牛肉味道鮮美，營養(yǎng)豐富，深受國內(nèi)外市場的青睞。高品質(zhì)牛肉鮮香細(xì)嫩，色澤紅潤，肌肉紋理清晰，蛋白質(zhì)含量高，售價相對較高。目前仍有不法商販將低質(zhì)量的牛肉假冒為高品質(zhì)牛肉，以次充好，損害消費者利益。因此對不同品質(zhì)的牛肉進行定性鑒別就顯得極為的重要。本文介紹了SC250近紅外高光譜成像儀在牛肉品種鑒別中的應(yīng)用。
牛肉品種鑒別必要性：
牛肉味道鮮美，營養(yǎng)豐富，深受國內(nèi)外市場的青睞。近年來，隨著人們生活水平的不斷提高以及膳食結(jié)構(gòu)的日益科學(xué)化，消費者對牛肉品質(zhì)和營養(yǎng)的要求越來越高。高品質(zhì)牛肉鮮香細(xì)嫩，色澤紅潤，肌肉紋理清晰，蛋白質(zhì)含量高，售價相對較高。目前仍有不法商販將低質(zhì)量的牛肉假冒為高品質(zhì)牛肉，以次充好，損害消費者利益。因此對不同品質(zhì)的牛肉進行定性鑒別成為當(dāng)前牛肉產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟需解決的問題。不同品種的牛肉在品質(zhì)和口感上存在很大的差異，但肉品性狀和顏色極為相似，肉眼難以區(qū)分。
傳統(tǒng)的肉類鑒別方法有酶聯(lián)免疫吸附、蛋白質(zhì)譜技術(shù)、PCR6等，鑒別成本較高，操作繁瑣，耗時耗力。因此，急需一種高效快速、無損環(huán)保、操作簡單的檢測方法對牛肉的種類和品質(zhì)進行鑒別。高光譜成像技術(shù)作為一種新型無損檢測技術(shù)，具有超多波段、高光譜分辨率和譜圖合一等優(yōu)勢，在肉品分析領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
SC250近紅外高光譜成像儀在牛肉品種鑒別中的應(yīng)用：
SC250近紅外高光譜成像儀是一款全新設(shè)計制造的高光譜成像儀器，內(nèi)置推掃結(jié)構(gòu)可以快速實現(xiàn)光譜影像的連續(xù)采集，在900-1700nm波段具有較高的靈敏度和穩(wěn)定性，通過輔助相機實現(xiàn)對掃描區(qū)域的監(jiān)控，主機內(nèi)置電源模塊，可實現(xiàn)快速架設(shè)完成數(shù)據(jù)采集作業(yè)。全密封式設(shè)計可保證在實際使用中不會因為灰塵等影響光譜儀的內(nèi)部光學(xué)元件，確保儀器的長期正常使用。
SC250近紅外高光譜成像儀配置標(biāo)準(zhǔn)的信號采集軟件，可進行高光譜影像及光譜數(shù)據(jù)的采集和簡單處理，可實時獲取樣品光譜及影像信息，將掃描結(jié)果存儲為圖像、表格等各種格式，數(shù)據(jù)可以被多種第三方專業(yè)的數(shù)據(jù)分析軟件調(diào)用，極大的擴展了儀器的使用范圍。廣泛應(yīng)用于工業(yè)分選、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、色差檢測、食品檢測、醫(yī)學(xué)制藥、文物保護、刑偵檢測、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。
使用SC250近紅外高光譜成像儀鑒別牛肉品種的具體步驟如下：
1.牛肉樣本采集
各品種牛經(jīng)屠宰后在0℃下冷藏，排酸48h。取出牛肉樣品進行分割，每個品種的牛分別取4個部位肉（肩頸肉、眼肉、瓜條肉、里脊肉），剔除多余的油脂和筋膜后，放入保溫箱運至實驗室，貯藏在4℃冷柜備用。光譜掃描前將肉樣整形切塊（大小約為40mm×30mm×10mm），室溫下放置2h，待肉樣中心溫度達到室溫水平后，用濾紙吸干樣品表面的水分，進行光譜掃描。
2.高光譜圖像采集
由于肉樣本紋理形狀、色澤等會造成光源漫反射，影響光譜信息采集效果。因此，圖像采集時需設(shè)置合理的曝光時間和位移平臺移動速度。
同時，由于光源強度分布不均及相機中暗電流的存在，使采集到的信息中含有大量噪聲。因此在采集高光譜圖像之前需進行黑白校正。具體方法為：開啟高光譜系統(tǒng)，調(diào)整焦距和曝光時間，獲取標(biāo)準(zhǔn)全反射白板的白圖像，然后蓋住鏡頭，獲取全黑圖像。
圖像采集前，需打開高光譜儀器預(yù)熱30min。試驗過程中，每組取5塊肉樣依次置于電控位移平臺上，進行光譜掃描。圖像數(shù)據(jù)處理之前，利用數(shù)據(jù)采集軟件選取整塊肉表面作為感興趣區(qū)域
，計算該區(qū)域內(nèi)的平均反射光譜，作為樣本的反射光譜。
3.光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理：
在光譜采集過程中，由于試驗樣本、測定環(huán)境及儀器噪音等因素的影響，所采集的光譜數(shù)據(jù)中會夾雜一些無用信息，從而影響建模性能。因此，需要對原始光譜數(shù)據(jù)進行預(yù)處理。常用的光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理方法有：區(qū)域歸一化、基線校準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量變換、MSC方法等。
4.樣本劃分
不同的樣本劃分方法對所建模型具有不同的預(yù)測性能。常用的樣本劃分方法有：隨機法、選樣本、光譜-理化值共生距離法及順序劃分法。
5.特征波長提取
由于牛肉樣本的全波段光譜數(shù)據(jù)量大、信息混雜，且大量的光譜數(shù)據(jù)會造成模型復(fù)雜、計算量大等問題。因此，選用適當(dāng)?shù)奶卣鞑ㄩL提取方法可有效降低光譜數(shù)據(jù)的維度，減少運算量，提高模型穩(wěn)健性和預(yù)測準(zhǔn)確性。
6.建立模型
根據(jù)光譜數(shù)據(jù)，采用合適的方法建立牛肉品種鑒別的預(yù)測模型，然后根據(jù)預(yù)測模型建立相應(yīng)的肉品種分類方法。
