基于低场核磁共振技术快速检测注水猪肉

发布时间：2020-10-02 09:36

　　目前,市面上注水肉的检测方法多而不精,很难做到快速、有效检测。低场核磁共振技术(low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)利用物理学原理,可以获取样品中不同结合状态的水分及各自的含量信息,同时具有检测速度快、对样品无损伤、无需预处理、实时获得数据等诸多优势,是一种非常适合注水肉水分分析、检测的的方法。本文以猪肉为研究对象,采用低场核磁共振技术对注水猪肉进行检测分析,通过建立回归预测模型对注水猪肉中的水分含量进行快速检测。具体研究内容如下:采用注射器向猪肉背最长肌中模拟注水试验,通过分析猪肉注水后有效注水量的动态变化过程以及猪肉中不同部位水分随时间的变化情况,确定猪肉注水后最优水分平衡时间;通过比较不同有效注水量对猪肉色差值、滴水损失、蒸煮损失、剪切力值的影响,确定最优注射水平。结果表明,在注射间距为2 cm的条件下,最优水分平衡时间为30 min;有效注水量为10%时,注水组的L~*值、a~*值、滴水损失、蒸煮损失、剪切力值均已发生明显变化,因此有效注水量不应超过10%。对注水猪肉低场核磁检测参数(重复采样等待时间、半回波时间、回波个数、重复扫描次数)、样品质量进行优化,以获取良好稳定性与重复性的检测结果,在此基础上通过测定不同注水比例对猪肉弛豫特性的影响,分析注水后猪肉中的水分子弛豫特性的变化。结果表明,在重复采样等待时间为3500 ms、半回波时间为150μs、回波个数为3000、重复扫描次数为16、样品质量为3 g的条件下采样,有利于获得较为稳定的试验结果;注水后不易流动水的峰起始时间显著增大(P0.05),峰面积比显著减小(P0.05),自由水的峰起始时间、峰顶点时间、峰面积比均显著增加(P0.05),说明注水后不易流动水、自由水流动性明显增强,自由水相对含量明显增加。采用低场核磁共振技术结合预测模型检测注水猪肉。利用低场核磁共振技术获取注水猪肉的弛豫信息,通过建立一元线性回归(single linear regression,SLR)、偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)、多元线性回归(multiple linear regression,MLR)模型对注水猪肉中的水分含量进行定量检测,比较不同预测模型的预测效果,确定适用于注水猪肉检测的最优预测模型。结果表明,基于水分质量与峰面积关系(SLR)预测得到的水分含量与真实水分含量相关系数r=0.31,均方根误差RMSE=4.02%,优化后r=0.45,RMSE=1.79%。在此基础上建立了PLSR、MLR预测模型,结果发现水分含量的预测精度相比SLR模型有明显提高,而通过比较PLSR、MLR两种预测模型发现,MLR预测模型相对于PLSR模型有更好的预测结果(r=0.90,RMSE=0.57%)。此外,通过低场核磁质子密度加权成像,则可以观测到所注射水分在猪肉中的分布情况。
【学位单位】：渤海大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TS251.51;O657.2
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章绪论
    1.1 注水肉概述
    1.2 注水肉常规检测方法
    1.3 低场核磁共振技术在肉品分析与检测中的应用
        1.3.1 低场核磁共振基本原理
        1.3.2 低场核磁共振技术在肉品品质分析中的应用
        1.3.3 低场核磁共振技术在肉品掺假、鉴别中的应用
        1.3.4 低场核磁共振技术结合预测模型在肉品化学组分检测中的应用
    1.4 研究目的、内容和意义
第二章注水猪肉试验样品的制备
    2.1 材料与方法
        2.1.1 试验材料
        2.1.2 仪器设备
        2.1.3 试验方法
        2.1.4 数据处理
    2.2 结果与讨论
        2.2.1 猪肉注水后有效注水量的动态变化规律
        2.2.2 猪肉中水分随时间变化的动态平衡
        2.2.3 有效注水量对猪肉品质指标的影响
    2.3 本章小结
第三章注水猪肉低场核磁共振检测参数的优化
    3.1 材料与方法
        3.1.1 试验材料
        3.1.2 仪器设备
        3.1.3 试验方法
        3.1.4 数据处理
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 重复采样等待时间对水分子驰豫特性的影响
        3.2.2 半回波时间对水分子驰豫特性的影响
        3.2.3 回波个数对水分子驰豫特性的影响
        3.2.4 重复采样次数对水分子弛豫特性的影响
        3.2.5 样品质量对水分子弛豫特性的影响
        3.2.6 注水比例对猪肉水分子弛豫特性的影响
    3.3 本章小结
第四章低场核磁共振技术结合预测模型检测注水猪肉
    4.1 材料与方法
        4.1.1 试验材料与试剂
        4.1.2 仪器设备
        4.1.3 试验方法
        4.1.4 数据处理
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 猪肉样品有效注水量、水分含量数据汇总
        4.2.2 注射去离子水对猪肉水分子弛豫图谱的影响
        4.2.3 低场核磁共振技术结合预测模型预测猪肉中的水分含量
        4.2.4 注水猪肉质子密度加权成像
    4.3 本章小结
全文结论
创新点
工作展望
参考文献
发表论文情况
致谢

【参考文献】