高光谱成像仪羊肉掺假可视化无损定量检测

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。

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）。

       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。