基于生物電阻抗法的無損魚類品質檢測技術——YAMATO Fish Analyzer™

發布時間： 2026-01-28　　點擊次數： 80次

一、技術背景與開發理念

在水產物流通領域，傳統品質評價長期依賴專業人員的經驗判斷，缺乏客觀量化標準。為實現"優質優價"的魚類品牌化戰略，日本長崎大學水產學部、長崎縣綜合水產試驗場、千葉縣水產綜合研究中心與大和制衡（YAMATO）聯合開發了基于生物電阻抗法（Bioelectrical Impedance Analysis, BIA）的便攜式魚類品質檢測裝置。

該系統于2010年商業化推出DFA100型號，后續升級至Ver.3.00版本，并發展出配備鮮度判定功能的DFA110（PRO版），形成了覆蓋脂肪率測定與鮮度評價的水產品品質管理解決方案。

二、測量原理與技術創新

2.1 四電極多頻阻抗測量技術

DFA100/DFA110采用生體電氣阻抗法（4電極式），通過四個電極向魚體注入微弱電流（對人體無害級別），測量電流在魚體內的傳導阻力。由于脂肪組織幾乎不含水分而肌肉組織富含電解質，脂肪率越高，電流越難通過，阻抗值相應增大。

多頻率測量技術是該系統的核心創新：

頻率范圍：2 kHz ~ 100 kHz（覆蓋5、20、50、100 kHz四頻點）
物理機制：低頻電流主要流經細胞外液，高頻電流可穿透細胞膜進入細胞內
技術優勢：通過分析不同頻率下的阻抗特性，區分細胞內、外液體分布，消除單純水分變化對脂肪率計算的干擾，實現高精度測量

2.2 非破壞性實時檢測

測量時只需將電極輕觸于第1背鰭與第2背鰭之間（無人機損傷點），4秒內即可獲取脂肪率數據。配合專用附件（小魚測量適配器），可測量厚度3 cm以下的小型魚類（如沙丁魚、秋刀魚），拓寬了應用范圍。

三、產品規格與技術參數

表格

復制

技術項目	DFA100（標準版）	DFA110（PRO版）
測量方法	生物電阻抗法（4電極式）	同左
測量頻率	5, 20, 50, 100 kHz	5, 20, 50, 100 kHz
測定時間	約4秒	約4秒
脂肪率范圍	1 ~ 70%（1%單位）	1 ~ 70%（1%單位）
鮮度判定	不支持	5級評價（A'、A、B、C、D）+ 5kHz阻抗值
適用魚種	20種預設 + 3種自定義	20種預設 + 3種自定義
解凍判定	支持（顯示"解凍品"）	支持（顯示"解凍品"）
顯示裝置	有機EL點陣屏（白色背光）	有機EL點陣屏（白色背光）
數據存儲	50件	50件
通信功能	藍牙（可選配件）	藍牙（可選配件）
電源	3號堿性電池×2（DC 3V）	3號堿性電池×2（DC 3V）
電池壽命	連續測量15,000次以上	連續測量15,000次以上
工作溫度	-10°C ~ +40°C	-10°C ~ +40°C
防護等級	IP65（防塵防水）	IP65（防塵防水）
主機尺寸	79(W)×36(D)×175(H)mm	79(W)×36(D)×175(H)mm
主機重量	約155g（不含電池）	約155g（不含電池）

四、核心功能詳解

4.1 脂肪率精準測定

系統內置20種主要經濟魚種的校準曲線：竹莢魚、鯖魚、沙丁魚、秋刀魚、黃尾魚、金槍魚（背/腹/尾）、青花魚、真鯛、金目鯛、鰹魚、鮭魚、虹鱒、馬鮫魚、黃油魚、海鱸、冰魚、石斑魚、星鰻、小竹莢魚等。

測量精度驗證：通過與化學萃取法（索氏提取法）對比驗證，該儀器脂肪率測量誤差在可接受范圍內，滿足商業品質分級需求。

4.2 鮮度5級評價系統（DFA110專有）

DFA110通過分析5 kHz低頻阻抗與100 kHz高頻阻抗的復合參數，評估魚體細胞狀態變化：

表格

復制

鮮度等級	細胞狀態特征	應用指導
A'	細胞活性高，保水力好	適合生食（刺身）
A	細胞狀態良好	適合生食或輕烹飪
B	細胞開始劣化	適合熟食加工
C	細胞劣化明顯	需充分加熱后食用
D	細胞嚴重劣化	不建議食用

該評價基于細胞膜的通透性變化：隨著鮮度下降，細胞膜完整性破壞，細胞外液增加，導致低頻阻抗顯著降低

。

4.3 解凍品識別技術

檢測原理：魚類經冷凍后，細胞內冰晶形成會破壞細胞膜結構；解凍后，細胞內液體外滲，導致組織電導率特性性改變。儀器通過檢測這種電特性的不可逆變化，準確識別冷凍履歷，顯示為"解凍品（F）"而非脂肪率數值

。

應用價值：有效防止以解凍魚冒充鮮魚的商業欺詐，為"產地直送"、"當日捕撈"等高品質魚類品牌提供技術背書。

4.4 校準線模式（Impedance Mode）

針對未登記的稀有魚種或特殊測量需求（如測定魚腹而非背部），儀器提供校準線模式：

顯示100 kHz下的阻抗值（30 ~ 999 Ω）
用戶可自建"魚A、魚B、魚C"三種自定義魚種的校準曲線
通過同時測量阻抗值與化學法脂肪率，建立回歸方程，實現特定用途的定制化管理

五、數據管理與通信功能

5.1 存儲與統計功能

自動存儲最近50次測量數據
實時計算并顯示平均值，支持整批魚品質均一性評價
自動關機（0~60分鐘可調）與自動熄屏功能延長電池壽命

5.2 無線數據傳輸（可選）

通過藍牙通信模塊（選配），可實現：

數據實時傳輸至PC或平板電腦，建立品質追溯數據庫
連接專用無線打印機，現場輸出測量報告
與ERP/MES系統集成，實現養殖-加工-銷售全鏈條品質管理

六、應用場景與市場價值

6.1 養殖業生長管理

在養殖過程中定期抽檢，監控脂肪積累狀況，優化投餌策略，避免過肥或偏瘦，提升養殖效益。

6.2 漁業捕撈

產地直送認證：現場測量脂肪率，為優質魚貼上"脂滿度XX%"的客觀標簽
規格標準化：通過脂肪率而非體重進行分級，實現"同等級同價格"的公平交易

6.3 加工原料篩選

快速判定原料鮮度等級，指導加工工藝選擇（冷凍、熟制、即食等），確保終產品品質穩定。

6.4 零售與餐飲終端

作為"可視化品質"的展示工具，向消費者實時展示金槍魚、鮭魚等高檔魚類的脂肪分布數據，提升購買信心與品牌溢價。

七、技術局限性與使用注意事項

專用性限制：僅適用于鮮魚測量，冷凍魚、解凍魚（顯示"解凍品"）、干制品、腌制魚均無法獲得準確脂肪率
測量位置：必須嚴格執行第1背鰭與第2背鰭間測量 protocol，不同部位阻抗差異較大
環境要求：雖然具備IP65防護與-10°C~+40°C寬溫域工作能力，但需避免溫度驟變導致內部結露
維護要求：每次使用后必須擦拭電極與機身，防止鹽水腐蝕（電極材質為SUS304不銹鋼）

八、結語

YAMATO Fish Analyzer™ DFA100/DFA110代表了便攜式水產品品質檢測技術的成熟化應用。通過將醫學及人體成分分析領域成熟的生物電阻抗技術遷移至水產領域，并針對魚類生理特性開發多頻率測量算法，該設備實現了無損、快速、精準的脂肪與鮮度評價。

在漁業追求"從資源掠奪型向品質價值型"轉型的背景下，DFA系列設備不僅為客觀品質評價提供了技術工具，更為魚類品牌化、優質優價體系構建、消費者信任建立奠定了數據基礎。隨著藍牙通信與信息化管理的融入，該技術正從單一檢測工具向水產品供應鏈數字化管理節點演進。

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