[目的]研究不同冷冻处理方法对牛肉水分，色泽和食用物理性质的影响，以及与之相关的多光谱成像系统的可行性。于识别不同冷冻加工阉牛的化学计量。[方法]通过从冷冻牛肉样品中获取光谱信息，提取感兴趣区域，并使用主成分分析（PCA）对原始光谱数据进行建模和分析。持向量机（SVM）。纹理设置。[结果]不同冷冻牛的平均光谱差异显着，建模和预测组的准确率分别为86.67％和83.33％。对照组相比，冷冻处理牛肉的游离水含量增加，降低了混合水分，蒸煮损失和解冻汁的损失。[结论]与化学计量学方法相关的多光谱成像系统能够快速，无损地检测不同的冷冻加工牛。肉;不同的冷冻处理;多光谱成像;快速无损检测中图分类号TS251.5。 2文件识别码A项目＃0517-6611（2018）23-0161-05总结[目的]研究旨在探讨各种冷冻处理对水分，颜色和物理性质的影响牛，以及使用与化学计量学方法相关的多光谱成像系统来识别具有不同冷冻处理的牛的可能性。[方法]从冷冻牛肉样品中获取光谱信息后，使用主成分分析（PCA）和支持向量机（SVM）分析原始光谱数据，使用传统方法检测牛肉水分，颜色和质地参数。[结果]在不同冷冻牛的平均光谱中，模型集和预测集的准确度分别为86.67％和83.33％。Ontrol组中，冷冻牛肉的游离水含量增加，合并的水含量，蒸煮损失和熔化的树液损失减少。[结论]与化学计量学相关的多光谱成像系统可以快速，无损地检测牛冷冻处理。键词：牛肉，各种冷冻处理，多光谱成像，快速无损检测。肉因其高食物价值和高营养价值而在国内外广受欢迎。是肉类的主要成分，约占其总重量的75％。类保持水分的能力被定义为水力（WHC），是行业关注的重要质量参数和消费者[1]。于肉类行业而言，鲜肉的保水性会影响其技术质量，即加工产量，而对于消费者而言，低保水性会产生影响减少零售新鲜肉类的销售并随后影响肉类。品的感官品质。的颜色与肌肉中肌红蛋白的水平有关，并受到冻结的影响。然肌红蛋白是造成肉色的主要蛋白质，但其他蛋白质如血红蛋白也会影响颜色[2]。冻储存期间的温度波动可能导致不同的物理变化，例如血红蛋白环境的变化导致颜色变化[3]。的质量也受到冷冻速度和肉的条件的影响。汁的损失会导致硫胺和叶酸的损失，影响肉的外观。冻后，肉在冷冻前通常不会恢复到氧化水平，使肉变得更黑更深，当肉冻结更长时，肉的颜色会变暗[4]。体的损失通常会降低食品的质量和环境，从而降低其经济价值。究人员广泛研究了冷冻速率，储存和解冻方法对肉样品质量的影响[5-7]。Ngapo等。[5]使用六种冷冻速率，两次储存时间和三种解冻速率的组合来研究肉的冷冻以减少解冻期间的蛋白质损失。冻期间的损失量与冷冻和解冻的速度以及冷冻肉中冰晶的大小和位置有关[7]。究还表明，冷冻速度的增加可以减少果汁的损失[8-9]。光谱成像（MSI）是一种新兴技术，它将光谱学和成像结合在一个系统中，同时从物体中获取空间和光谱信息。MSI系统捕获的三维图像由若干与特征相关的单波段图像组成，其分析和确定样本的细微和/或微妙的物理和化学特征。高光谱成像相比，处理时间的缩短使MSI能够满足高通量在线筛选线对肉质，营养，安全性和真实性的快速要求。年来，MSI技术已被广泛用作鱼[10]，肉[11-13]，水果[14]，蔬菜[15-16]领域的快速无损分析方法。]和其他领域。肉制品的加工和储存过程中，肉的化学成分和物理状态发生了显着变化。者探讨了多光谱技术结合最佳优化化学计量学鉴定不同冷冻牛的可行性，并结合水，颜色和质地参数对各种冷冻牛进行了详尽的评估。料和方法测试设备牛肉样品。了确保所有样品都来自同一头奶牛，从Metro购买一整块新鲜牛肉腿牛肉并在15分钟内返回实验室：脂肪和肌腱立即被移除，然后分成两大块，第一块。其置于4℃的冰箱中24小时以进行后续测试，冷库安装并将第二块切成40个7cm×4cm×2cm和约40g的矩形样品以收集光谱信息。光谱成像系统。
[17]将该方法在4℃下解冻24小时，然后如对照组一样检测光谱采集和其他指标。设24小时后取出第一块牛肉，将表面层切成约5厘米的厚度（以避免第二块肉的测试误差），以及第二块牛肉的操作步骤重复牛肉。每个预测组中随机选择80个牛肉样品，其余56个样品均为模型组。谱采集和预处理。解冻的样品置于干净的培养皿中，并使用多光谱测量仪器获得上述牛肉样品和一般信息。先使用VideometerLab软件分析获得的光谱图像，然后使用典型的判别分析（CDA）进行背景识别和图像分割[18]。割的主要目的是将牛肉视为感兴趣的。
背景或其他不需要的区域提取区域（ROI），并且通过设置板将牛肉图像信息的灰度值转换为反射率值。态反射率。要组件和支持向量机算法。成分分析（PCA）是一种多变量统计方法，它使用多个线性组合来代替大多数原始变量信息，有可能减少维数，压缩和信息分离[19] 。用于计算每个主成分的贡献率和累积得分，以及分析几个变量之间的相关性。常，第一个主要组件可以解释大多数数据差异[20]。为一种常见的无监督识别方法，PCA首先应用于视觉数据的初始化，并识别异常值与观察值。这项研究中，PCA减少了从牛肉样本中提取的数据矩阵的大小，通过从多光谱记录中提取主要信息来消除信息的重叠和不相关部分。
用光谱数据，PCA可以通过识别不同牛肉样本之间的潜在光谱异常来提供非常重要的信息来区分样本，以评估变量之间的相似性，将数据转换为分数并解释差异样本之间。理检测。研究使用TA-XT Plus物理性能测试仪测试冷冻牛肉食品的物理特性。据[24]的方法，将剩余的每个冷冻样品（4cm×2cm×1cm）置于（80±1）℃的恒温水浴中1小时，然后在4℃下取出。冰箱放入冰箱中24小时，然后在TA-XT Plus物理性能测试仪的负载表的中心：在垂直于肌纤维的方向上测量硬度，弹性和韧性。量值为：测试前的速度为10.00 mm / s; Mm / s，测量速度10.00 mm / s，压缩距离10.00 mm，探头类型HOP / BSK。计和数据分析使用Matlab商业软件（R2013a，The MathWorks，Inc.，USA）和Origin 8.5（OriginLab，USA）分析所有数据。种不同处理方法对开放水，水，干物质，烹饪损失和牛肉解冻损失的影响导致的水变化结果和分析（表1）可以看出牛肉样品冷冻后的样品与对照组相比在样品中，游离水含量显着增加，而结合水的百分比相对较小。表明冷冻处理会影响牛肉的水分状态，这会影响水分活度，保质期和肉质[25]。-4°C法相比，-20°C的冷冻方法对牛肉中游离水，结合水和解冻果汁的损失影响小于后者，因为在达到破坏性冷冻温度之前冷冻更高。温冷冻处理对肉类物理性质的影响较小[26]。表还表明，在所有四种处理模式中，与液氮结合的冷冻方法对自由水和牛肉的总含水量的影响大于后者。有液氮。失小于此，可能是因为液氮处理过程中温度过低，导致肉类和细胞受损，导致更多的水分流失和结合流量，增加游离水的含量[27]和可能的液氮。理温度与随后的冷冻储存温度之间的差异太大，导致牛肉中冰晶的大小增加，导致更多的水分流失和排放后的总和解冻，以及游离水含量的增加[26]。肉干物质和各种冷冻处理方法之间没有显着差异，这会影响牛肉的水分含量，但不会影响牛肉的干物质。果表明，冷冻加工牛肉的游离水含量低于对照组，降低了混合水分含量，蒸煮损失和解冻汁损失。肉的物理特性很高而不会破坏细胞结构。响越小。般来说，游离水含量与食物中的水分活度（AW）呈正相关[28]。AW也与食品的质量和安全密切相关。此，牛肉中的水分对牛肉的不同化学反应和质量有影响。地分析表明，不同冷冻处理方法对牛肉物理性质的影响（表3）表明肉类弹性没有显着差异，因为当检测到物理性质时，每块肉的间隙距离约为10mm。有显着差异。肉的硬度和硬度在各种冷冻处理中没有显示出明显的规律性，因为肉的物理参数与肉的种类有关。于检测过程，物理性质测试是一个相对复杂和不精确的过程。多因素影响物理参数的大小，如肉的年龄，肌纤维直径，化学成分和肌肉含量，甚至屠宰的过程和模式都会影响物理参数[ 17。这个实验中，牛肉的不同部分含有不同的结缔组织和肌腱即使牛肉样本表面上可见的结缔组织和肌腱被去除，肌肉组织内的肌腱也会有很多影响和对物理性质测试的巨大影响。此，试验的韧性和韧性的结果没有显示出一定的规律性，这与Xie等人的结论一致。[17]。谱分析通过不同冷冻方法处理的405至970 nm牛肉的反射光谱（图2）显示冷冻牛肉的荧光与对照牛肉的荧光和冷冻牛肉的光谱反射曲线非常不同几乎是完全的。低于对照组：在630-700和850-970nm，处理温度越低，反射值越低，主要原因是冷冻牛肉的游离水含量是高于对照牛肉（表1）。冻冷冻牛肉的表面比对照更湿润。究表明，水中的OH键在440，570和970 nm处具有吸收[32-33]，因此熔融牛肉的吸收光谱曲线将大于对照组的吸收光谱曲线。射光谱曲线将低于对照组。且，冷库安装这种差异也可能是由样品表面的颜色引起的。究表明，肌红蛋白在542 nm处有一个吸收峰[34]。以使用多变量分类模型定性地对这些差异进行分类。成分分析侧重于实现定性视觉区分和降低光谱数据的维度。3显示了四种牛肉处理的主要成分评分的三维图。PC1，PC2和PC3得分分别为80.52％，14.35％和3.90％，这可以解释98.77％的光谱差异，表明存在各种冷冻加工牛肉之间的某些差异，并且可以识别它。3的不同样本之间也存在重叠，这意味着即使在三维中，也可能发生某些样本与其他样本不完全不同。此，研究还使用支持向量机来补充定量分析。立分类模型和性能评估在该模型中，在4°C（对照组）冷冻，在-4°C冷冻，在-20°C和-20°C冷冻并结合处理将液氮分配给值1，2，3和4.表4清楚地显示了使用SVM鉴定不同冷冻加工牛肉的结果（图4），如不同牛肉样品的SVM模型所示。
8个样本评价较差，其中对照组中3个在-4°C时被错误评估，-4°C组中2个被错误地分配到对照组，1个在-20组中被错误评估。°C，来自-20°C组的样品在-4°C组中评价较差，-20°C样品与液氮组合在一起评估不正确-20℃。模组的识别精度为86.67％。预测集中，定量分析的错误判断率为16.67％，对照组和-20℃组中的一个对-4°组的评价较差。C和-4°C组对对照组有两个错误的判断。83.33％。
4显示-4℃组中经过深思熟虑的样品数量最多，并且在-20℃下含有错误液氮组合的样品数量最低。表明模型的温差越大。用全光谱鉴定不同加工冷冻牛肉，结合SVM模型，对于模型组和整体模型分别产生86.67％和83.33％的准确度。测。果表明，不同冷冻加工牛肉样品之间存在显着差异，可根据肉表面获得的光谱进行分类。结不同冷冻方法对肉质的影响是社会和消费者关注的问题。研究比较了三种不同的冷冻处理方法与对照组：结果表明，与对照组相比，冷冻加工牛肉的游离水含量增加，并且结合水含量，烹饪损失并且在不破坏细胞的情况下减少了解冻果汁的损失。
结构原则下，冷冻速率越高，对牛肉物理性质的影响越小。
时，与传统化学计量学方法相关的多光谱成像技术可以检测和识别不同冷冻方法处理的牛肉，达到了建模集和预测集的准确性。别为86.67％和83.33％。不同的治疗组中，治疗组在-4°C时最容易被误判，-20°C组与液氮相关的样本数量最少。表明冷冻率越高，模型识别越好。
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