一種注水、解凍豬肉檢測分析系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及計算機軟件和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測領(lǐng)域，尤其是一種注水、解凍豬肉檢測 分析系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 豬肉是中國居民消費最多的肉類品種，然而現(xiàn)今的豬肉市場上，以注水肉、解凍肉 冒充新鮮豬肉已經(jīng)成為一種常見現(xiàn)象，有研究表明：水注入動物的機體后，會引起機體細胞 膨脹性的破裂，導致蛋白質(zhì)流失多，肉質(zhì)中的生化內(nèi)環(huán)境及酶生化系統(tǒng)遭受到不同程度的 破壞，使肉的尸僵成熟過程延緩，從而會降低肉的品質(zhì)。而且，水分含量的增大也更易造成 微生物污染。不僅影響原有的口味和營養(yǎng)價值，而且會對消費者的健康造成潛在的安全危 害。因此，建立快速鑒別出這些高水分含量豬肉的方法，對保障豬肉食品安全將產(chǎn)生積極的 作用。
[0003] 豬肉中的水分主要以自由水、不易流動水和結(jié)合水這三種形式存在。自由水指的 是肌肉中能夠自由流動，存在于細胞外間隙中的水，它僅靠毛細管作用力而保持，約占總水 分的15%;不易流動水是指那些存在于肌原纖維、纖絲中約占總水分80%的水分，由于它們 與蛋白質(zhì)的親水基團相距較遠，導致分子排列雖然有一定朝向性但排列的秩序不夠統(tǒng)一， 會隨著蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)或者電荷的變化而變化；結(jié)合水是指與蛋白質(zhì)大分子之間通過靜電引力 而緊密結(jié)合的一部分水分子，大約占總水分的1%到4%，它們的狀態(tài)非常穩(wěn)定，基本不會 受到肌肉蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化的影響，也不會受到外力的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是針對注水、解凍豬肉難以識別的問題，提出一種注水、解凍豬肉檢 測分析系統(tǒng)及其方法。注水、解凍豬肉檢測分析系統(tǒng)采用低場核磁共振技術(shù)（LF-NMR)檢測 豬肉中不易流動水的指標：峰時間（T21)、峰面積（A21)、峰面積比（P21)建立判別函數(shù)模 型，它可以直觀的反映豬肉是否注水、是否解凍，可以廣泛應用于各級食品安全監(jiān)管部門和 機構(gòu)，積極保障老百姓舌尖上的安全。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0006] -種注水、解凍豬肉檢測分析系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：
[0007] 數(shù)據(jù)采集接口模塊：從核磁共振儀數(shù)據(jù)庫讀取樣本原始的核磁共振數(shù)據(jù)；
[0008] 數(shù)據(jù)預處理模塊：獲取樣本不易流動水的三個指標數(shù)值，包括：峰時間T21、峰面 積A21和峰面積比P21 ;
[0009] 判別結(jié)果計算模塊：將待測樣本的峰時間T21、峰面積A21和峰面積比P21引入注 水、解凍豬肉判別函數(shù)，計算樣本隸屬于正常豬肉、注水豬肉和解凍豬肉的概率；
[0010] 判別結(jié)果輸出模塊：輸出計算結(jié)果。
[0011] -種注水、解凍豬肉檢測分析方法，它包括以下步驟：
[0012] (1)、對于解凍豬肉、未注水組豬肉和注水豬肉三類豬肉，分別選取若干個樣本，采 用核磁共振儀對選取的樣本進行數(shù)據(jù)采集，從核磁共振儀數(shù)據(jù)庫讀取樣本原始的核磁共振 數(shù)據(jù)；
[0013] (2)、對選取的樣本原始的核磁共振數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)預處理，獲取樣本不易流動水的 三個指標數(shù)值，包括：峰時間T21、峰面積A21和峰面積比P21 ;計算各類豬肉的峰時間均值 ???、峰面積均值和峰面積比均值:麗，將三類豬肉的峰時間均值、峰面積均值@ 和峰面積比均值吞51代入事后概率函數(shù)，建立注水、解凍豬肉判別函數(shù)；
[0014] (3)、采用核磁共振儀對待測樣本進行數(shù)據(jù)采集，從核磁共振儀數(shù)據(jù)庫讀取待測樣 本原始的核磁共振數(shù)據(jù)；
[0015] (4)、對待測樣本原始的核磁共振數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)預處理，獲取樣本不易流動水的三 個指標數(shù)值，包括：峰時間T21、峰面積A21和峰面積比P21 ;
[0016] (5)、將待測樣本的峰時間T21、峰面積A21和峰面積比P21引入注水、解凍豬肉判 別函數(shù)，計算樣本隸屬于正常豬肉、注水豬肉和解凍豬肉的概率。
[0017] 本發(fā)明還包括：(5)按照待測樣本隸屬于正常豬肉、注水豬肉和解凍豬肉的概率 的最大值，采用圖片方式輸出待測樣本屬于正常豬肉、注水豬肉、解凍豬肉的哪一種，且以 文字方式顯示該樣本隸屬于正常豬肉、注水豬肉和解凍豬肉的概率值。
[0018] 本發(fā)明的步驟（2)中，注水、解凍豬肉判別函數(shù)為待測豬肉樣本X屬于某類豬肉t 的事后概率P(t|x):
[0023] 表示待測樣本X與第t組即第t類豬肉向量之間的平方距離；
[0024] X表示包含樣本的峰時間T21、峰面積A21和峰面積比P21三個元素的向量；
[0025] mt為第t組的自變量峰時間T21、峰面積A21和峰面積比P21的均值向量而、 和兩；
[0026] (X-mt)'表示待測樣本X與第t組即第t類豬肉向量之差的矩陣的逆矩陣；
[0027] St為第t組向量的協(xié)方差矩陣；
[0028] |St| *St矩陣的行列式值；
[0029] t為各組的下標，t = 1、2、3,第1組為解凍組豬肉，第2組為未注水組豬肉，第3組 為注水組豬肉；
[0033] 其中，nl、n2、n3分別表示第1組解凍組豬肉中樣本的個數(shù)，第2組為未注水組豬 肉中樣本的個數(shù)和第3組注水組豬肉中樣本的個數(shù)。
[0034] 本發(fā)明的nl、n2和n3的數(shù)值根據(jù)統(tǒng)計需要進行設(shè)置。
[0035] 本發(fā)明的有益效果：
[0036] 本發(fā)明采用低場核磁共振技術(shù)（LF-NMR)檢測豬肉中不易流動水的指標：峰時間 (T21)、峰面積（A21)、峰面積比（P21)建立判別函數(shù)模型，它可以直觀的反映豬肉是否注 水、是否解凍，可以廣泛應用于各級食品安全監(jiān)管部門和機構(gòu)，積極保障老百姓舌尖上的安 全。
【附圖說明】
[0037] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0038] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0039] 如圖1所示，在大量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，采用SAS統(tǒng)計學軟件進行統(tǒng)計分析，建立判別函 數(shù)；之后，注水、解凍豬肉檢測分析系統(tǒng)以上述判別函數(shù)為核心，由數(shù)據(jù)采集接口模塊、數(shù)據(jù) 預處理模塊、判別結(jié)果計算模塊、判別結(jié)果輸出模塊四個模塊組成：
[0040] 其中：數(shù)據(jù)采集接口模塊從核磁共振儀數(shù)據(jù)庫讀取樣本原始的核磁共振數(shù)據(jù)；
[0041] 數(shù)據(jù)預處理模塊處理樣本原始數(shù)據(jù)，獲取樣本的不易流動水的指標：峰時間 (T21)、峰面積（A21)、峰面積比（P21)三個指標的數(shù)值；
[0042] 數(shù)據(jù)計算模塊將T21、A21、P21三個數(shù)值引入注水、解凍豬肉判別函數(shù)，計算樣本 隸屬于正常豬肉、注水豬肉、解凍豬肉的概率。
[0043] 數(shù)據(jù)輸出模塊按照待測材料隸屬于正常豬肉、注水豬肉、解凍豬肉的概率值的最 大值，采用圖片方式直觀輸出樣本屬于正常豬肉、注水豬肉、解凍豬肉的哪一種，且以文字 方式顯示樣本隸屬于正常豬肉、注水豬肉、解凍豬肉的概率值。
[0044] 其中：注水、解凍豬肉判別函數(shù)為待測豬肉（樣本X)屬于某組別（t組）的事后概 率 P (t IX)。
[0048] A2⑴表示樣本X與t組之間的平方距離；
[0049] 1表示包含了21、六21、？21三個元素的向量；
[0050] mt為第t組的自變量（T21、A21、P21)均值向量；
[0051] St為第t組的協(xié)方差矩陣；
[0052] |St| *St矩陣的行列式值；
[0053] t為各組的下標，t = 1，2, 3,共有3組，第1組為解凍組，第2組為未注水組，第3 組為注水組；第1組解凍組以27個樣本為例；第2組未注水組以51個樣本為例；第3組注 水組以45個樣本為例；分別計算各組數(shù)據(jù)的均值向量叫、協(xié)方差矩陣S t以及5：1、|St|，帶 入事后概率公式，得到注水、解凍豬肉判別函數(shù)
：
[0066] 本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
【主權(quán)項】
1. 一種注水、解凍豬肉檢測分析系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括： 數(shù)據(jù)采集接口模塊：從核磁共振儀數(shù)據(jù)庫讀取樣本原始的核磁共振數(shù)據(jù)； 數(shù)據(jù)預處理模塊：獲取樣本不易流動水的三個指標數(shù)值，包括：峰時間T21、峰面積A21 和峰面積比P21 ; 判別結(jié)果計算模塊：將待測樣本的峰時間T21、峰面積A21和峰面積比P21引入注水、 解凍豬肉判別函數(shù)，計算樣本隸屬于正常豬肉、注水豬肉和解凍豬肉的概率； 判別結(jié)果輸出模塊：輸出計算結(jié)果。2. -種注水、解凍豬肉檢測分析方法，其特征在于，它包括以下步驟： (1) 、對于解凍豬肉、未注水組豬肉和注水豬肉三類豬肉，分別選取若干個樣本，采用 核磁共振儀對選取的樣本進行數(shù)據(jù)采集，從核磁共振儀數(shù)據(jù)庫讀取樣本原始的核磁共振數(shù) 據(jù)； (2) 、對選取的樣本原始的核磁共振數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)預處理，獲取樣本不易流動水的三個 指標數(shù)值，包括：峰時間T21、峰面積A21和峰面積比P21 ;計算各類豬肉的峰時間均值〒 峰面積均值XII和峰面積比均值Mr，將三類豬肉的峰時間均值萬1、峰面積均值XII和 峰面積比均值ii!代入事后概率函數(shù)，建立注水、解凍豬肉判別函數(shù)； (3) 、采用核磁共振儀對待測樣本進行數(shù)據(jù)采集，從核磁共振儀數(shù)據(jù)庫讀取待測樣本原 始的核磁共振數(shù)據(jù)； (4) 、對待測樣本原始的核磁共振數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)預處理，獲取樣本不易流動水的三個指 標數(shù)值，包括：峰時間T21、峰面積A21和峰面積比P21 ; (5) 、將待測樣本的峰時間T21、峰面積A21和峰面積比P21引入注水、解凍豬肉判別函 數(shù)，計算樣本隸屬于正常豬肉、注水豬肉和解凍豬肉的概率。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的注水、解凍豬肉檢測分析方法，其特征在于，它還包括：(5)按 照待測樣本隸屬于正常豬肉、注水豬肉和解凍豬肉的概率的最大值，采用圖片方式輸出待 測樣本屬于正常豬肉、注水豬肉、解凍豬肉的哪一種，且以文字方式顯示該樣本隸屬于正常 豬肉、注水豬肉和解凍豬肉的概率值。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的注水、解凍豬肉檢測分析方法，其特征在于步驟（2)中，注水、 解凍豬肉判別函數(shù)為待測豬肉樣本X屬于某類豬肉t的事后概率p(tIX):其中， exp(-0.5XD,2⑴)表示指數(shù)運算> D2(.r) =(\ -m, )!S.1 (.* -m,) +ln|S. | ： A:U)表示待測樣本X與第t組即第t類豬肉向量之間的平方距離； X表示包含樣本的峰時間T21、峰面積A21和峰面積比P21三個元素的向量； mt為第t組的自變量峰時間T21、峰面積A21和峰面積比P21的均值向量TiT、X^T和 P2\ (X-mt)'表示待測樣本x與第t組即第t類豬肉向量之差的矩陣的逆矩陣； St為第t組向量的協(xié)方差矩陣； St|SSt矩陣的行列式值； t為各組的下標，t= 1、2、3,第1組為解凍組豬肉，第2組為未注水組豬肉，第3組為 注水組豬肉；其中，nl、n2、n3分別表示第1組解凍組豬肉中樣本的個數(shù)，第2組為未注水組豬肉中 樣本的個數(shù)和第3組注水組豬肉中樣本的個數(shù)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的注水、解凍豬肉檢測分析方法，其特征在于nl、n2和n3的數(shù) 值根據(jù)統(tǒng)計需要進行設(shè)置。
【專利摘要】一種注水、解凍豬肉檢測分析系統(tǒng)及其方法，本發(fā)明屬于計算機軟件和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測領(lǐng)域，采用低場核磁共振技術(shù)（LF-NMR）檢測豬肉中不易流動水的指標數(shù)據(jù)建立注水、解凍豬肉的判別函數(shù)模型，它可以直觀的反映豬肉是否注水、是否解凍，可以廣泛應用于各級食品安全監(jiān)管部門和機構(gòu)，積極保障老百姓舌尖上的安全。
【IPC分類】G01N24/08
【公開號】CN105044141
【申請?zhí)枴緾N201510389356
【發(fā)明人】李春保, 周光宏, 徐幸蓮, 龐之列, 江龍建
【申請人】南京農(nóng)業(yè)大學
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月3日