DE19859661C2

DE19859661C2 - Verfahren zur Gewebedifferenzierung beim Schwein

Info

Publication number: DE19859661C2
Application number: DE1998159661
Authority: DE
Inventors: Heinz Seifert; Peter Zimmermann; Gerit Seifert
Original assignee: INST AGRAR und STADTOEKOLOGISC
Current assignee: INST AGRAR und STADTOEKOLOGISC
Priority date: 1998-12-15
Filing date: 1998-12-15
Publication date: 2003-07-24
Anticipated expiration: 2018-12-16
Also published as: DE19859661A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewebedifferenzierung beim Schwein, insbesondere zur Ermittlung von Muskel- und Fettanteilen im Teilstück Bauch.

Durch den wachsenden Anspruch, definiertes Qualitätsfleisch zu produzieren, gewinnen zunehmend objektive Meßverfahren zur Beurteilung und Klassifizierung tierischer Produkte an Bedeutung.

Den Schlachtkörpererlös maßgebend beinflussende Kriterien sind die Gewichte der wertvol len Teilstücke und deren Anteil von Muskel- und Fettgewebe. Mit derzeitig genutzten Klassi fizierungsverfahren wird der gesamte Schlachtkörper über den ermittelten prozentualen Muskelfleischanteil eingestuft. Dabei werden seitlich der Rückenmitte entweder nur an einem oder an zwei festgelegten Meßpunkten (DE 26 02 524 A1) über Meßsonden - nach einem op tisch-elektronischen Meßprinzip - die Speck- und Muskeldicken gemessen. Unter Verwen dung von einheitlichen Schätzformeln wird der prozentuale Muskelfleischanteil des Schlacht körpers ermittelt. Dabei ist zu beachten, daß der Muskelfleischanteil der Teilstücke Kotelett, Schinken, Schulter etc. eine wesentlich engere Beziehung zum geschätzten Muskelfleisch anteil des Schlachtkörpers aufweist als zum Muskelfleischanteil des Teilstückes Bauch.

Nachteilig bei diesem Klassifizierungsverfahren sind zum einen die unzureichend genaue Aussage zum Muskelfleischanteil im Teilstück Bauch und zum anderen, daß die Erfassung von Muskel- und Fettanteilen am lebenden Tier aufgrund des invasiven Meßprinzips nicht möglich ist. Die gegenwärtig unter Praxisbedingungen genutzten Bewertungsmethoden der Qualität des Teilstückes Bauch bedingen alle einen Anschnitt des Schlachtkörpers.

Zum Einsatz kommt zum einen ein subjektives Bewertungsschema des Muskelfleischantei les am angeschnittenen Bauch in Höhe der 13./14. Rippe. Der zeitaufwendigen Beurtei lungsmethode durch eine Person liegt ein Punktbewertungssystem zugrunde. Diese Metho de ist als routinemäßige und objektive Bewertungs- und Klassifizierungsmethode des Teil stückes Bauch ungeeignet.

Weiterhin kommt ein objektives Meßverfahren zur Anwendung, welches an einer definierten Anschnittsfläche des Bauches in Höhe der 13./14. Rippe die Videobildanalyse nach DE 44 08 604 A1 nutzt.

Beide Verfahren schließen die Anwendung am lebenden Tier durch die notwendige Invasi vität des Gewebes zur Bildaufnahme aus.

Als nicht invasives Verfahren zur Beurteilung der Qualität des Teilstückes Bauch am Schwein ist die versuchsweise Erprobung der Magnet-Resonanz-Tomographie bekannt. Aufgrund des hohen apparativen und kostenintensiven Aufwandes ist derzeitig ein praxisre levanter und routinemäßiger Einsatz nicht zu erwarten.

Wertbestimmend für das Teilstück Bauch ist der Muskelfleischanteil. Dementsprechend tre ten zwischen bester und geringster Qualität des Teilstückes Bauch erhebliche Vermark tungsunterschiede je Schlachtkörper auf. Daraus resultiert das gestiegene Interesse der Tierzüchtung, Tierproduktion und der Schlacht- bzw. Verarbeitungsbetriebe an einer objekti ven online-Meßmethode zur Beurteilung und Klassifizierung der Qualität des Teilstückes Bauch am lebenden Tier und bei der Schlachtkörperbewertung.

Die Methode muß aus lebensmittel- und fleischhygienischer Sicht den Normen entsprechen und darf die Gesundheit und Schlachtkörperqualität des Tieres nicht negativ beeinflussen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein nicht invasives Meßverfahren zur Ermittlung von Muskel- und Fettanteilen im Teilstück Bauch am Schwein zu schaffen, das eine objektive Bewertungs- und Klassifizierungsgrundlage für den Schlachtkörper darstellt und eine Frühinformation im Rahmen der züchterischen Arbeit am lebenden Tier ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Es wurde gefunden, daß zwischen der geweblichen Ausbildung des Hautmuskels und den durch grobgewebliche Zerlegung ermittelten Muskel- und Fettanteilen im Teilstück Bauch ein direkter und enger Zusammenhang besteht und somit eine objektive Beurteilung des Teil stückes Bauch möglich ist.

Das Verfahren kann zur objektiven Beurteilung des Muskel- und Fettanteils im Teilstück Bauch beim Schwein sowohl am Schlachtkörper als auch am lebenden Tier angewandt wer den.

Aus den von dem Ultraschall-A-Scan-Gerät gelieferten zeitbezogenen Amplitudenkurven werden mittels geeigneter Signalverarbeitung - z. B. Datenreduktion durch Extraktion interes sierender Schichtdickeninformationen, Transformation von Zeit in den Frequenzbereichen, Bildung von Leistungsspektren, Rücktransformation in den Zeitbereich und Skalierung - die Schichtdicke zwischen Hautoberfläche und Hautmuskel sowie die beginnende Hautmuske lausbildung kotelettwärts hinreichend zuverlässig und genau bestimmt.

Durch die Verrechnung mit in der Datenbank abgelegten tier- und herkunftsindividuell rele vanten Merkmalen nach einer festgelegten Rechenvorschrift wird durch Regression unter Einbeziehung der erfaßten Schichtdicke die anteilige Zusammensetzung des Teilstückes Bauch nach Muskel- und Fettanteilen bestimmt.

Dabei ist es von Vorteil, wenn für die Berechnung Fuzzy-Algorithmen benutzt werden bzw. die Datenbank und die Meßwerterfassungssysteme Bestandteile eines neuronalen Netzes sind.

Somit besteht die Möglichkeit, auftretende Meßwerteinflüsse - hervorgerufen beispielsweise durch Herkunft, Geschlecht, Alter und Gewicht der Tiere - zu kompensieren.

Das Ultraschall-A-Scan-Gerät ist mit mehreren Sensoren ausgerüstet, die eine fokussierte oder nichtfokussierte Schallfeldcharakteristik aufweisen können, deren Frequenz vorzugs weise im Bereich von 2 MHz bis 6 MHz liegt und die zur Vermeidung von Nahfeldeinflüssen mit geeigneten Koppelschichten ausgestattet sind.

Wegen der gegebenen Abhängigkeit des Ultrachall-Meßwertes von der Gewebetemperatur wird diese beim Schlachtkörper an der Körperoberfläche simultan erfaßt und der Ultraschall- Meßwert korrigiert.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert werden. Diesbezüglich gliedern sich die zugehörigen Zeichnungen folgendermaßen auf:

Die Fig. 1 zeigt die Positionierung der Meßanordnung.

Die Fig. 2 zeigt die prinzipielle Meßanordnung unter Nutzung von zwei Ultraschall-Sensoren.

Die Fig. 3 zeigt die prinzipielle Meßanordnung unter Nutzung von mehr als zwei Ultraschall- Sensoren in Form eines Ultraschall-Mehrfachsensors.

Die Fig. 1 zeigt die Positionierung der Meßanordnung. Die Meßposition zur Erfassung der Schichtdicke mit der höchsten Korrelation zum prozentualen Muskelfleischanteil im Teilstück Bauch befindet sich in Höhe der 13./14. Rippe auf dem angelegten Fadenmaß 1 zwischen Wirbelsäule 2 und Linea alba 3 (Nabellinie) bauchwärts (dorsoventral) im Bereich 55 bis 70 von Hundert. In diesem Bereich wird ein Ultraschall-Sensor 4, axial verschiebbar, in einer Trägerplatte 5 mit Distanzfüßen 6 positioniert, um die Schichtdicke 7 zwischen Hautoberflä che 8 und Hautmuskel 9 zu bestimmen.

Gleichzeitig und ergänzend kann die beginnende Hautmuskelausbildung kotelettwärts (ven trodorsal) erfaßt und zur Bewertung herangezogen werden. Die diesbezügliche Meßposition befindet sich in Höhe der 13./14. Rippe auf dem angelegten Fadenmaß 1 zwischen Wirbel säule 2 und Linea alba 3 (Nabellinie) bauchwärts (dorsoventral) im Bereich 30 bis 45 von Hundert. Zur Detektion der Position der beginnenden Hautmuskelausbildung kotelettwärts 9a (ventrodorsal) kann ein zweiter Ultraschall-Sensor 11 in dem Gleitstück 12 gelagert sein und beispielsweise über einen Stellmotor 13 mit Gewindespindel 14 in der Trägerplatte 5 radial und im Gleitstück 12 axial verschiebbar sein.

Um die Temperatur an der Hautoberfläche unmittelbar an der Meßposition zu ermitteln, wer den Temperatursensoren in der Koppelschicht 15 der Ultraschall-Sensoren integriert. Durch die axiale Verschiebbarkeit der Ultraschall-Sensoren in der Trägerplatte 5 und im Gleitstück 12 werden mittels Andruckfeder 10 der Arbeitszustand hergestellt und reproduzierbare An koppelbedingungen an die Hautoberfläche gewährleistet.

Die Fig. 2 zeigt die prinzipielle Meßanordnung unter Nutzung von zwei Ultraschall-Sensoren. Dabei wird im Gegensatz zur Fig. 1 der Ausgangszustand dargestellt. In einer Trägerplatte 5 ist ein Ultraschall-Sensor 4 axial verschiebbar gelagert und ein weiterer Ultraschall-Sensor 11 ist sowohl axial in einem Gleitstück 12 als auch radial - beispielsweise über einen Stell motor 13 mit Gewindespindel 14 - verschiebbar gelagert. Mittels der Andruckfeder 10 und der Distanzfüße 6 werden reproduzierbare Ankoppelbedingungen erzielt.

Die Fig. 3 zeigt die prinzipielle Meßanordnung unter Nutzung von mehr als zwei Ultraschall- Sensoren in Form eines Ultraschall-Mehrfachsensors. Dabei wird neben dem in der Träger platte 5 axial verschiebbaren Ultraschall-Sensors 4 ein Ultraschall-Mehrfachsensor 16, im festen Abstand zum Ultraschall-Sensor 4 auf einer Trägerplatte 5 mit Distanzfüßen 6 positio niert.

Die Bestimmung der anteiligen Zusammensetzung des Teilstückes Bauch nach Muskel- und Fettanteilen erfolgt durch eine Regression unter Einbeziehung der ermittelten Schichtdicke sowie der Hautmuskelausbildung an den zuvor definierten Meßpositionen. Die Festlegung dieser Meßpositionen begründet sich in der durch Zerlegungsversuche ermittelten sehr en gen Beziehung mit hohem Signifikanzniveau zwischen der Hautmuskelausbildung und der quantitativen Ausbildung der Gewebeanteile Muskel und Fett im Teilstück Bauch.

Um subjektive Fehler durch Bedienungspersonal auszuschalten, kann die Positionierung der Ultraschall-Sensoren durch ein Bildverarbeitungssystem automatisch gesteuert werden.

Durch Vergleichen der ermittelten Meßwerte mit in einer Datenbank abgelegten Datenmas ken z. B. mittels Fuzzy-Algorithmen kann neben dem Teilstück Bauch auch der gesamte Tierkörper - lebend oder geschlachtet - nicht invasiv bewertet und online klassifiziert werden. Durch die Einbindung ein oder mehrerer Ultraschall-A-Scan-Geräte - mit entsprechend an geschlossenen Sensoren, der zugehörigen Meß- und Auswertesoftware und einer oder meh rerer Datenbanken in ein neuronales Netz, können die tier- und herkunftsindividuell spezifi zierten Datenmasken ständig aktualisiert und an das durch Züchtung und Haltung veränderte Tiermaterial angepaßt werden.

Bezugszeichenliste

1

Fadenmaß

2

Wirbelsäule

3

Linea alba (Nabellinie)

4

Ultraschall-Sensor

5

Trägerplatte

6

Distanzfuß

7

Schichtdicke

8

Hautoberfläche

9

Hautmuskel

9

a beginnende Hautmuskelausbildung kotelettwärts

10

Andruckfeder

11

Ultraschall-Sensor

12

Gleitstück

13

Stellmotor

14

Gewindespindel

15

Koppelschicht mit integriertem Temperatursensor

16

Ultraschall-Mehrfachsensor

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung von Muskel- und Fettanteilen im Teilstück Bauch beim Schwein, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein Ultraschall-A-Scan-Gerät in der Höhe der 13./14. Rippe auf dem angelegten Fadenmaß 1 zwischen Wirbelsäule 2 und Linea alba (Na bellinie) 3 bauchwärts (dorsoventral) im Bereich von 55 bis 70 von Hundert die Schichtdicke 7 zwischen Hautoberfläche und Hautmuskel (Musculus cutaneus trunci) sowie ergänzend in Höhe der 13./14. Rippe auf dem angelegten Fadenmaß zwischen Wirbelsäule und Linea alba (Nabellinie) bauchwärts (dorsoventral) im Bereich von 30 bis 45 von Hundert der Beginn der Hautmuskelausbildung kotelettwärts 9a ermittelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallfrequenz der verwendeten Ultraschall-Sensoren 4, 11 zwischen 2 MHz und 6 MHz liegt, die Ultraschall- Sensoren eine fokussierte oder nichtfokussierte Schallfeldcharakteristik aufweisen und in deren Koppelschicht 15 Temperatursensoren integriert sind.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ultra schall-Sensor 4 zur Ermittlung der Schichtdicke 7 zwischen Hautoberfläche 8 und Hautmus kel 9 axial verschiebbar in einer Trägerplatte 5 gelagert ist.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens ein zweiter Ultraschall-Sensor 11 zur Detektion des Beginns der Hautmuskelausbildung kotelettwärts 9a radial verschiebbar in einer Trägerplatte 5 gelagert ist.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß sich mehrere Ultraschall- Sensoren in Form eines Ultraschall-Mehrfachsensors 16 im festen Abstand zueinander und axial verschiebbar in einer Trägerplatte 5 gelagert sind.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß ein oder mehrere Senso ren in der Trägerplatte verschiebbar angeordnet sind und die Verschiebung manuell oder automatisch durch ein Bildverarbeitungssystem so gesteuert wird, daß die vorgegebenen Meßpositionen in Abhängigkeit der Tier- oder Schlachtkörpergröße eingestellt werden.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß ein oder mehrere Ultra schall-A-Scan-Geräte und eine oder mehrere Datenbanken Bestandteile eines neuronalen Netzes sind und somit der Datenbestand an das durch Zucht- und Herkunftseinflüsse modifi zierte Tiermaterial angepaßt wird.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Schichtdicke 7 zwi schen Hautoberfläche und Hautmuskel 9 (Musculus cutaneus trunci) sowie der Beginn der Hautmuskelausbildung kotelettwärts 9a für die Ermittlung der Muskel- und Fettanteile im Teilstück Bauch beim Schwein sowohl am lebenden Tier als auch am Schlachtkörper genutzt werden.