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2015 年度 実績報告書

蛍光分光イメージングによるケミカルフリーな魚類の安全評価手法に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 14F03391
研究機関豊橋技術科学大学

研究代表者

中内 茂樹  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00252320)

研究分担者 ELMASRY GAMAL  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2016-03-31
キーワード鮮度計測 / EEM / 分光分析 / 波長帯域最適化
研究実績の概要

本研究では、分光画像手法および励起蛍光画像法により、魚の安全性に関する計測手法に関する研究を行った。具体的には、鮮度計測の具体的ターゲットとして、鮮度に関する知見が豊富なマアジ(Trachurus japonicus)を対象に選び、冷凍状態のマアジの鮮度(K値)を非破壊で計測することを目標として実験を実施した。
一定期間(0-12日間)、冷蔵庫(5℃)に保存したサンプルを-28℃で冷凍することで様々な鮮度のサンプルを準備した。その冷凍サンプルの蛍光指紋(EEM)を計測するとともに、計測部位から計測試料を抽出し、理化学分析によってK値を求めた。非破壊計測によってK値を推定するためには、EEMを説明変数としてK値を推定するキャリブレーションモデルを構築する必要がある。しかしながら、説明変数に比べサンプル数が十分多くないことから、例えばPLS回帰分析などの手法を用いる必要がある。
本研究ではこうした従来の次元削減手法に対して、我々が提案している波長帯域最適化手法を適用し、それら両者の推定精度の比較を行った。その結果、全ての波長帯域の情報を用いたPLS回帰分析に比べ、提案手法は精度も高く、さらに計測コスト(計測回数と所用時間)を大幅に削減できることがわかった。この成果によって、(1) 鮮度を非破壊で実用的に十分な精度で計測する手法を確立することが可能、(2) さらに、対象が冷凍状態であっても計測可能、(3) 計測時間を大幅に削減できることから、現場で利用可能なシステムのコア技術となり得ること、を示すことができた。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 6件、 査読あり 6件、 謝辞記載あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Image analysis operations applied to hyperspectral images for non-invasive sensing of food quality – A comprehensive review2016

    • 著者名/発表者名
      ElMasry, G., Nakauchi, S.
    • 雑誌名

      Biosystems Engineering

      巻: 142 ページ: 43-82

    • DOI

      10.1016/j.biosystemseng.2015.11.009

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Non-invasive sensing of freshness indices of frozen fish and fillets using pretreated excitation–emission matrices2016

    • 著者名/発表者名
      ElMasry, G., Nakazawa, N., Okazaki, E., Nakauchi, S.
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators B: Chemical

      巻: 228 ページ: 237-250

    • DOI

      10.1016/j.snb.2016.01.032

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Sparse regression for selecting fluorescence wavelengths for accurate prediction of food properties2016

    • 著者名/発表者名
      Higashi, H, Elmasry, G., Nakauchi, S.
    • 雑誌名

      Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems

      巻: 154 ページ: 29-37

    • DOI

      10.1016/j.chemolab.2016.03.008

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Noninvasive sensing of thermal treatments of Japanese seafood products using imaging spectroscopy2015

    • 著者名/発表者名
      ElMasry, G., Nakauchi, S.
    • 雑誌名

      International Journal of Food Science and Technology

      巻: 50 ページ: 1960-1971

    • DOI

      10.1111/ijfs.12863

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Freshness estimation of intact frozen fish using fluorescence spectroscopy and chemometrics of excitation-emission matrix2015

    • 著者名/発表者名
      ElMasry, G., Nagai, H., Moriya, K., Nakazawa, N., Tsuta, M., Sugiyama, J., Okazaki, E., Nakauchi, S.
    • 雑誌名

      Talanta

      巻: 143 ページ: 145-156

    • DOI

      10.1016/j.talanta.2015.05.031

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Prediction of meat spectral patterns based on optical properties and concentrations of the major constituents2015

    • 著者名/発表者名
      ElMasry, G., Nakauchi, S.
    • 雑誌名

      Food Science & Nutrition

      巻: 4 ページ: 269-283

    • DOI

      10.1002/fsn3.286

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Prediction of Meat Spectral Signature Based on Major Chemical Composition2015

    • 著者名/発表者名
      ElMasry, G., Nakauchi, S.
    • 学会等名
      The New Zealand Institute of Food Science & Technology 2015
    • 発表場所
      Palmerston North Convention Centre, New Zealand
    • 年月日
      2015-06-30 – 2015-07-02
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2016-12-27  

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