一种低场核磁共振检测鲜肉水分质量和/或水分含量的方法及其标准样品制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种用于低场核磁共振技术快速检测肉中水分含量的方法，标准肉样选择猪腰大肌或牛腰大肌或鸡胸肉，切取大小形状相近质量相近的鲜肉柱，将肉柱冻结，进而真空冷冻干燥，获得标准样品。按照1％、5％、10％、30％、50％和70％比例进行复水，并用低场核磁共振进行分析获得T2弛豫时间图谱总峰面积，以不同复水比例的冻干肉块的水分含量作为自变量，以总峰面积为因变量，拟合获得一元线性方程。对于待测肉样，只需采用低场核磁共振获得T2弛豫时间图谱总峰面积，应用一元线性方程，即可计算出待测样品中的水分质量。本发明专利技术通过冻干的方法制得标准样品，在保证肉块其他物理、化学及生物组织不变的情况下去除水分，严格控制单一变量，使其更加准确。

【技术实现步骤摘要】
一种低场核磁共振检测鲜肉水分质量和/或水分含量的方法及其标准样品制备方法和应用
本专利技术是关于一种用于低场核磁共振技术检测鲜肉中水分质量和/或水分含量的标准样品制备方法及应用，属于食品技术研究领域。
技术介绍
在肉类生产、加工过程中，鲜肉中水分含量监测是产品质量控制的重要手段，在市场监管中，肉的水分含量是重要的筛查检测指标之一。国标中肉及肉制品的水分含量测定方法为干燥法和蒸馏法，虽然所需仪器设备简单、经济成本低且操作简单，但是存在能耗大、耗时长等缺点，不适合于市场快速筛查。根据现有的研究报道，用于鲜肉中水分含量快速测定的方法有很多，如低场核磁共振法、近红外光谱法等。其中，低场核磁共振法具有检测迅速、操作简单、样品需要量少、对待测样无破坏性以及能够观察到水分空间分布信息和分子迁移状态等特点，在食品领域有着广泛的应用，常用于肉及肉制品加工过程的水分分布和迁移测定、注水肉、注胶肉和解冻肉的筛查等。中国专利文献CN109115823A公开了一种基于低场核磁共振技术快速检测猪肉水分含量的方法，该法以水分质量为自变量，峰面积或总峰面积为因变量，建立一元线性拟合方程来测定猪肉中的实际水分含量。上述方法虽然简单有效，但也可能存在实验室之间、仪器之间的差异。为了规避这种误差，有必要建立一套标准样品，适用于不同的实验室和低场核磁共振仪。作为标准样品，应具备几个特征：(1)能够恢复到鲜肉相近的状态，尤其是肉的结构、水分含量等，这样才能真实的反应出方法的可靠性；(2)易保存，即可以在常温或低温下长期保存，不发生腐败变质、氧化等；(3)可重复，可以制备出不同水分梯度，分别进行低场核磁共振分析，进而获得水分含量与峰面积之间的线性关系，同时肉样大小应与实际测定的大小等比较接近。能够同时满足上述三个特征的标准肉样制备方法是真空冷冻干燥法。真空冷冻干燥技术是先将物质中的水分在低温下冻结，然后在真空条件下使冻结的水分去除的干燥技术。在冷冻干燥前后，物质的物理和化学性质以及生物性状基本保持不变，食品在冷冻干燥过程中有效地避免了热敏反应和氧化作用，即在保持原有营养品质的前提下有效地去除水分，因而该技术在食品领域产品的研发中也得到了广泛的应用。在肉的冷冻干燥研究方面，黄少烈，罗勇，梅慈云(1991，制冷学报)研究表明冷冻干燥可以较好地保持新鲜蛇肉的色香味和营养成分；程江，王华祥，杨卓如，等(1997，全国第五届冷冻干燥学术交流会论文集)报道了火鸡肉和牛肉等物料冷冻干燥动力学；QiXiling,JinZhijin,LiWeiyi,ZhengZonghe(2000,TransactionsofTianjinUniversity)报道了牛肉冷冻干燥过程中热质传递特性；另有几项研究报道了熟的即食鸡肉丁、牦牛肉冻干工艺和品质变化(张晋陆，1998，中国家禽；赵娟红，罗章，马美湖等，2018，肉类研究；吴满刚，王俊山，段立昆，等，2019，食品与发酵工业)，但这些研究的目的在于开发冻干的熟肉制品，满足市场消费需求，且由于冻干前肉样经过了热处理，肉的组分和结构已遭到严重破坏，失去了鲜肉原有的特性，因此无法满足鲜肉水分检测标准样品的需求。此外，不同pH的肉样水分含量不同，保持水分或冻干样品的复水能力也可能存在很大差异；宰前注水肉也会影响肉的水分保持能力，这些肉都不适合于制作标准样品。综上，低场核磁共振技术在鲜肉水分含量快速测定中具有显著优势，但标准样品制备和标准曲线制作方法是实现广泛推广，保障测定结果准确性的基础。而此领域目前尚属于空白。
技术实现思路
本专利技术的目的在于建立一种应用低场核磁共振技术快速检测鲜肉中水分质量的标准样品制备方法，提供一种标准曲线的制备方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：本专利技术的第一个目的是提供一种低场核磁共振检测鲜肉水分质量和/或水分含量的方法，所述方法包括以下步骤：(1)标准肉样的选择：根据待测肉样的种类选取同类肉源的生鲜肉作为标准肉样，所述标准肉样pH值为5.5～5.8；肉的pH影响肉的保水性，在本专利技术检测方法中pH在5.5-5.8范围内，肉的保水性最好。原料选择时可采用常规pH测定方法，如用便携式pH计测定即可作出判断。pH值不符合5.5～5.8范围的肉样不能用来制备标准样品。(2)肉柱的制备：切分步骤(1)中的标准肉样，切取大小、形状和质量均相近的鲜肉柱；(3)肉柱的冻结：将步骤(2)中制备的肉柱置于-20℃下冻结10～12小时；(4)冷冻干燥：将经步骤(3)冻结的肉柱放置于真空冷冻干燥机内进行冷冻干燥，所述冷冻干燥的真空度小于1Pa，冷冻干燥时间为36～48小时；(5)合格标准样品的判定：经步骤(4)冷冻干燥后的标准样品需同时满足以下三项标准：①冷冻干燥后肉柱质量不低于鲜肉柱质量的23％；②肉柱呈多孔状结构；③结构完整，无破损，获得用于低场核磁共振检测鲜肉水分的标准样品；因为冷冻干燥后的肉样非常松脆，很容易受损，受损的样品会出现质量的改变，复水能力的改变，达不到预期制备标准曲线的效果，因此必须要控制标准样品结构完整，无破损。肉柱呈多孔状结构有利于后续的复水效果。按照国家规定的畜禽肉水分限量标准猪肉、牛肉、鸡肉的含水量>77％，即可判为注水肉，或含水量超标，因此限定冷冻干燥后肉柱质量不低于鲜肉柱质量的23％，即原肉样中水分不得高于77％，如果高于77％，即为注水肉，不能使用。(6)冻干标准样品的复水：取步骤(5)制备得到的标准样品，以不同比例添加水，梯度复水；优选的，所述梯度复水为分别以1％、5％、10％、30％、50％和70％的复水比例进行复水。(7)低场核磁共振分析：同一冻干标准肉样，按照由少到多的顺序添加水分，每次添加水分后进行低场核磁共振分析，获得T2弛豫时间图谱不易流动水、结合水、自由水的峰面积，将不易流动水、结合水、自由水三者峰面积相加，获得T2弛豫时间图谱总峰面积；优选的，所述复水的水分添加量计算公式如下：在某个特定的实施例中，所述低场核磁共振分析条件为：采用MicroNMR型微型核磁共振成像仪，CPMG序列参数为：TW为4500ms，SW为250kHz，NS为8，TE为0.2ms，回波个数为2000，RG1为20db，SF为21MHz，RFD为0.08ms；反演参数为抽样范围：0.01-2000ms，抽样点数为2000，迭代次数为1000000；(8)一元线性拟合模型的建立：以每一标准样品在不同复水比例时添加的水分质量为自变量，其基于步骤(7)低场核磁共振分析反演得到的数据结果，提取每一标准样品的T2弛豫时间图谱总峰面积作为一元线性拟合模型的因变量；建立冻干标准样品复水一元线性拟合方程；优选的，本步骤还包括一元线性拟合模型的验证：取步骤(2)中鲜肉柱，按照步骤(7)所述的低场核磁共振分析条件，测定获取待测样品的T2弛豫时间图谱总峰面积，代入步骤(8)建立的一元线性拟合模型，推算出待测肉样中的预测水分质量，之后测定鲜肉柱的实际水分质量，对比预测水分质量和实际水分质量，检验步骤(8)建本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低场核磁共振检测鲜肉水分质量和/或水分含量的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n(1)标准肉样的选择：根据待测肉样的种类选取同类肉源的生鲜肉作为标准肉样，所述标准肉样pH值为5.5～5.8；/n(2)肉柱的制备：切分步骤(1)中的标准肉样，切取大小、形状和质量均相近的鲜肉柱；/n(3)肉柱的冻结：将步骤(2)中制备的肉柱置于-20℃下冻结10～12小时；/n(4)冷冻干燥：将经步骤(3)冻结的肉柱放置于真空冷冻干燥机内进行冷冻干燥，所述冷冻干燥的真空度小于1Pa，冷冻干燥时间为36～48小时；/n(5)合格标准样品的判定：经步骤(4)冷冻干燥后的标准样品需同时满足以下三项标准：①冷冻干燥后肉柱质量不低于鲜肉柱质量的23％；②肉柱呈多孔状结构；③结构完整，无破损，获得用于低场核磁共振检测鲜肉水分的标准样品；/n(6)冻干标准样品的复水：取步骤(5)制备得到的标准样品，以不同比例添加水，梯度复水；优选的，所述梯度复水为分别以1％、5％、10％、30％、50％和70％的梯度复水比例进行复水；/n(7)低场核磁共振分析：同一冻干标准肉样，按照由少到多的顺序添加水分，每次添加水分后进行低场核磁共振分析，获得T2弛豫时间图谱不易流动水、结合水、自由水的峰面积，将不易流动水、结合水、自由水三者峰面积相加，获得T2弛豫时间图谱总峰面积；/n优选的，所述复水的水分添加量计算公式如下：/n...

【技术特征摘要】
1.一种低场核磁共振检测鲜肉水分质量和/或水分含量的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)标准肉样的选择：根据待测肉样的种类选取同类肉源的生鲜肉作为标准肉样，所述标准肉样pH值为5.5～5.8；
(2)肉柱的制备：切分步骤(1)中的标准肉样，切取大小、形状和质量均相近的鲜肉柱；
(3)肉柱的冻结：将步骤(2)中制备的肉柱置于-20℃下冻结10～12小时；
(4)冷冻干燥：将经步骤(3)冻结的肉柱放置于真空冷冻干燥机内进行冷冻干燥，所述冷冻干燥的真空度小于1Pa，冷冻干燥时间为36～48小时；
(5)合格标准样品的判定：经步骤(4)冷冻干燥后的标准样品需同时满足以下三项标准：①冷冻干燥后肉柱质量不低于鲜肉柱质量的23％；②肉柱呈多孔状结构；③结构完整，无破损，获得用于低场核磁共振检测鲜肉水分的标准样品；
(6)冻干标准样品的复水：取步骤(5)制备得到的标准样品，以不同比例添加水，梯度复水；优选的，所述梯度复水为分别以1％、5％、10％、30％、50％和70％的梯度复水比例进行复水；
(7)低场核磁共振分析：同一冻干标准肉样，按照由少到多的顺序添加水分，每次添加水分后进行低场核磁共振分析，获得T2弛豫时间图谱不易流动水、结合水、自由水的峰面积，将不易流动水、结合水、自由水三者峰面积相加，获得T2弛豫时间图谱总峰面积；
优选的，所述复水的水分添加量计算公式如下：



优选的，所述低场核磁共振分析条件为：采用MicroNMR型微型核磁共振成像仪，CPMG序列参数为：TW为4500ms，SW为250kHz，NS为8，TE为0.2ms，回波个数为2000，RG1为20db，SF为21MHz，RFD为0.08ms；反演参数为抽样范围：0.01-2000ms，抽样点数为2000，迭代次数为1000000；
(8)一元线性拟合模型的建立：以每一标准样品在不同复水比例时的添加水分质量为自变量，其基于步骤(7)低场核磁共振分析反演得到的数据结果，提取每一标准样品的T2弛豫时间图谱总峰面积作为一元线性拟合模型的因变量；建立冻干标准样品复水一元线性拟合方程；
(9)计算待测样品中的水分质量：取待测肉样，分切成与步骤(2)中鲜肉柱大小、形状和质量均相近的肉柱，按照步骤(7)所述的低场核磁共振分析条件，测定获取待测样品的T2弛豫时间图谱总峰面积，代入步骤(8)建立的一元线性拟合模型，计算出待测样品中的水分质量，进而根据水分质量计算待测样品中的水分含量，所述待测样品中的水分含量＝待测样品中的水分质量(g)÷待测样品质量(g)×100。


2.根据权利要求1所述的一种低场核磁共振检测鲜肉水分质量和/或水分含量的方法，其特征在于，步骤(1)所述生鲜肉为生鲜猪肉、生鲜牛肉或生鲜鸡肉；优选的，所述生鲜猪肉为宰后24小时的猪腰大肌或背最长肌，所述生鲜牛肉为宰后24小时的牛腰大肌，所述生鲜鸡肉为宰后12小时的鸡...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春保，沈诗祎，李浩，周光宏，赵迪，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32