新鲜猪肉中酸值检测方案

海洋光学亚洲分公司上海市长宁区古北路666弄嘉麒大厦 601室邮编：200336电话： +86(21)6295-6600传真： +86(21)6295-6708www.oceanopticschina.cn Ocean Optics AsiaSuite 601， Kirin Tower666 Gubei RoadShanghai， PRC 200336Tel： +86(21)6295-6600Fax： +86(21)6295-6708www.oceanoptics.com Change the World for the Better through Optical Sensing http：//www.sciencedirect.com/science/article/pii/S026087741100639X VIS/NIR 在线检测新鲜猪肉的pH值 引言 新鲜猪肉的 pH 值是评价其等级的重要项目，足以影响到肉的色泽，含水量及贮藏时间，屠宰后 24h 内测得的最终 pH 值在5.6~5.9之间表明肉质最好，如果高于6.1~6.2或者低于5.4，或者pH 值的降低过快或过慢则表明肉在迅速变质。因此能够迅速准确的检测肉类的 pH值对于监控肉质产品的质量是至关重要的。 通常采用 pH 玻璃电极或固态电极酸度计进行检测，但是因为电极必须插入样品中才能获取结果，所以这种电化学的方法并不适用于快速的过程及批量生产中的检测。可见近红外光谱法被认为是可以替代电化学法检测的快速，无损，在线检测方法之一，尤其光纤光谱仪的应用极大地改善了该方法的可行性。 对于光谱的分析，主要目的之一在于建立多变量模型以预测待测样品的性质，从数学角度模型将一组校准样品与其各自已知的性质参数相联系。多标量定标方法比如多重线性回归 MLR和最小二乘回归法 PLSR 一般适用于建立定标模型。本文将可见/近红外反射光谱与化学计量法相结合实现了新鲜猪肉 pH 值迅速预测。 实验过程 样品采用当地市场屠宰 5h 后的211块背长肌，切成厚度 25mm， 表面平坦的小块(22Oc，湿度60%)，在线光谱采集系统使用海洋光学 USB4000-VIS-NIR(350-1000nm)，卤钨灯光源 HL-2000-LVF-HP， 20W，样品通过传送带(0.25m/s)进入光谱采集区域，样品采集面积为直径15mm，每个样品采样三次做平均光谱数存储为log(1/R)格式，R为反射率。同时作为验证， pH计206-pH2 对每个样品的表面进行测定。数据处理采用 MATLAB7.6，离散小波变换 Ocean Optics AsiaSuite 601， Kirin Tower666 Gubei RoadShanghai， PRC 200336Tel： +86(21)6295-6600Fax： +86(21)6295-6708www.oceanoptics.com www.oceanopticschina.cn Change the World for the Better through Optical Sensing DWT用于去噪，样品任意划分为校正集和预测集，通过 PLSR建立定标模型，最终变量通过最小交叉验证均方差法(SPA-MLR) 进行选取。 表1校正集 (RMSECV<0.14)的表现. Denoising parameters Number of latent variables Calibration Validation Prediction RPD Teal RMSEC RMSECV Tpre RMSEP Bior3.5-minimaxi-soft-levle5 5 0.970 0.058 0.134 0.900 0.116 1.799 Coif5-minimaxi-soft-levle5 6 0.977 0.051 0.134 0.901 0.116 1.799 Coif5-minimaxi-soft-levle6 5 0.962 0.065 0.139 0.884 0.125 1.734 Db6-minimaxi-soft-levle5 3 0.913 0.098 0.136 0.901 0.124 1.772 Db6-minimaxi-soft-levle6 3 0.908 0.100 0.139 0.906 0.125 1.734 Db7-minimaxi-soft-levle5 3 0.914 0.097 0.136 0.891 0.122 1.772 Db7-minimaxi-soft-levle6 5 0.965 0.063 0.135 0.859 0.136 1.785 Db7-sqtwolog-hard-levle5 5 0.974 0.054 0.137 0.861 0.135 1.759 Dmey-minimaxi-soft-levle5 6 0.975 0.053 0.137 0.863 0.134 1.759 Sym6-minimaxi-soft-levle5 3 0.913 0.098 0.137 0.901 0.118 1.759 图1优化参数后的小波变换结果. 图2 SPA选取的变量(44个变量由方块表示). Ocean Optics AsiaSuite 601， Kirin Tower666 Gubei RoadShanghai， PRC 200336Tel： +86(21)6295-6600Fax： +86(21)6295-6708www.oceanoptics.com www.oceanopticschina.cn Change the World for the Better through Optical Sensing 结果与讨论 在211个样品中，测得的 pH 值为5.03~6.14，，与之前研究中的结果相似。校正集涵盖了预测集的范围保证了模型的合理性。数据表明小波变换剥离6次并采用软阈值去噪，效果更有利于得到平滑的谱线， (r>0.900，校正标准差(RMSEC)=0.100，交互验证均方差(RMSECV)=0.139， 预测均方差(RMSEP)=0.125)。在经过无信息变量删除后，85%的变量从模型中扣除，使模型大大简化，实验表明可见/近红外光谱法可以用于在线预测新鲜猪肉的pH值。