張麗萍 鄭麗敏 任發(fā)政 朱虹 田立軍 劉銀

摘 要：為了提高豬胴體分級(jí)的準(zhǔn)確性，利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)、圖像處理技術(shù)及統(tǒng)計(jì)分析方法，對(duì)已建立的豬胴體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及預(yù)測(cè)方程進(jìn)行修訂。結(jié)果表明，以左半胴體質(zhì)量、臀中肌橫長(zhǎng)和臀中肌膘厚預(yù)測(cè)瘦肉率絕對(duì)誤差小于4%；同時(shí)以瘦肉率含量、臀中肌膘厚、1/2橫長(zhǎng)處膘厚及6～7肋處膘厚等特征作為分級(jí)主要參數(shù)，使分級(jí)準(zhǔn)確率達(dá)90%。將各處膘厚與瘦肉率含量相結(jié)合，并對(duì)豬胴體級(jí)別根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整，可使分級(jí)工作更加合理、準(zhǔn)確性也有提高。

關(guān)鍵詞：豬胴體；計(jì)算機(jī)視覺(jué)；分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；瘦肉率；膘厚

Optimization Research on Pork Carcass Grading Standard for

Sanyuan Crossbred Pigs in Beijing

ZHANG Li-ping1，ZHENG Li-min1，2，*，REN Fa-zheng2，ZHU Hong1，TIAN Li-jun1，LIU Yin1

（1. College of Information and Electrical Engineering， China Agricultural University， Beijing 100083， China；

2. Laboratory of Food Quality and Safety， Beijing 100083， China）

Abstract：To increase the accuracy for pig carcass grading， the computer vision technology， image processing technology and statistical methods are used to revise the existing pig carcass grading standard and prediction equations. The experiment showed that half carcass weight， gluteus medium length and gluteus medium fat thickness can predict lean meat percentage with absolute error less than 4%； the lean meat percentage， gluteus medium fat thickness， midbody fat thickness and 6-7 rib fat thickness are the main parameters to grade carcass and they make the accuracy of grade high to 90%. The result indicated that combining a couple of fat thickness with lean meat percentage， and adjusting the grade according to the practical needs， can make the processing more reasonable and more accurately.

Key words：pig carcass；computer vision； grading standard；lean meat percentage；fat thickness

中圖分類(lèi)號(hào)：TS251.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：

胴體分級(jí)是為了促進(jìn)商品豬質(zhì)量的提高，根據(jù)豬胴體的一些相關(guān)性狀，人為的將其劃分為不同的等級(jí)，世界各地關(guān)于分級(jí)采用的標(biāo)準(zhǔn)和方法各不相同，但都是為了促進(jìn)生豬養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展[1-3]。從國(guó)內(nèi)外多年的研究經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，分級(jí)參考的指標(biāo)多集中在瘦肉率、肌肉的發(fā)達(dá)程度和脂肪的薄厚等方面[4-8]。

鑒于傳統(tǒng)的分級(jí)方式多為人工憑借經(jīng)驗(yàn)在屠宰線(xiàn)上通過(guò)觀(guān)察胴體體型、后臀緊實(shí)程度、肥膘厚度來(lái)評(píng)判，這種方法靈活可以同時(shí)參考多個(gè)指標(biāo)，但是卻不可避免的誤差大、重現(xiàn)性差、交叉污染風(fēng)險(xiǎn)大等缺點(diǎn)，近年來(lái)已經(jīng)很少被采用[9-10]。

利用設(shè)備快速測(cè)量胴體上一些指標(biāo)來(lái)估測(cè)瘦肉率進(jìn)而指導(dǎo)分級(jí)的研究在國(guó)內(nèi)外由來(lái)已久，如丹麥的FOM肉脂儀通過(guò)測(cè)定左半胴體上最后一根肋骨處離背中線(xiàn)4～5cm處的背膘厚和倒數(shù)第3、4肋骨之間離背中線(xiàn)4～5cm處的背膘厚及眼肌厚度，并結(jié)合胴體質(zhì)量來(lái)實(shí)現(xiàn)級(jí)別的劃分[11]；PG-100瘦肉率測(cè)定儀根據(jù)測(cè)量胴體大排肌肉厚度和倒數(shù)3、4根肋骨之間離背中線(xiàn)7～8cm處膘厚為依據(jù)獲取瘦肉率的含量并實(shí)現(xiàn)分級(jí)[12]；德國(guó)CSB Image-Meater通過(guò)測(cè)量臀中肌處最薄膘厚和臀中肌末端到脊髓管邊緣處垂直距離來(lái)計(jì)算瘦肉率并指導(dǎo)分級(jí)[13]。針對(duì)北京地區(qū)三元雜交豬，任興超[14-15]的研究表明胴體的級(jí)別和胴體質(zhì)量、臀中肌膘厚、1/2處膘厚、6～7肋處膘厚相關(guān)，并可通過(guò)臀中肌膘厚和6～7肋處膘厚值預(yù)測(cè)瘦肉率。

但是在長(zhǎng)期的應(yīng)用和探索過(guò)程中大家逐漸發(fā)現(xiàn)已經(jīng)建立的回歸方程并不能永久適合之后的群體，因此需要定期檢驗(yàn)回歸方程的可靠性，并發(fā)現(xiàn)不同品種或者相同品種的不同時(shí)期也會(huì)存在不同的瘦肉率和等級(jí)的預(yù)測(cè)方程[16]。本實(shí)驗(yàn)旨在討論針對(duì)北京地區(qū)三元雜交豬分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的修訂和特征方程優(yōu)化研究。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

北京資源食品城屠宰線(xiàn)上隨機(jī)抽取155頭豬的左半胴體，品種為北京地區(qū)杜大長(zhǎng)三元雜交豬，抽取樣品涵蓋不同等級(jí)、不同養(yǎng)殖戶(hù)。

米尺（cm）、鋼尺（mm）、游標(biāo)卡尺（0.02mm）、電子稱(chēng)（10g）。

1.2 方法

生豬經(jīng)檢疫、禁食、沐浴、CO2致暈、宰殺放血、去毛、倒掛、去尾、開(kāi)膛、去內(nèi)臟、劈半、去頭蹄、修整、分級(jí)、噴淋入庫(kù)等流程。利用現(xiàn)有在線(xiàn)分級(jí)設(shè)備測(cè)量屠宰線(xiàn)上125片左半胴體級(jí)別、瘦肉量和胴體質(zhì)量。

分級(jí)設(shè)備是同時(shí)利用兩個(gè)攝像頭對(duì)左半胴體拍照，經(jīng)過(guò)去噪、補(bǔ)光、圖像分割等圖像處理，并在圖像上提取出臀中肌橫長(zhǎng)及膘厚、1/2處橫長(zhǎng)及膘厚、6～7肋處橫長(zhǎng)及膘厚，通過(guò)特征方程計(jì)算得出胴體質(zhì)量、瘦肉率及級(jí)別。

待胴體0～4℃排酸24h后，專(zhuān)人負(fù)責(zé)記錄其中125片左半胴體質(zhì)量、胴體長(zhǎng)、臀中肌橫長(zhǎng)及膘厚、 1/2處橫長(zhǎng)及膘厚、后1/3處橫長(zhǎng)及膘厚、尾根處寬、6～7肋處橫長(zhǎng)及膘厚、后腿頂部分別到尾根處、后1/3處和6～7肋處長(zhǎng)。

測(cè)量后豬胴體由專(zhuān)人負(fù)責(zé)分割，記錄豬皮質(zhì)量、精修1#（肩胛肉）、精修2#（前腿）、精修3#（通脊）、精修4#（后腿）、5#（小里脊）、排骨、帶皮五花、肥膘、碎肉及2、4#肉處骨頭質(zhì)量（單位為kg）。

2 結(jié)果與分析

2.1 分級(jí)特征方程適宜性檢驗(yàn)

分級(jí)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)的功能是通過(guò)提取左半胴體中的臀中肌膘厚、1/2處膘厚、6～7肋處膘厚及體橫長(zhǎng)等特征值，計(jì)算得出胴體面積進(jìn)而依靠預(yù)測(cè)方程得出瘦肉率含量、左半胴體重和胴體級(jí)別。特征方程為Y =-3.5187 +0.4430X1+0.8751X2+0.4360X3+0.9183X4-0.0126X5，其中，Y為胴體級(jí)別，X1為胴體質(zhì)量（10kg），X2為臀中肌膘厚（cm），X3為1/2處膘厚（cm），X4為6～7肋膘厚（cm），X5為胴體面積（m2），為了驗(yàn)證該特征方程是否仍能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)胴體級(jí)別，將本次實(shí)驗(yàn)的125片胴體相關(guān)數(shù)據(jù)代入該方程，對(duì)比預(yù)測(cè)級(jí)別和真實(shí)級(jí)別之間的差距，發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)確性在75%左右，表明已建立的方程不能提供準(zhǔn)確的結(jié)果；同時(shí)有研究表明即使是相同的豬場(chǎng)提供活豬，隨著群體背膘厚度在遺傳上的減少也會(huì)逐漸引起體型上的變化[17-18]，這就表明及時(shí)檢測(cè)和更新胴體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及預(yù)測(cè)方程是必要的。

2.2 與級(jí)別相關(guān)的特征數(shù)據(jù)分析

本次實(shí)驗(yàn)采樣時(shí)根據(jù)不同特征將胴體級(jí)別劃分為7級(jí)，其中第7級(jí)為等外，包含膘厚異常或胴體表面存在燙傷、放血不充分、骨折等不適宜以白條形式出售的胴體。以下將1～6級(jí)內(nèi)各特征平均值進(jìn)行柱狀圖對(duì)比。

圖1 胴體面積及體橫長(zhǎng)平均值

Fig 1. Average of carcass area and width

圖2 瘦肉率及各處膘厚平均值

Fig 2. Average of lean meat percentage and fat thickness

通過(guò)圖1、2可以發(fā)現(xiàn)，胴體面積、臀中肌橫長(zhǎng)、6～7處肋橫長(zhǎng)及胴體1/2處橫長(zhǎng)在各級(jí)別之間變化不明顯；而胴體瘦肉率隨著等級(jí)的增加明顯呈下降趨勢(shì)，同時(shí)6～7肋處膘厚、胴體1/2橫長(zhǎng)處膘厚及臀中肌膘厚隨著等級(jí)的增加呈上升趨勢(shì)，拋開(kāi)分級(jí)的誤差，依舊可以充分的說(shuō)明胴體的級(jí)別和各處膘厚及瘦肉率的含量密切相關(guān)。

2.3 分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的修訂及驗(yàn)證

2.3.1 標(biāo)準(zhǔn)的修訂

原來(lái)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)是將胴體分為9個(gè)級(jí)別，其中8、9兩級(jí)都為等外，8級(jí)為膘厚異常，9級(jí)為胴體表面瘀傷、骨折等不適合白條出售的情況，參考的特征指標(biāo)為胴體面積及各處膘厚。上述分析表明針對(duì)目前的胴體分級(jí)實(shí)驗(yàn)中，隨著胴體級(jí)別的變化胴體面積變化平穩(wěn)，但瘦肉率含量變化趨勢(shì)明顯，所以考慮采用瘦肉率含量替代胴體面積來(lái)結(jié)合其他膘厚指導(dǎo)分級(jí)。另外從實(shí)際生產(chǎn)來(lái)看1級(jí)胴體出現(xiàn)的次數(shù)極少，所以本次標(biāo)準(zhǔn)修訂將胴體級(jí)別劃分為7級(jí)，1～6級(jí)為正常級(jí)別，7級(jí)為膘厚異常和胴體表面異常的情況，這樣會(huì)使分級(jí)更為明了簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。表1表示不同級(jí)別特征指標(biāo)平均值隨等級(jí)變化趨勢(shì)。

表1各特征指標(biāo)平均值隨等級(jí)變化趨勢(shì)

Table 1 Changing trend of characteristic indexes in different grades

等級(jí) 瘦肉率/% 臀中肌膘厚/mm 1/2橫長(zhǎng)處膘厚/mm 6～7肋處膘厚/mm

1 50.47 12.60 21.30 15.30

2 49.27 12.63 22.75 16.88

3 47.90 15.09 25.41 18.82

4 47.49 17.23 24.77 19.46

5 44.59 21.96 28.68 24.07

6 42.59 26.22 35.00 29.56

修訂后的標(biāo)準(zhǔn)如表2后標(biāo)。

表2修訂后分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

Table 2 Grading standard after revision

等級(jí) 瘦肉率/% 臀中肌膘厚/mm 1/2橫長(zhǎng)處膘厚/mm 6～7肋處膘厚/mm

1 47～52 10～15 18～25 15～20

2 45～50 10～15 21～28 15～20

3 44～54 12～17 20～30 15～25

4 45～50 15～20 20～30 16～27

5 38～50 15～28 22～35 17～31

6 38～50 15～28 22～35 17～31

7 <38 <10或>28 <18或>35 <15或>31

該分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中用到了瘦肉率含量和3處膘厚的值共同指導(dǎo)分級(jí)，其中瘦肉率含量需要通過(guò)特征方程進(jìn)行預(yù)測(cè)得出。

2.3.2 瘦肉率預(yù)測(cè)方程的建立及檢驗(yàn)

利用樣本回歸分析可以得出瘦肉率含量和左半胴體質(zhì)量、臀中肌橫長(zhǎng)及膘厚緊密相關(guān)，結(jié)果見(jiàn)方程：

Y=42.342-0.151X1+0.664X2-0.475X3

式中：Y為瘦肉率/%；X1為左半胴體質(zhì)量/kg；X2為臀中肌橫長(zhǎng)/cm；X3為臀中肌膘厚/mm。相關(guān)系數(shù)r=0.866； 經(jīng)檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量F=48.460>Fa=2.88×10-20，α<0.05，差異顯著。

利用該預(yù)測(cè)方程對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)上隨機(jī)抽取的30片左半胴體進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 瘦肉率預(yù)測(cè)方程檢驗(yàn)結(jié)果

Table 3 Test results of the lean meat percentage prediction equation

真實(shí)瘦肉率/% 左半胴體質(zhì)量/kg 臀中肌膘厚/mm 臀中肌橫長(zhǎng)/cm 預(yù)測(cè)瘦肉率/% 絕對(duì)誤差

51.786 36.400 10.000 29.200 52.124 0.338

47.205 32.200 10.000 26.200 50.151 -2.947

43.372 43.000 20.000 27.400 43.575 0.203

50.833 24.000 9.000 23.200 49.865 0.967

46.937 41.200 24.000 29.000 43.058 -3.879

45.793 41.600 19.000 28.200 45.088 -0.705

49.145 23.400 10.000 22.600 49.082 0.063

50.111 45.000 18.000 32.000 47.574 -2.537

46.829 41.000 15.000 26.600 46.238 -0.592

47.483 29.800 22.000 28.000 46.006 1.477

42.000 35.000 20.000 26.400 44.939 2.939

45.058 34.400 16.000 28.200 48.626 3.568

43.193 40.400 25.000 31.000 44.216 1.023

47.208 39.400 10.000 28.600 50.664 -3.456

結(jié)果表明預(yù)測(cè)值和真實(shí)值之間的絕對(duì)誤差最大不超過(guò)4%，準(zhǔn)確度較高。

2.3.3 胴體級(jí)別預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性驗(yàn)證

利用修改后的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)上隨機(jī)抽取的30片左半胴體進(jìn)行驗(yàn)證。

表4 修訂后分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證結(jié)果

Table 4 Test results of grading standard after revision

瘦肉率/% 臀中肌膘厚/mm 1/2橫長(zhǎng)處膘厚/mm 6～7肋處膘厚/mm 修訂等級(jí) 預(yù)測(cè)等級(jí)

42.486 28 25 10 5 5

47.205 12 21 16 3 3

47.208 10 32 18 2 2

47.483 22 27 23 5 5

48.494 18 25 10 5 4

49.145 10 10 10 7 7

49.214 11 23 18 1 1

50.833 9 14 13 5 7

52.428 10 18 17 1 1

48.323 15 23 27 3 4

42.43 25 23 18 5 5

43.932 29 30 19 6 6

由表4可以看出，該標(biāo)準(zhǔn)可以很好地預(yù)測(cè)胴體的級(jí)別，即使是結(jié)果稍有出入，也是相鄰等級(jí)，同時(shí)由于體型特征如膘厚異常導(dǎo)致的等外級(jí)別，也能得到很好地判別，準(zhǔn)確性達(dá)到90%。

3 結(jié) 論

指導(dǎo)胴體分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)和預(yù)測(cè)方程需要根據(jù)市場(chǎng)需求和豬品種的變化定期進(jìn)行調(diào)整和更新，隨著人們對(duì)高蛋白、低糖低脂生活方式的追求，高瘦肉率的豬胴體有更好的市場(chǎng)需求量。本文在制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)將各處膘厚同瘦肉率含量結(jié)合起來(lái)考慮，同時(shí)對(duì)豬胴體級(jí)別根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行了調(diào)整，使得分級(jí)工作更加清晰合理，準(zhǔn)確性也有提高。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李強(qiáng). 豬胴體分級(jí)技術(shù)的研究[D]. 成都： 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2002.

[2] 高莉， 鄭麗敏， 尹健玲， 等. 我國(guó)屠宰企業(yè)豬胴體分級(jí)技術(shù)的研究進(jìn)展與建議[J]. 肉類(lèi)研究， 2009， 23（4）： 3-6.

[3] 張楠， 周光宏， 徐幸蓮. 國(guó)內(nèi)外豬胴體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)體系的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè)， 2005， 31（7）： 86-89.

[4] 李誠(chéng). 豬肉的分級(jí)、分割及分割肉加工[J]. 肉類(lèi)工業(yè)， 2003 （3）： 5-7.

[5] 李業(yè)國(guó)， 高峰， 周光宏， 等. 地方豬種胴體瘦肉率預(yù)測(cè)及分級(jí)指標(biāo)篩選[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2006（3）： 122-125.

[6]ENGEL B， LAMBOOIJ E， BUIST W G， et al. Predition of the percentage lean of pig carcasses with a small or a large number of instrumental carcass measurements ： an illustration with HGP and Vision[J]. Animal Science， 2006， 82： 919-928.

[7] ENGEL B， LAMBOOIJ E， BUIST W G， et al. Lean meat prediction with HGP， CGM and CSB-Image-Meater， with prediction accuracy evaluated for different proportions of gilts， boars and castrated boars in the pig population[J]. Meat Science， 2012， 90： 338-344.

[8] JIA Jiancheng， SCHINCKEL A P， FORREST J C， et al. Prediction of lean and fat composition in swine carcasses from ham area measurements with image analysis[J]. Meat Science， 2010， 85： 240-244.

[9] 于鉑. 基于圖像處理技術(shù)的豬肉無(wú)損定級(jí)系統(tǒng)[D]. 北京： 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2005.

[10] 唐毅. 基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的豬胴體等級(jí)在線(xiàn)評(píng)定系統(tǒng)[D]. 北京： 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2006.

[11]CHEN Yieshiung， CHEN Wenshyan. FOM carcass grading system applied to a commercial slaughter line four predicting pork cutability and quality[J]. Journal of Taiwan Livestock Reasearch， 1998， 31（3）： 273-278.

[12] 張楠. PG-100豬胴體分級(jí)儀瘦肉率預(yù)測(cè)及豬胴體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的研究[D]. 南京： 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2006.

[13] 尹佳. CSB Image – Meater 豬智能化影像分級(jí)儀瘦肉率預(yù)測(cè)及豬胴體等級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的研究[D]. 南京： 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2010.

[14] 任興超. 北京地區(qū)三元雜交豬胴體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)探索[J]. 肉類(lèi)研究， 2010， 24（9）： 42-44.

[15] 任興超. 基于三維重建技術(shù)的豬胴體等級(jí)評(píng)定系統(tǒng)研究與應(yīng)用[D]. 北京： 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2010.

[16]DIESTRE A， GISPERT M， OLIVER M A. The Evaluation of automatic probes in spain for the new scheme for pig carcass grading according to the EC regulations[J]. Animal Production， 1989， 48： 443-448.

[17] RAE W， JONES S D M ， KEUNEDY B W. Pork carcass grading： the magnitude of breed and sex biases in the prediction of meat yield from a single fat measurement[J]. Canadian Journal of Animal Science， 1985， 65： 619-626.

[18] KEMPSTER A J， EVANS D G. A comparison of different predictors of the lean content of pig careasses[J]. Predictors for use in cornmercial classification and grading[J]. Anim Prod， 1979， 28（1）： 87-96.