基于高光谱成像技术预测牡蛎干制加工过程中的水分含量
波长,校正,1材料与方法,1材料与预处理,2高光谱成像系统,3高光谱图像处理,4光谱预处理,5特征波长的选择,6建模,2结果与分析,1干制加工过程中水分含量与光谱曲线分析,2光谱预处理,3特征波长的选择,4基
陈李品 于繁千惠 陶 然 陈桂东 李兆杰 薛长湖(中国海洋大学食品科学与工程学院 山东青岛266003)
牡蛎是世界上第一大养殖贝类,也是我国四大养殖贝类之一,资源丰富,是一种营养价值高的天然保健食品,也是一种具有药用价值的海洋生物[1]。牡蛎干制品具有风味独特,耐储藏,携带方便等特点,因而受到广大消费者的欢迎。在牡蛎干制品加工过程中,水分含量是一个重要的品质评价指标,与风味、质构及货架期息息相关[2]。目前,水分含量检测方法主要是干燥称重法[3]或水分含量测定仪法,虽然干燥称重法的操作简单,成本低,精度高,但耗时长,对样品有破坏性,不利于牡蛎干制过程中水分含量的在线实时检测。
高光谱成像技术(Hyperspectral imaging,HSI)作为一种非传统、非破坏性的技术,提供了研究对象的空间信息和光谱信息,达到“图谱合一”的效果[4],该技术既可以检测物体的外部品质,又可以像光谱技术一样检测物体的内部品质,用于定性、定量分析[5]。近年来,高光谱成像技术在食品检测[6-7]、分类[8-9]等方面的研究日益广泛,如西班牙的Talens 等[17]利用高光谱成像(900~1 700 nm)测定西班牙熟火腿的水分,采用偏最小二乘回归(PLSR)和偏最小二乘法判别进行多元分析,对熟火腿进行品质分级。目前,在水产方面,该技术被应用于脱水虾[10]、干贝[11]、三文鱼[12]等的水分含量可视化检测,以及检测肉的新鲜度[13-14]、持水力[15]分析等。目前鲜见采用高光谱成像技术预测牡蛎干制过程中水分含量的相关研究报道。
本研究采用高光谱成像技术检测牡蛎干制过程中水分含量的变化,并用化学计量学方法分析数据,以期建立一种预测牡蛎水分含量的实时在线检测技术,推进水产加工实现数字精细化。
1 材料与方法
1.1 材料与预处理
新鲜牡蛎,青岛水产市场。挑选大小均一的样品,用保鲜袋包装并编号,20 个牡蛎为1 组。沥干水分后开壳,分别称重(记为M0);将牡蛎置于37℃干燥箱中冷风干燥1 h,取出后置于干燥器中冷却,20 ℃时称重(记为M1),并将样品横放于传输平台上,然后采集每个样品的高光谱图像。循环烘干-称重-采集图像,共得到100 个高光谱图像(源于5 个干燥时期:1,2,3,4,5 h)。采用交叉验证的方法建立校正集和预测集。通过公式(1)计算水分含量。
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