Estudo preditivo dos níveis das enzimas PGK1 e PKM2 em carne de ovelha Tan com base em imageamento hiperespectral e aprendizado profundo

XU Hai-long ,  

YU Jian-guo ,  

WANG Yan-yun ,  

CUI Jia-rui ,  

LI Hai-feng ,  

WANG Song-lei ,  

摘要

A taxa anormal de glicólise muscular pós-morte é um dos principais fatores que impulsionam a formação de carne heterogênea (PSE/DFD). A fosfoglicerato quinase 1 (PGK1) e a piruvato quinase M2 (PKM2) catalisam respectivamente duas etapas-chave de fosforilação em nível de substrato durante a glicólise, podendo refletir em certa medida o estado metabólico energético pós-morte. Este estudo focou na carne de ovelha Tan, medindo os níveis de reatividade imunológica de PGK1 e PKM2, e construiu uma estrutura de avaliação não destrutiva combinando imageamento hiperespectral no visível-infravermelho próximo (Vis-NIR HSI) com espectroscopia correlacional bidimensional (2D-COS) para aprimorar a interpretação de bandas espectrais chave e a interpretabilidade do modelo. O 2D-COS identificou cinco bandas sensíveis características (476, 562, 605, 715 e 800 nm), cuja resposta espectral pode estar relacionada com alterações no estado da mioglobina, bem como com o estado de ligação da água e diferenças na estrutura do tecido. Foi realizada uma comparação sistemática de múltiplos métodos de pré-processamento e extração de características nos métodos de regressão por mínimos quadrados parciais (PLSR), floresta aleatória (RF) e redes neurais convolucionais (CNN). Os resultados indicaram que o modelo CNN combinado com análise de agrupamento de variáveis e retenção iterativa da informação variável (VCPA-IRIV) apresentou o melhor desempenho: conjunto de previsão PGK1 RP2=0,8920, RMSEP=38,3653, RPD=3,0935; conjunto de previsão PKM2 RP2=0,9030, RMSEP=18,1778, RPD=3,2659. A visualização pseudocor a nível de pixel baseada no melhor modelo mostrou visualmente a heterogeneidade espacial e as mudanças dinâmicas nos níveis das duas enzimas durante diferentes estágios de armazenamento. Este estudo demonstra que a combinação de Vis-NIR HSI com 2D-COS e métodos de aprendizado profundo pode alcançar a predição não destrutiva dos níveis de PGK1 e PKM2 na carne de ovelha, fornecendo suporte técnico para a classificação rápida e o monitoramento do processo de indicadores metabólicos.

关键词

hiperespectral visível-infravermelho próximo;ovelha Tan;fosfoglicerato quinase 1;piruvato quinase M2;espectroscopia correlacional bidimensional;aprendizado profundo;detecção não destrutiva

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