牛肉作為高蛋白、低脂肪的優(yōu)質(zhì)食材，其新鮮度直接影響食用安全與商業(yè)價(jià)值。傳統(tǒng)檢測方法如高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用等，雖精度較高，但存在操作復(fù)雜、成本高、對(duì)樣本具有破壞性等局限。近年來，高光譜成像技術(shù)因其快速、無損、可同時(shí)獲取光譜與圖像信息的優(yōu)勢(shì)，在農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)檢測中逐漸受到重視。

杭州彩譜科技有限公司推出的FS-22高光譜相機(jī)，具備400–1000nm的光譜范圍、5nm的光譜分辨率及300個(gè)采集波段，在線陣InGaAs探測器的支持下，可實(shí)現(xiàn)對(duì)物體表面光譜信息的穩(wěn)定采集。該設(shè)備在農(nóng)業(yè)、食品等領(lǐng)域的品質(zhì)檢測中展現(xiàn)出良好的適用性。

一、研究背景與方法

在近期一項(xiàng)關(guān)于牛肉新鮮度的研究中，科研團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一套高光譜成像系統(tǒng)，其中采用了FS-22高光譜相機(jī)作為核心采集設(shè)備。該系統(tǒng)還配備了鹵鎢燈光源與專業(yè)分析軟件，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)生鮮牛肉樣本的光譜信息采集。

研究共制備112塊牛肉樣本，在4°C條件下儲(chǔ)存14天，模擬實(shí)際流通中的品質(zhì)變化過程。每周期間隔采集樣本的光譜數(shù)據(jù)，并同步測定其pH值、總揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）及顏色參數(shù)（L, a, b*），以建立光譜信息與品質(zhì)參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)模型。

二、FS-22在系統(tǒng)中的作用

在該系統(tǒng)中，F(xiàn)S-22高光譜相機(jī)負(fù)責(zé)采集牛肉樣本在可見-近紅外波段的光譜反射信息。通過均勻光源照射樣本表面，相機(jī)接收反射光信號(hào)，經(jīng)光柵分光后形成連續(xù)光譜曲線。研究人員從每塊樣本中提取感興趣區(qū)域的光譜數(shù)據(jù)，經(jīng)預(yù)處理后用于后續(xù)建模。

研究還配合使用了彩譜科技的DS-100型便攜式色差儀，用于客觀測定牛肉顏色參數(shù)，為模型建立提供真實(shí)值參考。

三、數(shù)據(jù)處理與模型構(gòu)建

研究團(tuán)隊(duì)采用SG+MSC方法對(duì)原始光譜進(jìn)行預(yù)處理，以降低噪聲干擾。隨后運(yùn)用競爭性自適應(yīng)重加權(quán)抽樣（CARS）算法提取與品質(zhì)參數(shù)相關(guān)的特征波長，建立偏最小二乘回歸（PLSR）預(yù)測模型。

結(jié)果表明，基于FS-22采集的光譜數(shù)據(jù)所建立的模型，對(duì)pH、TVB-N、L、a、b*五個(gè)關(guān)鍵參數(shù)的預(yù)測結(jié)果與實(shí)測值之間具有較高一致性，測試集決定系數(shù)分別達(dá)到0.9539、0.9660、0.9266、0.8683和0.9018。模型在獨(dú)立驗(yàn)證中表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性，牛肉新鮮度分級(jí)準(zhǔn)確率達(dá)92.6%。

四、結(jié)語

高光譜成像技術(shù)為食品品質(zhì)安全檢測提供了新的思路。FS-22高光譜相機(jī)在該牛肉新鮮度檢測研究中的應(yīng)用，體現(xiàn)了其在農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)無損檢測中的實(shí)用價(jià)值。隨著光譜數(shù)據(jù)處理與建模技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，高光譜成像在食品工業(yè)、農(nóng)業(yè)檢測等領(lǐng)域的應(yīng)用前景將更加廣泛。

   產(chǎn)品推薦

FigSpec FS-22成像高光譜相機(jī)

產(chǎn)品特點(diǎn)

l 光譜范圍：400-1000nm

l 光譜分辨率：5nm

l 光譜通道數(shù)：600

l 圖像分辨率：1920*1920