一种基于可见光谱快速预测小龙虾虾尾肉持水性的方法

1.本发明涉及一种快速预测小龙虾虾尾肉持水性的方法，具体涉及一种基于可见光谱技术快速预测小龙虾虾尾肉持水性的方法。


背景技术：

2.小龙虾蛋白含量丰富，且肉质松软，易消化。虾肉还富含硒、锌、镁等元素，能保护心血管系统，防止动脉硬化。小龙虾受到了广大消费者的喜欢，近些年来小龙虾产业发展迅速，以小龙虾为原料的加工制品日益成熟。
3.虾肉持水性是指在冷藏、解冻、腌制等加工过程中虾尾肉中的水分以及添加到虾尾肉中的水分的保持能力。虾尾肉的持水性直接关系到小龙虾制品的质地、嫩度、弹性、出品率等质量指标和经济指标，因此对小龙虾持水性进行快速且准确的判断十分必要。
4.可见光谱技术是指采用可见光照射物体，收集反射回到物体表面的光形成可见光谱，通过分析不同波长下反射光的光强，实现对物质的定量与定性分析，是一种快速的分析检测技术。这种技术能深入样品内部而不破坏被测样品，其设备价格便宜，维护简单、工作环境要求低、空间占用小，操作简单、结果快速稳定。目前可见光谱技术已应用到环境、医疗、材料等多各领域，但对小龙虾虾尾肉持水性快速预测还未见报道。


技术实现要素：

5.本发明的发明目的是提供一种基于可见光谱快速预测小龙虾虾尾肉持水性的方法，该方法基于可见光谱技术，能够在不破坏被测样品的情况下对虾尾肉的持水性进行快速判断，所得到的结果较为准确，且能单手操作、方便快捷。
6.为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于可见光谱快速预测小龙虾虾尾肉持水性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.1)将小龙虾冻杀，用盐水加热后去头和去壳，采集虾尾肉，得到煮后的虾尾肉(室温)；
8.2)将步骤1)处理得到的虾尾肉采用可见分光测色仪(370-750nm)采集光谱；
9.3)将步骤1)处理得到的虾尾肉进行持水性(加压法)测定；
10.4)将步骤2)、3)所得数据，采用建模软件建立小龙虾虾尾肉持水性预测模型，设定持水性合格区间，合格区间为63-78％；
11.5)对虾尾肉持水性进行预测判定，采用可见分光测色仪(370-750nm)采集光谱，所得数据导入持水性预测模型，给出预测值，在设定区间内为持水性合格(合格区间为63-78％)，在设定区间外为持水性不合格。
12.按上述技术方案，步骤1)中所述盐水为：不同质量浓度的不同种类盐(如：质量浓度为2％-6％的盐水)。
13.按上述技术方案，步骤1)中所述盐为nacl、nahco3等中的一种。
14.按上述技术方案，步骤2)中所述采用可见分光测色仪采集光谱的方法为：将分光
测色仪的测量口对准虾尾肉的虾腹部肉，采集370-750nm范围的含镜面光的吸收光谱，每个虾尾肉(样品)做10次平行。
15.按上述技术方案，步骤3)中所述的持水性(加压法)测定的方法为：(1)煮后(室温)的虾尾肉切成约2g，准备大小为3cm
×
3cm的纱布；(2)用纱布包裹虾尾肉后在纱布上下各放8层滤纸使虾尾肉置于滤纸的中心位置(小滤纸：7.0cm)；(3)将滤纸和虾尾肉放在yyw-2型应变控制式无侧限压力仪加压板的中心，手动转动摇把使虾尾肉与加压板刚好接触时停止转动，将测力计的百分表读数调到零点，然后进行手动加压，顺时针转动使测力计的百分表读数为145，开始计时并维持数值5min；(4)测试结束后，逆时针转动摇把，取下虾尾肉，剥去上下8层滤纸；(5)虾尾肉中的加压失水率按以下公式计算：
[0016][0017]
式中，持水性(加压法)；m1：纱布质量；m2：纱布与虾尾肉(样品)的总质量；m3：加压后纱布与虾尾肉(样品)的总质量。
[0018]
按上述技术方案，步骤4)中所述采用建模软件建立预测模型的步骤为：(1)用建模软件对步骤2)、3)所有数据进行平滑处理，消除数据中的噪声以提高模型的稳定性；(2)用建模软件将步骤2)、3)所有数据以2：1随机划分为建模数据和预测数据，采集的光谱为自变量“x”，持水性(加压法)为因变量“y”，分别采用主成回归(principle component regression，pcr)、多元线性回归(multiple linear regression，mlr)和偏最小二乘回归(partial least squares regression，pls)建立预测模型；(3)模型异常点的剔除，得到模型后使用自动剔除异常点和手动剔除相结合，提高模型的准确性，剔除后重新预测；(4)以回归拟合中线性的斜率(slope)、回归曲线中的截距(offset)、均方根误差(rmse)、决定系数(r2)四个指标来评价模型的准确性和可靠性；slope、r2越接近1说明模型的准确度越高，offset越接近0、rmse越小说明模型的可靠性越好；用相关系数(correlation)、决定系数(r2)、偏差(bias)来评价模型的预测效果，r2、correlation越接近1、bias越小说明预测效果越好，模型越准确，合格区间为63-78％。
[0019]
按上述技术方案，步骤5)中所述虾尾肉持水性进行预测判定的方法为：采用分光测色仪测定虾尾肉的虾腹部肉在370-750nm范围的含镜面光吸收光谱，每个虾尾肉(样品)做3次平行，所得光谱导入持水性预测模型，得到预测值，预测值在设定区间内为持水性合格，合格区间为63-78％，预测值在设定区间外为持水性不合格。
[0020]
本发明的有益效果在于：
[0021]
(1)对于虾尾肉持水性的测定方法有：加压法、离心法、蒸煮损失法等，但这些方法均存在时间较长、操作繁琐，损坏样品等问题。本发明采用的可见光谱技术是一种无损无破坏的测定方法，能够在不破坏被测样品的情况下对虾尾肉的持水性进行快速判断，对虾尾肉持水性的测定结果较为准确，且能单手操作，方便快捷。
[0022]
(2)本发明中的检测方法，能够根据不同品种虾尾肉进行模型调整，也能够根据不同的测定精准度要求调整模型或更换光谱技术，该方法的适用范围广。
附图说明
[0023]
图1是本发明的含镜面光光谱图。
[0024]
图2是本发明的虾尾肉检测位置图。
具体实施方式
[0025]
下面结合具体实例进一步阐明本发明的内容，但本发明所保护的内容不仅仅局限于此。
[0026]
一种基于可见光谱技术快速预测小龙虾虾尾肉持水性的方法，包括以下步骤：
[0027]
1)将小龙虾冻杀，随机分组后分别浸泡于2％、4％、6％不同质量浓度的盐溶液中，固液比1:4，加热5min；去头和去壳，采集虾尾肉，得到煮后的虾尾肉(室温)；
[0028]
2)将步骤1)处理得到的虾尾肉，擦干表面水分，然后分别进行光谱采集、持水性(加压法)测定。采用柯尼卡美能达cm-2300d分光测色仪采集光谱，光谱图见说明书附图中的图1；持水性(加压法)结果见表1；
[0029]
光谱的采集：
[0030]
将分光测色仪的测量口对准虾腹部肉，采集370-750nm范围的含镜面光的吸收光谱，每个样品做10次平行；
[0031]
持水性(加压法)的测定：
[0032]
(1)煮后的虾尾肉切成约2g，准备大小为3cm
×
3cm的纱布；(2)用纱布对折包裹住虾肉，在纱布上下各放上8层滤纸使虾肉置于滤纸的中心位置(小滤纸：7.0cm)；(3)将滤纸和虾肉放在yyw-2型应变控制式无侧限压力仪加压板的中心，手动转动摇把使虾尾肉与加压板刚好接触时停止转动，将测力计的百分表读数调到零点，然后进行手动加压，顺时针转动使测力计的百分表读数为145，开始计时并维持数值5min；(4)测试结束后，逆时针转动摇把，取下虾肉，剥去上下8层滤纸；(5)虾肉中的加压失水率按以下公式计算：
[0033][0034]
式中，持水性(加压法)；m1：纱布质量；m2：纱布与虾尾肉(样品)的总质量；m3：加压后纱布与虾尾肉(样品)的总质量；
[0035]
表1不同盐溶液煮后对虾尾肉持水性(加压法)的影响(p《0.05)
[0036][0037]
表1说明，nacl、nahco3等处理的效果较好，持水性大多在合格区间附近，k2so8、k2co3等处理的效果不太好，持水性距离合格区间太远。
[0038]
3)将步骤2)测定得到的光谱用the unscranmbler 9.7软件进行平滑处理；将处理后的所有数据以2：1随机分为建模集、预测集；采集的光谱为自变量“x”，持水性(加压法)为因变量“y”，用the unscranmbler 9.7软件建立主成回归、多元线性回归和偏最小二乘回归
三种模型；剔除异常点后重新预测，并进行验证。建模结果见表2和表3；
[0039]
虾尾肉持水性预测模型的slope和r2高于0.87，offset和rmse大多小于3.5，表明可见光谱预测持水性模型的准确度高；虾尾肉持水性预测模型的相关性和r2在0.72以上，bias在0.42以下，模型的稳定性和准确性都较好。此外，mlr模型的建模和预测效果相对较好，因此采用mlr模型建立虾尾肉持水性预测模型。
[0040]
表2基于不同回归分析方法的预测模型评估
[0041][0042]
表3预测模型验证
[0043][0044]
3)设定虾尾肉持水性(加压法)的合格区间为63-78％；随机获得虾尾肉，采集370-750nm范围的含镜面光的吸收光谱和持水性(加压法)测定，每个样品做3次平行；将光谱导入持水性预测模型，得到预测值和合格判定。预测判定结果见表4。
[0045]
表4持水性的预测判定
[0046][0047]
由表5可知预测值与实测值基本吻合，靠近临界区间时误差可能会有所增加，预测判定的结果的准确性在95％。因此，本发明方法可快速准确预测小龙虾虾尾肉持水性。
[0048]
本文所描述的具体实施案例仅作为对本发明精神和部分实验做举例说明。本发明所述领域的技术人员可以对所描述的具体实施案例做出各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。