磁共振成像之IR序列在猪肉质量评估中的应用初探

(4)灌肠,蒸煮,其它操作按常规要求。

18　咖喱油煎肠1811　原料
2号猪精肉(去脂肪,去筋)5kg ,猪腮肉215kg ,猪背膘1kg ,冰115kg 。

1812　辅料
1kg 肉馅添加的香辛料和添加剂:食盐16g ,
海拉宾CE 3g ,罗兰5g ,咖喱肠香料7g ,防腐液
8g ,咖喱格奴伊那10g ,蒸煮肠液体香料3g ,糖
20g 。

1813　加工方法
(1)把2号猪精肉和食盐、斩拌助剂、罗兰放
入斩拌机,干斩2圈,然后加入1/3的冰,高速斩
拌,加入剩余的冰,继续斩至3℃;
(2)加入肥膘和腮肉,高速斩拌至8℃;加入香料,继续斩拌至12℃;
(3)灌肠,其它工艺操作按常规要求。

(收稿日期　2005211204)
3　基金项目:获得江西省技术带头人培训计划项目资助,项目编号Z 02605。

磁共振成像之IR 序列在猪肉质量评估中的应用初探3
陈卫江1　张锦胜1　阮榕生1　何承云1　林向阳1,2
1　南昌大学教育部食品科学重点实验室
　南昌　330047
2　福州大学生物工程研究所　福州　350002
摘要　采用核磁共振成像技术(MRI ,magnetic res onance imaging )中的反转恢复自旋回波(IR ,inversion recov 2
ery spin echo )序列对猪肉进行二维成像,从信号成像的质量效果入手,在改变成像参数的情况下分析图像变化
规律。

探索IR 序列成像信号强度和对比度之间有相关性,得到最佳的参数。

这将为今后在猪肉的保藏与加工过程中质量的评估打下良好的基础。

关键词　核磁共振成像(MRI )　IR 序列　猪肉　信号强度
Research preliminarily on the application of MRI in IR
sequence to evaluation the quality of pork
Abstract This article is studying the rule of the image signal data when TR parameters is changed by IR sequence in MRI
system.A series of the MRI images outcome show the trend of data change.The rule between TR value and image signal value can be found.These results will be benefit for the quality analysis of meat in future w ork ,and produce a method for food quality as 2sessing.
K ey w ords MRI IR sequence P ork Image signal value
核磁共振(NMR :Nuclear Magnetic Res onance )
及其成像技术(MRI :Magnetic Res onance Imaging )在医学上的应用已取得了巨大的成功,这已经是毋庸质疑的事实。

它在活体组织研究、疾病的早期诊断等方面具有重要的应用价值,已是国内外的一个研究热点。

它的一个显著的优点的就是不需要侵入人体或样品内部,检测具有非破坏性(N ondestruc 2
tive ),不会对人体或样品产生任何毒副作用。

正由
于NMR 和MRI 技术的特点,此法也将成为分析、探明食品中不均匀的系列复杂特性的最佳研究手段之一。

如今,食品安全的问题越来越引起人们的重视,在人们逐渐开始质疑那些传统的物理和化学的检测方法的安全可靠性时,MRI 作为一种新的检测技术手段,正是人们寻找的理想的工具之一。

产品开发・试验研究
肉类工业
Meat Industry
磁共振成像的脉冲序列,实际上是各种参数测量技术的总称。

质子密度、T1驰豫时间、T2弛豫时间以及流动效应等等都是生物机体组织的本征参数,通过对这些相关参数的测量就可以推知组织的结构甚至功能状态。

因此,参数测量是获得磁共振图像的第一步。

在MRI中,参数测量是通过对90°和180°射频脉冲以及梯度脉冲的适当编排来实现的,编排的序列程序具有各自的特点和适用范围,成为某某脉冲序列。

这些脉冲的幅度、宽度、间隔时间以及施加顺序等因素直接影响信号的产生和空间编码过程。

脉冲序列及参数的正确选择,对图像的成像质量、效果、分辨率等均有重要影响。

由于核磁共振设备价格昂贵,限制了其在食品科学方面的应用研究,国内食品科学的核磁共振成像(NMR)应用研究还处在摸索阶段,没有完整的食品的核磁共振性质可供参考。

国外NMR技术在食品中的应用主要致力于研究食品水分、油脂等成分的性质变化,测量T1,T2值,与食品运输、储藏过程相联系,总结出相关食品的相关特性[1～3]等等。

本研究应用MRI成像设备对猪肉质量的评估做了基础的探索性研究。

实验中采用医学上常用的反转恢复序列(IR,inversion recovery)对猪肉进行了成像研究。

利用Minimri成像系统软件对小型核磁共振仪在不同参数下进行采样、成像,再应用Oisris4119软件,采集获得固定区域的信号值。

从图像成像的质量效果入手,探求成像参数与对比度、图像信号间的相关变化规律,并和T1值相联系,为探求食品成分T1值变化的一般方法,以及今后猪肉保藏、加工过程中的质量评估打下一个良好的基础。

1　材料与方法
111　材料与设备
材料:市售猪肉(真空包装)。

仪器设备:小型磁共振成像仪系统为宁波建信机械有限公司制造(Y DMI NG MRI Imaging system), Minimri成像系统分析软件为美国Minns ota大学磁共振实验室与华东师范大学研制,Oisris4119图像分析软件,Origin715数据分析软件。

112　实验方法
将市售猪肉用塑料袋真空包装后,置于成像磁体中心部位,利用小型核磁共振成像系统采用Minimri软件IRSE脉冲序列对在不同TR、TE参数值情况下进行采样、成像并输出图像到Oisris4119软件,采集获得固定区域的信号值。

最后汇集数据应用Origin715软件进行分析处理,拟合出衰减函数图线。

从曲线中,就可得出不同TR值下信号值变化规律。

根据上一步所得的结果数据显示,确定曲线变化大致规律,再进一步细化实验,得到详细图像信息,并总结信号、对比度的变化关系。

2　实验结果与讨论
IR序列又称为反转恢复脉冲序列(IR,inver2 sion recovery),通常由180°-
90°-180°RF脉冲联合作用,用公式表达为下式[4～6]:
(180°-TI-90°-FI D-180°-TE/2-echo-T’-180°)
其与SE脉冲序列不同之处在于激发脉冲不同, SE序列采用90°RF脉冲激发,而IR序列采用180°RF脉冲激发。

IRSE序列的参数范围,TI=200～800ms,TE=10～50ms,TR=500～2500ms,TR值必须大于TI,否则不能成像,通常以3倍TI为TR 值,有时也取两种组织的T1值的均数作为TI,以产生良好的对比度。

因此,在实验前将相位编码置零,只改变TI值,观察并记录回波信号的大小,其结果如图1所示。

图1　回波信号随时间变化的情况
从图1为TR时间不变的情况下,回波信号随TE的变化情况,改变反转时间,可以看到回波信号有一个明显的先减小后增大的过程。

回波信号的积分值在70ms左右达到最小,之后开始增大,而在70ms以下,都不能成像。

因此,TI值不能取太小,在后续的实验中均取TI为200ms,改变TR值进行成像实验。

成像结果如图2所示。

图像中,自由水含量大的肥肉当中信号明显强
肉类工业
Meat　Industry
产品开发・试验研究
图2　样品的磁共振成像图注:S 1,S 2为测定信号所选区域。

图3　TE =200ms ,TR 分别为
400,600,800,1000,1500ms 的成像
于含水量低的瘦肉,图像上半部显示为肥肉的位置。

通过Osiris 4119软件选取样品的两个不同坐标区域(S 1,S 2见图3),在TR 值100～1500ms 之间,间隔100ms ,做成像实验。

提取两个区域的信号值随时间变化的情况。

采集样品上的区域坐标值为:(Oisris 4119软件)
表1　实验的坐标值
S 1
S 2
X
Y X Y ROI 128110128140length
15
7
25
15
由图4中可以看出脂肪部分的信号强度在TR
值小于1000ms 时,没有显著变化,在1000ms 以后急剧减小。

肌肉部分的信号强度在TR 值小于1000ms 时,呈下降趋势,在1000ms 以后也急剧减
小。

将两者的信号值相减,其信号差值可以反映出
两者的对比度的大小如图5所示。

由图中可以看出,
两者的对比度呈现出一定的规律,先增大后减小。

其二次拟合回归方程为
Y=23680+35X -01
033X 2(R 2=0182)
Y:S 1和S 2部分的信号差,可以理解为对比
度;
X:TR 值(ms )。

在600ms 左右出现最大值。

即在TR600ms 成像的对比度效果最好。

综上所述,在TI 值为200ms ,TR 值600ms 时成像效果最佳。

在医学诊断中高质量的成像图对于病变部位的识别具有非常重要的指导意义。

同样,在食品科学的研究中,食品开始变质的部位往往由于微生物的活动出现大量水分的聚集。

因此,采用不同数值的
图4　S 1、S 2部分信号随TR 值的变化情况
图5　S 1-S 2差值随TR 值的变化情况
T 1加权成像可以非常满意的显示水分的分布。

在
对肉制品的进一步研究中,有于肉制品质量的快速定级。

在其他的应用方面,例如含瘦肉精的猪肉,外观肉质鲜艳,后臀肌肉饱满突出,脂肪非常薄,采用磁共振成像技术是否有助于瘦肉精猪肉的检测等等,还有待于我们进一步的研究。

从上述实验中在TR 值变化过程中图像信号的变化成一定关系,通过使用OriginPro 715软件离合出曲线规律。

根据图像信号值的变化与T 1之间的关系可知,在采集图像时在TI 值为200ms ,TR 值600ms 时成像效果最佳。

这将有利于今后对猪肉进行NMR 成像的质量分析的开展,提供了一种研究食品物质性质的方法。

参　考　文　献
1　R R oger Ruan ,X iaoan wang ,Paul L Chen.NMR study of
water in dough [J ].Paper -American S ociety of Agricultural Engineers ,1997,(3);60～62
2　R R oger Ruan ,X iaoan wang ,Paul L Chen ,et al.S tudy of
water in dough using nuclear magnetic res onance [J ].T rends in food and trchnology ,1999,10(10):213～230
产品开发・试验研究
肉类工业
Meat Industry
3　T routman M ichelle Y,Mastikhin Ig or V,Balcom Bruce J,et al.M oisture migration in s oft-panned con fections during en2 grossing and aging as observed by magnetic res onance imaging [J].F ood Engineering,2001,48(3):257～267
4　赵喜平.磁共振成像系统的原理及其应用[M].北京:科学技术出版社,2000.5　北丸龟三.核磁共振的基础与原理[M].北京:中国科学技术出版社,1991.
6　俎栋林.核磁共振成像学[M].北京:高等教育出版社,2004.
(收稿日期　2005210207)
肉品风味形成与美拉德反应
赵旭壮　西华大学生物工程学院　成都　610039
摘要　主要介绍了肉品中风味的形成,重点论述了美拉德反应在肉品风味形成中的作用。

肉品中风味的形成途径主要包括氨基酸和多肽的热降解,糖降解,硫胺素的热降解,羰基化合物与氮基酸之间的美拉德反应以及各种降解产物之间的反应。

其中美拉德反应对加热时肉品风味的产生起主要作用。

此外,还对影响肉品风味的因素进行了分析。

关键词　前体物质　肉品风味　美拉德反应
Review on the studying the formation of meat flav or and Maillard reaction
Abstract　This paper has mainly introduced the formation mechanism of flav or in meat products and stressed on the function of Maillard Reaction in the meat flav or.
K ey w ord　Precurs o　Meat flav or　Maillard Reaction
1　肉品风味的形成
肉中的肉香味前体物质主要包括两大类:一类是氨基酸、肽、核苷酸、硫胺素和还原糖,它们通过热反应产生基本肉香味(Basic Meat Flav or)物质,主要是硫化物和杂环化合物;另一类是甘油三酯、磷脂和脂肪酸,它们通过热降解产生特征肉香味物质,主要是醇、醛、酮和内酯类化合物。

这些香味物质都是低分子量的有机化合物,在对各种肉类制品的香味分析中已经发现了1100多种香味物质[1]。

111　氨基酸和多肽的热降解
氨基酸和多肽的热降解作用需要较高温度,氨基酸通过脱氨、脱羧,形成烃、醛、胺等。

其中挥发性羰基化合物是重要的风味物质。

112　糖降解
在较高的温度下,糖会发生焦糖化反应。

戊糖生成糠醛,巳糖生成羟甲基糠醛。

进一步加热,会产生具有芳香气味的呋喃衍生物、羰基化合物、醇类、脂肪烃和芳香烃类。

肉中的核苷酸如肌苷单磷酸盐加热后产生5-磷酸核糖,然后脱磷酸、脱水,形成5 -甲基-4-羟基-呋喃酮。

羟甲基呋喃酮类化合物很容易与硫化氢反应,产生非常强烈的肉香气。

113　硫胺素的热降解
硫胺素是一种含硫、氮的双环化合物,当受热时可产生多种含硫和含氮挥发性香味物质。

据认为硫胺素降解的第一步是噻唑环中C-N及C-S键的断裂形成羟甲基硫基酮,这是一个非常关键的硫基酮中间产物,由此可得到一系列的含硫杂环化合物。

这其中的一些化合物存在于肉香气挥发成分中。

据报道已经鉴定的的硫胺素分解产物有68种,其中一半以上是含硫化合物,包括脂肪链硫醇、含硫碳酰化合物、硫取代呋喃、噻吩、噻唑、双环化合物和脂环化合物,它们多数具有煮肉的诱人香味[2]。

肉类工业
Meat　Industry
肉制品加工与设备。