甘薯又稱紅薯或番薯，營養(yǎng)豐富，是我們?nèi)粘Ｉ钪蟹浅：玫臓I養(yǎng)食品。對(duì)甘薯的品質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，不僅可以提升甘薯的商品價(jià)值，還可以為甘薯產(chǎn)品的品質(zhì)指標(biāo)提供依據(jù)。本文介紹了高光譜成像技術(shù)在甘薯品質(zhì)無損檢測(cè)中的應(yīng)用，感興趣的朋友可以了解一下！
甘薯品質(zhì)傳統(tǒng)檢測(cè)方法：
甘薯又稱紅薯或番薯，屬旋花科一年生或多年生植物，在熱帶和亞熱帶地區(qū)很常見，是一種高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、抗旱性強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)、易種植的糧食作物。甘薯不僅含有糖類、維生素、蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)等多種功能性成分，同時(shí)也是加工淀粉、面粉和乙醇等工業(yè)產(chǎn)品的良好原料來源。研究表明，甘薯對(duì)健康有巨大的益處，可以起到抗氧化、抗腫瘤、保護(hù)肝臟、保護(hù)心臟、提高免疫力等保健作用，其品質(zhì)的優(yōu)劣，對(duì)于進(jìn)一步開發(fā)和利用甘薯產(chǎn)品具有重要意義。
目前，甘薯品質(zhì)常用檢測(cè)方法主要是感官評(píng)定法、理化檢測(cè)法和儀器檢測(cè)法，可能存在操作方法繁瑣、成本較高、檢測(cè)速度慢、試劑污染、主觀因素大等缺陷，不能滿足甘薯大批量快速檢測(cè)的需求。因此，尋找一種適宜大批量、簡便、快速、破壞性小、無污染、精確可靠且實(shí)時(shí)的檢測(cè)方法，對(duì)甘薯的品質(zhì)控制意義重大。近紅外光譜（NIR）是一種多組分質(zhì)量分析工具，已被應(yīng)用于肉類、糧食、食用油、乳制品、水果和蔬菜中成分（如水分、脂肪、蛋白質(zhì)、低聚果糖等）的檢測(cè)。然而，NIR波長分辨率低，無法獲得食品視覺檢測(cè)的空間信息。機(jī)器視覺法可以在一個(gè)場(chǎng)景中提供大量關(guān)于待測(cè)物質(zhì)性質(zhì)和屬性的信息，在食品的表面缺陷檢測(cè)和分類中應(yīng)用廣泛。視覺系統(tǒng)通?；诓噬珨z像機(jī)，使用紅、綠、藍(lán)波長為中心的三個(gè)濾光片來捕捉圖像，在獲取物品外部或內(nèi)部成分的光譜信息方面受到限制。
高光譜成像技術(shù)（HSI）則整合了兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，既可以獲取空間信息，又可以收集圖像每個(gè)像素的光譜信息。HSI是一種振動(dòng)光譜技術(shù)，通過電磁輻射與共價(jià)鍵分子振動(dòng)模式的相互作用來反映食品的理化性質(zhì)，基于光源對(duì)不同種類食品波長反射率、離散度不同，同時(shí)反映其內(nèi)部和外部特征，實(shí)現(xiàn)定量和定性檢測(cè)。HSI具有分辨率高、檢測(cè)速度快、重現(xiàn)性好、非破壞性、及時(shí)性、連續(xù)多波段、操作簡便的特點(diǎn)，可以有效補(bǔ)足傳統(tǒng)檢測(cè)方法的技術(shù)限制，是各類食品品質(zhì)檢測(cè)的潛在有效手段之一。
高光譜成像技術(shù)在甘薯品質(zhì)無損檢測(cè)中的應(yīng)用：
高光譜成像技術(shù)在甘薯品質(zhì)無損檢測(cè)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方法面：
1.甘薯質(zhì)構(gòu)特性的檢測(cè)
質(zhì)構(gòu)特性是一種以力學(xué)特性為主的綜合物理屬性，通過食品與人體口腔等部位的接觸感知來反映食品組織結(jié)構(gòu)和口感，與食品破碎過程中的變形、分解、流動(dòng)等性質(zhì)有關(guān)。質(zhì)構(gòu)特性在甘薯品質(zhì)評(píng)估中占據(jù)重要地位，直接影響生鮮甘薯的食用品質(zhì)和采后加工品質(zhì)。目前質(zhì)構(gòu)特性的檢測(cè)方法常采用儀器測(cè)定法，主要包括質(zhì)地多面分析（TPA）法、剪切法、穿刺法、單軸壓縮法等。這些方法耗時(shí)長、檢測(cè)速度慢，且對(duì)樣品的破壞性較大。高光譜成像（HSI）技術(shù)因其高效、準(zhǔn)確性高、不破壞樣品、分辨率高等特點(diǎn)，在果蔬、肉類的質(zhì)構(gòu)特性檢測(cè)方面應(yīng)用廣泛。利用高光譜成像技術(shù)采集甘薯的光譜信息，并利用主成份分析（PCA）等方法實(shí)現(xiàn)了甘薯樣品感興趣區(qū)域的提取，建立相應(yīng)的預(yù)測(cè)模型，就可以對(duì)甘薯質(zhì)構(gòu)特性進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。
2.甘薯水分的檢測(cè)
水分是食品的基本成分，既可以作為某些物質(zhì)的溶劑和載體參與生理生化反應(yīng)，又可以作為維持食品感官質(zhì)量和食品品質(zhì)的重要評(píng)估指標(biāo)。水分在食品中的含量極大的影響食品的外觀、風(fēng)味、新鮮度，含量高的食品呼吸強(qiáng)度高、生理生化反應(yīng)迅速、附著的微生物繁殖速度快、食品品質(zhì)劣變的速度也隨之加快，及時(shí)高效地測(cè)定其含量是評(píng)價(jià)食品的營養(yǎng)、食用和加工品質(zhì)的一項(xiàng)不容忽視的工作。水分含量的測(cè)定方法分為直接法和間接法。直接測(cè)定法是指基于食品中水分自身的理化性質(zhì)進(jìn)行水分含量測(cè)定，如重量法、蒸餾法、卡爾費(fèi)休法；間接測(cè)定法是指利用食品的密度、折射率、電導(dǎo)率等物理性質(zhì)實(shí)現(xiàn)水分測(cè)定的一種方法，如電阻法、電容法、核磁共振法。目前實(shí)驗(yàn)室常用的方法為直接干燥法，存在耗時(shí)長、操作繁瑣、需多次反復(fù)稱重方能準(zhǔn)確測(cè)量的缺點(diǎn)，無法滿足快速檢測(cè)的需求。采用高光譜成像技術(shù)可以建立光譜信息和甘薯水分含量之間的線性關(guān)系，通過提取對(duì)應(yīng)的特征波長，建立預(yù)測(cè)模型，從而可以實(shí)現(xiàn)甘薯水分含量的快速檢測(cè)。
3.甘薯淀粉等營養(yǎng)成分的檢測(cè)
甘薯淀粉含量豐富，是生產(chǎn)食用淀粉的主要原料作物，同時(shí)含有碳水化合物、維生素、礦物質(zhì)、膳食纖維等多種營養(yǎng)成分。淀粉作為食品原料或食品添加劑在開發(fā)食品中起著至關(guān)重要的作用，如增稠劑、穩(wěn)定劑、甜味劑等。淀粉通過提高食品的保濕性，控制食品中的水分流動(dòng)，進(jìn)而維持儲(chǔ)存過程中食品的品質(zhì)。此外淀粉還可以用作食品和制藥行業(yè)感興趣物質(zhì)的傳遞載體，如抗氧化劑、著色劑、香料以及藥物活性蛋白質(zhì)等。因此，檢測(cè)甘薯淀粉含量對(duì)改進(jìn)甘薯加工工藝具有重要意義。用于淀粉含量測(cè)定的傳統(tǒng)方法主要包括碘顯色法、酶消化法、費(fèi)林試劑直接滴定法和液相色譜法，不僅操作繁瑣、耗時(shí)、費(fèi)力，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)大量甘薯中淀粉含量的快速監(jiān)測(cè)且有化學(xué)試劑污染的可能性。利用高光譜成像技術(shù)采集甘薯的高光譜圖像，然后篩取感興趣的區(qū)域，建立相應(yīng)的預(yù)測(cè)模型，就可以對(duì)甘薯淀粉進(jìn)行分析。
