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。
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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。