基于低场核磁共振技术对不同品牌酱牛肉区分

张海峰 马龙 武杰 徐静

摘要：利用低场核磁共振对酱牛肉样品进行检测。选择3种品牌的酱牛肉，采用低场核磁共振成像分析仪测试的驰豫特性指标，用主成分分析的方法进行分析。结果表明，低场核磁共振技术可以快速有效地对不同品牌的酱牛肉样品进行区分，该技术应用前景广阔。

关键词：酱牛肉；低场核磁共振技术；不同品牌；区分；主成分分析法

中图分类号：O657.2 文献标志码：A doi：10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2018.03.004

文章编号：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

醬牛肉是指以牛肉为主要原料，经过多种调味料腌制而成的一种肉制品，其鲜味浓厚、口感丰富。牛肉的品种部位和制作方法不同，生产出来的酱牛肉品质也不同。在生产中不仅要掌握原料的选择，而且还要控制产品的加工品质，为了对肉制品品质进行有效评价，除了传统的感官评价外，还可以通过一些仪器测量区分肉及肉制品品质的不同。马龙等人[1]利用TPA测试技术对不同品牌酱牛肉进行区分，结果表明，TPA测试技术可以快速有效地对不同品牌的酱牛肉进行区分。王霞等人[2]利用电子舌技术对鸡肉产品进行区分，结果表明，电子舌技术能够较好地区分出同品种鸡肉的不同部位，以及不同品种鸡肉的相同部位。许沙沙等人[3]利用荧光光度计、质构仪、电子鼻等仪器对不同品种的猪肉进行区分，能够正确地区分出不同品种的生猪肉及熟猪肉。低场核磁共振（Low field nuclear magnetic resonance，LF-MNR）是磁场强度在0.5T以下的核磁共振，其主要是检测样品中的H质子。对于性质不同的样品，通过信号差别来研究样品内部的性质。低场核磁共振技术是一种重要的食品品质测定方法，以其检测迅速、无损失、需要样品量少等多种优点在食品领域中获得了研究和应用。目前，低场核磁共振技术主要应用于检测肉及肉制品中水分含量及保水性质、掺假方面、脂肪检测等多方面，姜晓文等人[4]利用低场核磁共振技术研究宰后生鲜肉品中H质子弛豫时间T2的分布。姜潮等人[5]利用低场核磁共振技术结合主成分分析检测掺假牛乳，赵婷婷等人[6]利用低场核磁共振结合主成分分析法检测不同品质的食用油脂。但是，低场核磁共振技术应用于肉制品区分方面的研究很少。

试验利用低场核磁共振成像分析仪对3种不同品牌酱牛肉样品进行了驰豫特性的测试，得到了表征酱牛肉品质特征的6个驰豫特性的指标，再用主成分分析的方法对不同品牌酱牛肉样品的驰豫特性的指标进行分类，从而对不同品牌的酱牛肉样品进行快速有效的区分。

1 材料与方法

1.1 材料、仪器与设备

3种不同品牌的酱牛肉，购于蚌埠大润发超市。

NMI20-23-015V-I型低场核磁共振成像分析仪，上海纽迈电子科技有限公司产品；平行刀。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计[7-12]

将3种酱牛肉分别标记为品牌A，B，C。样品采购后将样品切成约50 g的大小，用保鲜膜包裹，置于25 ℃的恒温箱中，贮藏3 d后，在25 ℃的环境下进行检测。

检测时，将每种不同品牌酱牛肉样品随机取3块样品作为测试样品，每块样品用平行刀顺着肌肉纹路切成一定大小的肉块，并记下各个肉块的质量，取3个肉块进行平行试验，将肉块放进核磁管中利用低场核磁共振成像分析仪进行分析。

1.2.2 低场核磁共振的测试条件[13-15]

质子共振频率21 MHz，测量温度32 ℃。大约 2 g样品放入直径15 mm核磁管中，而后放入分析仪中。所使用参数：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 数据处理

先利用Excel进行归一化质子密度处理，再采用IBM SPSS Statistics 19.0统计分析软件进行主成分分析，并分别计算第一主成分和第二主成分得分，最后再利用Excel软件作图。

试验结果采用主成分分析法进行分析。

2 结果分析

2.1 不同品牌酱牛肉的驰豫特性

对不同品牌酱牛肉样品依次用低场核磁共振成像分析仪进行检测，3种不同品牌酱牛肉的6个低场核磁共振成像分析仪测试的驰豫特性指标的平均值。

不同品牌酱牛肉的峰面积见图1，不同品牌酱牛肉的驰豫时间见图2。

低场核磁共振测定的参数主要是纵向弛豫时间T1和横向弛豫时间T2。T2多用于评估肉类产品的水分状态，这是因为在对不同状态水的区分上T2比T1更加敏感，从样品峰面积的变化可以看出样品中不同状态水含量变化。根据T2的驰豫时间，可将不同品牌中酱牛肉的不同状态水划分为结合水、不易流动水和自由水，它们分别对应的驰豫时间T21，T22，T23；对应的峰面积分别为A21，A22，A23。由图1可以看出，不同品牌酱牛肉样品结合水的峰面积、不易流动水的峰面积和自由水的峰面积的驰豫特性具有明显的差异性。由图2可以看出，不同品牌的酱牛肉在T21上表现出较明显的差异性，而在T22和T23上表现不明显。

2.2 不同品牌酱牛肉的区分

主成分分析（Principal component analysis，PCA）是利用降维的思想，把多指标转化为少数几个综合指标，其中每个主成分都能够反映原始变量的大部分信息，且所含信息互不重复。这种方法能够使问题简单化，同时得到更加科学有效的数据信息。这种方法已经广泛用于食品的分类中。

不同品牌酱牛肉样品的主成分分析分类见图3。

由图3可以看出，低场核磁共振技术驰豫特性的指标对于不同品牌酱牛肉样品表现出不同程度上的聚类特性。相同品牌酱牛肉（3个重复样）的主成分得分点分布在相对独立的且互不干扰的区域，得分区域之间的距离表征了不同样品间品质差异，距离越远说明其品质特性越不相似[4]。低场核磁共振技术能够区分酱牛肉样品的品牌，还能区分出各品牌酱牛肉样品品质之间的差异程度。

3 结论

利用低场核磁共振技术对不同品牌酱牛肉样品进行鉴别。试验结果表明，由第一主成分和第二主成分得分图可以看出，该方法能够有效地区分不同品牌的酱牛肉，不同品牌的酱牛肉有相对独立的区域，并且还能够看出不同品牌酱牛肉品质的差异程度。低场核磁共振技术能够快速有效地区分不同品牌酱牛肉，它将成为传统酱牛肉制品品质评价的重要手段之一，在肉制品行业中的应用具有更加广阔的前景。

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