近日，8455娱乐场门新葡8455最新网站食品與生物工程學院石吉勇教授在Meat Science (Q1, IF: 7.077)期刊上發表了題為“Quantitative characterization of the diffusion behavior of sucrose in marinated beef by HSI and FEA”的研究論文。2020級碩士研究生石宇為論文第一作者，石吉勇教授為論文的通訊作者。

腌制時肉制品加工中必備的工藝之一，能有效增加組織的持水性、增強肌肉的嫩度、改善産品的品質。腌制肉品的品質與腌料在肉品中的擴散行為息息相關，腌料在肉品中的擴散速率決定腌制時長，而腌制結束時腌料在肉品中的累積量及分布的均勻度決定了腌制肉的品質。定量且直觀的表征腌料在肉品真實三維空間中的擴散行為對控制腌制肉品質量至關重要。

有限元分析利用數學近和三維幾何模型對真實的三維物理系統進行模拟，有望用于表征腌料在真實三維肉品中的擴散行為。目前，基于有限元的擴散研究主要受制于基于常規理化分析數值計算的擴散系數不準确，以及構建的幾何模型多為理想的圓柱體或者長方體，不能反應真實肉品中複雜的組織分布特征。研究以蔗糖腌制牛肉為對象，利用高光譜成像技術圖譜合一且對組分敏感的特點實現了蔗糖含量的可視化預測以及牛肉不同組織的定性分割。基于可視化圖譜提取牛肉樣品像素級采樣點處的蔗糖含量值帶入菲克第二定律中計算出更準确的擴散系數；同時利用定性分割模型清楚區分T-骨牛排中不同的組織結構，基于該分割結果構建了帶有複雜組織分布的三維牛肉幾何模型。最後結合準确的擴散系數和帶有真實組織分布特征的三維牛肉幾何在COMSOL Mutiphysical中模拟了蔗糖在T-骨牛排中擴散行為，模拟值與實測高度吻合。

圖1 基于HIS和FEA的腌料擴散行為定量表征原理圖

研究結果表明蔗糖在不同牛肉組織上的擴散行為具有明顯差異，在肌肉組織上的擴散效率遠高于脂肪組織和結締組織，在骨組織上幾乎不擴散。腌料在肉品不同組織上的擴散行為差異，是導緻腌制不均勻，影響腌制牛肉質量的重要原因。基于研究的可實現對任意時刻任意位置牛肉腌制情況的預測，為改善牛肉腌制質量提供可視化的依據，例如給注射腌制法的注射部位提供定量定位指導，提前對預測含量偏低的部位進行腌料注射。

圖2 蔗糖在腌制牛肉中擴散行為的定量表征結果

石吉勇教授長期從農産品品質無損檢測新技術、食品加工機械與設備等方面的研究。 2022年獲“江蘇省傑出青年”，2020年獲“江蘇省特聘教授”，2016年獲江蘇省“六大人才高峰”高層次人才。先後主持國家自然科學基金項目2項、國家重點研發項目子課題2項，以及江蘇省重點研發計劃、江蘇省自然基金等。