本發(fā)明屬于食品檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于近紅外光譜技術(shù)的類PSE雞肉判定方法。

背景技術(shù)：

雞肉是我國(guó)居民重要的肉類來(lái)源。我國(guó)已成為世界第二大肉雞屠宰加工生產(chǎn)國(guó)。伴隨著肉雞屠宰加工行業(yè)的快速發(fā)展，也出現(xiàn)了一系列雞肉品質(zhì)下降的問題。其中類PSE(pale，soft，exudative)雞胸肉問題就是其中較為嚴(yán)重的品質(zhì)問題。類PSE雞胸肉表現(xiàn)為顏色蒼白，質(zhì)地松軟，汁液滲出嚴(yán)重等特點(diǎn)。與正常肉相比，蒼白的肉色導(dǎo)致消費(fèi)者購(gòu)買欲望降低；作為工業(yè)原料，嚴(yán)重的汁液損失導(dǎo)致產(chǎn)品出品降低，使禽肉加工生產(chǎn)企業(yè)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。有研究表明：我國(guó)類PSE雞胸肉發(fā)生率隨季節(jié)變化表現(xiàn)不同結(jié)果，冬季發(fā)生率約為20.95％，夏季發(fā)生率約為23.39％，某些地區(qū)甚至高達(dá)40％。美國(guó)每年由于類PSE肉問題造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)2億美元。

導(dǎo)致類PSE雞胸肉產(chǎn)生的原因主要包括兩個(gè)方面：宰前應(yīng)激與宰后環(huán)境。肉雞由于宰前禁食、捕捉、運(yùn)輸、高溫等環(huán)境因素造成強(qiáng)烈的應(yīng)激。而宰后初期，胴體由有氧呼吸轉(zhuǎn)變?yōu)樘墙徒獯x，伴隨ATP、糖原消耗，導(dǎo)致胴體溫度升高，同時(shí)產(chǎn)生的乳酸積累，使胴體pH降低，在高溫低酸環(huán)境下，蛋白質(zhì)部分變性，產(chǎn)生類PSE雞胸肉。

在工廠實(shí)際生產(chǎn)過程中，沒有統(tǒng)一的類PSE雞胸肉評(píng)定方法，僅憑借工人經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行簡(jiǎn)單分級(jí)。而實(shí)驗(yàn)室判定方法采用肉色結(jié)合pH值測(cè)定法，判定標(biāo)準(zhǔn)為宰后24h，L*>53,pH<5.7歸為類PSE雞胸肉。雖然L^*-pH法可到達(dá)準(zhǔn)確判定的目的，但是在測(cè)定過程中插入法測(cè)定雞肉pH值對(duì)雞胸肉造成一定程度損壞，測(cè)試速度較慢，pH值穩(wěn)定時(shí)間需1～2min左右，測(cè)定過程中可能導(dǎo)致肉樣與肉樣交叉污染，因此無(wú)法滿足生產(chǎn)中無(wú)損快速的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決類PSE雞胸肉人工判別誤差大和pH-L^*測(cè)定法破壞雞胸肉感官特性的缺陷問題，本發(fā)明提供了一種基于近紅外光譜的類PSE雞胸肉的判定方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于近紅外光譜的類PSE雞胸肉的判定方法，該方法包括以下步驟：

1)根據(jù)宰后24小時(shí)后的雞胸肉樣品pH值進(jìn)行分組，其中：pH值＜5.7為類PSE肉組，pH值≥5.7為正常肉組，記錄雞胸肉樣品所測(cè)得的pH值，作為回歸分析預(yù)測(cè)模型的觀測(cè)值；

2)對(duì)步驟1)中的雞胸肉樣品進(jìn)行近紅外光譜采集，得到原始光譜，將得到的原始光譜進(jìn)行預(yù)處理得到目標(biāo)矩陣；

3)將步驟2)得到的目標(biāo)矩陣以3:1的比例采用SPXY算法進(jìn)行分配，得到兩個(gè)數(shù)據(jù)集，校正集與預(yù)測(cè)集；對(duì)校正集采用偏最小二乘法建立預(yù)測(cè)模型；對(duì)預(yù)測(cè)集采用預(yù)測(cè)值與觀測(cè)值的相關(guān)系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差參數(shù)對(duì)回歸分析預(yù)測(cè)模型進(jìn)行評(píng)估；

4)采集待測(cè)樣品的光譜信息進(jìn)行預(yù)處理，將預(yù)處理后的光譜數(shù)據(jù)代入到步驟3)得到的預(yù)測(cè)模型中，得到待測(cè)樣品的宰后24h的pH值的預(yù)測(cè)值，與類PSE雞胸肉的臨界pH值相對(duì)比，對(duì)被待測(cè)樣品是否為類PSE雞胸肉做出判斷。

本發(fā)明技術(shù)方案中：步驟1)中所述的雞胸肉樣品數(shù)量不少于60個(gè)。

本發(fā)明技術(shù)方案中：步驟1)中所述的雞胸肉樣品數(shù)量為60-80個(gè)。

本發(fā)明技術(shù)方案中：步驟2)中近紅外光譜采集參數(shù)為：采樣模塊：積分球；采樣模式：漫反射；分辨率：16cm^-1；采樣范圍：4000～12000cm^-1；采樣次數(shù)：32次。

本發(fā)明技術(shù)方案中：步驟1)中pH值測(cè)定采用插入法，探針式pH計(jì)在使用前用4.01和7.01兩種標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行校正，之后將pH計(jì)探頭插入雞胸肉樣品，直至探頭完全沒入。

本發(fā)明技術(shù)方案中：步驟3)中的預(yù)測(cè)值是采集預(yù)測(cè)集雞胸肉樣品的光譜信息并且依次采用Savitzky-Golay平滑法和多元散射校正法對(duì)光譜進(jìn)行預(yù)處理，將預(yù)處理后的光譜信息代入所述的預(yù)測(cè)模型中得到的數(shù)值。

本發(fā)明技術(shù)方案中：步驟2)和步驟4)中所述的預(yù)處理是先采用Savitzky-Golay平滑法，然后再采用多元散射校正法進(jìn)行處理。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明旨在運(yùn)用近紅外光譜技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、化學(xué)計(jì)量學(xué)以及基礎(chǔ)測(cè)定方法的有機(jī)結(jié)合，建立能夠準(zhǔn)確的、有效的反映冷鮮雞胸肉是否屬于類PSE肉的判定模型，并建立有關(guān)的測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)ｍ?xiàng)針對(duì)冷鮮雞胸肉是否為類PSE肉進(jìn)行準(zhǔn)確、快速、無(wú)損的檢測(cè)，客服傳統(tǒng)方法的技術(shù)缺陷，在裝備成本、穩(wěn)定性、操作性、無(wú)損性等多個(gè)方面具有較大的優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明與人工經(jīng)驗(yàn)判定及pH-L^*法相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：測(cè)定裝備簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)捷，檢測(cè)快捷；無(wú)需操作者具備專業(yè)知識(shí)，樣品無(wú)需特定預(yù)處理且對(duì)樣品無(wú)損傷；本發(fā)明技術(shù)能夠面向屠宰加工生產(chǎn)線，也可用于消費(fèi)者日常購(gòu)買。

附圖說(shuō)明

圖1是所采集樣品的近紅外光譜圖。

圖2是采用PLSR回歸方法所建立預(yù)測(cè)模型的評(píng)價(jià)結(jié)果圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此：

實(shí)施例1

基于近紅外光譜技術(shù)的類PSE雞肉判定方法，具體方法如下：

材料：冷鮮雞胸肉，江蘇益客食品有限公司。

類PSE肉判定：根據(jù)相應(yīng)的判定標(biāo)準(zhǔn)測(cè)得宰后24h雞胸肉的pH值，根據(jù)宰后24h的pH<5.7的標(biāo)準(zhǔn)，將測(cè)定得到的雞胸肉分為類PSE肉與正常肉。

光譜采集：采用賽默飛公司(Thermo Fisher)Antaris近紅外光譜儀，采樣掃描范圍：4000～12000cm-1，分辨率：16cm-1，掃描次數(shù)：32次，采樣模塊：積分球，采樣模式：漫反射。

數(shù)據(jù)處理及模型建立：首先采用Savitzky-Golay平滑法，然后采用多遠(yuǎn)散射校正法(MSC)對(duì)采集到的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；按照3:1的比例采用SPXY算法進(jìn)行分配光譜數(shù)據(jù)，得到校正集與預(yù)測(cè)集。采用校正集中的樣品所對(duì)應(yīng)的光譜數(shù)據(jù)、測(cè)定的宰后24h的pH值為依據(jù)，建立預(yù)測(cè)模型，并對(duì)模型的預(yù)測(cè)精度進(jìn)行評(píng)價(jià)：在校正集中采用偏最小二乘回歸(PLSR)方法建立預(yù)測(cè)模型，將預(yù)測(cè)集的光譜數(shù)據(jù)導(dǎo)入到預(yù)測(cè)模型中，得到預(yù)測(cè)值，采用預(yù)測(cè)值與觀測(cè)值的相關(guān)系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差等參數(shù)對(duì)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行評(píng)價(jià)。

通過計(jì)算機(jī)對(duì)采集到的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及處理，以預(yù)測(cè)得到的宰后24h的pH值作為唯一參數(shù)，進(jìn)行類PSE肉的判定，所采用的方法為臨界值法，即人工設(shè)定的宰后24h的pH值臨界值進(jìn)行對(duì)比，即可定性判定為類PSE肉。

所謂臨界值，是根據(jù)正常肉樣品的宰后24h的pH值為依據(jù)而設(shè)定的。具體值為pH＝5.7。當(dāng)pH<5.7時(shí)，便可判定為類PSE肉。

pH值測(cè)定采用插入法，探針式pH計(jì)在使用前用4.01和7.01兩種標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行校正，之后將pH計(jì)探頭插入雞胸肉樣品，直至探頭完全沒入。

本發(fā)明的方法具體步驟為：

首先，通過pH-L*法選擇42塊正常肉與21塊類PSE肉作為樣本，并記錄所對(duì)應(yīng)的宰后24h的pH值，置于4℃冰箱冷藏，根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案開展操作。

在進(jìn)行近紅外光譜測(cè)量時(shí)，每塊肉樣從冰箱內(nèi)取出，將在室內(nèi)、室溫、常壓下放置30分鐘之后進(jìn)行光譜采集，獲取樣本的光譜信息，如圖1所示。

將測(cè)得光譜進(jìn)行預(yù)處理，即采用S-G平滑法，然后采用多遠(yuǎn)散射校正法(MSC)進(jìn)行預(yù)處理，處理結(jié)果作為目標(biāo)矩陣用于建模。目標(biāo)矩陣以3:1的比例采用SPXY算法進(jìn)行分配，得到校正集與預(yù)測(cè)集。采用校正集中的樣品所對(duì)應(yīng)的光譜數(shù)據(jù)、測(cè)定的宰后24h的pH值為依據(jù)，建立預(yù)測(cè)模型，并對(duì)模型的預(yù)測(cè)精度進(jìn)行評(píng)價(jià)：在校正集中采用偏最小二乘回歸(PLSR)方法建立預(yù)測(cè)模型，將預(yù)測(cè)集的光譜數(shù)據(jù)導(dǎo)入到預(yù)測(cè)模型中，得到預(yù)測(cè)值，采用預(yù)測(cè)值與觀測(cè)值的相關(guān)系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差等參數(shù)對(duì)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行評(píng)價(jià)。

再將待測(cè)雞胸肉樣品，根據(jù)得到的方法放置于近紅外光譜檢測(cè)系統(tǒng)中，進(jìn)行樣品光譜的采集、預(yù)處理以及光譜數(shù)據(jù)帶入到得到的回歸模型，將預(yù)測(cè)得到的pH’(pH預(yù)測(cè)值)與類PSE肉的臨界pH值5.7進(jìn)行對(duì)比，最終判斷被測(cè)樣品是否為類PSE肉。

根據(jù)圖2可知，對(duì)于宰后24h的pH值，取兩位有效數(shù)字時(shí)，回歸模型的預(yù)測(cè)結(jié)果與觀測(cè)值之間的相關(guān)系數(shù)為0.9384，校正標(biāo)準(zhǔn)差為0.0192。

從工廠購(gòu)買宰后3h的雞胸肉，放于自封袋中運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，放于4℃冷庫(kù)過夜。至宰后24h，共計(jì)45個(gè)樣本。第一步：按上述方法測(cè)得45個(gè)樣本的光譜值，經(jīng)預(yù)處理后，將其全部帶入到回歸模型中，得到宰后24h的pH值預(yù)測(cè)值pH’_1-45；第二步：采用插入法測(cè)得45個(gè)樣本的實(shí)際值pH_1-45。結(jié)果表明，其中有8塊為pH<5.7，即為類PSE肉，而其他37塊為正常肉。而預(yù)測(cè)值中，有38個(gè)樣本的預(yù)測(cè)值為大于5.7，即判斷為正常肉，7個(gè)樣本的預(yù)測(cè)值小于5.7，即判斷為類PSE肉。判斷結(jié)果正確率為97.8％。