基于近紅外高光譜技術(shù)檢測新疆羊肉品質(zhì)

王亞明++姚江河

摘 要：高光譜成像技術(shù)作為一種無損的檢測技術(shù)已在農(nóng)畜產(chǎn)品的品質(zhì)檢測中得到應(yīng)用，該文綜述了高光譜成像技術(shù)在羊肉品質(zhì)檢測中的應(yīng)用進(jìn)展，同時提出了現(xiàn)階段高光譜成像技術(shù)所存在的問題，展望了該技術(shù)在羊肉品質(zhì)檢測領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：光譜技術(shù) 檢測 新疆羊肉 品質(zhì)

中圖分類號：TS251.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）12（a）-0026-02

隨著我國經(jīng)濟(jì)生活水平的不斷提高，人們對于羊肉的需求越來越日常化，從最開始的簡單的屠宰消費(fèi)逐漸走向深加工和商品化。羊肉食品安全被更多地關(guān)注，現(xiàn)代營養(yǎng)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，羊肉的粗蛋白含量（12.8%～18.6%）近于牛肉（16.2%～19.9%），高于豬肉（13.5%～16.4%）；粗脂肪含量（16%～37%）低于豬肉（25%～37%），高于牛肉（11%～28%）；氨基酸含量豐富、種類齊全，有多種人體必需的氨基酸，如精氨酸、賴氨酸、組氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸等，極易被人體消化吸收利用；含有多種礦物質(zhì)，如K、P、Ca、Fe、Zn等以及多種維生素，如VBl、VB2、VB3等。

目前，我國對于市場上的羊肉檢測主要有感官和理化檢測兩種方式。該方法因市場上檢測人員的專業(yè)素質(zhì)和技能水平受到主觀因素影響比較大，存在較大的爭議。而理化檢測是通過儀器儀表和檢測羊肉的各項指標(biāo)，這種方法科學(xué)但是過程比較復(fù)雜，很難在各個地方實(shí)行，只能簡單地抽檢，不能廣泛應(yīng)用于當(dāng)前人民生活中來。

近年來隨著電子計算機(jī)和光學(xué)圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的檢測方式逐漸被取代，羊肉肉質(zhì)檢測正朝著高科技方向發(fā)展，可見光紅外光譜分析技術(shù)、生物工程技術(shù)逐漸被應(yīng)用在市場人員對羊肉的品質(zhì)檢測。盡管這些技術(shù)存在一定的偏差，但相對于傳統(tǒng)的檢測人員感官檢測和復(fù)雜的理化檢測已經(jīng)被越來越多的檢測機(jī)構(gòu)接受。

1 近紅外高光譜成像技術(shù)

隨著計算機(jī)學(xué)科的不斷發(fā)展，光譜成像技術(shù)越來越成熟，近紅外高光光譜成像技術(shù)就是在其基礎(chǔ)上，融合編程技術(shù)、信息化處理技術(shù)、圖像處理技術(shù)等諸多學(xué)科的技術(shù)。它能夠?qū)⒈粰z查羊肉用三維數(shù)據(jù)塊的模式進(jìn)行內(nèi)部特征分析，根據(jù)各項分析指標(biāo)參數(shù)對比，區(qū)分羊肉品質(zhì)等級。

我國國內(nèi)對于近紅外技術(shù)的研究和應(yīng)用起步較晚，研發(fā)的設(shè)備在市場上出現(xiàn)得較少，不過隨著我國科研機(jī)構(gòu)和人員的不斷努力，市場上也出現(xiàn)了簡單的紅外檢測羊肉的設(shè)備，隨著羊肉品質(zhì)各項指標(biāo)的不斷細(xì)化，越來越多的研究人員對其足夠重視，在羊肉品質(zhì)檢測領(lǐng)域取得一些科研成果。該文根據(jù)實(shí)驗(yàn)室檢測羊肉品質(zhì)程序，選擇新疆圖木舒克及阿拉爾地區(qū)的多浪羊后腿肉塊進(jìn)行采樣，根據(jù)其在900～1 700 nm波段的光譜圖像，得出其羊肉品質(zhì)。

2 新疆羊肉樣本品質(zhì)采樣、檢測、分析

由于高光譜圖像可同時獲得樣品的圖像和光譜信息，近年來在現(xiàn)代檢測技術(shù)上得到廣泛關(guān)注，該文探討了高光譜圖像技術(shù)對新疆新鮮羊肉品質(zhì)檢測的可行性。該研究從新疆圖木舒克及阿拉爾地區(qū)的多浪羊后腿肉塊采集了86個羊肉背脊樣品的高光譜圖像，并測量其亮度（L*）、紅度（a*）、黃度（b*）和飽和度（C*）等顏色參數(shù)，選取感興趣區(qū)域獲取樣品代表性光譜，通過選擇多元散射校正Savitzky-Golay平滑、一階導(dǎo)數(shù)和中心化等預(yù)處理方法，建立并評價了預(yù)測各顏色參數(shù)的逐步多元線性回歸校正模型。對于L*、a*、b*和C*，模型選擇的波長點(diǎn)數(shù)分別為7、11、4和9，校正集的相關(guān)系數(shù)分別為0.92、0.85、0.86和0.81，校正標(biāo)準(zhǔn)差分別為 1.55、1.54、0.83和1.83，預(yù)測集的相關(guān)系數(shù)分別為0.91、0.84、 0.92和0.86，預(yù)測標(biāo)準(zhǔn)差分別為1.71、1.62、0.81和1.68。結(jié)果表明，高光譜圖像技術(shù)可用來快速無損地檢測新疆新鮮羊肉的品質(zhì)。

生鮮羊肉的含水率對其羊肉的加工、儲藏、貿(mào)易與食用質(zhì)量有重要影響，為了提高羊肉的經(jīng)濟(jì)價值和食用品質(zhì)，需要研究羊肉含水率的無損檢測技術(shù)。以新疆圖木舒克及阿拉爾地區(qū)的多浪羊后腿肉塊為研究對象，有效樣本86個，其中，75%的樣本作為校正集，25%的樣本作為驗(yàn)證集。采集羊肉新鮮切口處900～1 700 nm波長范圍內(nèi)的漫反射光譜，用國標(biāo)方法測定羊肉含水率。經(jīng)過多元散射校正（multiplicative scatter correction，MSC）、變量標(biāo)準(zhǔn)化（standard normalized variate，SNV）和直接正交信號校正（direct orthogonal signal correction，DOSC）等方法預(yù)處理，在900～1 700 nm范圍內(nèi)分別建立多元線性回歸（multiple linear regression，MLR）模型、主成分回歸（principal component Regression，PCR）模型和偏最小二乘回歸（partial least squares regression，PLSR）模型。結(jié)果表明使用MSC預(yù)處理方法建立的模型預(yù)測效果最佳，其中用PLSR建模結(jié)果最好，校正集的相關(guān)系數(shù)和校正標(biāo)準(zhǔn)差分別是0.92和0.006 9，驗(yàn)證集的相關(guān)系數(shù)和驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)差分別是0.92和0.004 7，外部驗(yàn)證的相關(guān)系數(shù)和驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)差分別是0.85和0.005 4。結(jié)果表明，可見/近紅外光譜結(jié)合MSC預(yù)處理方法建立的PLSR模型，可以對羊肉含水率進(jìn)行準(zhǔn)確的快速無損評價，為生鮮羊肉含水率快速無損檢測技術(shù)的應(yīng)用提供理論參考。

3 結(jié)語

該文根據(jù)近紅外高光譜成像技術(shù)對新疆地區(qū)圖木舒克及阿拉爾地區(qū)的多浪羊羊肉樣本品質(zhì)采樣、檢測和簡單分析，能夠快速對羊肉品質(zhì)做出反應(yīng)。根據(jù)其高效無損及環(huán)保綠色等特點(diǎn)，其市場前景被越來越多的科研機(jī)構(gòu)和人員看中。能夠?yàn)檠蛉馄焚|(zhì)檢測提供更多的數(shù)據(jù)和模型。盡管在應(yīng)用近紅外高光譜成像技術(shù)對羊肉品質(zhì)檢測過程中存在精度不夠等問題，但是結(jié)合濾波技術(shù)、去噪技術(shù)，可以逐步降低偏差，提供更精確的檢測結(jié)果，為我國各地市場上提供放心羊肉做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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