羊肉pH值和細(xì)菌總數(shù)的高光譜圖像快速檢測研究.pdf

1、羊肉是新疆等西北高原地區(qū)牧民的主要肉類消費(fèi)品。近些年，已經(jīng)形成的烤全羊、烤羊肉串、羊肉抓飯等具有新疆特色的羊肉美食逐漸為全國人民所喜愛，新疆羊肉市場也逐漸走上高端化、品牌化的產(chǎn)業(yè)道路。目前羊肉在運(yùn)輸過程中、市場流通過程中的品質(zhì)檢測存在很多漏洞問題，其原因主要在于傳統(tǒng)的感官評(píng)價(jià)結(jié)合常規(guī)理化、微生物檢測手段太過繁瑣，耗時(shí)費(fèi)力，不能滿足新鮮羊肉大批量、規(guī)模化、實(shí)時(shí)檢測。因此，本文基于一種新興的光學(xué)無損檢測技術(shù)即高光譜圖像技術(shù)（HSI），以冷卻

2、羊肉作為研究對(duì)象，結(jié)合多種化學(xué)計(jì)量學(xué)方法，建立了羊肉品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)（pH、細(xì)菌總數(shù)）的快速定量預(yù)測及可視化分析模型，同時(shí)本論文還對(duì)光譜數(shù)據(jù)提取、光譜預(yù)處理、特征波長的提取等高光譜數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行了探索和創(chuàng)新，為實(shí)現(xiàn)冷卻羊肉品質(zhì)的無損檢測提供理論和技術(shù)支撐。具體研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　?。?）對(duì)非真空包裝的冷卻羊肉pH進(jìn)行了定量分析研究。首先，實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析了“圖像分割法”和“矩形區(qū)域法”兩種不同ROIs方法的選取對(duì)冷卻羊肉pH模型的影

3、響研究。得出：①在SMLR、PCR和PLSR三種建模方法中，與“圖像分割法”和“矩形區(qū)域法”相對(duì)應(yīng)的光譜信息建立的PLSR和SMLR模型效果分別最優(yōu)；②與“矩形區(qū)域法”相比，利用“圖像分割法”獲取的ROIs光譜信息建立的模型效果均較優(yōu)。③綜上可知，最優(yōu)的模型為“圖像分割法”提取的ROIs光譜信息建立的PLSR回歸分析模型，其LVs為12，校正集的Rcal和RMSEC分別為0.95和0.050，預(yù)測集的Rp和RMSEP分別為0.91和0.

4、071。其次，對(duì)比分析了不同波段下的非真空包裝冷卻羊肉pH的W-PLS、SiPLS-PLS、SiPLS-GA-PLS、UVE-PLS、CARS-PLS和SPA-PLS模型效果，得出， CARS篩選的28個(gè)波長點(diǎn)建立的PLSR模型效果最優(yōu)，其校正集相關(guān)系數(shù)和均方根誤差分別為0.98和0.033，預(yù)測集相關(guān)系數(shù)和均方根誤差分別為0.96和0.053。并基于該模型建立pH值的可視化成分分布圖。結(jié)果表明，CARS-PLS模型能夠用于非真空包裝冷

5、卻羊肉pH的定量分析。
　?。?）對(duì)真空包裝的冷卻羊肉pH進(jìn)行了定量分析。首先，實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析了不同預(yù)處理方法下的冷卻羊肉PLSR模型效果，并優(yōu)選出最優(yōu)預(yù)處理方法為二階導(dǎo)數(shù)(2D)、23點(diǎn)S-G平滑、多元散射校正(MSC)和中心化處理(mean-centering)相結(jié)合的方法。其次，分別采用SiPLS、GA、UVE、CARS和SPA五種方法對(duì)冷卻羊肉光譜特征波段進(jìn)行篩選，并比較分析了不同波段選擇下的W-PLS、SiPLS-PLS、

6、GA-PLS、UVE-PLS、CARS-PLS和SPA-PLS的模型效果，得出經(jīng)CARS篩選的47個(gè)波長點(diǎn)建立的PLSR模型效果最優(yōu)。其最優(yōu)的LVs為13，Rc、Rcv和Rp分別為0.98、0.96和0.98，RMSEC、RMSECV和RMSEP分別為0.062、0.089和0.068，預(yù)測 RPD為4.88。結(jié)果表明CARS-PLS模型對(duì)于真空包裝冷卻羊肉的pH具有較好的預(yù)測性能。同時(shí)，基于該回歸分析模型建立真空包裝冷卻羊肉pH的可視

7、化分布圖。
　?。?）對(duì)真空包裝的冷卻羊肉細(xì)菌總數(shù)進(jìn)行定量分析研究。對(duì)比分析了不同預(yù)處理方法下冷卻羊肉細(xì)菌總數(shù)的PLS模型效果，并選取了二階導(dǎo)數(shù)（2D）、13點(diǎn)S-G平滑和中心化處理（mean-centering）相結(jié)合的預(yù)處理方法。利用GA和CARS進(jìn)行特征波段的篩選，比較分析了不同波段下 W-PLS、SiPLS-PLS、GA-PLS、UVE-PLS、CARS-PLS和SPA-PLS的模型效果，得出經(jīng)CARS篩選的70波長點(diǎn)建立