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高光谱成像仪在红肉品质无损检测中的应用

时间:2023-06-29 点击:494次

红肉品质的传统检测方法会对样品造成污染,影响其理化指标的测定结果,在检测某些标量指标的同时还会具有一定的破坏性。因此,准确、无损、快速的检测评价对推动肉制品企业的发展具有十分重要的意义。本文介绍了高光谱成像仪在红肉品质无损检测中的应用。

羊肉

红肉品质检测的重要性:

红肉主要包括猪肉、牛肉和羊肉,是餐桌上必不可少的食物。从营养学角度来讲,红肉具有丰富的蛋白质、脂类、微量元素和矿物质等,不但能促进人体生长发育、还能够满足人体日常的营养需求,所以红肉是具有较高价值的畜产品。随着人们生活水平的不断提高,肉类的品质和食用安全性成了消费者日益关注的对象;此外,肉类的品质等级直接决定着其在市场上的售价与销量,关乎企业的利益,所以肉品的品质检测和评价也成为近些年的研究热点。

肉类品质的评价通常会评估一些代表质量特征的指标,红肉的品质评价指标有很多,主要分为感官指标和内在指标两大类。感官指标,如色泽、嫩度、大理石花纹等,可作为评价肉品的首要依据;内在指标,如pH值、系水力、微生物等,则与肉品的营养价值与食用安全性有着重要联系。传统的肉类品质检测方法主要以化学方法和感官检测为主,前者的检测精度比较高,但却有着操作难、损坏样品以及检测周期长等缺点,后者则是主观性比较强,重复性差,耗时又耗力。

与传统方法相比,高光谱成像技术则是具有前途的方法之一,它兼具光谱和成像技术的优点,且能够快速无损地提取样品的化学成分、物理性质等相关指标,应用这种技术不但可以满足消费者的需求,而且可以对我国肉品生产加工行业的发展起到一定促进作用。随着高光谱成像技术的兴起与快速发展,高光谱成像这种高效、安全、科学的技术已经被广泛地应用在食品安全检测等诸多领域。

近红外高光谱成像仪

高光谱成像仪在红肉品质无损检测中的应用:

1.色泽检测

肉类的色泽对消费者的感官判断和购买意愿具有首要影响作用,色泽的测定通常有比色板法、仪器测色法和化学测定法。其中仪器测定法是利用色度仪测取肉品表面的亮度值(L*)、红度值(a*)和黄度值(b*)来评定肉色。高光谱成像技术在肉品质色泽的无损检测中取得了一定的研究成果。研究人员通过高光谱仪对红肉颜色进行检测,选用具有样品代表性的光谱信息,经由多种预处理方法,建立预测各颜色参数的模型并对模型进行评价,取得了理想的模型预测效果。这表明,高光谱成像技术不仅可以作为无损检测肉品色泽的有效手段,并且可以取特定区域或品种的肉样作为研究对象,这一点也为实际生产与在线检测提供了一定的理论基础。

2.嫩度检测

肉品的嫩度是指对碎裂的抵抗能力,可根据其易碎性、柔软性来进行主观判定;客观评定则采用剪切力测定法,剪切力测定法主要为沃-布剪切力测定。高光谱成像技术获取牛肉的相关信息,筛选出最能表征牛肉剪切力值的波段,建立线性和支持向量机判别模型,其中主成分纹理特征的线性判别模型预测精度可达94.44%。

3.系水力检测

系水力指是肉品在施加外力、切割、研磨、压制或加热过程中容纳全部或部分水的能力,影响肉品的嫩度、色泽、多汁性等,是决定红肉鲜嫩度的一个主要质量属性。测定系水力的方法有多种,传统方法一般有压力法、重力法、离心法和烹饪损失法等,通过模拟肉品在不同情况下的水分流失状况,表征肉品的系水性能,这些传统的方法既耗时又对肉样具有破坏性,不适合企业生产中的大批量检测。因此,引入高光谱成像这种非接触和非破坏性的技术具有一定的可行性。应用高光谱成像技术对新鲜牛肉的系水力进行无损检测,利用主成分分析方法,选取6个特征波长,基于偏最小二乘回归的方法进行预测模型的建立,模型的决定系数为0.87,预测标准误差为0.28%,实验证明,高光谱成像技术可以解决肉类系水力检测不便的问题,为进一步开发快速检测系水力的设备提供了理论依据。

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