cè)。選擇3種品牌的醬牛肉，采用低場(chǎng)核磁共振成像分析儀測(cè)試的馳豫特性指標(biāo)，用主成分分析的方法進(jìn)行分析。結(jié)果表明，低場(chǎng)核磁共振技術(shù)可以快速有效地對(duì)不同品牌的醬牛肉樣品進(jìn)行區(qū)分，該技術(shù)應(yīng)用前景廣闊。

關(guān)鍵詞：醬牛肉；低場(chǎng)核磁共振技術(shù)；不同品牌；區(qū)分；主成分分析法

中圖分類號(hào)：O657.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A doi：10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2018.03.004

文章編號(hào)：1671-9646（2018）03a-0010-03

Abstract：The sauced beef samples were detected by low-field nuclear magnetic resonance（NMR）and three kinds of sauce beef were selected. The relaxation characteristic indexes measured by low field nuclear magnetic resonance imaging analyzer were analyzed by principal component analysis. Results showed that low-field NMR could distinguish different samples of sauce beef quickly and effectively. This technique had a good application prospect.

Key words：sauced beef；low-field NMR technology；different brands；differentiation；principal component analysis

0 引言

醬牛肉是指以牛肉為主要原料，經(jīng)過多種調(diào)味料腌制而成的一種肉制品，其鮮味濃厚、口感豐富。牛肉的品種部位和制作方法不同，生產(chǎn)出來的醬牛肉品質(zhì)也不同。在生產(chǎn)中不僅要掌握原料的選擇，而且還要控制產(chǎn)品的加工品質(zhì)，為了對(duì)肉制品品質(zhì)進(jìn)行有效評(píng)價(jià)，除了傳統(tǒng)的感官評(píng)價(jià)外，還可以通過一些儀器測(cè)量區(qū)分肉及肉制品品質(zhì)的不同。馬龍等人[1]利用TPA測(cè)試技術(shù)對(duì)不同品牌醬牛肉進(jìn)行區(qū)分，結(jié)果表明，TPA測(cè)試技術(shù)可以快速有效地對(duì)不同品牌的醬牛肉進(jìn)行區(qū)分。王霞等人[2]利用電子舌技術(shù)對(duì)雞肉產(chǎn)品進(jìn)行區(qū)分，結(jié)果表明，電子舌技術(shù)能夠較好地區(qū)分出同品種雞肉的不同部位，以及不同品種雞肉的相同部位。許沙沙等人[3]利用熒光光度計(jì)、質(zhì)構(gòu)儀、電子鼻等儀器對(duì)不同品種的豬肉進(jìn)行區(qū)分，能夠正確地區(qū)分出不同品種的生豬肉及熟豬肉。低場(chǎng)核磁共振（Low field nuclear magnetic resonance，LF-MNR）是磁場(chǎng)強(qiáng)度在0.5T以下的核磁共振，其主要是檢測(cè)樣品中的H質(zhì)子。對(duì)于性質(zhì)不同的樣品，通過信號(hào)差別來研究樣品內(nèi)部的性質(zhì)。低場(chǎng)核磁共振技術(shù)是一種重要的食品品質(zhì)測(cè)定方法，以其檢測(cè)迅速、無損失、需要樣品量少等多種優(yōu)點(diǎn)在食品領(lǐng)域中獲得了研究和應(yīng)用。目前，低場(chǎng)核磁共振技術(shù)主要應(yīng)用于檢測(cè)肉及肉制品中水分含量及保水性質(zhì)、摻假方面、脂肪檢測(cè)等多方面，姜曉文等人[4]利用低場(chǎng)核磁共振技術(shù)研究宰后生鮮肉品中H質(zhì)子弛豫時(shí)間T2的分布。姜潮等人[5]利用低場(chǎng)核磁共振技術(shù)結(jié)合主成分分析檢測(cè)摻假牛乳，趙婷婷等人[6]利用低場(chǎng)核磁共振結(jié)合主成分分析法檢測(cè)不同品質(zhì)的食用油脂。但是，低場(chǎng)核磁共振技術(shù)應(yīng)用于肉制品區(qū)分方面的研究很少。

試驗(yàn)利用低場(chǎng)核磁共振成像分析儀對(duì)3種不同品牌醬牛肉樣品進(jìn)行了馳豫特性的測(cè)試，得到了表征醬牛肉品質(zhì)特征的6個(gè)馳豫特性的指標(biāo)，再用主成分分析的方法對(duì)不同品牌醬牛肉樣品的馳豫特性的指標(biāo)進(jìn)行分類，從而對(duì)不同品牌的醬牛肉樣品進(jìn)行快速有效的區(qū)分。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器與設(shè)備

3種不同品牌的醬牛肉，購于蚌埠大潤(rùn)發(fā)超市。

NMI20-23-015V-I型低場(chǎng)核磁共振成像分析儀，上海紐邁電子科技有限公司產(chǎn)品；平行刀。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)[7-12]

將3種醬牛肉分別標(biāo)記為品牌A，B，C。樣品采購后將樣品切成約50 g的大小，用保鮮膜包裹，置于25 ℃的恒溫箱中，貯藏3 d后，在25 ℃的環(huán)境下進(jìn)行檢測(cè)。

檢測(cè)時(shí)，將每種不同品牌醬牛肉樣品隨機(jī)取3塊樣品作為測(cè)試樣品，每塊樣品用平行刀順著肌肉紋路切成一定大小的肉塊，并記下各個(gè)肉塊的質(zhì)量，取3個(gè)肉塊進(jìn)行平行試驗(yàn)，將肉塊放進(jìn)核磁管中利用低場(chǎng)核磁共振成像分析儀進(jìn)行分析。

1.2.2 低場(chǎng)核磁共振的測(cè)試條件[13-15]

質(zhì)子共振頻率21 MHz，測(cè)量溫度32 ℃。大約 2 g樣品放入直徑15 mm核磁管中，而后放入分析儀中。所使用參數(shù)：SW（kHz）=200，RFD（ms）=0.002，O1（Hz）=339 179.65，RG1（db）=20.0，P1（μs）=14.00，DRG1=3，TD=150 038，PRG=2，TW（ms）=2 500.000，P2=27.00，NS=16，TE（ms）=0.250，NECH=3 000。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

先利用Excel進(jìn)行歸一化質(zhì)子密度處理，再采用IBM SPSS Statistics 19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行主成分分析，并分別計(jì)算第一主成分和第二主成分得分，最后再利用Excel軟件作圖。

試驗(yàn)結(jié)果采用主成分分析法進(jìn)行分析。

2 結(jié)果分析

2.1 不同品牌醬牛肉的馳豫特性

對(duì)不同品牌醬牛肉樣品依次用低場(chǎng)核磁共振成像分析儀進(jìn)行檢測(cè)，3種不同品牌醬牛肉的6個(gè)低場(chǎng)核磁共振成像分析儀測(cè)試的馳豫特性指標(biāo)的平均值。

不同品牌醬牛肉的峰面積見圖1，不同品牌醬牛肉的馳豫時(shí)間見圖2。

低場(chǎng)核磁共振測(cè)定的參數(shù)主要是縱向弛豫時(shí)間T1和橫向弛豫時(shí)間T2。T2多用于評(píng)估肉類產(chǎn)品的水分狀態(tài)，這是因?yàn)樵趯?duì)不同狀態(tài)水的區(qū)分上T2比T1更加敏感，從樣品峰面積的變化可以看出樣品中不同狀態(tài)水含量變化。根據(jù)T2的馳豫時(shí)間，可將不同品牌中醬牛肉的不同狀態(tài)水劃分為結(jié)合水、不易流動(dòng)水和自由水，它們分別對(duì)應(yīng)的馳豫時(shí)間T21，T22，T23；對(duì)應(yīng)的峰面積分別為A21，A22，A23。由圖1可以看出，不同品牌醬牛肉樣品結(jié)合水的峰面積、不易流動(dòng)水的峰面積和自由水的峰面積的馳豫特性具有明顯的差異性。由圖2可以看出，不同品牌的醬牛肉在T21上表現(xiàn)出較明顯的差異性，而在T22和T23上表現(xiàn)不明顯。

2.2 不同品牌醬牛肉的區(qū)分

主成分分析（Principal component analysis，PCA）是利用降維的思想，把多指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)，其中每個(gè)主成分都能夠反映原始變量的大部分信息，且所含信息互不重復(fù)。這種方法能夠使問題簡(jiǎn)單化，同時(shí)得到更加科學(xué)有效的數(shù)據(jù)信息。這種方法已經(jīng)廣泛用于食品的分類中。

不同品牌醬牛肉樣品的主成分分析分類見圖3。

由圖3可以看出，低場(chǎng)核磁共振技術(shù)馳豫特性的指標(biāo)對(duì)于不同品牌醬牛肉樣品表現(xiàn)出不同程度上的聚類特性。相同品牌醬牛肉（3個(gè)重復(fù)樣）的主成分得分點(diǎn)分布在相對(duì)獨(dú)立的且互不干擾的區(qū)域，得分區(qū)域之間的距離表征了不同樣品間品質(zhì)差異，距離越遠(yuǎn)說明其品質(zhì)特性越不相似[4]。低場(chǎng)核磁共振技術(shù)能夠區(qū)分醬牛肉樣品的品牌，還能區(qū)分出各品牌醬牛肉樣品品質(zhì)之間的差異程度。

3 結(jié)論

利用低場(chǎng)核磁共振技術(shù)對(duì)不同品牌醬牛肉樣品進(jìn)行鑒別。試驗(yàn)結(jié)果表明，由第一主成分和第二主成分得分圖可以看出，該方法能夠有效地區(qū)分不同品牌的醬牛肉，不同品牌的醬牛肉有相對(duì)獨(dú)立的區(qū)域，并且還能夠看出不同品牌醬牛肉品質(zhì)的差異程度。低場(chǎng)核磁共振技術(shù)能夠快速有效地區(qū)分不同品牌醬牛肉，它將成為傳統(tǒng)醬牛肉制品品質(zhì)評(píng)價(jià)的重要手段之一，在肉制品行業(yè)中的應(yīng)用具有更加廣闊的前景。

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