Étude prédictive des niveaux enzymatiques PGK1 et PKM2 dans la viande d’agneau Tan basée sur l’imagerie hyperspectrale et l’apprentissage profond

XU Hai-long ,  

YU Jian-guo ,  

WANG Yan-yun ,  

CUI Jia-rui ,  

LI Hai-feng ,  

WANG Song-lei ,  

摘要

Un taux anormal de glycolyse musculaire post-mortem est l'un des facteurs clés conduisant à la formation de viande hétérogène (PSE/DFD). La phosphoglycérate kinase 1 (PGK1) et la pyruvate kinase M2 (PKM2) catalysent respectivement deux étapes cruciales de phosphorylation au niveau des substrats dans le processus de glycolyse, témoignant dans une certaine mesure de l'état métabolique énergétique post-mortem. Cette étude cible la viande d'agneau Tan, mesure les niveaux de réactivité immunitaire de PGK1 et PKM2, et établit un cadre d’évaluation non destructif combinant imagerie hyperspectrale visible-proche infrarouge (Vis-NIR HSI) et spectroscopie corrélative bidimensionnelle (2D-COS) pour améliorer l’interprétation des bandes spectrales clés et la compréhensibilité des modèles. La 2D-COS identifie cinq bandes caractéristiques sensibles (476, 562, 605, 715 et 800 nm), dont la réponse spectrale pourrait être liée à la variation de l’état de la myoglobine ainsi qu’aux états d’association de l’eau et aux différences structurelles des tissus. Une comparaison systématique de plusieurs méthodes de prétraitement et d’extraction de caractéristiques a été réalisée avec la régression par moindres carrés partiels (PLSR), la forêt aléatoire (RF) et les réseaux de neurones convolutifs (CNN). Les résultats indiquent que le modèle CNN combiné à l’analyse en groupe de variables - conservation itérative de l’information variabulaire (VCPA-IRIV) offre la meilleure performance : ensemble de prédiction PGK1 RP2=0.8920, RMSEP=38.3653, RPD=3.0935 ; ensemble de prédiction PKM2 RP2=0.9030, RMSEP=18.1778, RPD=3.2659. Un rendu pseudo-couleur au niveau pixel basé sur le meilleur modèle montre visuellement l’hétérogénéité spatiale et les changements dynamiques des niveaux enzymatiques à travers différentes étapes de stockage. Cette étude démontre que la combinaison de Vis-NIR HSI avec 2D-COS et les méthodes d’apprentissage profond permet une prédiction non destructrice des niveaux PGK1 et PKM2 dans la viande d’agneau, soutenant ainsi la classification rapide et la surveillance des indicateurs métaboliques.

关键词

hyperspectral visible-proche infrarouge;agneau Tan;phosphoglycérate kinase 1;pyruvate kinase M2;spectroscopie corrélative bidimensionnelle;apprentissage profond;contrôle non destructif

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