一种注水、解冻猪肉检测分析系统及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及计算机软件和农产品质量检测领域，尤其是一种注水、解冻猪肉检测 分析系统及其方法。
【背景技术】
[0002] 猪肉是中国居民消费最多的肉类品种，然而现今的猪肉市场上，以注水肉、解冻肉 冒充新鲜猪肉已经成为一种常见现象，有研究表明：水注入动物的机体后，会引起机体细胞 膨胀性的破裂，导致蛋白质流失多，肉质中的生化内环境及酶生化系统遭受到不同程度的 破坏，使肉的尸僵成熟过程延缓，从而会降低肉的品质。而且，水分含量的增大也更易造成 微生物污染。不仅影响原有的口味和营养价值，而且会对消费者的健康造成潜在的安全危 害。因此，建立快速鉴别出这些高水分含量猪肉的方法，对保障猪肉食品安全将产生积极的 作用。
[0003] 猪肉中的水分主要以自由水、不易流动水和结合水这三种形式存在。自由水指的 是肌肉中能够自由流动，存在于细胞外间隙中的水，它仅靠毛细管作用力而保持，约占总水 分的15%;不易流动水是指那些存在于肌原纤维、纤丝中约占总水分80%的水分，由于它们 与蛋白质的亲水基团相距较远，导致分子排列虽然有一定朝向性但排列的秩序不够统一， 会随着蛋白质结构或者电荷的变化而变化；结合水是指与蛋白质大分子之间通过静电引力 而紧密结合的一部分水分子，大约占总水分的1%到4%，它们的状态非常稳定，基本不会 受到肌肉蛋白质结构变化的影响，也不会受到外力的影响。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是针对注水、解冻猪肉难以识别的问题，提出一种注水、解冻猪肉检 测分析系统及其方法。注水、解冻猪肉检测分析系统采用低场核磁共振技术（LF-NMR)检测 猪肉中不易流动水的指标：峰时间（T21)、峰面积（A21)、峰面积比（P21)建立判别函数模 型，它可以直观的反映猪肉是否注水、是否解冻，可以广泛应用于各级食品安全监管部门和 机构，积极保障老百姓舌尖上的安全。
[0005] 本发明的技术方案是：
[0006] -种注水、解冻猪肉检测分析系统，所述系统包括：
[0007] 数据采集接口模块：从核磁共振仪数据库读取样本原始的核磁共振数据；
[0008] 数据预处理模块：获取样本不易流动水的三个指标数值，包括：峰时间T21、峰面 积A21和峰面积比P21 ;
[0009] 判别结果计算模块：将待测样本的峰时间T21、峰面积A21和峰面积比P21引入注 水、解冻猪肉判别函数，计算样本隶属于正常猪肉、注水猪肉和解冻猪肉的概率；
[0010] 判别结果输出模块：输出计算结果。
[0011] -种注水、解冻猪肉检测分析方法，它包括以下步骤：
[0012] (1)、对于解冻猪肉、未注水组猪肉和注水猪肉三类猪肉，分别选取若干个样本，采 用核磁共振仪对选取的样本进行数据采集，从核磁共振仪数据库读取样本原始的核磁共振 数据；
[0013] (2)、对选取的样本原始的核磁共振数据进行数据预处理，获取样本不易流动水的 三个指标数值，包括：峰时间T21、峰面积A21和峰面积比P21 ;计算各类猪肉的峰时间均值 ???、峰面积均值和峰面积比均值:丽，将三类猪肉的峰时间均值、峰面积均值@ 和峰面积比均值吞51代入事后概率函数，建立注水、解冻猪肉判别函数；
[0014] (3)、采用核磁共振仪对待测样本进行数据采集，从核磁共振仪数据库读取待测样 本原始的核磁共振数据；
[0015] (4)、对待测样本原始的核磁共振数据进行数据预处理，获取样本不易流动水的三 个指标数值，包括：峰时间T21、峰面积A21和峰面积比P21 ;
[0016] (5)、将待测样本的峰时间T21、峰面积A21和峰面积比P21引入注水、解冻猪肉判 别函数，计算样本隶属于正常猪肉、注水猪肉和解冻猪肉的概率。
[0017] 本发明还包括：(5)按照待测样本隶属于正常猪肉、注水猪肉和解冻猪肉的概率 的最大值，采用图片方式输出待测样本属于正常猪肉、注水猪肉、解冻猪肉的哪一种，且以 文字方式显示该样本隶属于正常猪肉、注水猪肉和解冻猪肉的概率值。
[0018] 本发明的步骤（2)中，注水、解冻猪肉判别函数为待测猪肉样本X属于某类猪肉t 的事后概率P(t|x):
[0023] 表示待测样本X与第t组即第t类猪肉向量之间的平方距离；
[0024] X表示包含样本的峰时间T21、峰面积A21和峰面积比P21三个元素的向量；
[0025] mt为第t组的自变量峰时间T21、峰面积A21和峰面积比P21的均值向量而、 和兩；
[0026] (X-mt)'表示待测样本X与第t组即第t类猪肉向量之差的矩阵的逆矩阵；
[0027] St为第t组向量的协方差矩阵；
[0028] |St| *St矩阵的行列式值；
[0029] t为各组的下标，t = 1、2、3,第1组为解冻组猪肉，第2组为未注水组猪肉，第3组 为注水组猪肉；
[0033] 其中，nl、n2、n3分别表示第1组解冻组猪肉中样本的个数，第2组为未注水组猪 肉中样本的个数和第3组注水组猪肉中样本的个数。
[0034] 本发明的nl、n2和n3的数值根据统计需要进行设置。
[0035] 本发明的有益效果：
[0036] 本发明采用低场核磁共振技术（LF-NMR)检测猪肉中不易流动水的指标：峰时间 (T21)、峰面积（A21)、峰面积比（P21)建立判别函数模型，它可以直观的反映猪肉是否注 水、是否解冻，可以广泛应用于各级食品安全监管部门和机构，积极保障老百姓舌尖上的安 全。
【附图说明】
[0037] 图1是本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0038] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0039] 如图1所示，在大量数据基础上，采用SAS统计学软件进行统计分析，建立判别函 数；之后，注水、解冻猪肉检测分析系统以上述判别函数为核心，由数据采集接口模块、数据 预处理模块、判别结果计算模块、判别结果输出模块四个模块组成：
[0040] 其中：数据采集接口模块从核磁共振仪数据库读取样本原始的核磁共振数据；
[0041] 数据预处理模块处理样本原始数据，获取样本的不易流动水的指标：峰时间 (T21)、峰面积（A21)、峰面积比（P21)三个指标的数值；
[0042] 数据计算模块将T21、A21、P21三个数值引入注水、解冻猪肉判别函数，计算样本 隶属于正常猪肉、注水猪肉、解冻猪肉的概率。
[0043] 数据输出模块按照待测材料隶属于正常猪肉、注水猪肉、解冻猪肉的概率值的最 大值，采用图片方式直观输出样本属于正常猪肉、注水猪肉、解冻猪肉的哪一种，且以文字 方式显示样本隶属于正常猪肉、注水猪肉、解冻猪肉的概率值。
[0044] 其中：注水、解冻猪肉判别函数为待测猪肉（样本X)属于某组别（t组）的事后概 率 P (t IX)。
[0048] A2⑴表示样本X与t组之间的平方距离；
[0049] 1表示包含了21、六21、？21三个元素的向量；
[0050] mt为第t组的自变量（T21、A21、P21)均值向量；
[0051] St为第t组的协方差矩阵；
[0052] |St| *St矩阵的行列式值；
[0053] t为各组的下标，t = 1，2, 3,共有3组，第1组为解冻组，第2组为未注水组，第3 组为注水组；第1组解冻组以27个样本为例；第2组未注水组以51个样本为例；第3组注 水组以45个样本为例；分别计算各组数据的均值向量叫、协方差矩阵S t以及5：1、|St|，带 入事后概率公式，得到注水、解冻猪肉判别函数
：
[0066] 本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
【主权项】
1. 一种注水、解冻猪肉检测分析系统，其特征在于，所述系统包括： 数据采集接口模块：从核磁共振仪数据库读取样本原始的核磁共振数据； 数据预处理模块：获取样本不易流动水的三个指标数值，包括：峰时间T21、峰面积A21 和峰面积比P21 ; 判别结果计算模块：将待测样本的峰时间T21、峰面积A21和峰面积比P21引入注水、 解冻猪肉判别函数，计算样本隶属于正常猪肉、注水猪肉和解冻猪肉的概率； 判别结果输出模块：输出计算结果。2. -种注水、解冻猪肉检测分析方法，其特征在于，它包括以下步骤： (1) 、对于解冻猪肉、未注水组猪肉和注水猪肉三类猪肉，分别选取若干个样本，采用 核磁共振仪对选取的样本进行数据采集，从核磁共振仪数据库读取样本原始的核磁共振数 据； (2) 、对选取的样本原始的核磁共振数据进行数据预处理，获取样本不易流动水的三个 指标数值，包括：峰时间T21、峰面积A21和峰面积比P21 ;计算各类猪肉的峰时间均值〒 峰面积均值XII和峰面积比均值Mr，将三类猪肉的峰时间均值万1、峰面积均值XII和 峰面积比均值ii!代入事后概率函数，建立注水、解冻猪肉判别函数； (3) 、采用核磁共振仪对待测样本进行数据采集，从核磁共振仪数据库读取待测样本原 始的核磁共振数据； (4) 、对待测样本原始的核磁共振数据进行数据预处理，获取样本不易流动水的三个指 标数值，包括：峰时间T21、峰面积A21和峰面积比P21 ; (5) 、将待测样本的峰时间T21、峰面积A21和峰面积比P21引入注水、解冻猪肉判别函 数，计算样本隶属于正常猪肉、注水猪肉和解冻猪肉的概率。3. 根据权利要求2所述的注水、解冻猪肉检测分析方法，其特征在于，它还包括：(5)按 照待测样本隶属于正常猪肉、注水猪肉和解冻猪肉的概率的最大值，采用图片方式输出待 测样本属于正常猪肉、注水猪肉、解冻猪肉的哪一种，且以文字方式显示该样本隶属于正常 猪肉、注水猪肉和解冻猪肉的概率值。4. 根据权利要求2所述的注水、解冻猪肉检测分析方法，其特征在于步骤（2)中，注水、 解冻猪肉判别函数为待测猪肉样本X属于某类猪肉t的事后概率p(tIX):其中， exp(-0.5XD,2⑴)表示指数运算> D2(.r) =(\ -m, )!S.1 (.* -m,) +ln|S. | ： A:U)表示待测样本X与第t组即第t类猪肉向量之间的平方距离； X表示包含样本的峰时间T21、峰面积A21和峰面积比P21三个元素的向量； mt为第t组的自变量峰时间T21、峰面积A21和峰面积比P21的均值向量TiT、X^T和 P2\ (X-mt)'表示待测样本x与第t组即第t类猪肉向量之差的矩阵的逆矩阵； St为第t组向量的协方差矩阵； St|SSt矩阵的行列式值； t为各组的下标，t= 1、2、3,第1组为解冻组猪肉，第2组为未注水组猪肉，第3组为 注水组猪肉；其中，nl、n2、n3分别表示第1组解冻组猪肉中样本的个数，第2组为未注水组猪肉中 样本的个数和第3组注水组猪肉中样本的个数。5.根据权利要求4所述的注水、解冻猪肉检测分析方法，其特征在于nl、n2和n3的数 值根据统计需要进行设置。
【专利摘要】一种注水、解冻猪肉检测分析系统及其方法，本发明属于计算机软件和农产品质量检测领域，采用低场核磁共振技术（LF-NMR）检测猪肉中不易流动水的指标数据建立注水、解冻猪肉的判别函数模型，它可以直观的反映猪肉是否注水、是否解冻，可以广泛应用于各级食品安全监管部门和机构，积极保障老百姓舌尖上的安全。
【IPC分类】G01N24/08
【公开号】CN105044141
【申请号】CN201510389356
【发明人】李春保, 周光宏, 徐幸莲, 庞之列, 江龙建
【申请人】南京农业大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月3日