马铃薯品质鉴别的近红外光谱与多源信息耦合

建立了基于机器视觉和近红外光谱技术的分级概率输出,利用DS证椐融合规则,搭建适用于异源数据的无损检测分级决策模型。采用方向梯度直方图和主成分提取方法提取光谱特征,并应用支持向量机和AdaBoost分类器进行识别,在此基础上,构建了基于特征层融合的马铃薯分级模型。采用多源信息融合技术,建立了融合无损检测分级决策和特征层融合的多源信息融合农产品品质鉴别模型。仿真结果表明,相比于单一鉴别模型,多源信息融合鉴别模型识别率提高了12.7%~30.2%,达95.7% 以上。     

肉类品质无损检测技术研究现状与发展趋势

介绍了近年来国内外肉类品质无损检测技术,主要包括近红外光谱技术、计算机视觉技术和电子鼻技术,可实现对肉品水分、蛋白质、脂肪、pH、新鲜度、剪切力等多个指标的检测。但单一技术无法实现肉品品质的综合评价,多源感知信息融合技术和高光谱图像技术将多种信息融合,可以更好地反映肉品的综合性状,在肉品内外部品质检测方面具有独特的优势,是肉品品质检测的发展趋势。     

一种基于高光谱图像的熟牛肉TVB-N含量预测方法

传统肉制品新鲜度检测方法具有耗时费力、效率低、有损等缺陷,提出利用高光谱成像(HSI)技术预测熟牛肉新鲜度指标挥发性盐基氮(TVB-N)含量。首先通过HSI系统获取熟牛肉样本的高光谱数据,并进行黑白校正。进而采用移动平均平滑和多元散射校正对高光谱数据进行预处理。最后采用支持向量回归(SVR)方法分别建立基于全光谱特征、单一光谱特征、单一纹理特征、主成分分析(PCA)融合特征对TVB-N含量的预测模型。结果显示,使用PCA融合特征的SVR模型,对新鲜度的关键指标TVB-N含量的平均预测准确度(APA)可达到85.13%,表明高光谱成像技术与信息融合技术相结合能够提升模型准确度。     

融合光谱和图像特征信息的羊肉TVB-N含量无损检测

为实现羊肉挥发性盐基氮（TVB-N）含量的快速、无损检测,利用可见-近红外光谱与机器视觉技术提取光谱特征信息和图像特征参数,将图谱特征信息融合后建立羊肉样品中TVB-N的最小二乘支持向量机（LSSVM）预测模型。采集贮藏1~15 d的73个羊肉样品在320~1 100 nm波段范围的可见-近红外光谱和图像信息,参照国家标准方法测定样品中TVB-N含量。采用竞争性自适应加权算法优选特征波长作为光谱特征信息,提取样品图像的颜色及纹理特征作为图像特征信息,通过特征层融合法将光谱信息与图像信息融合成总特征参数。分别基于3种特征信息建立羊肉TVB-N含量的LSSVM预测模型。结果表明：基于图谱融合信息建立的模型预测精度优于仅利用光谱信息或图像信息的建模结果,其验证集相关系数为0.930,标准分析误差为1.873 mg/100 g,相对分析误差为2.635。该结果证实基于融合图谱特征信息无损预测羊肉贮藏过程中TVB-N含量的可行性,为实现羊肉样品中TVB-N含量的定量、快速、无损、准确预测提供了参考方法。     

基于光谱和图像信息融合的玉米霉变程度在线检测

融合可见-近红外光谱和机器视觉分析技术,建立玉米霉变程度在线检测方法。辐照灭菌玉米分别接种5 种谷物中常见有害霉菌,并于28 ℃和85%相对湿度环境中储藏15 d至严重霉变。在样品储藏的第0、6、9、12、15天,同时在线采集其光谱及图像特征信息,将提取的样品光谱特征波长和图像颜色特征参数融合成总特征参数,建立玉米霉变程度定性定量模型。结果表明,主成分分析可成功区分不同霉变程度的玉米样品;基于光谱和图像信息融合的线性判别分析模型对不同霉变程度玉米样品的整体识别率达91.1%,比单独应用光谱和图像时的准确率分别提高4.4%和8.9%;基于信息融合的玉米菌落总数偏最小二乘回归模型结果也同样较优,模型预测决定系数Rp2为0.894 1,均方根预测误差为0.665（lg（CFU/g））,相对分析偏差达3.06。结果表明光谱和图像数据融合能够提高模型精度,在霉变玉米在线检测方面具有可行性。下一步应不断扩大样品量,补充自然霉变及受更多代表性霉菌侵染的玉米样品,以不断增强模型的鲁棒性和适用性。     

冷鲜猪肉的新鲜度无损检测技术现状及THz检测技术展望

综述可见/近红外光谱分析、电子鼻、电子舌、机器视觉、多传感器融合等无损检测技术在肉品新鲜度指标快速检测中的应用,从分子光谱学结合化学计量学的角度论述了基于THz波谱分析法无损检测猪肉新鲜度的可行性。     

基于特征融合的猪肉新鲜度高光谱图像检测

利用高光谱反射图像技术研究了猪肉新鲜度的无损检测。采集了180个猪肉样本在400~1 000 nm范围内的高光谱反射图像,提取了高光谱图像的光谱均值和熵两类特征;分别利用连续投影算法、主成分分析,以及连续投影算法结合主成分分析3种特征降维方法,提取了反映肉类新鲜度信息的重要特征变量;并建立了这些特征变量与挥发性盐基氮(TVB-N)的最小二乘支持向量机(LSSVM)预测模型;在此基础上提出了猪肉TVB-N含量的可视化检测方法。研究结果表明:相比于单一特征模型,利用光谱均值和熵融合特征的LSSVM模型可显著提高模型的准确度;连续投影算法结合主成分分析的特征降维方法,可显著降低模型的复杂度,提高模型准确度。利用光谱均值和熵两类特征,通过连续投影算法和主成分分析相结合的特征降维方法所建立的LSSVM预测模型,可取得最佳的预测准确度,其预测集的均方根误差RMSEP为1.96,相关系数(RP)为0.948,剩余预测偏差(RPD)为3.12,可满足实际检测需要。建立在此基础上的可视化方法,可直观显示肉类的腐败区域和程度。     

基于机器视觉技术的肉新鲜度分级方法研究

利用机器视觉技术对肉品新鲜度分级方法进行研究,经过图像处理提取RGB和HIS色彩模型的特征分量,分析这些特征分量在肉品贮藏期间的变化趋势,依据TVB-N含量将肉品划分为新鲜、次新鲜和腐败3个级别,应用神经网络建立基于RGBHIS特征分量的肉品新鲜度分级模型。结果显示,牛肉图像的R值随贮藏时间的延长线性降低,G、B值则随贮藏时间的延长线性增加;H值指向由红转为蓝绿色,B值随贮藏时间的延长先减后增,而I值没有明显的趋向性。运用神经网络建立肉品新鲜度分级模型判别正确率达90%以上,表明基于机器视觉技术对肉类新鲜度进行分级是可行的。     

基于可见/近红外光谱的蓝莓新鲜度快速评价

该研究针对传统人工感官评价方法的不足,基于可见/近红外光谱技术结合支持向量机(support vector machine, SVM)和随机森林(random forest, RF)建立了2种新鲜度快速评价模型,以期为蓝莓新鲜度的快速准确评价提供参考。以10℃恒温贮藏绿宝石蓝莓为研究对象,利用可见/近红外光谱仪采集其不同贮藏天数样品的光谱信息,综合考虑贮藏时间、外观、质量损失率、硬度、可溶性固形物和维生素C含量这6个反映蓝莓新鲜度的理化指标,计算新鲜度综合得分,将不同贮藏期的蓝莓样品划分为新鲜、次新鲜和不新鲜3个类别。光谱数据应用Savitzky-Golay(S-G)卷积平滑预处理,再采用主成分分析提取光谱特征信息。为使最佳主成分选取更合理,在使用粒子群算法寻优SVM参数时,对主成分个数在[1,20]范围进行了测试,结合5折交叉检验分类准确率最佳值,确定最佳主成分个数为5。以前5个主成分得分为输入变量,新鲜度类别为输出量,基于SVM和RF建立2种新鲜度快速评价模型。结果显示,SVM模型训练集和测试集识别准确率分别为97.78%和88%,RF模型训练集和测试集识别准确率分别为100%和8...     

融合图谱特征信息的明虾挥发性盐基氮含量无损检测

为实现明虾中挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)含量的快速预测,采用近红外光谱和机器视觉技术获取明虾图谱特征信息,融合图谱特征信息构建预测明虾中TVB-N含量的支持向量机模型.获取明虾4℃贮藏0～12 d共51 个样品的光谱信息和图像信息,同时参照GB 5009.228...     

大菱鲆冷藏过程中新鲜度评价

为研究大菱鲆冷藏过程中的新鲜度变化规律,以菌落总数、挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen,TVB-N）含量、硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid,TBA）值、腺苷三磷酸关联物和K相关值（K、Ki、H、Fr、G和P值,鱼肉新鲜度的参考指标）为指标,结合感官评定,探究大菱鲆在20 d贮藏期内的品质变化情况。结果表明：肌苷酸和Fr与贮藏时间呈显著负相关（r=－0.870,r=－0.887）;K值随贮藏时间延长显著升高直至趋于稳定（r=0.895）。因此,菌落总数、TVB-N含量、K值、感官评定适宜作为冷藏大菱鲆的新鲜度评价指标,且K值的灵敏度要高于菌落总数和TVB-N含量;TBA值不适宜作为冷藏大菱鲆的新鲜度指标;4 ℃冷藏环境下的大菱鲆货架期为12 d。     

草鱼肌肉风味变化与品质间的关联

为了明晰淡水鱼品质与其气味变化间的关联,利用电子鼻技术研究不同贮藏时间草鱼肌肉挥发性成分的变化,分别对各传感器的响应值进行主成分分析、线性判别分析和传感器区分贡献率分析,并结合同期硫代巴比妥酸值的变化开展气味与腐败间的关联研究。结果发现,电子鼻的10 个传感器均能区分不同贮藏时期的草鱼肌肉。随贮藏时间的延长,氮氧化合物、胺类和脂肪族芳香物质代表的传感器响应剧烈,其中,后两者在常温贮藏12 h后传感器响应变化更为明显,可作为电子鼻检测草鱼肌肉新鲜度的重要依据。硫代巴比妥酸值随贮藏时间延长呈上升趋势。电子鼻及硫代巴比妥酸值检测结果均显示冷藏12 d和常温12 h是草鱼肌肉新鲜度变化的2 个重要时间点。经相关性分析表明,脂肪族-甲烷传感器可作为判定本实验所述2 种不同贮藏条件下草鱼肌肉新鲜度变化的检测手段,为草鱼新鲜度检测及控制提供重要依据。     

草鱼冷藏期间ATP关联物含量及新鲜度变化

目的：分析草鱼冷藏期间腺嘌呤核苷三磷酸关联物含量的变化,研究草鱼肉中各核苷酸的含量与其新鲜度的相关性。方法：利用强碱将不稳定的核苷酸关联物反应生成其钠盐形式,通过高效液相色谱法检测核苷酸含量,并通过总挥发性盐基氮含量和感官性状的变化进行鲜度评价。结果：生成钠盐形式的腺嘌呤核苷三磷酸关联物能通过色谱很好地分离。新鲜鱼肉中含有高含量的肌苷酸,达504.34 mg/kg。冷藏2 d内草鱼腺嘌呤核苷三磷酸、肌苷酸含量快速下降,次黄嘌呤含量则迅速增加。冷藏后腺嘌呤核苷三磷酸未检出,肌苷酸下降幅度达92.77%,次黄嘌呤增加幅度达89.82%。冷藏期间挥发性盐基氮含量一直上升,冷藏6 d后超出最大值限度,冷藏草鱼的贮藏期限为6 d。     

电子鼻技术研究臭氧水处理对罗非鱼鱼片的新鲜度的影响

采用电子鼻PEN3系统对经不同臭氧水处理的罗非鱼肉进行检测。对传感器进行相关性分析与Loadings分析,由W1C、W5S、W1S、W1W、W2S、W2W和W3S组成新的传感器阵列。对优化后的传感器阵列进行主成分分析,结合挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen,TVB-N）值、硫代巴比妥酸反应物（thiobarbituric acid reactivesubstances,TBARS）值综合评价臭氧水处理对罗非鱼鱼片的新鲜度的影响。结果表明,利用电子鼻技术得到罗非鱼鱼片的贮藏品质区分结果与TVB-N值、TBARS值0级动力学分析结果基本一致;1 mg/L臭氧水处理5 min不能明显地减缓罗非鱼鱼片在贮藏期新鲜度下降,5 mg/L臭氧水处理10 min能明显地减缓罗非鱼鱼片在贮藏期新鲜度下降。     

卡拉胶基复合花青素微胶囊指示膜的制备、表征及其对冷鲜牛肉新鲜度的监测

为了研制一种稳定的花青素指示膜用以监测冷鲜牛肉的新鲜度,本研究先制备出复合花青素微胶囊（composite anthocyanin microcapsules,CAM）,再以卡拉胶（carrageenan,Car）和羧甲基纤维素钠（carboxymethyl cellulose,CMC）为膜基材,加入不同体积分数（5%、10%、15%、20%）的CAM制备Car/CMC/CAM（CC/CAM）指示膜,并对不同膜的结构和物理性能进行表征,然后将指示膜应用于牛肉新鲜度的监测中。结果表明,CMC的加入提升了单一Car膜的机械性能、阻隔性能和热稳定性;其中指示膜CC/CAM-3的抗拉伸强度（17.76 MPa）最高,水蒸气透过率（1.35×10－11 g/（m·s·Pa））最低,横截面紧实整齐;傅里叶变换红外光谱分析结果表明指示膜的各组分结构相似,相容性良好。指示膜暴露于氨气中,膜颜色发生显著变化,由最初的粉色逐渐变成蓝绿色,最终变为黄色,利用这一特性对4 ℃贮藏条件下牛肉新鲜度进行监测,结果表明牛肉在贮藏第4天和第7天分别达到次级新鲜和腐败,相应地指示膜CC/CAM-3也从粉色变为紫色和绿色。综上,CC/CAM-3对牛肉新鲜度变化最敏感,可用于监测其新鲜度。     

真空包装鲈鱼片在冷藏与微冻贮藏过程中的新鲜度评价

以淡水鲈鱼为对象,采用真空包装方法,研究鲈鱼片在冷藏（4 ℃）和微冻（－2 ℃）条件下的新鲜度变化情况。以菌落总数、pH值、挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen,TVB-N）值、K值为指标,结合电子鼻对冷藏和微冻鲈鱼片的气味进行检测,并对所获得信息进行主成分分析,综合评价其新鲜度。结果表明,随着贮藏时间的延长,不同温度贮藏的鲈鱼片其菌落总数和K值均呈上升趋势,温度越低,上升越慢;贮藏初期pH值呈先下降后升高的趋势;电子鼻分析结果与菌落总数、K值结果保持一致,能有效区分不同新鲜度的鲈鱼片。综合各指标变化,与冷藏相比,真空包装鲈鱼片微冻贮藏能保持较好新鲜度,货架期更长。     

基于决策树雪花牛肉大理石花纹分级模型

为建立雪花牛肉大理石花纹等级评价方法,根据不同等级雪花牛肉大理石花纹图像特征及人工评级的标准,确定了影响大理石花纹的等级主要因素。本研究提出影响大理石花纹等级的几何参数特征、几何分布参数特征和统计参数特征。其中几何参数特征主要反映大理石花纹面积、周长等;几何分布特征主要反映大理石花纹图像中脂肪颗粒沉积的密度,根据脂肪颗粒沉积情况可分为大颗粒脂肪、中颗粒脂肪、小颗粒脂肪等;统计参数特征主要反映大理石花纹丰富程度以及大理石花纹分布均匀性。利用相关性分析提取影响雪花牛肉大理石花纹等级的特征参数。建立基于C4.5和CART算法的决策树模型,结果表明：对于C4.5算法建立的决策树分级模型,三级和五级大理石花纹分级预测精度分别为91.80%、92.31%,而该模型针对四级样本建立的模型无效,其结果多数误判为三级;对于CART算法建立的决策树模型同样存在这样的问题,即三级和五级大理石花纹分级预测精度高,而对四级样本分级无效。     

辐照和反复冻融对牛肉蛋白质氧化及食用品质的影响

为探究牛肉宰后成熟过程中辐照及反复冻融这两个因素对蛋白质氧化及品质的影响,取屠宰后牛背最长肌于4 ℃成熟3 d后,分别进行辐照（3 kGy）和冷冻-解冻循环（3 次）处理,测定蛋白质氧化、降解情况及相关品质指标,结果显示：辐照使羰基含量升高1.53 nmol/mg,总巯基及活性巯基含量分别下降6.04、4.71 nmol/mg,肌钙蛋白-T和肌间线蛋白的降解增强,红度（a*）值和亮度（L*）值降低,剪切力减小12.84 N;反复冻融虽然引起羰基增加和巯基减少,却使牛肉的剪切力显著上升23.96 N（P＜0.05）,蒸煮损失增加11.67%（P＜0.05）。这表明反复冻融促进了蛋白质氧化,降低了牛肉的嫩度和持水力;而辐照引起的蛋白氧化程度更大,却对牛肉嫩度有显著的改善作用。     

冷却牛肉新鲜度评价及图像分析方法研究

本文探讨了冷却牛肉pH值和挥发性盐基氮含量与冷却牛肉存放时间之间的关系，并利用回归方程对冷却牛肉的新鲜度进行了评价。研究引入模糊评判方法，利用pH值和挥发性盐基氮含量两个指标对牛肉新鲜度进行了综合评价。对基于图像处理技术的牛肉新鲜度评价方法进行了深入的研究。研究表明，利用pH值和挥发性盐基氮含量两个指标综合评价牛肉新鲜度，评价的正确率比单独使用两个指标有所提高；采用图像分析方法对牛肉新鲜度评价，不仅评价正确率高，而且可省去繁琐的化学试验，是一种方便快捷的冷却牛肉新鲜度评价方法。