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高光譜成像技術(shù)在食品檢測中的應(yīng)用

“民以食為天,，食以安為先”,，食品安全一直是全社會(huì)最為關(guān)注的問題之一,。但由于食品種類多樣,，且從生產(chǎn)、加工、儲(chǔ)藏到運(yùn)輸過程中可能接觸到的污染源種類繁多，傳統(tǒng)的檢測方法受限于時(shí)效和人力,，對許多保質(zhì)期短的食品束手無策。因此,，無論是對工廠,、消費(fèi)者還是質(zhì)檢人員來說,，探索一種快速無損的食品檢測方案具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

易科泰公司生態(tài)健康研究中心致力于生態(tài)-農(nóng)業(yè)-健康研究發(fā)展與創(chuàng)新應(yīng)用,，專注于光譜成像技術(shù)在上述領(lǐng)域的研發(fā)集成及技術(shù)推廣,，憑借多年科研儀器技術(shù)研發(fā)集成經(jīng)驗(yàn),，引進(jìn)國際先進(jìn)的高光譜成像傳感器技術(shù),，通過“光譜指紋”特征差異來反映不同食品的理化特性，及有機(jī)化合物組成和分子結(jié)構(gòu)信息,，進(jìn)而有效反映食品中的化學(xué)成分或微生物污染情況,。充分將“圖譜合一”、“光譜立方”應(yīng)用到食品檢測領(lǐng)域,，為該領(lǐng)域提供全面的高光譜成像應(yīng)用方案,。

一、應(yīng)用案例

1.1 污染檢測

高光譜成像技術(shù)在果蔬中的農(nóng)藥污染,、動(dòng)物制品中的糞便殘留物污染,、及各類食品中的微生物等污染檢測中都表現(xiàn)出了出色的辨識能力。

上左圖為混有5%麥角菌粉末的面粉樣本真彩色圖,，右圖為高光譜圖像處理后的分類結(jié)果,，其中白色的部分為面粉，灰色為麥角菌¹,。

上圖為在4^oC低溫保存不同時(shí)長的雞肉切片上大腸桿菌和假單胞菌菌株的分布情況,，假彩色可表征細(xì)菌濃度?？衫么藬?shù)據(jù)結(jié)果及時(shí)決策：拋棄或者及時(shí)采取措施進(jìn)行補(bǔ)救處理,。

1.2 食品摻假

  食品摻假也是令人頭疼的食品質(zhì)量問題之一，許多與原材料相似但有害成分的摻入,，很難通過傳統(tǒng)方式檢測識別,，而高光譜成像技術(shù)通過光譜差異即可快速準(zhǔn)確的輸出檢測結(jié)果。

上圖（a）為在優(yōu)質(zhì)豬肉糜中摻入不同濃度豬頸肉的樣本假彩色圖,，（b）為基于高光譜成像技術(shù)的分類結(jié)果示意圖²

1.3 品質(zhì)檢測

  食品中關(guān)鍵營養(yǎng)成分的含量是決定其品質(zhì)高低的重要指標(biāo),，將某一類待測物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量學(xué)特征與高光譜數(shù)據(jù)建立關(guān)聯(lián)模型，即可快速無損的輸出該成分的濃度分布圖,。

上圖為5個(gè)不同品花生的含油量的可視化高光譜分類圖

1.4分類檢測

  食品產(chǎn)地溯源,、混合加工食品中的原料分類等也是高光譜成像技術(shù)的拿手好戲。

上圖為鑒別不同品牌花草茶中原料成分的實(shí)驗(yàn),。a)為校準(zhǔn)用的標(biāo)準(zhǔn)樣品,，b)為高光譜圖像的分類結(jié)果及不同成分的占比⁴。

食品安全問題與每一個(gè)人的生活息息相關(guān),，高光譜成像技術(shù)已在世界范圍內(nèi)被廣泛應(yīng)用于多場景,、快速無損的食品檢測領(lǐng)域,，并且能輸出可視化的檢測結(jié)果和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，讓食品檢測工作更加的直觀方便快捷,。

二,、高光譜產(chǎn)品特點(diǎn)

l靈活多樣化選配方案：VNIR、NIR,、SWIR,、MWIR、LWIR可選

l高信噪比,、高穩(wěn)定性,、高分辨率、高幀頻

l內(nèi)置程序自動(dòng)進(jìn)行黑白參考校準(zhǔn),，無需額外手動(dòng)執(zhí)行校準(zhǔn)命令

l配備400-2500nm全波段鹵素?zé)?，無需更換光源

l俯視+側(cè)視全方位視角

l可選配超高分辨率RGB成像及顏色分析

l全線產(chǎn)品適配SpectraScan光譜成像掃描系統(tǒng)

l預(yù)留集成方案，可擴(kuò)展性強(qiáng),，空陸雙基,、野外及室內(nèi)方案可選

三、高光譜成像儀選型

附：參考文獻(xiàn)

1. Vermeulen, P., Ebene, M. B., Orlando, B., Pierna, J. A. F. & Baeten, V. Online detection and quantification of particles of ergot bodies in cereal flour using near-infrared hyperspectral imaging. Food Addit. Contam. Part A 34, 1312–1319 (2017).

2. Jiang, H., Cheng, F. & Shi, M. Rapid Identification and Visualization of Jowl Meat Adulteration in Pork Using Hyperspectral Imaging. (2020). doi:10.3390/foods9020154

3. Jin, H., Ma, Y., Li, L. & Cheng, J. Rapid and Non-destructive Determination of Oil Content of Peanut ( Arachis hypogaea L . ) Using Hyperspectral Imaging Analysis. (2016). doi:10.1007/s12161-015-0384-3

4. Djokam, M., Sandasi, M., Chen, W., Viljoen, A. & Vermaak, I. applied sciences Hyperspectral Imaging as a Rapid Quality Control Method for Herbal Tea Blends. 1–16 (2017). doi:10.3390/app7030268

易科泰生態(tài)技術(shù)公司致力于生態(tài)-農(nóng)業(yè)-健康研究發(fā)展與創(chuàng)新應(yīng)用,，為食品質(zhì)量檢測鑒定應(yīng)用提供高光譜成像技術(shù)全面解決方案,。EcoTech實(shí)驗(yàn)室擁有便攜式高光譜成像儀、SpectraScan實(shí)驗(yàn)室臺式高光譜成像系統(tǒng)及野外用高通量掃描式高光譜成像設(shè)備,，結(jié)合RGB成像分析,、科研級紅外熱成像技術(shù)、多光譜熒光成像技術(shù),，可提供食品理化特性分析,、成分檢測鑒定及食物污染檢測等技術(shù)服務(wù)和實(shí)驗(yàn)合作。