食品檢測中肉類品質的檢測技術分析及研究

　　摘要：近年來，食品的安全問題越來越引起人們的關注。肉類食品的檢驗也正朝著更加安全和衛生的方向發展,檢驗質量不斷提高。該文介紹了當代肉類品質檢測技術，包括物理分析法中的計算機視覺技術、超聲波技術、電磁學檢測技術；儀器分析法的高效液相色譜、毛細管電泳安培法、近紅外光譜分析技術、核磁共振波譜分析技術；現代分子生物學技術的核酸探針檢測技術、生物芯片檢測技術和微生物快速檢驗方法。 
　　 
　　隨著經濟的快速增長，國民生活的日益提高，我國肉類消費量也在快速增長，由肉類食品所引起的食物安全問題也不斷增多，如“禽流感”、 “豬鏈球菌中毒”等.傳統的檢測技術費時費力,檢測效率低,已經達不到現代檢測所需的快速、準確、實時、無損等要求。 現代的肉品檢測技術，注重實用性和精確性。儀器微型化、低耗能化、功能專用化、多維化、一體化、成像化；生物技術被大量應用；與計算機技術結合得越來越緊密；不斷采用其它領域的新技術；生理學中的感覺器官生理變動規律和電生理學研究學方法等。 
　　1 物理方法 
　　1.1 計算機視覺技術 
　　計算機視覺技術通過計算機模擬人的判別準則去理解和識別圖像，用圖像分析作出相應結論的實用技術，其中圖像處理和圖像分析是計算機視覺技術的核心。 
　　計算機視覺技術可對其新鮮度作出判定；基于神經網絡分類器的立體顏色直立圖可用于分析雞胴體全身缺陷。李剛等構建了由氣體傳感器陣列、數據采集單元、神經網絡組成的智能檢測辨識系統，通過豬肉樣本的測試與分析表明，該方法可實時準確地識別肉類新鮮度，辨識準確率可達9 0 % 以上。Malone 等以圖像處理方法和專家系統控制為基礎，研發了一個分析系統，該系統可以根據圖像分析的結果并參照數據庫作出正確的判斷，確定魚片脊骨的位置，并操縱高壓水切割器剔除魚片中的脊骨。機器視覺系統也用于研究豬腰肉的品質波動和分級，如用400 ～700nm 的光纖反射測量系統可以檢測出明顯的PSE 豬腰肉，同時根據豬肉品質優劣進行分級。 
　　1.2 超聲波技術 
　　超聲波檢測技術是利用肉品在超聲波作用下的吸收特性、衰減系數、傳播速度、本身的聲阻抗和固有頻率，測定肉品組成成分、肌肉厚度、脂肪厚度的快速無損在線檢測、分級方法。 
　　利用超聲波可以測定肉品(活體或尸體) 的成分，如牛、羊、豬等的背膘厚度及脂肪含量。Benedito等應用超聲波傳播速度的變化檢測發酵香腸的化學成分，發現在脂肪中溫度每升高1 ℃超聲波速減慢5.6m/s;在瘦肉中，超聲波速隨溫度上升而上升。 
　　Brondum 等使用超聲波在線檢測豬胴體的系統，該系統包括1 6 個超聲波傳感器，可以確定膘厚、肥瘦、產肉率(與胴體重量有關)、 主要切割點等指標，其在線檢測速度可達1150 頭/h ，能達到較高的準確率。目前較好的產品有丹麥S F KTechnology A/S 公司研制的在線檢測產品。 
　　用超聲波圖像檢測脂肪厚度和腰部肌肉易受到操作人員、測量部位、超聲波頻率、被測物體的不規則性和肥瘦組織分布的不均勻性等因素的影響，而且實時超聲波圖像一般只能檢測某部位的化學成分而不是全身成分。所以，超聲波檢測技術更多地應用在線自動快速無損檢測，它具有適應性強、對人體無害、檢測靈敏、使用靈活等特點。該技術在國外已逐漸進入肉品實際檢測中，但我國在這方面的研究與應用尚未見報道。 
　　1.3 電磁學檢測技術 
　　肉品的組織、成分、結構、狀態等和其電磁特性有密切關系。如肉品從新鮮到腐敗的過程中。其阻抗值就有一定的變化規律。 
　　電磁掃描的原理是骨頭和肌肉這些含水的物質比脂肪有更高的導電率，它和豬、羊的無脂肪瘦肉有較好的相關性。Higbie 等采用測量胴體全身電導率的方法來估計無脂瘦肉和全脂肪含量，通過對不同部位和條件下的豬胴體檢測，發現可以用三或四變量公式預測無脂瘦肉重量，而且可以根據公式推算肉類各組分的含量，復相關系數R2>0.66。 測量豬酮體的電特性能有效確定豬肉不正常系水力及PSE 特性等早期衰變，因為系水力、pH 值、三磷酸腺苷(TP)的降低均與生物電阻抗以及相位變化有關。而電磁學檢測的變化曲線與計算機視覺技術和超聲波檢驗所得的變化曲線具有相似性。 
　　2 儀器分析方法 
　　2.1 高效液相色譜法 
　　高效液相色譜法( H P L C ) 特別適用于高沸點、不能氣化或熱穩定性差的有機物的分離分析，在食品行業中常用于食品添加劑、農藥殘留和生物毒素的分析檢測，具有靈敏度高、操作簡便、結果準確可靠、重現性好且成本較低的優勢。 
　　檢測抗生素的傳統方法是微生物法，靈敏度較、低耗時較長，一次只能檢測一種抗生素。反相HPLC 測定抗生素，簡便快速，能同時監測多種抗生素，已成為肉品檢測中的常用方法。湯麗芬等用反相HPLC 同時測定廣州地區肉類4 種抗生素的殘留量，結果表明；各抗生素的線性范圍均為0.01～ 1.0 μg/ml，相關系數均為0.99 以上(n=5)；回收率均為95.6% ～ 106.0%； 日內日間變異系數均在允許范圍內(小于15%)。 
　　2.2 毛細管電泳安培法 
　　1991 年Jorgenson 和Monnig 首次提出了高速毛細管電泳技術(HSCE 或fast-CE)，使分析時間縮短至幾分鐘內。毛細管電泳安培法具有靈敏度高、樣品體積小的特點。但電泳時間多為5～30min，因此近年來芯片毛細管電泳技術是電泳的一大熱點，芯片毛細管電泳技術實質上是將HSCE 的儀器微型化，采用窄內徑且短的毛細管和提高分離場強的方式來提高分析速度，因此保持電泳高效的同時提高其分析速度是電泳技術的發展趨勢。 
　　楊冰儀等采用高速毛細管電泳安培法對市售肉類中的人工合成雌激素己烯雌酚(DES) 進行了測定，結果表明：參數優化后，DES 在60s 內可以得到較好的分離，檢出限為1.0×10-8mol/L，DEC 濃度在1.48× 10-4～3.69 ×10-5mol/L，1.25×10-6～1.85×10-7mol/L 與峰面積分段呈良好的線性關系；遷移時間和峰面積的相對標準偏差分別為0.65%、2.2%。 
　　2.3 近紅外光譜分析技術 
　　近紅外技術NIR(nearinfrared)具有測量測信號數字化及分析過程綠色化的特點。在肉品檢測中，它可以用來測定屠宰分割過程中和肉制品加工中原料肉和成品的水分、蛋白質、脂肪等指標；也能鑒別冷凍肉并測定其保水性、滲透性、肉汁損失率和干物質含量。 
　　Ben-Gera 等采用紅外透射技術，研究了肉制品乳濁液中脂肪和水分的含量。Lanza 利用近紅外光譜分析研究了生豬肉和牛肉的水分、蛋白質、脂肪和卡路里含量，發現在波長為1100～ 2500nm 時，反射光譜與水分、脂肪和卡路里有較高的相關性(R0.987)，與蛋白質的相關系數(R)為0.885。此外，有研究表明：近紅外光通過光纖反射的透射特性與牛肉剪切力相關(R=0.798～0.826)，與水分、蛋白質、脂肪等指標也有較好的相關性。Park 等通過分析近紅外反射光譜以確定牛肉嫩度，采用主成分分析法(PCR，principal componen tregression)分析波長在1100～2498nm 處生肉的吸收光譜，發現其與測得的熟肉嫩度存在復相關系數R2=0.692，從而可以建立預測牛肉嫩度(口感)的分析模型。 

　　但該方法成本較高且分析較復雜。目前丹麥、德國已開發出在線檢測設備，而我國還沒有類似的檢測儀器。 
　　2.4 核磁共振波譜分析技術 
　　核磁共振波譜法是根據具有磁性質的原子核對射頻磁場的吸收原理，以測定各種有機或無機成分的檢測技術。它是一種無損檢測技術，可以檢測同一樣品的不同原子核，以便從不同角度對樣品進行觀察；另外它還具有結構和動力學信息敏感性，可以觀察樣品的化學結構特征和分子遷移。31P 因其天然豐度高(100%)，在細胞中的含量高(DNA、磷脂及ATP等)；化學位移范圍寬(約30)，共振譜線簡單容易識別；在生物體內普遍存在，且與生命過程息息相關，而使31PNMR 技術在生物樣品檢測中使用最多。 
　　31PNMR可用于檢測肉品中添加磷酸鹽的水解過程。Rongrong Li 研究了雞肉中不同磷酸鹽的水解過程，經檢測發現TSPP 和TKPP 的水解最快，大約1.25h 就可以完全水解為Pi。采用31PNMR 技術可以快速無損地區別和量化肌肉組織中的有機和無機磷酸鹽，為進一步解釋磷酸鹽的作用機理提供了方法。 
　　3 現代分子生物學技術 
　　3.1 核酸探針檢測技術 
　　核酸分子雜交可以用于待測核酸樣品中的特定基因序列。該技術不僅具有特異性、靈敏度高的優點，而且兼備組織化學染色的可見性和定位性。在肉品檢測中，核酸探針技術主要用于致病性病原菌的檢測。 
　　目前我國肉品致病菌的檢驗普遍采用傳統的細菌學檢驗方法和血清學方法，方法繁瑣，靈敏度和準確性都不高。核酸探針技術可檢測出10-12～10-9 的核酸，可廣泛應用于進出口動物性食品的檢驗，包括沙門氏菌、彎桿菌、輪狀病毒、狂犬病毒等多種病原體。 
　　核酸探針技術在實際應用中仍存在一些問題，如放射性同位素標記的核酸探針半衰期短、對人體有危害等（生物素標記的核酸探針雖然對人體無害，但受紫外線照射易分解），所以作為常規診斷特別是食品實驗室較不適用。 
　　3.2 生物芯片檢測技術 
　　生物芯片使研究中不連續的分析過程都集成在芯片上完成，實現檢測的連續化、集成化、微型化、信息化，單位面積內可以高密度排列大量的生物探針，每平方厘米可達5 10 萬個， 一次實驗就可檢測多種疾病或分析多種生物樣品，已經廣泛用于食品安全檢測、食品微生物檢測、動物疫病檢測、轉基因動植物檢測等方面。 
　　張慶峰等以卵清白蛋白為載體蛋白合成了雌二醇的結合物，并采用Cy3 新型熒光染料標記結合物，作為雌二醇的競爭物，建立了以競爭法為基礎的檢測肉品中雌二醇的免疫芯片新方法。該技術用生物芯片點樣儀在醛基化玻片表面點樣制備免疫微陣列，對雌二醇進行了定性定量檢測。結果表明熒光信號隨待測物濃度的降低而增強，待測物濃度在0.001～0.4μg/ml 的范圍內有較好的線性趨勢，檢測范圍為1 0.001 g/ml。 
　　4 微生物檢測技術 
　　當前，微生物電子學、微機技術濾光技術、生物傳感器等多項領域的突破，使得微生物快速檢測技術得到了改進，正朝著快速、準確、簡便及自動化的方向發展。利用傳統微生物檢測原理，結合先進技術，設計了形式各異的微生物檢測儀器設備，正逐步廣泛應用于肉品微生物檢測。如ATBExpression細菌鑒定智能系統、全自動微生物快速鑒定儀器VITEK、微生物總數快速測定儀、自動菌落計數系統、應用電阻抗技術的全自動微生物監測系統。 
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