基于低場核磁共振技術對不同品牌醬牛肉區分

張海峰 馬龍 武杰 徐靜

摘要：利用低場核磁共振對醬牛肉樣品進行檢測。選擇3種品牌的醬牛肉，采用低場核磁共振成像分析儀測試的馳豫特性指標，用主成分分析的方法進行分析。結果表明，低場核磁共振技術可以快速有效地對不同品牌的醬牛肉樣品進行區分，該技術應用前景廣闊。

關鍵詞：醬牛肉；低場核磁共振技術；不同品牌；區分；主成分分析法

中圖分類號：O657.2 文獻標志碼：A doi：10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2018.03.004

文章編號：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

醬牛肉是指以牛肉為主要原料，經過多種調味料腌制而成的一種肉制品，其鮮味濃厚、口感豐富。牛肉的品種部位和制作方法不同，生產出來的醬牛肉品質也不同。在生產中不僅要掌握原料的選擇，而且還要控制產品的加工品質，為了對肉制品品質進行有效評價，除了傳統的感官評價外，還可以通過一些儀器測量區分肉及肉制品品質的不同。馬龍等人[1]利用TPA測試技術對不同品牌醬牛肉進行區分，結果表明，TPA測試技術可以快速有效地對不同品牌的醬牛肉進行區分。王霞等人[2]利用電子舌技術對雞肉產品進行區分，結果表明，電子舌技術能夠較好地區分出同品種雞肉的不同部位，以及不同品種雞肉的相同部位。許沙沙等人[3]利用熒光光度計、質構儀、電子鼻等儀器對不同品種的豬肉進行區分，能夠正確地區分出不同品種的生豬肉及熟豬肉。低場核磁共振（Low field nuclear magnetic resonance，LF-MNR）是磁場強度在0.5T以下的核磁共振，其主要是檢測樣品中的H質子。對于性質不同的樣品，通過信號差別來研究樣品內部的性質。低場核磁共振技術是一種重要的食品品質測定方法，以其檢測迅速、無損失、需要樣品量少等多種優點在食品領域中獲得了研究和應用。目前，低場核磁共振技術主要應用于檢測肉及肉制品中水分含量及保水性質、摻假方面、脂肪檢測等多方面，姜曉文等人[4]利用低場核磁共振技術研究宰后生鮮肉品中H質子弛豫時間T2的分布。姜潮等人[5]利用低場核磁共振技術結合主成分分析檢測摻假牛乳，趙婷婷等人[6]利用低場核磁共振結合主成分分析法檢測不同品質的食用油脂。但是，低場核磁共振技術應用于肉制品區分方面的研究很少。

試驗利用低場核磁共振成像分析儀對3種不同品牌醬牛肉樣品進行了馳豫特性的測試，得到了表征醬牛肉品質特征的6個馳豫特性的指標，再用主成分分析的方法對不同品牌醬牛肉樣品的馳豫特性的指標進行分類，從而對不同品牌的醬牛肉樣品進行快速有效的區分。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器與設備

3種不同品牌的醬牛肉，購于蚌埠大潤發超市。

NMI20-23-015V-I型低場核磁共振成像分析儀，上海紐邁電子科技有限公司產品；平行刀。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計[7-12]

將3種醬牛肉分別標記為品牌A，B，C。樣品采購后將樣品切成約50 g的大小，用保鮮膜包裹，置于25 ℃的恒溫箱中，貯藏3 d后，在25 ℃的環境下進行檢測。

檢測時，將每種不同品牌醬牛肉樣品隨機取3塊樣品作為測試樣品，每塊樣品用平行刀順著肌肉紋路切成一定大小的肉塊，并記下各個肉塊的質量，取3個肉塊進行平行試驗，將肉塊放進核磁管中利用低場核磁共振成像分析儀進行分析。

1.2.2 低場核磁共振的測試條件[13-15]

質子共振頻率21 MHz，測量溫度32 ℃。大約 2 g樣品放入直徑15 mm核磁管中，而后放入分析儀中。所使用參數：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 數據處理

先利用Excel進行歸一化質子密度處理，再采用IBM SPSS Statistics 19.0統計分析軟件進行主成分分析，并分別計算第一主成分和第二主成分得分，最后再利用Excel軟件作圖。

試驗結果采用主成分分析法進行分析。

2 結果分析

2.1 不同品牌醬牛肉的馳豫特性

對不同品牌醬牛肉樣品依次用低場核磁共振成像分析儀進行檢測，3種不同品牌醬牛肉的6個低場核磁共振成像分析儀測試的馳豫特性指標的平均值。

不同品牌醬牛肉的峰面積見圖1，不同品牌醬牛肉的馳豫時間見圖2。

低場核磁共振測定的參數主要是縱向弛豫時間T1和橫向弛豫時間T2。T2多用于評估肉類產品的水分狀態，這是因為在對不同狀態水的區分上T2比T1更加敏感，從樣品峰面積的變化可以看出樣品中不同狀態水含量變化。根據T2的馳豫時間，可將不同品牌中醬牛肉的不同狀態水劃分為結合水、不易流動水和自由水，它們分別對應的馳豫時間T21，T22，T23；對應的峰面積分別為A21，A22，A23。由圖1可以看出，不同品牌醬牛肉樣品結合水的峰面積、不易流動水的峰面積和自由水的峰面積的馳豫特性具有明顯的差異性。由圖2可以看出，不同品牌的醬牛肉在T21上表現出較明顯的差異性，而在T22和T23上表現不明顯。

2.2 不同品牌醬牛肉的區分

主成分分析（Principal component analysis，PCA）是利用降維的思想，把多指標轉化為少數幾個綜合指標，其中每個主成分都能夠反映原始變量的大部分信息，且所含信息互不重復。這種方法能夠使問題簡單化，同時得到更加科學有效的數據信息。這種方法已經廣泛用于食品的分類中。

不同品牌醬牛肉樣品的主成分分析分類見圖3。

由圖3可以看出，低場核磁共振技術馳豫特性的指標對于不同品牌醬牛肉樣品表現出不同程度上的聚類特性。相同品牌醬牛肉（3個重復樣）的主成分得分點分布在相對獨立的且互不干擾的區域，得分區域之間的距離表征了不同樣品間品質差異，距離越遠說明其品質特性越不相似[4]。低場核磁共振技術能夠區分醬牛肉樣品的品牌，還能區分出各品牌醬牛肉樣品品質之間的差異程度。

3 結論

利用低場核磁共振技術對不同品牌醬牛肉樣品進行鑒別。試驗結果表明，由第一主成分和第二主成分得分圖可以看出，該方法能夠有效地區分不同品牌的醬牛肉，不同品牌的醬牛肉有相對獨立的區域，并且還能夠看出不同品牌醬牛肉品質的差異程度。低場核磁共振技術能夠快速有效地區分不同品牌醬牛肉，它將成為傳統醬牛肉制品品質評價的重要手段之一，在肉制品行業中的應用具有更加廣闊的前景。

參考文獻：

馬龍，吳玲玲，許暉，等. 基于TPA測試技術對不同品牌醬牛肉區分[J]. 食品工業，2014，35（5）：34-35.

王霞，徐幸蓮，王鵬. 基于電子舌技術對雞肉肉質區分的研究[J]. 食品科學，2012，33（21）：100-103.

許沙沙，周志，朱照武，等. 3種豬肉的品質分析[J].食品科學，2015，36（23）：127-130.

姜曉文，韓劍眾. 生鮮肉品持水性的核磁共振研究[J].食品工業科技，2009（1）：322-324.

姜潮，韓劍眾，范佳利，等. 低場核磁共振結合主成分分析法快速檢測摻假牛乳[J]. 農業工程學報，2010，26（9）：340-344.

趙婷婷，王欣，盧海燕，等. 低場核磁共振結合主成分分析法在食用油脂品質分析中的應用[J]. 現代食品科技，2014，30（9）：179-185.

夏天蘭，劉登勇，徐幸蓮，等. 低場核磁共振技術在肉與肉制品水分測定及其相關品質特性中的應用[J]. 食品科學，2011，32（21）：253-256.

胡瀟予，藍蔚青，張楠楠，等. 低場核磁共振技術在食品領域中的研究進展[J]. 食品工業科技，2017（6）：386-396.

王夢馨，薄曉培，韓善捷，等. 不同防凍措施茶園茶湯滋味差異的電子舌檢測[J]. 農業工程學報，2016，32（16）：300-306.

吳偉莉，趙蕓，劉維飛，等. 電子鼻和電子舌技術在果汁貨架期監控中的應用[J]. 農產品加工，2016（24）：1-5.

彭德川，閻紅，辛松林. 電子鼻技術對紅花椒粉感官品質的快速分析[J]. 現代食品科技，2010，26（9）：1 018-1 019.

田懷香，張雅敬，吳譞，等. 氣相色譜-質譜聯用和電子鼻用于鑒別雞精調味品香氣成分[J]. 食品科學，2017，38（2）：191-197.

王卓，潘磊慶，吳永進，等. 基于電子鼻評價不同貯藏期蜜橘鮮榨汁品質的研究[J]. 食品工業科技，2016（9）：327-330.

潘玉成，葉乃興，江福英，等. 電子舌在茶葉檢測識別中的應用[J]. 茶葉科學，2016，36（6）：621-630.

朱娜，潘磊慶，毛淑波，等. 基于電子鼻判別桃果實瘀傷的研究[J]. 南京農業大學學報，2013，36（1）：137-141.