一、概述

脂肪、水分与蛋白质是肉糜及肉制品的核心质量指标，快速检测上述指标对原料验收、配方设计、生产过程监控以及成品质量核验具有十分重要的意义。

绞制肉糜本身存在物料异质性，瘦肉与脂肪在样品内部分布不均匀，送入检测设备的待测样品会直接影响检测结果的代表性。

近红外光谱技术（NIR）可实现多组分参数的同步快速检测。但针对肉糜这类组分复杂的样品，样品前处理与取样方式，是保障分析结果可靠的关键因素。

二、检测面临的挑战

肉糜的常规检测，需要在检测速度、操作便捷度与样品检测代表性三者之间找到平衡。

静态检测方法操作简便，更适合经过充分均质处理的样品。但当样品内部脂肪、瘦肉组织分布不均时，检测结果会高度依赖光学检测窗口接触局部区域的实际组分。

本次采用 Visum Palm™便携式近红外分析仪，对比评估两套互补的取样检测方案：

• 不锈钢样品杯静态检测；

• 专用样品旋转器 360° 旋转检测。

两种方案均可实现定量检测，最优方案需要结合样品均质程度、检测精度要求以及现场作业流程综合选择。

三、检测解决方案

Visum Palm™为便携式近红外分析仪，支持手持、台式两种工作模式，可通过设备自带显示屏直接输出定量检测结果。针对肉糜样品，提供两种取样检测方式。

1. 不锈钢样品杯检测

不锈钢样品杯非常适合已经充分均质化的样品，操作简单便捷。 将肉糜样品装入样品杯，固定位置即可开展检测。该方案尤其适用于样品前处理工艺能够保证待测区域组分均匀的场景。

2. 360° 样品旋转器检测

针对组分分布复杂、均一性差的样品，360° 样品旋转器可以显著提升检测结果代表性。 检测过程中样品架持续转动，Visum Palm™从样品多个不同区域采集光谱，弱化单一检测点位带来的偏差，得到能够代表样品整体组分的平均光谱。

（1）360° 旋转采样工作流程

通过采集样品多处区域光谱，旋转采样可以有效降低样品局部组分差异带来的检测误差。

操作步骤简单：

• 将肉糜样品填满样品容器；

• 将样品容器放置于 360° 旋转器样品架上；

• 将 Visum Palm™分析仪固定在工作台支架；

• 启动旋转装置；

• 启动 Visum Palm™设备开始检测；

• 样品完整旋转一周过程中，设备自动采集多处位置的光谱数据；

• 设备屏幕直接输出脂肪、水分、蛋白质检测结果。

（2）校准试验

本次试验选取 20 余份肉糜参考样品，样品组分覆盖较宽区间，校准范围如下表：

试验设置两种样品前处理等级： 

①单次绞肉；②二次绞肉。

对比两套取样检测模式：

①360° 旋转采样；②不锈钢杯静态检测。

通过该试验设计，评估样品均质程度、取样模式对检测效果带来的影响。

（3）360° 旋转采样试验结果

建立的定量模型证实近红外技术可以直接测定肉糜中脂肪、水分、蛋白质含量。 经过二次绞肉处理的样品，采用 360° 旋转采样得到模型指标如下：

水分、蛋白质模型 R² 均高于 0.96，脂肪同样具备优异的定量检测能力。

（4）取样模式对检测结果的影响

两种取样模式均可建立满足应用要求的定量模型。

对于均质度较差的单次绞肉样品，旋转采样可以得到更低的交叉验证误差，对比数据如下：

以单次绞肉样品水分检测为例：静态样品杯 RMSECV 为 0.8331，而 360° 旋转采样 RMSECV 仅为 0.2593。

但当样品经过二次绞肉，均质度大幅提升后，部分检测项目两种模式的性能差距明显缩小。 二次绞肉样品脂肪检测：不锈钢杯 RMSECV=0.3402，360° 旋转器 RMSECV=0.3548，二者检测性能基本持平。 二次绞肉样品水分检测，两套模式 R² 同样十分接近：不锈钢杯 R²=0.9588，旋转器 R²=0.9660。

试验结果表明两种取样方案都可以投入实际使用；样品均质程度是决定静态杯检测性能的关键因素。

（5）样品前处理的影响

样品前处理会显著影响模型效果，蛋白质指标受影响尤为明显。 采用 360° 旋转采样，对比单次绞肉、二次绞肉样品的蛋白质模型性能：

二次绞肉能够削弱瘦肉、脂肪的局部分布差异，提升样品整体均匀度。 该点对于不锈钢杯静态检测尤为关键，静态模式检测仅采集样品局部区域信号。

若选用不锈钢杯开展日常检测，必须充分做好样品均质，同时搭建覆盖范围足够的校准数据集。 校准集的构建十分关键：增加校准样品数量、丰富样品多样性，能够让模型更好适配样品本身的自然波动。

而 360° 旋转器在单次检测中自动采集多处区域光谱，降低检测结果对样品局部波动的依赖。

（6）取样模式选型建议

两种方案均可用于肉糜日常质量检测。

不锈钢样品杯，适用场景：

• 样品前处理阶段可以实现充分均质；

• 希望采用简单静态检测流程；

• 产品配方、样品制备工艺稳定统一；

• 具备代表性充足的校准数据集。

360° 样品旋转器，适用场景：

• 样品本身物料异质性高；

• 希望减少样品前处理工作量；

• 对取样代表性有较高要求；

• 需要消除样品放置位置带来的检测偏差；

• 需要单次检测自动覆盖样品多处区域。

（7）使用收益

• 可同时测定脂肪、水分、蛋白质三项指标；

• 数秒输出检测结果； 

• 肉糜样品可直接上机检测； 

• 近红外检测，无需化学试剂； 

• Visum Palm™设备操作简单易用； 

• 静态检测、旋转采样两种模式可选； 

• 取样方案可以匹配客户实际作业流程；

• 适配实验室、生产车间等现场质控环境； 

• 可使用客户自有代表性样品拓展校准模型； 

• 可用于批量快速筛查，减少传统理化实验室检测的工作量。

（8）典型应用场景

• 原料进厂验收；

• 肉类组分检测；

• 配方调配、混合过程控制；

• 生产过程质量监控；

• 不同批次产品一致性核验；

• 成品质量管控；

• 实验室理化检测前快速初筛。

四、结论

本研究证实 Visum Palm™便携式近红外分析仪，搭配 360° 旋转采样或者不锈钢杯静态采样，均可以快速检测肉糜中脂肪、水分、蛋白质含量。

两种模式均可输出合格定量结果。360° 旋转器自动采集样品多处光谱，降低样品异质性带来的干扰，同时降低样品前处理要求；不锈钢杯操作简便，但是对样品均质程度要求更高。

二次绞肉搭配 360° 旋转采样可获得最优综合检测性能：脂肪 R²=0.9285，水分 R²=0.9660，蛋白质 R²=0.9627。

Visum Palm™为肉糜质量控制提供灵活解决方案，可针对不同应用场景灵活调整取样方式与样品前处理工艺。 针对其他品类样品或者组分区间，需要使用代表性样品结合标准参考方法，完成模型验证或者模型拓展。

博盛瑞泰（北京）科技有限公司，专注工业过程分析（PAT）解决方案，是西班牙 IRIS TECHNOLOGY SOLUTIONS, S.L. 中国签约总代理，负责 Visum（维苏姆）系列产品国内市场、技术支持与售后服务。主要产品包括手持式近红外分析（Palm）、在线近红外分析仪、工业在线拉曼分析仪（Visum Raman inline）、高光谱成像（HSI）、基于人工智能的图像分析技术（deepsight)、在线纳米粒度分析仪技术(NanoPAT)等产品。IRIS 公司 2007 年设于巴塞罗那，深耕光子学与人工智能工业检测技术。我们依托原厂光谱与 AI 技术，提供手持式、在线式光谱及成像分析设备，服务化工、制药、食品、新材料等行业，助力企业实现生产实时质控，保障批次品质稳定，完成工艺数字化优化。