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基于高光谱成像光谱仪的羊肉掺假可视化无损定量检测

访问量:1307 发布时间:2022-12-29

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  本研究应用了400-1000nm波段和900-1700 nm的高光谱相机,可采用杭州彩谱科技有限公司产品FS13和FS15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)。

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  肉类主要包括畜禽类和水产品类,人体所需的蛋白质、脂肪酸、微量元素等重要能量物质都来源于肉类。随着生活水平不断提高,人们在饮食方面更加注重食品的品质和营养均衡搭配,但一些不法商家将一些低品质的肉类混入高品质肉类中,以次充好,特别是2013年欧洲的“马肉风波”,引发了人们对肉类掺假问题的极度关注。肉类掺假检测方法包括感官评测、荧光PCR检测技术、电泳分析法和酶联免疫分析技术等,但大多需要样品前处理,试验操作较为繁琐且费时费力,很难实现较大样品量的现场快速实时检测。


  现有文献研究报道大都采用单一波段的高光谱成像技术对肉类掺假进行判别,但少有同时采用两个波段进行对比分析。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。

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  (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。

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