食用肉色调的数字化检测

朱永宁

(大连大学生物工程学院,大连辽宁116622)

食用肉色调的数字化检测

朱永宁

(大连大学生物工程学院,大连辽宁116622)

食肉色调检测的直接法和间接法的基本原理,同时依据CTELAB表色系的色调三维空间理论,通过牛肉检测实例说明食肉色素蛋白质(血红素蛋白质)的诱导体形态变化与生肉反射光谱的关系,生肉的反射光谱与明度、色度(a*、b*)的关系,结果显示a*、b*值与食肉新鲜度成正比关系.

反色光谱;数字化;色调;色素蛋白质;诱导体

食用肉是当前人民生活的必需品,随着人民生活水平的不断提高,食用肉在人们的饮食中所占的地位越来越重要,因为它具有良好的适口性,并含有大量人类所需要的营养素,例如:动物蛋白质、必需氨基酸、维生素、矿物质和微量元素,尤其是B族维生素等与人类所需的种类较相近.肉食品需求量的增加促进了食品加工业、食品运输业和畜产品进出口贸易的迅速发展.然而,在肉食品出售、加工、特别是在运输过程中存在着一个共同的问题,就是新鲜度的检测与保持.

肉食品的新鲜度主要体现在质量的变化与感官的变化上.而质量的变化往往可由感官的变化做出粗略的判断.食用肉的感官主要包括:色、香、味、触摸感等,在这其中颜色变化最为直观.通常新鲜肉如:猪、牛、羊肉等,表面色调是鲜红色,内部为紫红色.随着时间的延长,陈旧肉则表现为灰红色[1,2].在日常生活中人们总是靠肉眼观察,从颜色变化来分析其新鲜程度,这种判断方式显然是不够科学的.因为色泽是靠光源对物体照射,经物质吸收、反射后,通过人肉眼得到的反应.不同的光源,不同的物质,不同人的反应都能造成判断结果的误差.随着光学测量技术和计算机处理技术的发展,利用光学测量手段对食用肉的外观色泽(新鲜度)进行科学的定量标定已经得到了广泛的应用[3].

1 色泽测定的基本原理

1.1 间接测定法

食用肉的色调是由其色素-血红素蛋白质的天然诱导体形态不同所决定的.而食用肉中的血红素蛋白主要是肌红蛋白(Mb)和少量的血红蛋白(Hb),这二种蛋白质均具有三种不同的天然诱导体形态,即还原态(Red-Mb,Red-Hb)氧合态(Oxy-Mb,Oxy-Hb)和高铁氧化态(Met-Mb,Met-Hb).三种诱导体形态之间的相互转化关系和色调变化情况,如图1所示[4].

图1 血红素蛋白质三种诱导体构型的相互关系

食用肉的色调实际上是由血红素蛋质的三种天然诱导体的组成关系所决定的.由于血红素蛋白质三种天然诱导体形态分别有不同的色调特征,因此,造成了食用肉在不同新鲜状态下体现出不同的颜色变化.新鲜肉中的血红素蛋白质主要是以表面的氧合态(Oxy-)和内部的还原态(Red-)的形式存在,而陈旧肉约有40%以上的的血红素蛋白质转化成了高铁氧化态(Met-).因此,肉的新鲜程度,主要决定于Oxy-的转化率和Met-的生成率.这里提到的所谓间接测定法就是指在检测某一物质中的某一成分时,常采用分离检测的方法.即先将食肉中待测成分(如:血红素蛋白质)抽提出来,再经过比色法或其它化学方法测定其含量或诱导体构型,最后通过各种诱导体构型的含量确定食用肉的新鲜程度.但是,对于Mb来说因为氧化反应进行迅速,在提取过程中诱导体构型的转化会随之发生,在切割和细胞破碎的同时,一部分Ret-Mb和Oxy-Mb可被氧化为Met-Mb,所以,抽提产物检测的结果不能代表样品抽提前的实际状态.此外,抽提时必需破坏样品外形,会造成一定的经济损失,耗时耗材.因此,间接测定法在实际应用中收到了一定的局限性.

1.2 直接测定法

食用肉的直接测定是利用其反射光谱法对食用肉色素含量及色素构型的相互关系进行的一种非破坏性测定方法,是70年代发展起来的新方法[1-2].该方法具有诸多的优点.首先,它不需要对待测物质外形进行破坏性抽提,可在原形条件下进行适时跟踪检测色素蛋白质诱导体动态变化过程.其次,因为是表面测定,所以,物质内部的变化对其表面的影响会相对减少.但若对其进行切割,也可快速测定出内部形态.另外,此法对于真空包装食品的测量,可以采取透明材料包装,在不破坏包装袋的情况下,以透明包装材料消除其影响,进行直接测定.

目前常使用的直接测定法是以KabelkAMunk的理论为基础[2],用K/S(吸收散乱系数比)表示,其表述式为:K/S=(1-R)2/2 R∞区的透射光谱Mb浓度:1mg/ml

图2 猪肌红蛋白诱导体形态在可见光

图3 猪肉样品肌红蛋白三种诱导体形态状态下的反射光谱数字为等吸光点波长;

其中,R∞是随肉的厚度增加的最大反射率(0

L*=116(Y/Yn)1/3-16

a*=500〔(X/Xn)1/3-(Y/Yn)1/3〕

b*=200〔(Y/Yn)1/3-(Z/Zn)1/3〕

图4 CIELAB表色系的颜色特性

其中X、Y、Z是待测样品的XYZ表色系的三刺激值.L*和a*、b*三个因子可通过分光测色仪直接测出.

2 直接测定法应用实例

实验采用由超市购买的新鲜牛肉,切成3cm3方块,4℃放置一定时间,虽时间延长氧合型血红素(Oxy)含量会发生下降趋势,通过CM -1000自动测色仪检测a*、b*值随Oxy浓度变化的改变情况.结果如图5所示,其总的趋势是a*、b*值随着Oxy(%)的降低而降低.因为a*值代表红色,a*值越大,则红色越鲜艳; b*值代表黄色,b*值越大,则黄色越鲜艳.因此,Oxy含量越高,a*、b*值越大,说明食用肉越新鲜.反之亦然.当食肉色调测值a*、b*下降时,说明其新鲜度发生了变化,Oxy-含量降低,Met-型增高.因此,若采用某种方法能够稳定a*、b*值不发生(或少发生)变化,则定可导致食肉质量稳定,新鲜色调及新鲜度保持.

图5 牛肉中氧合型血红素浓度对a*、b*的影响

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The Exam ination for the D igital ofM eat Color

ZHU Yong-ning

(Bioengineering College,Dalian University,Dalian,116622,China)

The paper introduced the basic principle of direct method and the indirect method at the meat color examination.Simultaneity introduced the theory of CTELAB color three-dimensional space.Through the example that examine the beef explain that relation of meat's pigment(hemoprotein)inducer with the reflectivity spectra of raw,the relation of reflectivity spectra of raw with lightness,chroma(a*and b*).The resulting display freshnessof raw are direct ratio relationswith a*and b*value.

reflection spectrum,digital,hue,chromoprotein,inductor

book=89,ebook=160

S811

A

1008-2395(2010)06-0089-03

2010-05-26

辽宁省教育厅科学技术研究资助项目(20060068)

朱永宁(1956-),女,副教授,E-mail:zhuyongning@dlu.edu.cn