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高光谱成像仪羊肉掺假可视化无损定量检测

浏览次数:448 更新日期:2023-08-21

摘要:

一、引言食品安全问题一直是社会关注的热点,特别是在食品掺假问题上。近年来,由于羊肉的需求量增加,羊肉掺假现象也日益严重。这不仅侵犯了消费者的权益,也给人们的健康带来了潜在威胁。因此,发展有效的检测手段,对羊肉进行无损定量检测,对于保障食品安全具有重要意义。高光谱成像技术,作为一种新型的检测手段,具有....

一、引言


食品安全问题一直是社会关注的热点,特别是在食品掺假问题上。近年来,由于羊肉的需求量增加,羊肉掺假现象也日益严重。这不仅侵犯了消费者的权益,也给人们的健康带来了潜在威胁。因此,发展有效的检测手段,对羊肉进行无损定量检测,对于保障食品安全具有重要意义。高光谱成像技术,作为一种新型的检测手段,具有同时获取样品的光谱信息和图像信息的能力,为羊肉掺假检测提供了新的可能性。

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二、高光谱成像技术原理


高光谱成像技术是一种结合了光谱学和数字图像处理的技术。基本原理是利用光谱仪在各个波长上测量物体的反射或发射光,然后通过算法将每个像素点的光谱信息转化为高维数据立方体。这样,每个像素点不仅具有空间信息,还包含了其特有的光谱信息,这使得我们可以在图像中识别和区分各种物质。


三、羊肉掺假无损检测应用

本研究应用了400-1000nm波段和900-1700 nm的高光谱成像仪,可采用广州保来发公司赛斯拜克产品SC230进行相关研究。光谱范围在400-1000nm,波长分辨率优于2.5nm,可达1200个光谱通道。采集速度全谱段可达128FPS,波段选择后最高3300Hz(支持多区域波段选择)。

高光谱成像仪SineSpec®系列

试验拟选取高品质解冻状态下的羊肉为掺假对象,以价格相对较低的鸭肉进行掺杂,采集样品在可见——近红外(400~1 000 nm)和短波近红外(900~1700 nm)两个波段范围内的高光谱信息,通过选取合适的预处理方法建立定量模型,并选取最优的模型进行图像反演,提出一种快速检测羊肉掺假鸭肉的快速定量检测可视化方法,以期为羊肉掺假的定量检测提供数据和技术支撑。


(1)对于400~1000 nm波段来说,采用归一化预处理后建立的全波段PLS模型精度最高;对于900~1700 nm 波段来说,采用 SNV 预处理后建立的全波段PLS模型精度最高。对最佳预处理方法下的两个光谱波段进行波长选择,发现 SPA 方法在消除多重共线性的基础上,挑选出的波长之间的共线性最小且具有代表性,能进一步提升模型的精度和简洁度。
(2)在900~1700 nm波段范围内含有的与肉类组成相关的基团信息更多,更能反映肉类的特征信息,可能更适合于进行肉类掺假的识别。为扩大模型的全面性和适用性,试验还需延伸至长波近红外谱段(1 700~2500 nm);同时,试验中选取高品质的羊肉和鸭肉均为当地超市的成品包装,后续模型能否适用于不同环境(温度、湿度、形态等)、不同品种、不同品质、不同喂养方式和不同新鲜度下的羊肉掺假研究,需进一步地验证探讨。



四、前景展望


高光谱成像技术在羊肉掺假检测上的应用,无疑为食品安全的保障提供了新的强有力的工具。然而,此项技术仍存在一些挑战,如高光谱图像的获取、数据处理和分析的复杂性,以及设备成本较高的问题。因此,未来的研究应聚焦于如何优化设备、简化数据处理流程,以及如何进一步提高检测的精度和速度。


随着科技的进步,我们有理由相信,高光谱成像技术将在未来的食品检测中发挥更大的作用,为食品安全保驾护航。


五、结论


高光谱成像技术以其独特的优势,为羊肉掺假检测提供了新的解决方案。通过无损的检测方式,不仅能够发现羊肉是否掺假,还能够对掺假的程度进行定量分析。这无疑将对羊肉质量的监控起到重要的推动作用,也将对食品安全领域产生深远的影响。尽管这项技术还存在一些挑战,但随着科技的不断进步和发展,我们有理由相信这些问题将会得到有效的解决。因此,高光谱成像技术具有广阔的应用前景和深远的发展潜力。



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