一种猪肉宰后冷却过程中水分迁移检测方法与流程

本发明涉及肉食品加工生产技术领域，涉及一种猪肉宰后冷却过程中水分迁移检测方法，特别涉及一种基于大口径低场核磁成像和T2弛豫技术的猪肉宰后冷却过程中水分分布检测方法。

背景技术：

预冷是冷却猪肉加工的重要环节，猪胴体在冷却过程中水分损失在1.85％～3.5％，给企业造成了严重的经济损失。因此，肉类企业尝试多种技术来降低胴体冷却损耗。雾化喷淋技术是一种既能加速胴体冷却速率，又能减少冷却过程中水分损失的技术，能够有效降低因冷却干耗造成的经济损失。

目前，国内对冷却干耗和雾化喷淋技术的研究大部分局限于干耗量和具体技术参数的优化，而检测方法主要是通过称重法来检测总体水分含量的变化。并不能很好地解释在冷却过程中猪肉中水分的迁移变化规律，以及雾化喷淋冷却方式降低冷却干耗的原理。近年来，低场核磁共振技术在肉品水分检测方面得到了广泛的应用。但传统的低场核磁共振技术在肉品水分检测中的应用存在一定的缺陷，主要表现在肉样过小(2×1×1cm)，制样过程中对样品破坏程度相对较大，可能会影响到测定结果的准确性和代表性。因此，建立一种基于大样品低场核磁共振技术的肉品水分检测方法，将有助于更好地分析肉品加工，如宰后冷却过程中水分迁移变化及其对冷却干耗的影响，为进一步研发冷却干耗控制技术提供理论支撑。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的上述不足，提供一种基于大口径低场核磁成像和T2弛豫技术的猪肉宰后冷却过程中水分分布检测方法。

本发明的目的可通过以下技术方案实现：

一种基于大口径低场核磁成像和T2弛豫技术的猪肉宰后冷却过程中水分迁移检测方法，按照如下步骤进行：

(1)样品制备：选择宰后2h内的整条猪背最长肌，沿肌肉走向垂直的方向取大小为14×10×6cm的肉块，冷却至少16h；

(2)低场核磁成像(MRI)分析：将肉样放入样品管中，用低场核磁共振仪进行成像分析，据此得到样品的图像，根据图像中颜色深浅，判定水分分布情况。

(3)低场核磁弛豫时间T₂分析：将肉样放入样品管中，用低场核磁共振仪进行低场核磁弛豫时间T₂的测定，检测肉中水分分布；

本发明方法中所述的样品管的直径优选120mm。

所述的低场核磁成像(MRI)分析方法优选采用SE成像序列，运用MRI成像软件及MSE多层自旋回波序列，采集样品横断面的质子密度图像，MRI成像参数：GSliceZ＝1，GPhaseY＝1，GReadX＝1，TR＝800ms，TE＝11ms，FOV Read＝80mm，FOV Phase＝80mm，累加8次，K空间大小256×192；肉样选层厚度3.0cm。

所述的低场核磁弛豫时间T₂分析优选在32℃、22.4MHz共振频率下，使用CPMG脉冲序列，重复扫描8次，间隔3s，得到2 000个回波，根据T₂曲线计算如下指标：①t_2b、A_2b、P_2b，分别代表猪肉中结合水的最高出峰时间、峰面积和结合水占猪肉中总水分的百分比；②t₂₁、A₂₁、P₂₁，分别代表的是猪肉中不易流动水的最高出峰时间、峰面积和不易流动水占猪肉中总水分的比例；③t₂₂、A₂₂、P₂₂分别代表自由水的最高出峰时间、峰面积和自由水占猪肉中总水分的比例。所述的CPMG脉冲序列优选90°脉冲和180°脉冲之间的时间τ＝200μs。

本发明的有益效果是：

(1)肉样大小可达到14×10×6cm，其优势在于肉样受到破坏的程度相对较小，能更真实地反映实际生产中肉中水分分布情况。；

(2)与传统方法相比，共振频率更高(传统方法的共振频率为100KHz)，更好地满足大样品的测定需要。

(3)与传统方法相比，K空间大小更大(传统方法K空间大小16×128)，更好地满足大样品的测定需要，获得的样品信息更加精确。

附图说明

图1.吹风干燥过程中低场核磁对猪肉水分成像

图2不同冷却方式和时间对带皮与否猪肉中结合水t_2b、A_2b、P_2b的影响

左侧三幅小图为吹风冷却；右侧三幅小图为喷淋雾化冷却(不同字母代表差异显著，P<0.05)

图3不同冷却方式和时间对带皮与否猪肉中不易流动水t_2b、A_2b、P_2b的影响

左侧三幅小图为吹风冷却；右侧三幅小图为喷淋雾化冷却，不同字母代表差异显著(P<0.05)

图4不同冷却方式和时间对带皮与否猪肉中不易流动水t_2b、A_2b、P_2b的影响

左侧三幅小图为吹风冷却；右侧三幅小图为喷淋雾化冷却，不同字母代表差异显著(P<0.05)

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步阐明本发明，本具体实施方式在本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1

(1)原料选择：选择宰后2h内的整条猪背最长肌(通脊)，沿肌肉走向垂直的方向取大小为14×10×6cm的肉块，分成2组(一组剔除猪皮和猪肉表面的筋膜组织作为红条组；一组保留猪皮和猪肉表面的筋膜组织，将结构致密且有一定厚度的筋膜组织模拟成脂肪层，作为白条组)，在模拟的冷库环境中进行吹风冷却和雾化喷淋冷却，分别于6:30、8:00、9:30、11:00、13:30和15:00对肉样进行低场核磁共振横向弛豫时间(T2)和低场核磁成像测定。

(2)低场核磁成像：采用SE成像序列试验，通过改变序列参数TE和TR来改变质子密度以及T2对图像的影响。运用MRI成像软件及MSE多层自旋回波序列采集样品横断面的质子密度图像，MRI成像参数：GSliceZ＝1，GPhaseY＝1，GReadX＝1，TR＝800ms，TE＝11ms，FOV Read＝80mm，FOV Phase＝80mm，累加8次，K空间大小256×192；肉样选层厚度3.0cm。

(3)低场核磁弛豫时间：将肉样放入特定的样品管中，用于低场核磁共振仪进行T2的测定，每个肉样平行测定两次，取平均值。在32℃、22.4MH共振频率下，使用CPMG(carr-purcell-meiboom-gill)脉冲序列(90°脉冲和180°脉冲之间的时间τ＝200μs)，重复扫描8次，间隔3s，得到2 000个回波。t_2b、A_2b、P_2b分别代表猪肉中结合水的最高出峰时间、峰面积和结合水占猪肉中总水分的百分比；t₂₁、A₂₁、P₂₁分别代表的是猪肉中不易流动水的最高出峰时间、峰面积和不易流动水占猪肉中总水分的比例；t₂₂、A₂₂、P₂₂分别代表自由水的最高出峰时间、峰面积和自由水占猪肉中总水分的比例。

试验例1

(1)吹风干燥过程中低场核磁对猪肉水分成像

从所有的成像中选取带皮猪肉在吹风冷却过程中不同时间段的低场核磁成像(由上到下)。图像中红色部分表示水分加权高，所含水分含量高；绿色部分表示水分加权低，所含水分含量少。由上到下成像面积逐渐变小，说明在吹风冷却过程中水分干耗导致肉块体积变小。在试验开始阶段，从图中可以明显发现在最初的两个测试点的成像水分加权很低，并不是代表猪肉中水分含量少，而是因为测试物的温度差异导致信号强度有所差异，温度越高信号强度越弱，温度越低信号强度越高。这一现象可以形象的证实猪肉在冷却过程中其温度的变化。从整体来看，外侧猪肉的水分信号要高于内部水分；从单个图片来看，肉块四周信号要明显高于中间信号，这说明肉块的冷却过程是外部先冷却，然后逐步向内部冷却。当冷却4.5小时后，猪肉水分信号均匀，说明整个冷却过程完成。信号从最后四个时间段发现图片的中红色部分明显减少，绿色部分明显增加，说明在实验后期水分发生迁移损耗。虽然内部的水分含量明显高很多，但是在后期其水分含量也是明显下降的，说明水分在肉的外部迁移。所以通过成像发现水分的迁移是由外侧向空气中迁移，同时肉块内部向外部迁移。

(2)冷却方式和带皮与否对猪肉冷却过程中水分弛豫时间的影响

如图2所示，不同的冷却方式和带皮与否对猪肉在冷却过程中结合水的峰面积和峰面积比没有显著影响(P>0.05)，但结合水出峰时间差异显著(P<0.05)。由于猪肉中的结合水比例很小且与蛋白紧密结合，所以不同的冷却方式和带皮与否对猪肉冷却过程中结合水没有影响。

如图3所示，带皮与否对猪肉不易流动水的最高出峰时间没有显著影响(P>0.05)。冷却方式对猪肉冷却过程中不易流动水的最高出峰时间有显著影响，其中，吹风冷却显著降低了不易流动水的最高出峰时间(P<0.05)，而雾化喷淋冷却不影响不易流动水的最高出峰时间。雾化喷淋冷却和吹风冷却都显著提高了冷却过程中不易流动水占猪肉中总水分的比例(P<0.05)。不易流动水的峰面积在不同冷却方式下都有提高的趋势。

如图4所示，带皮和不带皮猪肉在冷却过程中自由水的峰面积及自由水在总水分中的比例都显著下降(P<0.05)，但带皮猪肉和不带皮猪肉之间没有显著差异(P>0.05)。