CN110849779A - 一种基于光谱成像技术快速预测水产品中食盐含量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于光谱成像技术快速预测水产品中食盐含量的方法。其特征在于，包括以下步骤：(1)将活鱼宰杀后进行腌制；(2)将步骤(1)处理得到的腌制柱状鱼肉从上到下依次切成多块，分别进行光谱成像测定和食盐含量测定；(3)将步骤(2)测定得到的光谱成像图片按顺序复原柱状，并进行图片处理及图片数据化处理；(4)将步骤(3)处理得到的图片数据化结果ROI值与步骤(2)测定的相应的食盐含量建立模型方程：y＝31921x+30996，所述x为食盐含量，y为ROI值；根据低场核磁共振技术对样品进行测定，提取相应的ROI后，即可根据模型简单快速得出食盐含量。该方法可以在不破坏被测定对象的情况下对水产品的食盐含量进行快速预测，所得结果稳定，且操作简单、便捷。
Description
技术领域
本发明涉及一种快速预测水产品中食盐含量的方法，具体涉及一种基于光谱成像技术对水产品中食盐含量的快速预测方法。
背景技术
我国海域辽阔，水产品种类繁多，资源丰富。同时水产品营养价值丰富，滋味鲜美，深受消费者的喜爱。近年来水产品养殖业发展迅速，水产品产量不断增长。目前我国水产品的主要消费仍以生鲜售卖为主，需要对水产品进行更多的加工利用。
预制调理是指在食品加工前对其进行简单的加工，主要包括腌制。传统的水产品腌制工艺中主要包括干腌、湿腌、混合腌制，但近年来出现了一些新型辅助腌制技术。超声波作为一种环保高效的技术，可以加速食盐对肉制品的渗透作用，已经越来越多地被应用到肉制品的腌制工艺中。
核磁共振成像技术，是依据核磁共振原理，即在物质内部由于结构不同、环境不同，所释放的能量会有不同程度的衰减，通过外加磁场所发射出来的电磁波，可得知物体内部大概的结构情况。这种技术可以在深入物质内部的同时不破坏被测量对象，其设备维护简单、工作环境要求低、占用空间小，同时其操作简单、快速，所得结果稳定、分辨率高，目前已被广泛应用于生物医学领域。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种基于光谱成像技术快速预测水产品中食盐含量的方法，该方法基于光谱成像技术，可以在不破坏被测定对象的情况下对水产品的渗透情况进行快速判断，所得结果稳定，且操作简单、便捷。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于光谱成像技术快速判断预制调理水产品中食盐渗透速率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将活鱼宰杀后去头尾、去皮，取背部鱼肉，切成柱状(如长圆柱状)，放进盐水中进行腌制，得到腌制柱状鱼肉；腌制方式为超声辅助腌制；
(2)将步骤(1)处理得到的腌制柱状鱼肉从上到下依次切成多块(所述多块为2-10块)，分别进行光谱成像测定和食盐含量测定；所述的光谱成像测定为低场核磁共振光谱成像测定；
(3)将步骤(2)测定得到的光谱成像图片按顺序复原柱状，并进行图片处理及图片数据化处理；所述的图片处理方法为伪彩，图片数据化处理方法为ROI提取；
(4)将步骤(3)处理得到的图片数据化结果ROI值与步骤(2)测定的相应的食盐含量建立模型方程：y＝31921x+30996，所述x为食盐含量，y为ROI值；根据低场核磁共振技术对样品进行测定，提取相应的ROI后，即可根据模型简单快速得出食盐含量，从而快速判断食盐渗透情况。
按上述技术方案，所述的鱼为淡水鱼中的一种。
按上述技术方案，所述超声辅助腌制的条件为：超声频率40KHz；超声功率200W；超声时间1h；同时加冰，控制超声过程中温度稳定在20±1℃(即19-21℃)。
按上述技术方案，所述步骤(1)柱状鱼肉(即光谱成像测定的鱼肉)规格为：直径为3 cm，高度(即长度)为7cm。
按上述技术方案，所述步骤2进行光谱成像测定的鱼肉规格为：直径为3cm，高度(即长度)为2.5cm。
按上述技术方案，所述的低场核磁共振光谱成像的测定方法为：(1)将标准水膜放入磁体箱内进行校正；(2)运用MRI成像软件及MSE多层自旋回波序列采集样品冠状面质子密度像；(3)MIR成像系统分析参数为：核磁共振频率21.3MHz；磁体强度0.55T；线圈直径60mm；磁体温度32℃；成像厚度5mm，FOV 100×100mm，read size 256，phase size 192，averages 8，TE 20ms，TR 700ms，slices 2，slice width 10.0mm，slice gap 0.5mm。
按上述技术方案，所述的食盐含量测定方法为：(1)将腌制好的鱼肉表面擦干后，剁碎均质；取2-3g样品于干燥的坩埚中，用电炉将样品碳化直至无烟，然后放入550℃马弗炉中高温煅烧直至其成灰白色，取出放冷，得到灰白色成分；(2)往坩埚内倒入2-5mL水将灰白色成分润湿然后小心转移至容量瓶中，定容，混匀过滤；(3)取80mL滤液于三角瓶中，加20mL蒸馏水，然后加0.5mL、质量浓度为10％铬酸钾指示剂，用0.1mol/L的硝酸银标准溶液滴定至其刚好显砖红色为终点；(4)鱼肉中的食盐含量按以下公式计算：
式中，V：滴定样品所用硝酸银标准溶液体积；V0：滴定空白所用硝酸银标准溶液积；V1：移取滤液的体积(即80mL滤液)；V2：最终滴定的总体积；c：硝酸银标准溶液的浓度；m：称取样品(即2-3g样品)的质量。
按上述技术方案，所述的核磁共振光谱成像图片处理方法为：(1)打开图片处理软件进行统一映射：导入成像文件，选择模板IMG导出相应的统一映射文件；(2)打开图片处理软件进行伪彩：导入统一映射图片，选择Jet模式，导出BMP伪彩图片，及处理后的光谱成像图片。
按上述技术方案，所述的进行图片处理及图片数据化处理为：(1)打开图片处理软件进行统一映射：导入成像文件，选择模板IMG导出相应的统一映射文件；(2)打开图片处理软件进行ROI值提取：导入统一映射文件，就鱼肉中心部位提取ROI值，像素数统一为1500pt。
按上述技术方案，所述模型方程的建立方法为：采用origin分析软件进行线性方程拟合，以R2＞0.8判断为模型建立成功，R表示相关系数。
本发明的有益效果在于：
(1)对于水产品中的食盐渗透速率判断，往往只能采用测定水产品中的食盐含量来进行判断，这种判断方法对原料有一定的损耗，成本较高，操作繁琐、耗时，同时实验中涉及的滴定一定程度上受个人操作影响。本发明使用核磁共振成像技术，是一种无损无破坏的测定方法，对原料测定更精确，且操作简单、快速，对操作人员要求低，结果稳定。
(2)本发明中的检测方法，可以针对不同的原料进行参数调整，也可以根据不同的测定精准度要求调整或更换光谱成像技术，方法的适用范围广。
附图说明
图1是本发明质量浓度为2％的盐水下，鱼肉中食盐渗透低场核磁共振光谱图。
图2是本发明质量浓度为4％的盐水下，鱼肉中食盐渗透低场核磁共振光谱图。
图3是本发明质量浓度为6％的盐水下，鱼肉中食盐渗透低场核磁共振光谱图。
图4是本发明采用鲈鱼在质量浓度为4％的盐水下超声腌制1h时的低场核磁共振光谱图。
图5是本发明采用鮰鱼在质量浓度为4％的盐水下超声腌制1h时的低场核磁共振光谱图。
图6是本发明采用鳜鱼在质量浓度为4％的盐水下超声腌制1h时的低场核磁共振光谱图。
具体实施方式
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。
一种基于光谱成像技术快速判断预制调理水产品中食盐渗透速率的方法，包括以下步骤：
1)将活体鮰鱼宰杀后去头尾、去皮，取背部鱼肉，统一切成直径为3cm、长度为7cm长圆柱状，取3个长圆柱状鮰鱼肉分别放进质量浓度为2％、4％、6％的盐水中进行腌制，得到腌制柱状鱼肉；
腌制方式为超声辅助腌制；所述超声辅助腌制的条件为：超声频率40KHz；超声功率 200W；超声时间1h；同时加冰，控制超声过程中温度稳定在20±1℃。
2)将步骤1)处理得到的腌制长圆柱状鱼肉从上到下依次切成3块(本实施例采用3块)，分别进行光谱成像测定和食盐含量测定；所述的光谱成像测定为低场核磁共振光谱成像测定；测定的食盐含量结果见表1；
光谱成像的测定：
所述的低场核磁共振光谱成像的测定方法为：将标准水膜放入磁体箱内进行校正后，运用MRI成像软件及MSE多层自旋回波序列采集样品冠状面质子密度像；MIR成像系统分析参数为：核磁共振频率21.3MHz；磁体强度0.55T；线圈直径60mm；磁体温度32℃；成像厚度5mm，FOV 100×100mm，read size 256，phase size 192，averages 8，TE 20ms，TR 700ms，slices 2，slice width 10.0mm，slice gap 0.5mm；
食盐含量的测定：
所述的食盐含量测定方法为：(1)将腌制好的鱼肉表面擦干后，剁碎均质；取2-3g样品于干燥的坩埚中，用电炉将样品碳化直至无烟，然后放入550℃马弗炉中高温煅烧直至其成灰白色，取出放冷，得到灰白色成分；(2)往坩埚内倒入2-5mL水将灰白色成分润湿然后小心转移至容量瓶中，定容，混匀过滤；(3)取80mL滤液于三角瓶中，加20mL蒸馏水，然后加0.5mL、质量浓度为10％铬酸钾指示剂，用0.1mol/L的硝酸银标准溶液滴定至其刚好显砖红色为终点；(4)鱼肉中的食盐含量按以下公式计算：
式中，V：滴定样品所用硝酸银标准溶液体积；V0：滴定空白所用硝酸银标准溶液积；V1：移取滤液的体积(即80mL滤液)；V2：最终滴定的总体积；c：硝酸银标准溶液的浓度；m：称取样品(即2-3g样品)的质量；
3)将步骤2)测定得到的光谱成像图片按顺序复原长圆柱状，并进行图片处理及图片数据化处理；所述的图片处理方法为伪彩，图片数据化处理方法为ROI提取；图片处理结果见图1-图3，图片数据化结果即ROI值见表1。
图1、图2、图3分别代表质量浓度为2％、4％、6％的盐水超声辅助腌制后进行测定的鱼肉的光谱成像图，从左到右依次对应鱼肉从下到上，颜色越红，代表食盐含量越高。
表1不同浓度下鱼肉中食盐含量
核磁共振光谱成像图片处理：
所述的核磁共振光谱成像图片处理方法为：(1)打开图片处理软件进行统一映射：导入成像文件，选择模板IMG导出相应的统一映射文件。(2)打开图片处理软件进行伪彩：导入统一映射图片，选择Jet模式，导出BMP伪彩图片，及处理后的光谱成像图片。
核磁共振光谱成像图片数据化处理：
所述的进行图片处理及图片数据化处理为：(1)打开图片处理软件进行统一映射：导入成像文件，选择模板IMG导出相应的统一映射文件。(2)打开图片处理软件进行ROI值提取：导入统一映射文件，就鱼肉中心部位提取ROI值，像素数统一为1500pt。
4)将步骤3)处理得到的图片数据化结果ROI值与步骤2)测定的相应的食盐含量建立模型方程(就其特定层数据化结果ROI值与其相应的食盐含量用origin建立线性模型方程)： y＝31921x+30996，R2为0.84441(R表示相关系数)，所述x为食盐含量，y为ROI值；根据低场核磁共振技术对样品进行测定，提取相应的ROI后，即可根据模型简单快速得出食盐含量，从而快速判断食盐渗透情况。
实施例1(鲈鱼)
如图4所示，方法如上所述，采用鲈鱼。提取的ROI值为45976，模型计算得出食盐含量为 0.47％，实测食盐含量为0.49％，误差为4.08％。
实施例2(鮰鱼)
如图5所示，方法如上所述，采用鮰鱼。提取的ROI值为43776，模型计算得出食盐含量为0.4％，实测食盐含量为0.38％，误差为5.26％。
实施例3(鳜鱼)
如图6所示，方法如上所述，采用鳜鱼。提取的ROI值为40376，模型计算得出食盐含量为0.29％，实测食盐含量为0.30％，误差为3.33％。
经验证，数据准确。说明本发明方法可快速判断食盐渗透情况。
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。
Claims (10)
1.一种基于光谱成像技术快速预测水产品中食盐含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将活鱼宰杀后去头尾、去皮，取背部鱼肉，切成柱状，放进盐水中进行腌制，得到腌制柱状鱼肉；腌制方式为超声辅助腌制；
(2)将步骤(1)处理得到的腌制柱状鱼肉从上到下依次切成多块，分别进行光谱成像测定和食盐含量测定；所述的光谱成像测定为低场核磁共振光谱成像测定；
(3)将步骤(2)测定得到的光谱成像图片按顺序复原柱状，并进行图片处理及图片数据化处理；所述的图片处理方法为伪彩，图片数据化处理方法为ROI提取；
(4)将步骤(3)处理得到的图片数据化结果ROI值与步骤(2)测定的相应的食盐含量建立模型方程：y＝31921x+30996，所述x为食盐含量，y为ROI值；根据低场核磁共振技术对样品进行测定，提取相应的ROI后，即可根据模型简单快速得出食盐含量。
2.根据权利要求1所述的一种基于光谱成像技术快速预测水产品中食盐含量的方法，其特征在于，所述的鱼为淡水鱼中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种基于光谱成像技术快速预测水产品中食盐含量的方法特征在于，所述步骤(1)柱状为长圆柱状。
4.根据权利要求1所述的一种基于光谱成像技术快速预测水产品中食盐含量的方法，其特征在于，所述超声辅助腌制的条件为：超声频率40KHz；超声功率200W；超声时间1h；同时加冰，控制超声过程中温度稳定在20±1℃。
5.根据权利要求1所述的一种基于光谱成像技术快速预测水产品中食盐含量的方法，其特征在于，所述步骤(1)柱状规格为：直径为3cm，高度为7cm。
6.根据权利要求1所述的一种基于光谱成像技术快速预测水产品中食盐含量的方法，其特征在于，所述的低场核磁共振光谱成像的测定方法为：(1)将标准水膜放入磁体箱内进行校正；(2)运用MRI成像软件及MSE多层自旋回波序列采集样品冠状面质子密度像；(3)MIR成像系统分析参数为：核磁共振频率21.3MHz；磁体强度0.55T；线圈直径60mm；磁体温度32℃；成像厚度5mm，FOV 100×100mm，read size 256，phase size 192，averages 8，TE20ms，TR 700ms，slices 2，slice width 10.0mm，slice gap 0.5mm。
7.根据权利要求1所述的一种基于光谱成像技术快速预测水产品中食盐含量的方法，其特征在于，所述的食盐含量测定方法为：(1)将腌制好的鱼肉表面擦干后，剁碎均质；取2-3g样品于干燥的坩埚中，用电炉将样品碳化直至无烟，然后放入550℃马弗炉中高温煅烧直至其成灰白色，取出放冷，得到灰白色成分；(2)往坩埚内倒入2-5mL水将灰白色成分润湿然后小心转移至容量瓶中，定容，混匀过滤；(3)取80mL滤液于三角瓶中，加20mL蒸馏水，然后加0.5mL、质量浓度为10％铬酸钾指示剂，用0.1mol/L的硝酸银标准溶液滴定至其刚好显砖红色为终点；(4)鱼肉中的食盐含量按以下公式计算：
式中，V：滴定样品所用硝酸银标准溶液体积；V0：滴定空白所用硝酸银标准溶液积；V1：移取滤液的体积；V2：最终滴定的总体积；c：硝酸银标准溶液的浓度；m：称取样品的质量。
8.根据权利要求1所述的一种基于光谱成像技术快速预测水产品中食盐含量的方法，其特征在于，所述的核磁共振光谱成像图片处理方法为：(1)打开图片处理软件进行统一映射：导入成像文件，选择模板IMG导出相应的统一映射文件；(2)打开图片处理软件进行伪彩：导入统一映射图片，选择Jet模式，导出BMP伪彩图片，及处理后的光谱成像图片。
9.根据权利要求1所述的一种基于光谱成像技术快速预测水产品中食盐含量的方法，其特征在于，所述的进行图片处理及图片数据化处理为：(1)打开图片处理软件进行统一映射：导入成像文件，选择模板IMG导出相应的统一映射文件；(2)打开图片处理软件进行ROI值提取：导入统一映射文件，就鱼肉中心部位提取ROI值，像素数统一为1500pt。
10.根据权利要求1所述的一种基于光谱成像技术快速预测水产品中食盐含量的方法，其特征在于，所述模型方程的建立方法为：采用origin分析软件进行线性方程拟合，以R2＞0.8判断为模型建立成功，R表示相关系数。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102297845A (zh) * | 2011-05-25 | 2011-12-28 | 杨季冬 | 一种采用近红外光谱法快速检测涪陵榨菜中食盐含量的方法 |
| CN103558167A (zh) * | 2013-10-31 | 2014-02-05 | 华南理工大学 | 一种快速测定腌肉中氯化钠含量的方法 |
| CN104422708A (zh) * | 2013-08-26 | 2015-03-18 | 上海理工大学 | 利用低场核磁共振鉴别黄酒品质的方法 |
| CN106018453A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-10-12 | 大连工业大学 | 一种基于低场核磁共振技术的鱼子酱品质快速检测方法 |
| CN106769894A (zh) * | 2016-12-09 | 2017-05-31 | 江苏大学 | 一种基于高光谱成像的腊肉腌制过程中盐分分布检测方法 |
-
2019
- 2019-12-11 CN CN201911265820.2A patent/CN110849779B/zh active Active
Patent Citations (5)
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| CN102297845A (zh) * | 2011-05-25 | 2011-12-28 | 杨季冬 | 一种采用近红外光谱法快速检测涪陵榨菜中食盐含量的方法 |
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|---|
| DANIEL CABALLERO ET AL.: "Modeling salt diffusion in Iberian ham by applying MRI and data mining", 《JOURNAL OF FOOD ENGINEERING》 * |
| KIRSTI GREIFF ET AL.: "Innovative Nondestructive Measurements of Water Activity and the Content of Salts in Low-Salt Hake Minces", 《JOURNAL OF AGRICULTURAL AND FOOD CHEMISTRY》 * |
| 中华人民共和国农业部: "《水产品中盐分的测定》", 31 March 2002, 中国标准出版社 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110849779B (zh) | 2022-07-01 |
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