JP2020520464A - 肉製品の品質を評価するための方法およびシステム - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2017年5月16日に出願されたオーストラリア仮特許出願第2017901826号の優先権を主張し、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。
肉製品への入射光の照射時に、肉製品から放射される光を表すデータを受信するステップと、
肉製品の品質を示す1つまたは複数のパラメータを決定するために、データを分析するステップと、
1つまたは複数のパラメータに基づいて肉製品の品質を評価するステップと
を含む。
屠体重量を示すパラメータ、
屠体温度を示すパラメータ、
組織の深さの程度;
筋肉内脂肪を示すパラメータ(IMFパラメータ)、
せん断力を示すパラメータ(SFパラメータ)、
動物種、および
時期。
温屠体重量を示すパラメータ(HCWTパラメータ)と、
(少なくとも羊または子羊の場合)12番目のリブ上の組織の深さの程度(GRfatパラメータ)と、
目の筋肉の上の脂肪の量を示すパラメータ(FatCパラメータ)と、
筋肉内脂肪を示すパラメータ(IMFパラメータ)と、
せん断力を示すパラメータ(SFパラメータ)。
筋肉内脂肪を示すパラメータ(IMFパラメータ)およびせん断力を示すパラメータ(SFパラメータ)を含む。
肉製品に入射光を照射するための光源と、
肉製品への入射光の照射時に肉製品から放射される光を表すデータを生成するための測定デバイスと、
プロセッサと、
メモリと、
プロセッサがアクセス可能なメモリに常駐するソフトウェアと
を備え、ソフトウェアは、本明細書に記載の方法を実行するためにプロセッサによって実行可能な一連の命令を備える。
肉製品に入射光を照射するための光源と、
肉製品への入射光の照射時に肉製品から放射される光を表すデータを生成するための測定デバイスと、
プロセッサと、
メモリと、
プロセッサがアクセス可能なメモリに常駐するソフトウェアと
を備え、ソフトウェアが、肉製品の品質を示す1つまたは複数のパラメータを決定するためにデータを分析することと、1つまたは複数のパラメータに基づいて肉製品の品質の程度を提供することとを行うためにプロセッサによって実行可能な一連の命令を備える。
複数のサンプル肉製品に対して、サンプル肉製品への入射光の照射時にサンプル肉製品から放射される光を表すデータを受信するステップと、
サンプル肉製品に対して、1つまたは複数のあらかじめ定められた値を受信するステップと、
1つまたは複数のモデルを作成し、肉製品の品質を示す1つまたは複数のパラメータを予測するために、データおよび1つまたは複数のあらかじめ定められた値を使用するステップと
を含む。
屠体重量を示すパラメータ、
屠体温度を示すパラメータ、
組織の深さの程度、
筋肉内脂肪を示すパラメータ(IMFパラメータ)、
せん断力を示すパラメータ(SFパラメータ)。
温屠体重量を示すパラメータ(HCWTパラメータ)と、
(少なくとも羊または子羊の場合)12番目のリブ上の組織の深さの程度(GRfatパラメータ)と、
目の筋肉の上の脂肪の量を示すパラメータ(FatCパラメータ)と、
筋肉内脂肪を示すパラメータ(IMFパラメータ)と、
せん断力を示すパラメータ(SFパラメータ)。
・飽和したスペクトルを削除するために、データの消去が実行され得る。440/450nm未満または800nmを超えるスペクトルデータはカットされ得る。
・範囲外のスペクトルは削除され得る。
・サンプルごとに1つのスペクトルを取得するために、複数のスペクトルが平均化され得る。
・スペクトルは、極大値に正規化され得る。
・セット内の応答変数の数を減らすために、データポイントが平均され得る(たとえば、スペクトルデータの解像度が10倍低下する場合がある)。
200頭の子羊の屠体について、以下の測定値が得られた。
・HCWT−温屠体重量、
・GRfat−12番目のリブ上の組織の深さの測定値(主に脂肪);
・EMW−目の筋肉幅
・EMD−目の筋肉の深さ
・FatC−目の筋肉上の脂肪の量;
・EMA−目の筋肉領域
・pHu_loin−目の筋肉のpH
・pHu_temp−pHu測定時の目の筋肉の温度
・L−色の測定=明度;
・a−色の測定=赤み
・b−色の測定=黄色さ
・SF−せん断力、および
・IMF−筋肉内脂肪。
これらの測定値は、以下の付録A(表3)に記載されている。
測定値は次のように取得された:
温屠体重量(HCWT)、GR部位の組織の深さ(GRの深さ)、cfat厚、および第12番目のリブの目の筋肉領域(EMA)が測定された。HCWTは加工工場から提供された。GRの深さ(mm)は、屠体の右側の脊柱から110mmの位置にある12番目のリブにおいて死後4〜6時間のGRナイフで測定された。
死後約24時間で、脂肪およびエピミシウムは、屠体から以前に除去されたLLの部分から除去された。せん断力(SF5;65g)および筋肉内脂肪(IMF;40g)のサンプルが収集された。IMFサンプルは収集後すぐに凍結された。
凍結した65gのLLサンプルを、調理するために71℃の水浴に35分間入れ、次いで、処理前に冷水に浸した。サンプルは、Hopkins D.L. & Thompson J.M. (2001)「The relationship between tenderness, proteolysis, muscle contraction and dissociation of actomyosin」の方法に従って処理された。各65gのLLサンプルから5〜6個の1cm3のサブサンプルを測定するために、Meat Science 57、1−12、およびLloyd LRXマシンが使用された。
IMFサンプルを凍結乾燥し、近赤外手順を使用してIMF含有量が決定された(Perry D., Shorthose W.R., Ferguson D.M. & Thompson J.M. (2001)「Methods used in the CRC program for the determination of carcass yield and beef quality」pp. 953−7に記載されているように)。
測定の数および単純な統計がTable 1(表2)に示されている。オーストラリアの子羊産業で典型的なものを代表する広範な屠体を調達するために、ある供給者が使用された。屠体は14〜32kgの範囲であり、GR部位の脂肪は3.5から33.0mmであり、屠体の平均重量は21kgで、平均脂肪は12.2mmであった。同様に、IMF、SF5、フレッシュカラー、およびpHuは、通常の業界の範囲を反映している。
(a)概要
この例は、ファイバプローブを使用して行われた測定のデータ処理の結果を説明する。
図1の光学装置38を使用してスペクトルデータ測定が行われた。
1.データが分光器24から.txtファイルとしてインポートされた。
2.飽和したスペクトルを除去するために、データ消去が行われた。鋭いエッジと平らなピークを有するスペクトルが分析から削除された。飽和データの検出は、一連のカットオフ除外によって行われた。
3.440nm未満のスペクトルデータはレーザバックグラウンドを除去するためにカットされた。
4.サンプルごとに1つのスペクトルを得るために、サンプルごとに複数のスペクトルが平均化された。
5.レーザ強度の変動を排除するために、すべてのスペクトルが正規化された。平均スペクトルは、極大値に正規化された。
6.セット内の応答変数の数(すなわち、波長のビニング)を減らすために、10個のデータポイントがそれぞれ平均された。
予測子変数:以下の外部パラメータは、分析において予測子変数として考慮されたものである:
1.HCWT−温屠体重量
2.GRfat−12番目のリブ上の組織の深さの測定値(主に脂肪);
3.EMW−目の筋肉幅
4.EMD−目の筋肉の深さ
5.FatC−目の筋肉上の脂肪の量;
6.EMA−目の筋肉領域
7.pHu_loin−目の筋肉のpH
8.pHu_temp−pHu測定時の目の筋肉の温度
9.L−色の測定=明度;
10.a−色の測定=赤み
11.b−色の測定=黄色さ
12.SF−せん断力
13.IMF−筋肉内脂肪。
最初に、すべての外部パラメータと応答変数(スペクトルデータ)との間の相関を見つけるために、1)赤池情報量基準を伴う線形モデル、および2)k倍交差検証法の2つの方法が使用された。方法の各々は、モデルがデータをどの程度正確に記述しているかを推定するために使用された、いくつかの出力パラメータを提供した。それらの出力パラメータは以下を含む:
・残差標準誤差(RSE)−線形回帰適合の品質の測定。任意の予測はその量だけまだオフである。
・R−2乗−モデルが実際のデータにどのように適合するかの測定。0〜1の値であり、値が大きいほど、より適切に対応する。
・調整済みR−2乗−変数の数に対して調整される。
・F統計−我々の予測子(外部パラメータ)と応答変数(スペクトルデータ)との間に関係があるかどうかを示した。1よりもはるかに大きくする必要がある。
・p−値−帰無仮説をテストした(予測子変数は応答に影響しない)。帰無仮説を棄却できる(関係が存在すると言う)ようにするには、0.005より小さくする必要がある。図面において、値のより視覚的な表現のために、log10(p−値)がプロットされている。
図6から図9は、統計モデルの出力パラメータを提示している。この変数は段階的に変化し、人為的な統計出力を生成することがわかったため、pHu_temp予測子は分析から除外された。さらに、このパラメータは、分析において考慮されるスペクトル応答変数とは物理的に無関係であった。
カテゴリ統計的手法を組み込んだ分析により、データの収集を増やすことができ、すべての高温、冷却、および低温の測定値が一緒に分析され、それらの測定温度をカテゴリに割り当てた。データセットはランダムに80:20/build:テストセットに分割され、モデルの独立した検証が可能になった。5つの異なるタイプの機械学習手法の並行評価が、ヘッドツーヘッドテストにおいて最適に選択されて実行された。SF Kの最近傍手法では、テストデータセットにおいて96.6%の精度で最高の予測モデルを作成した。すなわち、SFの33個のC等級のうち、モデルは誤って1つをDとして割り当てた。
R−2乗:全体として、R−2乗値は、脂肪関連パラメータについてさえも比較的低く、約0.6であり、調整済みR−2乗値は予想通り低かった。赤池情報量基準は、最適な応答変数がモデルに残されると、モデルが改善された。AICの適用後、平均して、初期応答変数の30〜50%が残っていた。k倍交差検証法は、線形モデル、またはAICと同様のR−2乗値を示した。
図10は、すべてのデータセットのR−2乗および調整済みR−2乗値を示す。lmは線形モデル、aicは赤池情報量基準、5倍は−5倍のk倍交差検証法である。
測定は2日間にわたって行われた。初日、159の牛の温屠体が、上記の光学装置38の第1のバージョンを使用して、プローブニードル16を分岐ファイバ18に直接取り付けてスキャンされた。スキャン不良または変数の欠落により除外された20体で139体の分析が取得された。積分時間は約80ミリ秒で、スペクトル特性は正規化されなかった。温牛からの平均スペクトル特性と分散が図13に示されている。500nmにおいて<5000の強度を有する任意のスペクトル特性は、肉の外側での偶発的なスキャンが原因である可能性が高いため、除外された。
12 肉製品
14 レーザ
16 ファイバプローブ
16 ステンレス鋼針
16 プローブ針
18 分岐光ファイバ
18 分岐バンドル
18 分岐ファイバ
20 ファイバコネクタ
22 感知チップ
24 分光計
26 ロングパスフィルタ
26 フィルタセット
28 プロセッサ
30 メモリ
32 ソフトウェア
34 コンピュータ
34 制御ハードウェア
36 データ通信
38 光学装置
39 筺体
41 筺体本体
43 上部カバー
45 フロントプレート
47 ポリカーボネート窓
48 方法
50 データ
52 あらかじめ定められた値
Claims (23)
- 肉製品の品質を評価する方法であって、
前記肉製品への入射光の照射時に、前記肉製品から放射される光を表すデータを受信するステップと、
前記肉製品の品質を示す1つまたは複数のパラメータを決定するために、前記データを分析するステップと、
前記1つまたは複数のパラメータに基づいて前記肉製品の前記品質を評価するステップと
を含む、方法。 - 前記入射光がレーザ光を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記入射光が、前記肉製品の表面下のプローブを介して前記肉製品に照射される、請求項1または2に記載の方法。
- 前記入射光が、402nmから408nmの範囲の波長を備える、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- 受信された前記データが、前記肉製品において励起された自家蛍光を表すスペクトルデータを含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記肉製品へのレーザ光の前記照射によって前記自家蛍光が励起される、請求項5に記載の方法。
- 前記スペクトルデータが440nmから800nmの範囲のデータを含む、請求項5または6に記載の方法。
- 前記1つまたは複数のパラメータが、
温屠体重量を示すパラメータ(HCWTパラメータ)と、
12番目のリブ上の組織の深さの程度(GRfatパラメータ)と、
目の筋肉の上の脂肪の量を示すパラメータ(FatCパラメータ)と、
筋肉内脂肪を示すパラメータ(IMFパラメータ)と、
せん断力を示すパラメータ(SFパラメータ)と
のうちの1つまたは複数を含む、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。 - 前記1つまたは複数のパラメータが、筋肉内脂肪を示すパラメータ(IMFパラメータ)およびせん断力を示すパラメータ(SFパラメータ)を含む、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記データが、前記1つまたは複数のパラメータを予測するために、1つまたは複数のモデルを使用して分析される、請求項8または9に記載の方法。
- 前記1つまたは複数のモデルが線形統計モデルを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記1つまたは複数のモデルが、データ最小化手法を使用して作成される、請求項11に記載の方法。
- 前記データ最小化手法が赤池情報量基準を採用することを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記1つまたは複数のモデルが、前記サンプル肉製品への入射光の照射時に複数のサンプル肉製品から放射される光を表すデータを含むトレーニングデータを使用して作成され、各サンプル肉製品が前記1つまたは複数のパラメータのあらかじめ定められた値を有する、請求項10から13のいずれか一項に記載の方法。
- 前記1つまたは複数のモデルが機械学習を使用して作成される、請求項10に記載の方法。
- 前記データが、スペクトル範囲全体のデータポイントの数を減らすために分析前に処理されるスペクトルデータを含む、請求項10から15のいずれか一項に記載の方法。
- 前記肉製品が、屠体、屠体の一部、前記屠体からの肉の切り身、あるいは前記屠体または肉の前記切り身から得られる加工製品である、請求項1から16のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1から17のいずれか一項に記載の方法に従って等級分けされた肉製品。
- コンピュータで使用するためのソフトウェアであって、前記コンピュータが、プロセッサと、前記ソフトウェアを記憶するためのメモリとを備え、前記ソフトウェアが、請求項1から17のいずれか一項に記載の前記方法を実行するために前記プロセッサによって実行可能な一連の命令を備える、ソフトウェア。
- 肉製品の品質を評価するためのシステムであって、
前記肉製品に入射光を照射するための光源と、
前記肉製品への入射光の照射時に前記肉製品から放射される光を表すデータを生成するための測定デバイスと、
プロセッサと、
メモリと、
前記プロセッサがアクセス可能な前記メモリに常駐するソフトウェアと
を備え、前記ソフトウェアが、請求項1から17のいずれか一項に記載の前記方法を実行するために前記プロセッサによって実行可能な一連の命令を備える、システム。 - 肉製品の品質を評価するためのシステムであって、
前記肉製品に入射光を照射するための光源と、
前記肉製品への入射光の照射時に前記肉製品から放射される光を表すデータを生成するための測定デバイスと、
プロセッサと、
メモリと、
前記プロセッサがアクセス可能な前記メモリに常駐するソフトウェアと
を備え、前記ソフトウェアが、前記肉製品の品質を示す1つまたは複数のパラメータを決定するために前記データを分析することと、前記1つまたは複数のパラメータに基づいて前記肉製品の前記品質の程度を提供することとを行うために前記プロセッサによって実行可能な一連の命令を備える、システム。 - 前記光源および前記測定デバイスがプローブの一部を備え、前記プロセッサ、前記メモリ、および前記ソフトウェアが前記プローブから離れた場所にあり、インターネットを介して前記データを受信する、請求項21に記載のシステム。
- 肉製品の品質を評価するための1つまたは複数のモデルを作成する方法であって、
複数のサンプル肉製品に対して、前記サンプル肉製品への入射光の照射時に前記サンプル肉製品から放射される光を表すデータを受信するステップと、
前記サンプル肉製品に対して、1つまたは複数のあらかじめ定められた値を受信するステップと、
1つまたは複数のモデルを作成し、前記肉製品の品質を示す1つまたは複数のパラメータを予測するために、前記データおよび1つまたは複数のあらかじめ定められた値を使用するステップと、
を含む、方法。
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