JP3060059B2 - 牛枝肉の品質格付け方法 - Google Patents

牛枝肉の品質格付け方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、牛肉の脂肪含量等
の成分含量を短時間に非破壊でかつ正確に測定するため
の測定方法及び測定装置に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】牛枝肉市場や牛肉の流
通、小売り段階において牛肉の品質格付けが行われてい
る。しかし、現在、牛肉の品質評価は熟練者が脂肪交雑
(牛脂肪交雑基準:BMS)の程度を肉眼で観察するこ
とにより行われており、より客観的な評価方法が求めら
れている。
【0003】牛肉の品質評価を客観的に行う方法とし
て、その成分含量による評価が考えられるが、常法によ
る牛肉の成分分析にはミンチ加工や加熱処理等の前処理
が必要であり、分析結果を得るまでに長時間を要するた
め実用化されていない。一方、近赤外線の吸収スペクト
ルを利用して食品や試料の成分を分析する方法が知られ
ている。これは、約700〜2500nmの波長領域の
近赤外光を被検体に照射すると、その被検体に含まれる
物質(官能基)に固有の吸収スペクトルが得られること
に基づく。例えば、脂肪の化学構造に特有なCH基は、
874nm,1053nm,1143nm,1195n
m,1533nmに強い吸収を示すため、これらの近赤
外波長における吸光度を測定することにより脂肪含有量
を測定することができる〔Osborne and Fearn, "Near I
nfrared Spectroscopy in Food Analysis" Longman Sci
entific & Technical, Harlow, Essex, England.(198
6)〕。食肉の成分を近赤外分光分析計により分析した報
告があるものの、いずれもミンチや乳化した試料を用い
ている〔J. Assoc. Off. Anal. Chem., 64: 692(1981),
J. Food Sci. 48, 471(1983)〕 本発明は、赤外分析法を用いて牛枝肉切開面の胸最長筋
あるいはカット肉の成分含量を非破壊で迅速かつ高精度
に測定する方法及び装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明では、牛肉の透過
反射率スペクトルから異なる3波長における吸光度の2
次微分値を求め、それを重回帰式に代入して牛肉の成分
含量を求める。使用する波長及び重回帰式は牛枝肉及び
部分肉の成分毎に使い分けるのが好ましい。牛枝肉切開
面の胸最長筋に対しては928±2nmにおける吸光度
の2次微分値X1、886±2nmにおける吸光度の2
次微分値X2、730±2nmにおける吸光度の2次微
分値X3を用い、次の重回帰式に基づいて脂肪含量Yを
求める。
【0005】Y=K0+K11+K22+K33(ただ
し、K0,K1,K2,K3は係数) 係数K0,K1,K2,K3は、次の範囲の値とするのが好
適である。 K0=15.0〜17.5 K1=−280.0〜−274.0 K2=1024.0〜1105.0 K3=−184.0〜−171.0 牛の主要な6種類の筋肉(半腱様筋、半膜様筋、大腰
筋、胸最長筋、頚腹鋸筋、棘上筋)に対しては、924
±2nmにおける吸光度の2次微分値X1、1026±
2nmにおける吸光度の2次微分値X2、898±2n
mにおける吸光度の2次微分値X3を用い、次の重回帰
式に基づいて脂肪含量Yを求める。
【0006】Y=K0+K11+K22+K33(ただ
し、K0,K1,K2,K3は係数) 係数K0,K1,K2,K3は、次の範囲の値とするのが好
適である。 K0=6.4〜9.7 K1=−278.0〜−268.0 K2=−264.0〜−214.0 K3=946.0〜956.0 また、960±2nmにおける吸光度の2次微分値
1、880±2nmにおける吸光度の2次微分値X2
1046±2nmにおける吸光度の2次微分値X3を用
い、次の重回帰式に基づいて前記牛の主要な6種類の筋
肉の水分含量Yを求める。
【0007】Y=K0+K11+K22+K33(ただ
し、K0,K1,K2,K3は係数) 係数K0,K1,K2,K3は、次の範囲の値とするのが好
適である。 K0=66.5〜69.6 K1=−112.0〜−100.0 K2=−1294.0〜−1245.0 K3=236.0〜303.0 本発明による成分分析装置は、近赤外分光手段と、光検
出器と、中央部に光照射部及び受光部が交互に配置され
た黒色遮光板を先端に取り付けたL字型のプローブと、
近赤外分光手段及び光検出器とプローブの光照射部及び
受光部とを接続する光ファイバー束と、光検出器からの
検出信号を処理する信号処理手段とを含み、信号処理手
段では選択された複数の波長における吸光度の2次微分
値を用いる重回帰式により試料中の特定成分の含有量を
演算する。
【0008】L字型のプローブを用いることにより、牛
枝肉の切開部が狭くともそこにプローブを挿入するだけ
で測定を行うことができる。また、測定部位が黒色遮光
板で覆われることになるので、外光の影響を受けずに測
定を行うことができる。また、本発明の成分分析装置に
よる1回の測定時間は10秒程度と極めて短時間である
ため、多くの牛肉の成分含量を効率よく測定することが
できる。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は、本発明による成分分析装
置の概略図である。キャスター付きのラック2に載せら
れて移動自在の近赤外分光装置1には光ファイバーケー
ブル3が接続され、光ファイバーケーブル3の先端には
L字型のプローブ4が取り付けられている。プローブ4
の先端には光照射部及び受光部が設けられており、プロ
ーブ4のL字の長辺にあたるグリップ部を握ってプロー
ブ先端を試料の表面に押しつけることで測定が行われ
る。図は、図示しないフックによって吊り下げられた牛
枝肉10の第6、7肋骨間切開面11にプローブ4を挿
入して、胸最長筋の測定を行っている状態を示す。測定
信号は演算装置8で処理され、その結果はモニター5に
表示されるとともに、必要な場合にはプリンター6でプ
リントアウトされる。7は白色のセラミック板からなる
レファレンスカップであり、試料測定前にプローブ4の
測定面をこのレファレンスカップ7に当て、その反射率
が100%を示すように調整することで装置の較正が行
われる。
【0010】図2は、装置主要部の模式図である。近赤
外分光装置1はモノクロメータとして作用し、光源21
から発せられた近赤外光を回折格子22で分光して単色
化する。単色化された近赤外光は、分光装置の出射スリ
ットに取り付けられた照射用光ファーバー束23に入射
し、プローブ4に導かれる。プローブ4の先端に取り付
けられた黒色遮蔽板41の中央部分から試料15に向け
て照射された近赤外単色光は、試料15中を拡散透過し
て吸収を受けたのち再びプローブ4に戻り、受光用光フ
ァイバー束24によって光検出器28に導かれ、検出さ
れる。回折格子22を演算制御装置25によって制御さ
れるモーター27で回動することによって、照明用光フ
ァイバー23に入射する近赤外光のスペクトル走査を行
い、400nm〜1100nmの範囲の試料の透過反射
スペクトルの走査を10回行い約10秒で測定が終了す
る。
【0011】プローブ4は、図3(a)に側面図を、図
3(b)に下面図を示すように、アルミニウム合金製の
L字型筒状部材45中に光ファイバー束23,24を9
0度曲げて固定している。90度に曲げられたプローブ
4の先端には外光を遮光するための直径約8cmの黒色
塗料を塗布したアルミニウム合金製の黒色円板41が固
定され、その円板の中央部約2cm×2cmの部分が測
光部42となっている。測光部42には、直線状に配列
された照射用光ファイバー束の先端43と受光用ファイ
バー束の先端44が平行に交互に配置されている。1本
の光ファイバーの直径は0.2mmであり、約1900
本の石英ファイバーで総面積約60mm2 の照射部を形
成し、約2500本の石英ファイバーで総面積約80m
2 の受光部を形成している。
【0012】演算制御装置25は、測定された試料の透
過反射スペクトルからn個の波長における2次微分値を
求め、それを次の重回帰式(1)に代入することで試料
中の成分含有量Yを求める。 Y=K0+K11+K22+‥‥+Knn (1) ただし、X1、X2,…,Xnは各波長における吸光度の
2次微分値、すなわち試料の透過反射率測定値をTとす
るときlog(1/T)の波長に関する2次微分値であ
り、K0,K1,…,Knは係数である。
【0013】〔実施例1〕次に、この成分分析装置を用
いた牛枝肉切開面の胸最長筋の脂肪含量測定の実施例に
ついて説明する。本実施例では前記重回帰式(1)にお
いてn=3とし、第1波長として928nmを、第2波
長として886nmを、第3波長として730nmを夫
々選択した。また、係数はK0=16.176、K1=−
274.060、K2=1063.796、K3=−17
4.589とした。
【0014】測定は、図1に示されているように牛枝肉
第6、7肋骨間切開面にプローブ4を挿入し、切開面に
露出している胸最長筋にプローブ先端を押しつけて10
回のスキャンをすることで行った。10回のスキャンに
要した時間は約10秒であった。また、その測定した部
位の胸最長筋を切り取り、3回ミンチし、凍結乾燥し
て、AOAC、1984(Official Methods of Analys
is, 14th ed. Association of Official Analytical Ch
emists, Arlington, VA.)に規定されている常法のエー
テル抽出法により脂肪含量を求めた。この操作を38頭
分の牛枝肉試料に対して反復して行った。
【0015】前記3種類の波長は以下のようにして選定
したものである。図4は、脂肪含量に対する各波長の単
相関係数を表す図である。この図から、波長の変動に対
して単相関係数が安定している波長領域で脂肪に帰属す
る波長を求め、その波長のうちで牛枝肉の胸最長筋以外
の牛肉サンプルを測定した場合においても最も高精度な
測定値が得られる波長を探した。その結果、928nm
を第1波長として選定した。図5は、第1波長を決定し
た後の第2番目の波長と脂肪含量との重相関係数を示す
図である。図5から、波長の変動に対して重相関係数が
安定している領域で、牛枝肉の胸最長筋以外の牛肉サン
プルを測定した場合において最も高精度な測定値が得ら
れる波長を探し、第2波長として886nmを選定し
た。また、図6は、第1波長及び第2波長を決定した後
の第3番目の波長と脂肪含量との重相関係数を表す図で
ある。図6から、波長の変動に対して重相関係数が安定
している領域で、牛枝肉の胸最長筋以外の牛肉サンプル
を測定した場合において最も高精度な測定値が得られる
波長を探し、第3波長として730nmを選定した。
【0016】図7は、縦軸に本実施例の方法による測定
値をとり、横軸に常法による分析値をとって38の試料
毎の測定点をプロットしたものである。その結果、2種
類の測定値は重相関係数が0.9414、標準誤差が2.
33%と非常に強い相関を示した。また、6種筋肉のサ
ンプルに対して、本実施例の方法で脂肪含量を測定した
ところ、バイアス誤差は−1.10%、予測の標準誤差
は3.04%、単相関係数は0.934となり、他の単波
長あるいは他の2〜4波長の組み合わせを用いる場合よ
りも良好な結果が得られた。
【0017】ここで、例えば、第1波長として926n
m、第2波長として884nm、第3波長として728
nmを選定し、前記(1)式で示される重回帰式の係数
として、K0=15.09、K1=−279.199、K2
=1104.855、K3=−183.679を選定する
と、重相関係数は0.9426、標準誤差は2.30%と
なり、第1波長として930nm、第2波長として88
8nm、第3波長として732nmを選定し、前記
(1)式で示される重回帰式の係数として、K0=17.
503、K1=−277.664、K2=1024.11
4、K3=−171.574を選定すると、重相関係数は
0.9400、標準誤差は2.35%となる。このよう
に、第1波長、第2波長、第3波長とも±2nmの範囲
で変化させてもほぼ同程度の高い相関を得ることがで
き、係数についても、K0=15.0〜17.5、K1=−
280.0〜−274.0、K2=1024.0〜110
5.0、K3=−184.0〜−171.0の範囲内の値を
選定すれば十分高い相関を得ることができる。
【0018】こうして測定された牛枝肉切開面の胸最長
筋の脂肪含量Yは、図8に示すように、牛脂肪交雑基準
(BMS)と強い相関を有し、牛枝肉切開面の胸最長筋
の脂肪含量Yと牛脂肪交雑基準Xは次式で関係づけられ
る。 Y=1.64+2.439X 従って、本実施例の方法で牛枝肉切開面の胸最長筋の脂
肪含量を測定することにより、牛枝肉市場での牛肉の品
質格付けを迅速かつ客観的に行うことが可能となる。
【0019】〔実施例2〕次に、牛の主要な6種類の筋
肉(半腱様筋、半膜様筋、大腰筋、胸最長筋、頚腹鋸
筋、棘上筋)の脂肪含量測定方法について説明する。サ
ンプルとしては6種類の筋肉を16頭分、合計96サン
プル用意した。測定は、各サンプル筋肉の横断面に本発
明の成分分析装置のプローブを当てて10回ずつスキャ
ンし、透過反射率を測定することで行った。1つのサン
プルの測定に要した時間は約10秒であった。また、各
サンプルのスキャンした部位の脂肪含量を常法のエーテ
ル抽出法により求めた。
【0020】本実施例においては、前記重回帰式(1)
においてn=3とし、第1波長として924nmを、第
2波長として1026nmを、第3波長として898n
mを夫々選択した。また、係数はK0=8.033、K1
=−268.242、K2=−235.331、K3=94
5.997とした。前記3種類の波長は以下のようにし
て選定したものである。図9は、牛の主要な6種類の筋
肉の脂肪含量に対する各波長の単相関係数を表す図であ
る。この図から、波長の変動に対して単相関係数が安定
している波長領域で脂肪に帰属する波長を求め、その波
長のうちで前記6種類の筋肉以外の牛肉サンプルを測定
した場合においても最も高精度な測定値が得られる波長
を探した。その結果、924nmを第1波長として選定
した。図10は、第1波長を決定した後の第2番目の波
長と前記6種類の筋肉の脂肪含量との重相関係数を示す
図である。図10から、波長の変動に対して重相関係数
が安定している領域で、前記6種類の筋肉以外の牛肉サ
ンプルを測定した場合において最も高精度な測定値が得
られる波長を探し、第2波長として1026nmを選定
した。また、図11は、第1波長及び第2波長を決定し
た後の第3番目の波長と前記6種類の筋肉の脂肪含量と
の重相関係数を表す図である。図11から、波長の変動
に対して重相関係数が安定している領域で、前記6種類
の筋肉以外の牛肉サンプルを測定した場合において最も
高精度な測定値が得られる波長を探し、第3波長として
898nmを選定した。
【0021】図12は、縦軸に本実施例の方法による測
定値をとり、横軸に常法による分析値をとって試料毎の
測定点をプロットしたものである。その結果、2種類の
測定値の重相関係数は0.9403、標準誤差は2.92
%と非常に強い相関を示した。また、前記牛枝肉の切開
面の胸最長筋サンプルに対して、本実施例の方法で脂肪
含量を測定してみたところ、バイアス誤差が−1.29
%、予測の標準誤差は2.54%、単相関係数は0.92
5であり、他の単波長あるいは2〜4波長の組み合わせ
を用いる場合よりも良好な結果が得られた。
【0022】ここで、例えば、第1波長として922n
m、第2波長として1024nm、第3波長として89
6nmを選定し、前記(1)式で示される重回帰式の係
数として、K0=6.423、K1=−275.394、K
2=−263.646、K3=952.816を選定する
と、重相関係数は0.9400、標準誤差は2.93%と
なり、第1波長として926nm、第2波長として10
28nm、第3波長として900nmを選定し、前記
(1)式で示される重回帰式の係数として、K0=9.6
63、K1=−277.822、K2=−214.875、
3=955.820を選定すると、重相関係数は0.9
405、標準誤差は2.91%となる。このように、第
1波長、第2波長、第3波長とも±2nmの範囲で変化
させてもほぼ同程度の高い相関を得ることができ、係数
についても、K0=6.4〜9.7、K1=−278.0〜
−268.0、K2=−264.0〜−214.0、K3
946.0〜956.0の範囲内の値を選定すれば十分高
い相関を得ることができる。
【0023】〔実施例3〕次に、本発明による牛肉の水
分含量測定方法について説明する。最初に、サンプルと
して牛の主要な6種類の筋肉(半腱様筋、半膜様筋、大
腰筋、胸最長筋、頚腹鋸筋、棘上筋)を16頭分、合計
96サンプル用意した。測定は、各サンプル筋肉の横断
面に本発明の成分分析装置のプローブを当てて10回ず
つスキャンし、透過反射率を測定することで行った。1
つのサンプルの測定に要した時間は約10秒であった。
また、各サンプルのスキャンした部位を切り取り、3回
ミンチし、100℃で16時間乾燥する常法の乾熱法に
より水分含量を求めた。
【0024】本実施例においては、前記重回帰式(1)
においてn=3とし、第1波長として960nmを、第
2波長として880nmを、第3波長として1046n
mを夫々選択した。また、係数はK0=67.871、K
1=−110.948、K2=−1260.519、K3
259.615とした。前記3種類の波長は以下のよう
にして選定したものである。図13は、牛の主要な6種
類の筋肉の水分含量に対する各波長の単相関係数を表す
図である。この図から、波長の変動に対して単相関係数
が安定している波長領域で水に帰属する波長を求め、そ
の波長のうちで前記6種類の筋肉以外の牛肉サンプルを
測定した場合においても最も高精度な測定値が得られる
波長を探した。その結果、960nmを第1波長として
選定した。図14は、第1波長を決定した後の第2番目
の波長と前記6種類の筋肉の水分含量との重相関係数を
示す図である。図14から、波長の変動に対して重相関
係数が安定している領域で、前記6種類の筋肉以外の牛
肉サンプルを測定した場合において最も高精度な測定値
が得られる波長を探し、第2波長として880nmを選
定した。また、図15は、第1波長及び第2波長を決定
した後の第3番目の波長と前記6種類の筋肉の水分含量
との重相関係数を表す図である。図15から、波長の変
動に対して重相関係数が安定している領域で、前記6種
類の筋肉以外の牛肉サンプルを測定した場合において最
も高精度な測定値が得られる波長を探し、第3波長とし
て1046nmを選定した。
【0025】図17は、縦軸に本実施例の方法による測
定値をとり、横軸に常法による分析値をとって試料毎の
測定点をプロットしたものである。その結果、2種類の
測定値の重相関係数は0.9370、標準誤差は2.30
%と非常に強い相関を示した。また、前記牛枝肉の切開
面の胸最長筋サンプルに対して、本実施例の方法で水分
含量を測定してみたところ、バイアス誤差が0.76
%、予測の標準誤差は1.31%、単相関係数は0.96
6であり、他の単波長あるいは2〜4波長の組み合わせ
を用いる場合よりも良好な結果が得られた。
【0026】ここで、例えば、第1波長として958n
m、第2波長として878nm、第3波長として104
4nmを選定し、前記(1)式で示される重回帰式の係
数として、K0=69.604、K1=−100.225、
2=−1293.328、K 3=303.038を選定す
ると、重相関係数は0.9366、標準誤差は2.31%
となり、第1波長として962nm、第2波長として8
82nm、第3波長として1048nmを選定し、前記
(1)式で示される重回帰式の係数として、K 0=66.
545、K1=−111.608、K2=−1245.29
3、K3=236.664を選定すると、重相関係数は
0.9369、標準誤差は2.30%となる。このよう
に、第1波長、第2波長、第3波長とも±2nmの範囲
で変化させてもほぼ同程度の高い相関を得ることがで
き、係数についても、K0=66.5〜69.6、K1=−
112.0〜−100.0、K2=−1294.0〜−12
45.0、K3=236.0〜303.0の範囲内の値を選
定すれば十分高い相関を得ることができる。
【0027】
【発明の効果】本発明によると、牛肉の成分含量を短時
間で正確に分析することができるので、牛肉の肉質を客
観的に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による成分分析装置の概略図。
【図2】装置主要部の模式図。
【図3】プローブの詳細図。
【図4】牛枝肉切開面の胸最長筋脂肪含量に対する各波
長の単相関係数を表す図。
【図5】牛枝肉切開面の胸最長筋脂肪含量に対する第2
波長の重相関係数を表す図。
【図6】牛枝肉切開面の胸最長筋脂肪含量に対する第3
波長の重相関係数を表す図。
【図7】本発明の方法による牛枝肉切開面の胸最長筋の
脂肪含量分析値と常法による分析値の関係図。
【図8】胸最長筋脂肪含量と牛脂肪交雑基準の関係を示
す図。
【図9】牛6種筋肉の脂肪含量に対する各波長の単相関
係数を表す図。
【図10】牛6種筋肉の脂肪含量に対する第2波長の重
相関係数を表す図。
【図11】牛6種筋肉の脂肪含量に対する第3波長の重
相関係数を表す図。
【図12】本発明の方法による牛6種筋肉の脂肪含量分
析値と常法による分析値の関係図。
【図13】牛6種筋肉の水分含量に対する各波長の単相
関係数を表す図。
【図14】牛6種筋肉の水分含量に対する第2波長の重
相関係数を表す図。
【図15】牛6種筋肉の水分含量に対する第3波長の重
相関係数を表す図。
【図16】本発明の方法による牛6種筋肉の水分含量分
析値と常法による分析値の関係図。
【符号の説明】
1…近赤外分光装置、2…ラック、3…光ファイバーケ
ーブル、4…プローブ、5…モニター、6…プリンタ
ー、7…レファレンスカップ、8…演算装置、10…牛
枝肉、11…第6、7肋骨間切開面、15…試料、21
…光源、22…回折格子、23…照射用光ファイバー
束、24…受光用光ファイバー束、25…演算制御装
置、27…モーター、28…光検出器、41…黒色円
板、42…測光部、43…照射用光ファイバー端、44
…受光用光ファイバー端、45…L字型筒状部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三津本 充 島根県大田市川合町吉永60番地 農試宿 舎甲12号 (72)発明者 小澤 忍 山口県山口市芝崎町2番2の202号 (72)発明者 三橋 忠由 東京都大田区東雪谷4丁目15番4号 雪 ヶ谷住宅317号 (72)発明者 中西 直人 島根県大田市川合町吉永60番地 農試宿 舎甲10号 (72)発明者 篠原 公之 東京都日野市神明2丁目14番1号 (72)発明者 達林 顕一 東京都八王子市打越町1589番4号 (56)参考文献 特開 平3−214041(JP,A) 特開 平6−109719(JP,A) 特開 平7−63616(JP,A) 特開 平7−260681(JP,A) 特開 平2−173553(JP,A) 特開 平2−276947(JP,A) 特開 平5−273125(JP,A) 特開 平3−160344(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】牛枝肉切開面の胸最長筋の透過反射率を測
    定して928±2nmにおける吸光度の2次微分値
    1、886±2nmにおける吸光度の2次微分値X2
    730±2nmにおける吸光度の2次微分値X3を求
    め、次の重回帰式によって得られる脂肪含量Yに基づい
    て品質格付けすることを特徴とする牛枝肉の品質格付け
    方法。 Y=K0+K11+K22+K33 ただし、K0=15.0〜17.5 K1=−280.0〜−274.0 K2=1024.0〜1105.0 K3=−184.0〜−171.0
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