基于高光谱技术的滩羊肉持水性及质构剖面特性快速检测

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持水性和质构剖面特性是影响滩羊肉食用价值和商业价值的重要感官品质。传统的感官评价和理化检测难以满足快速在线检测的需求,单一传感器无损检测技术难全面准确地评价肉品品质。因此,贮藏期间冷鲜滩羊肉品质的快速检测、精准预测和安全贮藏时间的判别是目前亟需解决的问题。本文以盐池滩羊为研究主体,通过理化指标检测,分析贮藏期间冷鲜滩羊肉持水性和质构剖面特性变化机理;应用高光谱成像系统,采集冷鲜贮藏期间滩羊肉样本的高光谱图像信息,采用图像处理技术,提取滩羊肉样本感兴趣区域的反射光谱曲线;采用计算机编程技术进行参数优化,建立贮藏期间冷鲜滩羊肉持水性和质构剖面特性预测模型和冷鲜滩羊肉贮藏时间的判别模型,旨在实现肉及肉制品品质快速、无损、实时检测的需求。主要研究成果如下:(1)高光谱成像技术预测滩羊肉持水性及质构剖面特性采用VIS/NIR高光谱系统采集400~1000 nm波长范围内的高光谱图像信息,利用ENVI 4.5软件提取图像上的光谱信息;采用偏最小二乘回归(PLSR)算法结合化学计量法,建立MC和SNV不同光谱预处理的全波段预测模型,优选出MC+MC和SNV+MC的最佳组合;采用VCPA和SPA特征波长提取算法对光谱进行降维,建立冷鲜滩羊肉持水性及质构特性的PLSR和LSSVM定量分析模型。结果显示:采用VCPA-LSSVM算法对滩羊肉持水性及质构特性预测模型效果较好,其中汁液流失、蒸煮损失、硬度、胶黏性、恢复力、内聚力、弹性、粘聚性、咀嚼性模型Rc和Rp分别为:0.758、0.761、0.783、0.625、0.572、0.720、0.864、0.872、0.982 和 0.725、0.688、0.994、0.695、0.587、0.725、0.858、0.969、0.927。研究表明:变量组合集群分析可以较充分考虑各变量集之间存在的影响,结合最佳波长和肉品纹理特征的LSSVM模型,在预测滩羊肉持水性及质构剖面特性方面效果最佳。(2)高光谱成像技术预测贮藏期间冷鲜滩羊肉持水性及质构剖面特征利用高光谱成像技术获取贮藏七天的冷鲜滩羊肉样本的高光谱图像和光谱信息;建立基于NIR高光谱成像技术的贮藏期间冷鲜滩羊肉持水性和质构剖面特性的预测模型,通过模型效果优选出可以表征贮藏期间冷鲜滩羊肉感官品质变化的最佳指标(硬度,胶黏性和咀嚼性);采用3种预处理方法(MC、OSC、OSC+MC)对光谱数据进行噪音消除,优选出MC+OSC预处理X和MC预处理Y的最佳预处理组合;采用VCPA算法对经SPA、VCPA和iVISSA法筛选后的特征光谱进行二次筛,极大程度的简化模型运算过程;建立特征波段下贮藏期间冷鲜滩羊肉硬度、胶黏性和咀嚼性的PLSR和LSSVM快速预测模型。结果显示:VCPA-LSSVM模型在预测咀嚼性(Rp=0.814,RMSEP=352.85)方面效果较好,iVISSV-VCPA-LSSVM 模型对预测硬度和粘聚性(Rp=0.729,RMSEP=3606.807 和 Rp=0.856,RMSEP=938.134)效果更佳。研究表明:LSSVM算法可以提高模型的泛化能力,有效的解释冷鲜滩羊肉硬度,胶黏性和咀嚼性随贮存时间的动态变化。(3)基于高光谱成像技术的冷鲜滩羊肉贮藏时间的判别分析利用900~1700 nm波段范围近红外高光谱成像系统采集贮藏七天的冷鲜滩羊肉样本图像光谱信息;选取感兴趣区域,提取原始光谱信息,分析比较冷鲜滩羊肉不同贮藏时间内部品质和光谱的变化规律;利用贮藏期间光谱变化特征值对样本的质地变化状况进行等级划分;基于全波段、纹理特征及融合光谱-图像特征建立冷鲜滩羊肉贮藏时间的快速PLSDA判别模型。结果显示:900~1700nm波段范围内不同贮藏期内冷鲜滩羊肉样本的PLSDA模型其校正集准确率为81%,预测集判别准确率为73%,模型可用于冷鲜滩羊肉贮藏时间的判别。
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