СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА МЯСА Российский патент 2015 года по МПК G01N33/12 

Предлагаемое изобретение относится к пищевой промышленности, в частности, к мясной промышленности и может найти применение при экспресс-контроле качества мяса после убоя животных потребителем этого продукта и в технологических процессах для оценки качества и классификации мяса и мясного сырья по признакам: PSE (бледное, экссудативное), DFD (темное, плотное, сухое) и NOR (нормальное).

Проблема выявления и переработки мясного сырья нетрадиционного качества, так называемого мяса с признаками (свойствами) PSE и DFD, до сих пор остается весьма актуальной. Появление признаков PSE, DFD происходит, как правило, в мышцах чувствительных к стрессу животных под воздействием различных факторов, и послеубойные процессы в мясе с этими тремя признаками формируются на различном биохимическом фоне. Причиной же появления некачественных признаков PSE, DFD в мясе животных, устойчивых к стрессу, связаны с различными их патологиями, несбалансированным кормлением, нарушения параметров микроклимата, условий содержания и др. [Криштанович В.И., Колобов СВ. Яблоков Д.И. Потребительские свойства мяса с отклонениями в процессе автолиза // Мясная индустрия. - 2005. - M1. - С.30-33]. Определяющим условием формирования качества мяса после убоя является характер процесса автолиза, который характеризуется различными биохимическими процессами, в том числе и распадом гликогена с образованием молочной кислоты, при котором происходит смещения активной кислотности pH. Обычно считается, что мясо с признаком DFD имеет значение pH более 6,2, у мяса с PSE свойствами этот показатель имеет значение менее 5,2 [Лисицын А.Б., Липатов Н.К, Кудряшов Л.С. и др. Теория и практика переработки мяса. - 2-е изд. - М.: Эдиториал сервис, 2008. - 308 с.].

Мясо с признаками PSE не пригодно для производства вареных колбас, так как приводит к повышению потерь влаги при переработке, ухудшению вкуса готовых изделий. Плотная же консистенция мяса с признаком DFD и высокие значения pH ограничивают продолжительность его хранения и переработки, но делают его эффективным для производства сырокопченых продуктов. Учитывая выше изложенное, процедура контроля качества мяса и мясной продукции является важной составляющей процесса переработки мяса, особенно при поточном производстве. Осуществление же экспресс-контроля качества мяса является одной из первоочередных задач, так как от оперативности контроля и объективности оценки признаков мяса зависит в целом качество выдаваемой потребителю продукции, ее себестоимость, своевременность выбора и применения адекватных мер по снижению брака в производстве и др. Разработка экспресс-метода контроля качества продукции является актуальной и потому, что на его основе в дальнейшем для массового потребителя мясных продуктов появляется возможность создания объективных портативных средств оценки их качества с приемлемой ценой, и покупатель сможет оценивать с помощью приборов-индикаторов интегральный показатель качества, например свежесть приобретаемых мясных продуктов.

Известен способ контроля пищевой ценности мяса, предусматривающий после убоя и разделки туш животных измерение pH мяса и последующую сортировку [SU Авторское свидетельство 1449904 A, кл. G01N 33/12, опубл. 07.01.89, Бюл. №1]. Затем туши мяса подвергают воздействию электрического тока промышленной частоты импульсами длительностью 0,6÷0,8 с и скважностью 1÷1,5 с в течение 12-14 мин и делают повторный замер pH. Контроль качества разделения полутуш мяса на низкую и нормальную его пищевую ценность осуществляют по разнице показаний pH: до и после электрического воздействия.

Классификация мяса при этом требует длительного процесса, так как процедура способа включает двойное измерение величины pH до и после электрического воздействия. Кроме того, осуществление способа связано с опасностью поражения рабочего персонала электрическим током, и на основе этого способа сложно реализовать автономные портативные средства в связи с необходимостью применения высокоэнергоемких источников питания (аккумуляторов). Этот способ не предусматривает достоверную классификацию мяса по признакам PSE, DFD и NOR.

Известен способ определения качества мяса, предусматривающий подготовку образца и измерение коэффициента отражения образца мяса R₁ на длинах волн 480÷520 нм и R₂ - 640÷720 нм и оценку качества путем расчета соотношения измеряемых значений этих величин: К=R₁+10R₁/R₂ [SU №1244589 A1, G01N 33/12, СССР. Способ определения качества мяса. 1989]. Данный способ позволяет реализовать автономные портативные средства оценки качества мяса.

Но и этот способ не позволяет отсортировать мясо по признакам PSE, DFD и NOR. Кроме того, недостатками этого способа являются длительность и сложность процесса оценки качества, обусловленная последовательным замером коэффициента отражения в 2-х диапазонах длин волн отдельно приготовленных образцов мяса строго заданных размеров и вычислением интенсивности их окраски.

Известен способ контроля качества мяса, предусматривающий отбор пробы исследуемого образца, воздействие электромагнитным облучением заданного диапазона длин волн и измерение значения показателя, коррелирующего с качеством мяса в виде отношения значений величин интенсивности отражения исследуемого образца и эталона, измеренных с помощью выпускаемого промышленностью компаратора цвета шарового КЦШ, а контроль качества мяса ведут с учетом полученных значений величин этого отношения [RU патент №2092836 A Способ контроля качество мяса, 1997]. Авторы способа предлагают возможность осуществления сортировки мяса по соответствующим признакам. Мясо считают с нормальными свойствами при значении величины упомянутого отношения 1,05÷1,0, мясо с DFD-свойствами при 1,2÷1,25 и мясо с PSE-свойствами при 0,9÷0,95.

В данном способе в качестве показателя, связанного с признаками качества мяса, используют значение цветовой характеристики по интенсивности отражения исследуемого образца в сравнении с измеренным значением интенсивности отражения «эталона» и установление отношений этих значений с последующим контролем качества по установленному отношению. Недостатком способа является его сложность и трудоемкость. Действительно, процедура способа предполагают изготовление специального «эталона» (вспомогательного образца), соответствующего координатам цвета мяса с нормальным качеством. Для этого в кювету КЦШ заливают целлулоид и добиваются его окраски, близкой к цвету мяса с нормальным качеством, проводят гелеобразование и извлекают эталон и т.д., работая по методике паспорта этого не выпускаемого с 01.01.1984 г. отечественной промышленностью прибора КЦШ. При практической реализации технических устройств по рассматриваемому способу, во-первых, возникает необходимость с изготовлением «эталонов» для всех разновидностей мяса и мясных продуктов и их метрологической аттестации. Во-вторых, учитывая, что поверочная схема для средств измерения цветовых координат основана на калориметрической системе, предложенной Международной комиссией по освещению [ГОСТ 8.205-90 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений координат цвета и координат цветности], аттестация и сертификация такого технического устройства проблематична из-за высокой сложности и трудоемкости такой процедуры уже в ее методической метрологической части.

Известен колориметрический способ оценки свежести мяса с определением свойств NOR, PSE и DFD, включающий подготовку образца, формирования равномерного светового потока для подсветки образца с нескольких ракурсов, получение и регистрацию изображения образца с помощью цифровой камеры, преобразование изображения в цифровой формат для дальнейшего использования в компьютере и последующей обработке файла по специальной компьютерной программе, выделяющей цветовые характеристики и критерии качества [Алейников А.Ф., Пальчикова И.Г., Обидин Ю.В., Смирнов Е.С., Гляненко B.C., Чугуй Ю.В. Цифровая видеосистема для определения и анализа цветовых характеристик мясного сырья // Сиб. вест. с.-х. науки. 2013. - №1. - С.78-88]. При этом способе разработанная программа позволяет находить средние значения светлоты, доминирующей длины волны и насыщенности, а также среднеквадратическое отклонение по выборке данных для выделенной области цифрового изображения, по которым судят о признаках мяса. В данном способе реализовано преимущество цветовых методов - возможность применения компьютерных технологий технического зрения.

К недостаткам способа следует отнести высокую энергоемкость применяемых технических средств и недостаточную достоверной оценки признаков NOR, PSE и DFD при поставке сырья с добавлением специальных красителей искусственно изменяющих его товарный вид (цветовые характеристики).

Известен способ оценки свежести мяса, основанный на пропускании через исследуемый образец мяса слабых переменных токов различной частоты, измерении электропроводности образца и построении графиков зависимости электропроводности от частоты воздействия, по которым судят о признаках NOR, PSE и DFD мяса и мясных продуктов [Установки для оценки степени свежести мяса / А.Ф. Алейников, И.Г. Пальчикова, Ю.В. Обидин, Е.С. Смирнов, B.C. Гляненко, Чугуй Ю.В., А.Н. Швыдков // Достижения науки и техники АПК. - 2013. - 4. - С.74-77].

Данный способ отличает низкая его энергоемкость применяемых технических средств, которые можно использовать в виде переносного компактного средства оценки качества мяса. К недостатку способа следует отнести большой объем операций при построении графиков зависимостей сопротивления на различных частотах и сложность их анализа при проведении классификации мяса по признакам качества. Действительно, для конкретного вида мяса необходимо построить не менее 100 графиков (число выборки) исследуемых трех образцов с признаками NOR, PSE и DFD, чтобы в дальнейшем корректно применить методы математической статистики (корреляционный, ковариационный, регрессионный и другие) и осуществить классификацию мяса по трем признакам. Следует заметить, что при длительной процедуре измерений временной дрейф, происходящий из-за постоянной динамики процесса автолиза, достигает достаточно больших значений и снижает достоверность проведения такой классификации.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому способу (прототипом) является способ оценки свежести говядины [Предварительные результаты оценки свежести говядины методом импедансометрии / А.Ф. Алейников, B.C. Гляненко, И.Г. Пальчикова, Ю.В. Чугуй // Информационные технологии, системы и приборы в АПК: материалы международной научно-практической конференции «АГРОИНФО-2012» - Новосибирск, 2012. - Ч.2. - С.124-128].

Способ включает отбор и подготовку исследуемого и контрольного образцов мяса говядины; помещение их в дифференциальную ячейку с электродами с целью устранения поляризационных явлений на границе раздела электрод-ткань, предварительное получение трех монотонно убывающих функциональных зависимостей модуля полного электрического сопротивления (импеданса) мяса от частоты в диапазоне от 1 кГц до 1 МГЦ для образцов с признаками NOR, PSE и DFD; произвольного выбора из зависимости ряда двух фиксированных частот, отличающихся друг от друга по размеру не менее, чем на два порядка по всему диапазону этой зависимости; измерение импеданса образца на двух выбранных частотах и определения показателей качества по вычисленным отношениям «низкой» частоты к «высокой» частоте $$\frac{1}{КДП}=\frac{Z_{f_{в}}}{Z_{f_{н}}}.$$ Коэффициент КДП - коэффициент дисперсии поляризации заимствован из основ теории оценки функционального состояния человека, разработанной Б.Н. Тарусовым [Алейников А.Ф., Осенний А.С. Оценка интегрального функционального состояния организма по показателям электрической поляризуемости ткани: метод. реком. - Новосибирск, 1993. - 40 с.].

Однако этот способ не может производить достоверную классификацию по указанным признакам показателей качества мяса и ведет лишь отбраковку несвежего продукта с ярко выраженными признаками PSE. Кроме того, результат оценки свежести мяса зависит от расположения его волокон в исследуемом образце. Способ достаточно трудоемкий, так как требует многократного повторения измерений импеданса на двух частотах во всем диапазоне частот и вычислений значений безразмерного коэффициента $$\frac{1}{КДП}.$$

Задачей настоящего изобретения является разработка нового метода определения качества мяса и мясного сырья, пригодного для идентификации исследуемого образца мяса по его признакам.

Техническим результатом изобретения является экспрессный и информативный метод, позволяющий вести классификацию мяса по признакам его качества.

Задача изобретения решается тем, что, как и в известном способе-прототипе, производят подготовку пробы исследуемого образца, получают монотонно убывающие функциональные зависимости импеданса мяса от частоты в диапазоне частот для образцов мяса с признаками NOR, DFD и PSE, выбирают из полученных зависимостей первую и вторую частоты, измеряют импеданс образца на двух выбранных частотах и определяют показатели качества по отношению значений импеданса.

Новым в предлагаемом способе является то, что выбор первой и второй фиксированных частот измерения осуществляют путем определения общих интервалов функциональных зависимостей с выраженными динамическими изменениями импеданса в зависимости от частоты при условии, что хотя бы на одном из определенных интервалов зависимость не удовлетворяет условиям монотонности функции, что характеризует течение реакций с нарушением окислительно-восстановительных процессов, а о качестве мяса судят по формуле: $$k=\frac{Z{f}_{1п}+Z{f}_{1в}}{Z{f}_{2п}+Z{f}_{2в}}$$ ,

где k - безразмерный коэффициент;

Zf_1п - импеданс образца мяса с поперечным расположением волокон, измеренный на первой частоте f₁;

Zf_1в - импеданс образца мяса с продольным расположением волокон, измеренный на первой частоте f₁;

Zf_2п - импеданс образца мяса с поперечным расположением волокон, измеренный на второй частоте f₂;

Zf_1в - импеданс образца мяса с продольным расположением волокон, измеренный на второй частоте f₂

При этом первую частоту выбирают из диапазона от 27 до 32 кГц, характеризующего процесс разрушения клеточных мембран и развитие окислительных процессов, ускоряющих дальнейшую деградацию клеточных культур, который проявляет себя в гармоническом колебании значений импеданса исследуемого образца с нарастающей амплитудой в зависимости от частоты. Вторую частоту выбирают из диапазона от 115 до 118 кГц, характеризующего интенсивность гликолитических превращений в процессе автолиза мышечной ткани, которая проявляется в динамике изменения значений импеданса исследуемого образца в зависимости от частоты, причем вторая частота отличается по размеру от первой частоты не более, чем в 4 раза. При этом устанавливают принадлежность мяса к качественной группе PSE при значении безразмерного коэффициента k≤1,3; качественной группе DFD - при значении k=1,4÷1,8; а к качественной группе NOR - при значении k≥1,9.

Способ поясняется чертежами.

Фиг.1 - структурная схема исследовательской установки; фиг.2 - внешний вид кюветы; фиг.3 - внешний вид установки; фиг.4 - зависимость импеданса образца мяса со свойствами PSE и продольным расположением волокон от частоты; фиг.5 - зависимость импеданса образца мяса со свойствами NOR и продольным расположением волокон от частоты; фиг.6 - зависимость импеданса образца мяса со свойствами DFD и продольным расположением волокон от частоты; фиг.7 - зависимость импеданса образца мяса со свойствами PSE и поперечным расположением волокон от частоты; фиг.8 - зависимость импеданса образца мяса со свойствами NOR и поперечным расположением волокон от частоты; фиг.9 - зависимость импеданса от частоты образца мяса со свойствами DFD и поперечным расположением волокон.

Для подтверждения достоверности заявляемого способа брались образцы мяса говядины с признаками NOR, PSE и DFD.

Образцы для исследований отбирались в соответствии с ГОСТ 7269-79 «Мясо. Методы отбора образцов и органолептические методы определения свежести». Мясо с признаками NOR (нормальное) PSE (бледное, мягкое, водянистое) и DFD (темное, жесткое, сухое) отбирались из туши говядины. У приготовленных образцов определялась pH по ГОСТ Р 51478-99 «Мясо и мясные продукты метод определения концентрации водородных ионов (pH)» с помощью цифрового pH-метра «Анион». В мясе с признаками PSE концентрация водородных ионов лежала в пределах pH=5,0÷5,5; с признаками DFD - pH=6,6÷7,0; с признаками NOR - pH=6,0÷7,2. Линейные размеры образцов мяса выбирались исходя из размеров применяемых кювет (90×70×10 мм) и контролировались с помощью металлической линейки 0÷300 мм (ГОСТ 427-75 Линейки измерительные металлические. Технические условия). Образцы мяса для исследований приготавливали как с поперечной, так и с продольной ориентацией волокон. С целью снижения дополнительных погрешностей импеданса образцов осуществлялся контроль над температурой, относительной влажностью в помещении с помощью термогигрометра ИВА-6А.

Для обеспечения объективности доказательства преимуществ заявляемого способа при его реализации использовалась экспериментальная исследовательская установка способа-прототипа, структурная схема которой представлена на фиг.1.

Основным измерительным прибором установки является измеритель иммитанса МНИИПИ Е7-20 - 1, позволяющий измерять сопротивление R, емкость C, индуктивность L и другие электрические параметры по четырехточечной мостовой схеме на частотах 25 Гц - 1 МГц. Прибор предназначен для измерения параметров объектов, представляемых параллельной или последовательной двухэлементной схемой замещения, при синусоидальном напряжении.

Кювета 2 (см. фиг.2) выполнена двухсекционной, каждая секция имеет токовые и потенциальные электроды. В одну секцию помещается образец мяса, в - другую вспомогательный образец, приготовленный на основе физиологического раствора и калогена. На токовые электроды подается синусоидальный сигнал выбранной частоты с измерителя иммитанса 1, а с потенциальных электродов снимается выходной сигнал, несущий информацию о значение измеренной разницы импеданса образца мяса и вспомогательного образца.

Кювета 2 охлаждается в боксе-холодильнике 3 (МТН-35В), температура контролируется термометром 4 (ЕТР-104, погрешность измерений ±1,5%).

На основе используемого протокола для управления измерителем иммитанса разработана специализированная программа E7-20.exe для связи с компьютером 5 через последовательный порт RS232 (com - порт ПЭВМ), полуавтоматического измерения выбранного параметра (R, L, C, Z) и записи результатов измерений в файл для обработки программой Microsoft Office Excel и построение по полученным результатам измерений графиков с интерпретацией промежутков между ними методом наименьших квадратов. Внешний вид установки импедансной спектроскопии приведен на фиг.3.

На этой установке был поставлен контрольный опыт реализация способа прототипа. Были выбраны две частоты измерения («низкая» частота 1 кГц и «высокая» частота 100 кГц) и по совокупности приемов способа прототипа проведено определение качества мяса образцов.

Результаты определения качественных признаков образцов занесены в табл.1.

Из таблицы 1 видно, что способ-прототип не позволяет достоверно отличить мясо с признаком NOR от мяса с признаком DFD. Кроме того, границы такой классификации по признакам NOR, PSE и DFD слишком близки друг к другу. В результате этого из-за различных влияющих воздействий в процессе измерения импеданса, особенно на высоких частотах, таких как - временной дрейф сопротивления границы раздела электрод-образец, временное и пространственное изменение емкости соединительных проводов, наведенные на них продольные и поперечные электромагнитные помехи и др. вызовут дополнительные погрешности измерения, и границы классификации могут слиться.

Таблица 1 Результаты измерения импеданса «на низкой» Z_fв=1 кГц, и «высокой» Z_fн=100 кГц частотах и вычисления безразмерного коэффициента 1/КДП (прототип) № п/п; признак Образец сырья; расположение волокон Импеданс, Ом $$1/КДП=\frac{Z_{fв}}{Z_{fн}}$$ $$Z_{f_{н}}$$ $$Z_{f_{в}}$$ 1) NOR поперечное 375,0 116,5 0,3 2) NOR продольное 277,5 143,0 0,5 3) DFD поперечное 287,5 95,6 0,3 4) DFD продольное 244,9 173,7 0,7 8) PSE поперечное 48,9 43,9 0,9 9) PSE продольное 54,7 43,5 0,8

Для осуществления предлагаемого способа полученные функциональные зависимости импеданса для признаков NOR, PSE и DFD были подвергнуты анализу с целью выявления интервалов зависимостей, не удовлетворяющих условиям монотонности функции с выраженными динамическими изменениями импеданса, характеризующими течения реакций в образцах с нарушенным автолизом.

Во всем диапазоне частот от 1 кГц до 1 МГц были выявлены два интервала, удовлетворяющие поставленным условиям.

Первый интервал частот f_1i охватывает диапазон частот от 27 до 32 кГц для мяса со свойствами PSE (см. фиг.4).

В данном случае нарушение окислительно-восстановительных процессов мяса с признаком PSE, связанное еще с патологией животного, вызвало колебание проводимости образца в этом диапазоне частот. Эти колебания обусловлены процессами деградации тканей исследуемого образца, при которых размеры межклеточных пространств обычно уменьшаются, и сопротивление их току заряженных частиц существенно возрастает [Алейников А.Ф., Осенний А.С. Оценка интегрального функционального состояния организма по показателям электрической поляризуемости ткани: метод. реком. - Новосибирск, 1993. - 40 с.]. Действительно, известно, что в мясе PSE очень быстро происходит разрушение клеточных мембран. А это вызывает развитие окислительных процессов в липидах, которые лавинообразно ускоряют дальнейшую деградацию клеточных структур [Лисицын А.Б., Липатов Н.Н, Кудряшов Л.С. и др. Теория и практика переработки мяса. - 2-е изд. - М.: Эдиториал сервис, 2008. - 308 с.].

В мясе же со свойствами NOR таких изменений не происходит, и течение автолиза носит классический характер (фиг.5).

Окислительные процессы малой интенсивности отмечаются и в мясе DFD (фиг.6), но из-за высоких значений его pH и водосвязывающей способности лавинообразной деградации клеточных структур не происходит.

Второй интервал частот f_2i охватывает диапазон частот от 115 до 118 кГц для мяса со свойствами PSE (см. фиг.7).

На участке этого интервала зависимость имеет ярко выраженную выпуклостью в направлении увеличения импеданса. Наблюдаемое увеличение проводимости на этом интервале частот связано с распадом аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) и гликогена.

Действительно, особенности процессов автолиза в мясе PSE и DFD рассматривают на основе представлений о скорости гликолиза и характера протеолиза в мышечной ткани на клеточном уровне. Во многих случаях в мясе с признаками PSE процесс распада гликогена и расщепления АТФ происходит очень быстро, когда резко возрастет содержание молочной кислоты (через час после убоя). Именно ускоренный гликолиз в тканях животных после убоя делает мясо экссудативным и бледным.

В некоторых случаях признаки PSE могут развиваться при нормальной скорости гликолиза [Лисицын А.Б., Липатов Н.Н., Кудряшов Л.С. и др. Теория и практика переработки мяса. - 2-е изд. - М.: Эдиториал сервис, 2008. - 308 с.].

Расщепление АТФ происходит по схеме: АТФ+H₂O→АДФ+H₃PO₄,

где АДФ - аденозиндифосфат;

H₃PO₄ - ортофосфорная кислота.

Так как в процессе этой реакции расходуется часть иммобилизованной воды в образце мяса, электропроводность несколько повышается, что и отражает выпуклость зависимости и размер между точкой перегиба выпуклости и наклонной асимптоты зависимости, представленной на фиг.7.

В мясе со свойствами NOR, как и в PSE-мясе, имеется достаточное количество гликогена, но процесс автолиза в нем идет классическим путем - распад гликогена, протекающий путем «фосфоролиза», замедляется в течение нескольких суток за счет накопления молочной кислоты и зависимость, приведенная на фиг.8, носит монотонно убывающий характер.

Аналогичная зависимость в этом диапазоне частот получена и для DFD-мяса (фиг.9). Выпуклость в этой зависимости менее выражена, чем в зависимости, приведенной на фиг.8, для мяса со свойствами NOR.

Объясняется это тем, что в мясе со свойствами DFD имеется незначительное количество гликогена после убоя, основные запасы гликогена израсходованы до убоя, образования молочной кислоты не происходит, pH мяса остается на одном уровне в течение несколько суток и поэтому мясо приобретает плотную консистенцию и темный цвет [Лисицын А.Б., Липатов Н.Н., Кудряшов Л.С. и др. Теория и практика переработки мяса. - 2-е изд. - М.: Эдиториал сервис, 2008. - 308 с.].

Далее, на частотах f₁₁, f₁₂, f₁₃, f₁₄, f₁₅, f₁₆ первого интервала Δf₁, и частотах f₂₁, f₂₂, f₂₃, f₂₄, f₂₅ второго интервала Δf₂ были измерены значения импеданса (Zf_1п и Zf_2в) образцов мяса с признаками NOR, PSE и DFD (табл.2, 3).

Таблица 2 Измеренные значения импеданса Zf₁ мяса в диапазоне частот интервала Δf_1i № п/п; признак Образец сырья; расположение волокон Частота f_1i, кГц f₁₁=27 f₁₂=28 f₁₃=29 f₁₄=30 f₁₅=31 f₁₆=32 Модуль полного сопротивления, Ом 1) NOR поперечное, Zf_1п 232,7 231,6 230,9 229,1 227,7 226,9 2) NOR продольное, Zf_1в 232,6 232,3 231,8 231,3 230,7 230,2 3)NOR Zf_1п+Zf_1в 465,3 463,9 462,7 460,4 458,4 457,1 4) DFD поперечное, Zf_1в 162,2 161,7 161,2 160,7 160,1 159,8 5) DFD продольное, Zf_1в 241,5 241,2 241,0 240,8 240,7 240,5 5) DFD Zf_1п+Zf_1в 403,7 402,9 402,2 401,5 400,8 400,3 8) PSE поперечное, Zf_1п 44,6 44,7 44,6 44,6 44,7 44,6 9) PSE продольное, Zf_1в 54,5 54,4 54,4 54,5 54,5 54,6 9) PSE Zf_1п+Zf_1в 99,1 99,1 99,0 99,1 99,2 99,2

Таблица 3 Измеренные значения импеданса мяса Zf₂ в диапазоне частот интервала Δf_2i № п/п; признак Образец сырья; расположение волокон Частота f, кГц f₂₁=114 f₂₂=115 f₂₃=116 f₂₄=117 f₂₅=118 Модуль полного сопротивления Z, Ом 1) NOR поперечное, Zf_2п 108,2 107,4 100,6 106,4 105,2 2) NOR продольное, Zf_2в 131,9 131,1 130,1 129,9 128,5 3) NOR Zf_2п+Zf_2в 240,1 239,1 230,9 236,3 233,7 4) DFD поперечное, Zf_2п 89,8 89,3 88,6 88,4 87,6 5) DFD продольное, Zf_2п 165,2 164,4 163,4 162,7 161,8 6) DFD Zf_2п+Zf_2в 255,0 253,7 252,0 251,1 249,4 7) PSE поперечное, Zf_2п 43,31 43,16 43,24 43,27 43,18 8) PSE продольное, Zf_2п 53,07 53,02 52,94 52,84 52,88 9) PSE Zf_2п+Zf_2в 96,38 96,26 96,18 96,11 96,06

Затем были произведены расчеты значений безразмерного коэффициента $$k_i=\frac{Z{f}_{1i}}{Z{f}_{2i}}$$ для возможных комбинаций частот интервалов Δf₁ и Δf₂ (табл.4-8).

Таблица 4 Значения коэффициента k_i, равного отношению импеданса, измеренного на частотах f₁₁, f₁₂, f₁₃, f₁₄, f₁₅, f₁₆ интервала Δf₁, к импедансу, измеренному на частоте f₂₁ интервала Δf₂ Признак Коэффициенты $$\frac{Z\Delta f_1}{Z\Delta f_2}=k_i$$ $$\frac{Z{f}_{11}}{Z{f}_{21}}$$ $$\frac{Z{f}_{12}}{Z{f}_{21}}$$ $$\frac{Z{f}_{13}}{Z{f}_{21}}$$ $$\frac{Z{f}_{14}}{Z{f}_{21}}$$ $$\frac{Z{f}_{15}}{Z{f}_{21}}$$ $$\frac{Z{f}_{16}}{Z{f}_{21}}$$ Δk_i Числовое значение NOR 1,94 1,93 1,93 1,92 1,91 1,91 1,91÷1,94 DFD 1,6 1,6 1,58 1,57 1,57 1,57 1,5÷1,60 PSE 1,03 1,03 1,03 1,03 1,03 1,03 1,03

Таблица 5 Значения коэффициента k_i, равного отношению импеданса, измеренного на частотах f₁₁, f₁₂, f₁₃, f₁₄, f₁₅, f₁₆ интервала Δf₁, к импедансу, измеренному на частоте f₂₂ интервала Δf₂ Признак Коэффициенты $$\frac{Z\Delta f_1}{Z\Delta f_2}=k_i$$ $$\frac{Z{f}_{11}}{Z{f}_{22}}$$ $$\frac{Z{f}_{12}}{Z{f}_{22}}$$ $$\frac{Z{f}_{13}}{Z{f}_{22}}$$ $$\frac{Z{f}_{14}}{Z{f}_{22}}$$ $$\frac{Z{f}_{15}}{Z{f}_{22}}$$ $$\frac{Z{f}_{16}}{Z{f}_{22}}$$ Δk_i Числовое значение NOR 1,95 1,94 1,94 1,93 1,92 1,91 1,91÷1,95 DFD 1,59 1,59 1,59 1,58 1,58 1,58 1,58÷1,59 PSE 1,03 1,03 1,03 1,03 1,03 1,03 1,03

Таблица 6 Значения коэффициента k_i, равного отношению импеданса, измеренного на частотах f₁₁, f₁₂, f₁₃, f₁₄, f₁₅, f₁₆ интервала Δf₁, к импедансу, измеренному на частоте f₂₃ интервала Δf₂ Признак Коэффициенты $$\frac{Z\Delta f_1}{Z\Delta f_2}=k_i$$ $$\frac{Z{f}_{11}}{Z{f}_{23}}$$ $$\frac{Z{f}_{12}}{Z{f}_{23}}$$ $$\frac{Z{f}_{13}}{Z{f}_{23}}$$ $$\frac{Z{f}_{14}}{Z{f}_{23}}$$ $$\frac{Z{f}_{15}}{Z{f}_{23}}$$ $$\frac{Z{f}_{16}}{Z{f}_{23}}$$ Δk_i Числовое значение NOR 2,02 2,02 2,00 1,99 1,99 1,98 1,98÷2,02 DFD 1,60 1,60 1,60 1,59 1,59 1,59 1,59÷1,60 PSE 1,03 1,03 1,03 1,03 1,03 1,03 1,03

Таблица 7 Значения коэффициента k_i, равного отношению импеданса, измеренного на частотах f₁₁, f₁₂, f₁₃, f₁₄, f₁₅, f₁₆ интервала Δf₁, к импедансу, измеренному на частоте f₂₄ интервала Δf₂ Признак Коэффициенты $$\frac{Z\Delta f_1}{Z\Delta f_2}=k_i$$ $$\frac{Z{f}_{11}}{Z{f}_{24}}$$ $$\frac{Z{f}_{12}}{Z{f}_{24}}$$ $$\frac{Z{f}_{13}}{Z{f}_{24}}$$ $$\frac{Z{f}_{14}}{Z{f}_{24}}$$ $$\frac{Z{f}_{15}}{Z{f}_{24}}$$ $$\frac{Z{f}_{16}}{Z{f}_{24}}$$ Δk_i Числовое значение NOR 1,97 1,96 1,96 1,95 1,94 1,93 1,93÷1,97 DFD 1,61 1,60 1,60 1,60 1,60 1,59 1,59÷1,60 PSE 1,03 1,03 1,03 1,03 1,03 1,03 1,03

Таблица 8 Значения коэффициента k_i, равного отношению импеданса, измеренного на частотах f₁₁, f₁₂, f₁₃, f₁₄, f₁₅, f₁₆ интервала Δf₁, к импедансу, измеренному на частоте f₂₅ интервала Δf₂ Признак Коэффициенты $$\frac{Z\Delta f_1}{Z\Delta f_2}=k_i$$ $$\frac{Z{f}_{11}}{Z{f}_{25}}$$ $$\frac{Z{f}_{12}}{Z{f}_{25}}$$ $$\frac{Z{f}_{13}}{Z{f}_{25}}$$ $$\frac{Z{f}_{14}}{Z{f}_{25}}$$ $$\frac{Z{f}_{15}}{Z{f}_{25}}$$ $$\frac{Z{f}_{16}}{Z{f}_{25}}$$ Δk_i NOR 1,99 1,99 1,98 1,97 1,96 1,96 1,96÷1,99 DFD 1,62 1,62 1,61 1,61 1,61 1,61 1,61÷1,62 PSE 1,03 1,03 1,03 1,03 1,03 1,03 1,03

Учитывая, что проводимость образцов мяса зависит от его структурно-механической характеристики - плотности, из тех же партий мяса с признаками NOR, PSE и DFD был приготовлен фарш, и на той же установке были проведены измерения импеданса на частотах f₁₁, f₁₂, f₁₃, f₁₄, f₁₅, f₁₆ первого интервала Δf₁ и на частоте f₂₂ второго интервала Δf₂ (ввиду малых отклонений значений Δk_i безразмерного коэффициента k_i его расчет для других частот f₂₁, f₂₃, f₂₄, f₂₅ второго интервала Δf₂ не проводился).

Результаты проведенных измерений импеданса фарша с признаками NOR, PSE и DFD и расчет безразмерного коэффициента k_i и его отклонений значений Δk_i приведен в табл.9, 10.

Таблица 9 Измеренные значения импеданса Zf₁ в диапазоне частот интервала Δf_1i № п/п; признак Вид мясного сырья Частота f_i, кГц f₁₁=27 f₁₂=28 f₁₃=29 f₁₄=30 f₁₅=31 f₁₆=32 f₂₂=115 Модуль полного сопротивления, Ом 1) NOR фарш 151,6 150,7 150,1 149,2 148,4 147,2 73,3 2) DFD фарш 152,0 150,5 150,0 149,5 148,9 148,3 86,0 3) PSE фарш 34,09 34,10 34,07 34,11 34,12 34,12 29,31

Таблица 10 Значения коэффициента k_i, равного отношению импеданса, измеренного на частотах f₁₁, f₁₂, f₁₃, f₁₄, f₁₅, f₁₆ интервала Δf₁, к импедансу, измеренному на частоте f₂₂ интервала Δf₂ (фарш) Признак Коэффициенты $$\frac{Z\Delta f_1}{Z\Delta f_2}=k_i$$ $$\frac{Z{f}_{11}}{Z{f}_{22}}$$ $$\frac{Z{f}_{12}}{Z{f}_{22}}$$ $$\frac{Z{f}_{13}}{Z{f}_{22}}$$ $$\frac{Z{f}_{14}}{Z{f}_{22}}$$ $$\frac{Z{f}_{15}}{Z{f}_{22}}$$ $$\frac{Z{f}_{16}}{Z{f}_{22}}$$ Δk_i Числовое значение NOR 2,07 2,06 2,05 2,04 2,03 2,01 2,01÷2,07 DFD 1,77 1,75 1,74 1,74 1,73 1,72 1,72÷1,77 PSE 1,16 1,16 1,16 1,16 1,16 1,16 1,16

Из анализа результатов измерений и проведенных вычислений критерия классификации мяса (безразмерного коэффициента k_i) (см. табл.2-10) видно, что у мяса с признаком NOR безразмерный коэффициент имеет значение k_i≥1,9; у мяса с признаком DFD - значение k_i=1,3÷1,8; у мяса с признаком PSE - значение k_i≤1,2.

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемое изобретение позволяет оценить качество и классифицировать говядину по группам NOR, PSE и DFD, обеспечить достоверность полученных результатов, а также снизить трудоемкость процедуры оценки.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Криштанович В.И., Колобов С.В., Яблоков Д.И. Потребительские свойства мяса с отклонениями в процессе автолиза // Мясная индустрия. - 2005. - №1. - С.30-33.

2. Лисицын А.Б., Липатов Н.Н., Кудряшов Л.С. и др. Теория и практика переработки мяса / под общ. ред. А.Б. Лисицына. - 2-е изд. - М.: Эдиториал сервис, 2008. - 308 с.

3. А.с. №1449904 A1, G01N 33/12, СССР. Способ контроля пищевой ценности мяса / Кудряшов Л.С., Большаков А.С., Горшкова Л.В. (СССР). - 4189766/31-13; заявл. 03.02.1987; опубл. 07.01.1989, Бюл. №1. - 4 с.

4. А.с. №1244589 A1, G01N 33/12, СССР. Способ определения качества мяса / Бугаев Н.И., Медведев В.А, Осипов С.Г. (СССР). - 3668583/28-13; заявл. 23.11.1983; опубл. 15.07.1986, Бюл. №26. - 2 с.

5. RU патент №2092836 A. Способ контроля качество мяса / Кудряшов Л.С., Гуринович Г.В., Потипаева Н.Н. - 95106570/13; заявл. 25.04.1995; опубл. 10.10.1997, Бюл. №20. - 4 с.

6. ГОСТ 8.205-90. Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений координат цвета и координат цветности.

7. Алейников А.Ф., Пальчикова И.Г., Обидин Ю.В., Смирнов Е.С., Гляненко B.C., Чугуй Ю.В. Цифровая видеосистема для определения и анализа цветовых характеристик мясного сырья // Сиб. вест. с.-х. науки. - 2013. - №1. - С.78-88.

8. Установки для оценки степени свежести мяса / А.Ф. Алейников, И.Г. Пальчикова, Ю.В. Обидин, Е.С. Смирнов, B.C. Гляненко, Чугуй Ю.В., А.Н. Швыдков // Достижения науки и техники АПК. - 2013. - 4. - С.74-77.

9. Предварительные результаты оценки свежести говядины методом импедансометрии / А.Ф. Алейников, B.C. Гляненко, И.Г. Пальчикова, Ю.В. Чугуй // Информационные технологии, системы и приборы в АПК: материалы международной научно-практической конференции «АГРОИНФО-2012» (Краснообск, 10-11 октября 2012 г.) / Рос. акад. с.-х. наук. Сиб. регион, отд-ние [и др.]. - Новосибирск, 2012. - Ч.2. - С.124-128.

10. Алейников А.Ф., Осенний А.С. Оценка интегрального функционального состояния организма по показателям электрической поляризуемости ткани: метод. реком. / Рос. акад. с.-х. наук, Сиб. отд-ние, Сиб. н.- и. физ.-техн. ин-т аграр. пробл. - Новосибирск, 1993. - 40 с.

Изобретение относится к области пищевой промышленности и предназначено для экспресс-контроля качества мяса и для классификации мяса и мясного сырья по группам PSE, DFD и NOR. Способ оценки качества мяса путем подготовки пробы исследуемого образца; предварительного получения трех монотонно убывающих функциональных зависимостей модуля полного электрического сопротивления мяса от частоты в диапазоне от низких до высоких частот для образцов мяса с признаками NOR, DFD и PSE и выбора из полученных зависимостей первой и второй фиксированных частот; измерения модулей полного электрического сопротивления образца на двух выбранных частотах и определения показателей качества по отношению измеренных значений модулей полного электрического сопротивления, отличается тем, что выбор первой и второй фиксированных частот измерения осуществляют путем определения общих интервалов функциональных зависимостей с выраженными динамическими изменениями модуля полного электрического сопротивления в зависимости от частоты, при условии, что хотя бы на одном из определенных интервалов зависимость не удовлетворяет условиям монотонности функции, что характеризует течение реакций с нарушением окислительно-восстановительных процессов, а о качестве мяса судят по формуле

где k - безразмерный коэффициент;

(Z_f1)п - модуль полного электрического сопротивления образца мяса с поперечным расположением волокон, измеренный на первой частоте f₁;

(Z_f1)в - модуль полного электрического сопротивления образца мяса с продольным расположением волокон, измеренный на первой частоте f₁;

(Z_f2)п - модуль полного электрического сопротивления образца мяса с поперечным расположением волокон, измеренный на второй частоте f₂;

(Z_f2)в - модуль полного электрического сопротивления образца мяса с продольным расположением волокон, измеренный на второй частоте, f₂.

При этом первую частоту выбирают из диапазона от 27 до 32 кГц, характеризующего процесс разрушения клеточных мембран и развитие окислительных процессов, ускоряющих дальнейшую деградацию клеточных культур, который проявляет себя в гармоническом колебании значений модулей полного электрического сопротивления исследуемого образца с нарастающей амплитудой в зависимости от частоты. Вторую частоту - из диапазона от 115 до 118 кГц, характеризующего интенсивность гликолитических превращений в процессе автолиза мышечной ткани, которая проявляется в динамике изменения значений модулей полного электрического сопротивлений исследуемого образца в зависимости от частоты. Вторая частота отличается по размеру от первой частоты не более чем в 4 раза. При этом при значении безразмерного коэффициента k≤1,3 устанавливают принадлежность мяса к качественной группе PSE, при значении k=1,4÷4,8 - качественной группе DFD, а при значении k≥1,9 - к качественной группе NOR. Использование заявленного изобретения обеспечивает достоверную классификацию мяса по группам NOR, PSE и DFD и снижение трудоемкости. 9 ил., 10 табл., 1 пр.

Способ оценки качества мяса путем подготовки пробы исследуемого образца; предварительного получения трех монотонно убывающих функциональных зависимостей модуля полного электрического сопротивления мяса от частоты в диапазоне от низких до высоких частот для образцов мяса с признаками NOR, DFD и PSE и выбора из полученных зависимостей первой и второй фиксированных частот; измерения модулей полного электрического сопротивления образца на двух выбранных частотах и определения показателей качества по отношению измеренных значений модулей полного электрического сопротивления, отличающийся тем, что выбор первой и второй фиксированных частот измерения осуществляют путем определения общих интервалов функциональных зависимостей с выраженными динамическими изменениями модуля полного электрического сопротивления в зависимости от частоты, при условии, что хотя бы на одном из определенных интервалов зависимость не удовлетворяет условиям монотонности функции, что характеризует течение реакций с нарушением окислительно-восстановительных процессов, а о качестве мяса судят по формуле
где k - безразмерный коэффициент;
(Z_f1)п - модуль полного электрического сопротивления образца мяса с поперечным расположением волокон, измеренный на первой частоте f₁;
(Z_f1)в - модуль полного электрического сопротивления образца мяса с продольным расположением волокон, измеренный на первой частоте f₁;
(Z_f2)п - модуль полного электрического сопротивления образца мяса с поперечным расположением волокон, измеренный на второй частоте f₂;
(Z_f2)в - модуль полного электрического сопротивления образца мяса с продольным расположением волокон, измеренный на второй частоте f₂,
при этом первую частоту выбирают из диапазона от 27 до 32 кГц, характеризующего процесс разрушения клеточных мембран и развитие окислительных процессов, ускоряющих дальнейшую деградацию клеточных культур, который проявляет себя в гармоническом колебании значений модулей полного электрического сопротивлений исследуемого образца с нарастающей амплитудой в зависимости от частоты, а вторую частоту - из диапазона от 115 до 118 кГц, характеризующего интенсивность гликолитических превращений в процессе автолиза мышечной ткани, которая проявляется в динамике изменения значений модулей полного электрического сопротивления исследуемого образца в зависимости от частоты, причем вторая частота отличается по размеру от первой частоты не более чем в 4 раза,
при этом при значении безразмерного коэффициента k≤1,3 устанавливают принадлежность мяса к качественной группе PSE, при значении k=1,4÷4,8 - к качественной группе DFD, а при значении k≥1,9 - к качественной группе NOR.