背景

中国是肉类生产和消费大国，肉制品产量占比逐年提升，肉松作为传统肉干制品具有强市场活力。但肉松行业存在两类核心质量问题，一是向高价肉松中掺入低价肉质原料或植物蛋白，二是将低等级肉松宣称高等级，需可靠技术进行监管与把控。

当前肉松检测常用分子生物学技术（如 PCR）、光谱技术（红外、拉曼）等，这些技术存在明显不足 ——PCR 检测成本高、定量有局限且可能漏判；光谱技术存在信号重叠，需结合统计学分析；同时传统方法普遍步骤繁琐、检测周期长且会破坏样品，难以满足日益增长的快速检测需求。

低场核磁共振（LF-NMR）指纹谱技术近年兴起，核心优势是能监测并放大样品的整体弛豫特征，且已在食用油、白酒、生兽肉等食品检测中发挥作用。该应用案例中，使用了纽迈分析仪器股份有限公司生产的VTMR20-010V-I仪器，FPS20 弛豫指纹谱系统(用于肉制品 T1、T2 弛豫测量以及弛豫指纹谱数据采集)，开发了可以快速检测分辨猪肉松、鸡肉松、牛肉松、鱼肉松的的方法。

原理

肉松的主要成分（如蛋白质、脂肪、水分）中含有大量氢质子，不同种类肉松（猪肉松、鸡肉松等）的成分比例（如蛋白质氨基酸组成、脂肪链长度）存在差异，会导致氢质子所处的微观环境不同（如结合态/自由态、分子间作用力强度）。

低场核磁共振仪通过特定脉冲序列（如反转恢复 IR 序列、CPMG 序列），同步测量氢质子的纵向弛豫时间（T₁）和横向弛豫时间（T₂）：T₁ 反映氢质子与周围环境的能量交换速度，T₂ 反映氢质子间的相互作用速度，二者共同构成样品的 “弛豫特征指纹”，且不同种类肉松的 T₁、T₂ 信号存在显著差异，这是技术鉴别肉松的基础。

二维指纹谱的构建和差异识别

1、脉冲序列设计与信号采集：

研发专用的 “核磁共振弛豫指纹谱脉冲序列”，固定关键参数（弛豫时间τ2=100μs，频率偏置 1260Hz、采样点数 1024、累加次数 40 次、90° 脉冲脉宽 2.8μs、180° 脉冲脉宽 5.2μs、谱宽 100kHz、等待时间 2s），同时采集不同弛豫时间τ1（100-500μs）、不同重复次数 n（1-2500 选取 18 个值）下的二维弛豫信号，生成二维弛豫曲面f(τ1,n)。

2、参考曲面和差异计算：

以 4 类纯肉松（猪、鸡、牛、鱼）的二维弛豫数据平均强度为基准，构建 “参考曲面f_ref(τ1,n)”（曲面函数含多阶多项式项，可精准表征纯肉松的弛豫特征）；将待测样品的二维弛豫曲面与参考曲面相减，得到反映样品与纯肉松差异的 “τ2分布指纹谱”。

3、颜色差异区分 ：

指纹谱通过颜色直观呈现差异 —— 不同种类肉松的指纹谱颜色不同（如鸡肉松呈浅绿色、猪肉松呈红色、鱼肉松呈浅蓝色、牛肉松呈深蓝色），且颜色会随肉松混合比例变化（如猪肉松掺鸡肉松时，颜色从红色逐渐过渡为黄色、绿色），通过色度差异可快速区分肉松种类及掺假情况。

图1：四种肉松的指纹谱

4、精准验证：三维坐标系与置信区间辅助

为提升准确性，将二维指纹谱数据整合到三维坐标系（X、Y、Z 分别代表指纹谱的 3 个特征区域），并构建置信度 60% 的 “置信椭球”：不同种类肉松的数据点在三维坐标系中呈特定分布（如猪肉松集中于上部左侧、鸡肉松集中于下部右侧），且混合肉松的数据点会沿 “纯肉松 – 纯肉松” 的线性路径分布（如猪鸡混合肉松的线性拟合决定系数（R²=0.97186），可通过数据点位置进一步验证种类及掺假比例，确保检测精确性。  

图2：4 种肉松在三维坐标系中的置信区间

总结

该技术可直接复用于肉松类产品检测，未来还可拓展至 “肉干、肉脯” 等同类肉制品，符合食品行业 “快速、精准、环保” 的检测需求。

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参考资料：

胡艺骞，徐成，胡涛，等。低场核磁共振二维指纹谱技术在肉松种类快速检测中的应用研究 [J]. 食品安全质量检测学报，2025, 16 (12): 238–294.