高光譜成像技術(shù)與畜禽肉品研究的應(yīng)用范圍

1. 肉類(lèi)新鮮度檢測(cè)

高光譜成像技術(shù)在畜禽肉品新鮮度檢測(cè)方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。通過(guò)對(duì)不同波長(zhǎng)下的圖像進(jìn)行分析，可以獲取肉類(lèi)新鮮度的重要指標(biāo)，如pH值、色澤、水分分布等。研究結(jié)果表明，高光譜成像技術(shù)與常規(guī)理化指標(biāo)之間具有較好的相關(guān)性，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)肉類(lèi)新鮮度的無(wú)損、快速檢測(cè)。

2. 肉類(lèi)品質(zhì)評(píng)估

高光譜成像技術(shù)也可用于評(píng)估畜禽肉品的品質(zhì)。在肉品研究中，通過(guò)分析不同波長(zhǎng)下的圖像，可以獲取肉品脂肪、蛋白質(zhì)和水分等營(yíng)養(yǎng)成分的分布情況，進(jìn)而評(píng)估其口感、嫩度和風(fēng)味等品質(zhì)指標(biāo)。高光譜成像技術(shù)在肉類(lèi)品質(zhì)評(píng)估方面具有無(wú)損、快速、客觀等優(yōu)勢(shì)，有望替代傳統(tǒng)的主觀評(píng)價(jià)方法。

3. 肉類(lèi)安全檢測(cè)

高光譜成像技術(shù)還可應(yīng)用于畜禽肉品安全檢測(cè)。通過(guò)建立基于高光譜圖像的深度學(xué)習(xí)模型，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)肉類(lèi)中有害物質(zhì)（如微生物污染、農(nóng)藥殘留等）的快速、靈敏檢測(cè)。研究結(jié)果表明，高光譜成像技術(shù)在肉類(lèi)安全檢測(cè)方面具有高效、準(zhǔn)確、無(wú)損等優(yōu)勢(shì)，有望為肉類(lèi)安全問(wèn)題提供有效的技術(shù)保障。

高光譜成像技術(shù)應(yīng)用于畜禽肉品研究

畜禽是指經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期勞動(dòng)馴化的能為我們提供蛋、肉、乳的各種動(dòng)物。肉是我們生活中常見(jiàn)的營(yíng)養(yǎng)食物,除了帶給我們味覺(jué)的享受,還為我們提供了豐富的營(yíng)養(yǎng)元素。例如豬肉,它富含鈉離子、鉀離子和磷離子能促進(jìn)人體新陳代謝。但由于一些不法商家為了取得更大的利益,不惜在飼養(yǎng)畜禽的過(guò)程中肆意添加催長(zhǎng)素和瘦肉精等違禁藥品,致使有毒物質(zhì)殘留于肉中。一旦這樣的食品進(jìn)入人體,會(huì)嚴(yán)重危害人體健康。為防止對(duì)人體健康有害的畜禽肉品進(jìn)入市場(chǎng),做好肉品質(zhì)量把關(guān)非常重要?，F(xiàn)有的畜禽肉品品質(zhì)檢測(cè)方法以感官檢測(cè)和人工實(shí)驗(yàn)法為主,這些方法一般是由專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行操作、分析和評(píng)估,所得結(jié)果容易受到主觀因素影響,且耗費(fèi)人力物力,還會(huì)破壞被檢樣品的完整性。其次,這些檢測(cè)方法還不能滿(mǎn)足現(xiàn)代化生產(chǎn)所要求的高效快速在線(xiàn)檢測(cè),它只適用于實(shí)驗(yàn)室的小數(shù)量樣品檢測(cè)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在畜禽肉品檢測(cè)領(lǐng)域引入了高光譜成像技術(shù),它是將圖像技術(shù)與光譜技術(shù)相結(jié)合, 在獲取樣品光譜數(shù)據(jù)的同時(shí)不會(huì)破壞樣品完整性。不僅具備了方便快捷、簡(jiǎn)單易操作的特點(diǎn)而且彌補(bǔ)了傳統(tǒng)檢測(cè)方法不能用于大批量在線(xiàn)檢測(cè)的不足,突破了傳統(tǒng)檢測(cè)方法的局限性。目前,高光譜成像技術(shù)越來(lái)越多地應(yīng)用于畜禽肉品品質(zhì)檢測(cè)中,并取得了不錯(cuò)的效果。本文總結(jié)了HIS技術(shù)運(yùn)用于畜禽肉品各檢測(cè)指標(biāo)中的最新進(jìn)展,主要涉及畜禽肉品化學(xué)指標(biāo)、物理指標(biāo)和食用安全指標(biāo)。

2.1 畜禽肉品化學(xué)指標(biāo)檢測(cè)

畜禽肉質(zhì)經(jīng)宰殺以后,隨著時(shí)間、溫度和環(huán)境的變化會(huì)慢慢變質(zhì)，其肉品新鮮度會(huì)遭到嚴(yán)重影響。揮發(fā)性鹽基氮值(total volatile base nitrogen,TVB-N)、硫代巴比妥酸值(thiobarbital acid,TBA)及 pH等指標(biāo)也會(huì)隨著肉質(zhì)變化而變化,所以可用它們作為指標(biāo)來(lái)表征肉品新鮮度。

2.2 畜禽肉品物理屬性檢測(cè)

2.2.1 系水力

系水力也稱(chēng)持水性,是指畜禽在經(jīng)屠宰以后,畜禽肉在運(yùn)輸、加工和保存的過(guò)程中,憑借自身的物理形態(tài)和化學(xué)構(gòu)成對(duì)水分構(gòu)成一定的限制和束縛能力,減少肉中水分流失,它是衡量畜禽肉品品質(zhì)的重要指標(biāo)。張晶晶利用高光譜成像技術(shù)(400~1000nm)來(lái)對(duì)冷鮮灘羊肉的持水性進(jìn)行檢測(cè)。運(yùn)用變量組合集群分析法(variables combination population analysis, VCPA)和SPA對(duì)預(yù)處理后的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行特征變量篩選。總結(jié)可得,高光譜成像技術(shù)對(duì)肉的系水力檢測(cè)效果未達(dá)到較高精度, 這主要是和模型選取有關(guān)。就目前研究來(lái)看,對(duì)畜禽肉品系水力的研究較少,在未來(lái)的研究中可更多地從此方面拓展。

2.2.2 肉品色澤檢測(cè)

肉品色澤是消費(fèi)者衡量肉質(zhì)好壞的視覺(jué)指標(biāo),好的色澤不僅能夠給人們留下好的第一印象,也能激起消費(fèi)者的購(gòu)買(mǎi)欲。過(guò)去檢測(cè)肉品色度的方法采用的是色度計(jì)和色度儀對(duì)肉色進(jìn)行測(cè)量評(píng)估,這樣的方法受到測(cè)量范圍的限制,不能進(jìn)行大范圍的色度測(cè)量,而且極易污染樣品、可行性不高。利用高光譜成像技術(shù)可高效、無(wú)損、快速地對(duì)肉品色澤進(jìn)行檢測(cè),很多學(xué)者在此方面進(jìn)行了研究。

2.2.3 畜禽肉品紋理檢測(cè)

除了對(duì)畜禽肉質(zhì)系水力和色澤進(jìn)行檢測(cè), 其肉品紋理也有助于評(píng)估肉質(zhì)好壞。精品上等肥瘦相間的肉, 會(huì)帶有形如大理石花紋一般的紋理,紋理越好,肉的品質(zhì)越好。畜禽肉品紋理檢測(cè)中多以檢測(cè)牛肉大理石花紋為主,科學(xué)家們?cè)诖俗隽硕喾矫嫣骄俊Ｔ谔卣鞑ǘ蜗?目標(biāo)區(qū)域與反射區(qū)域光譜反射強(qiáng)度有較大區(qū)別,從這里進(jìn)行圖像分割可取得最佳效果。為了更好地發(fā)揮高光譜技術(shù)在檢測(cè)方面的潛能,將機(jī)器視覺(jué)、圖像技術(shù)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合,對(duì)牛肉大理石花紋進(jìn)行檢測(cè)分級(jí),可以取得較好的效果。綜上所述, 將高光譜成像檢測(cè)技術(shù)與其他技術(shù)相結(jié)合,取長(zhǎng)補(bǔ)短,可提升其檢測(cè)的廣度和深度。

前景與挑戰(zhàn)

高光譜成像技術(shù)在畜禽肉品研究中的應(yīng)用尚處于初級(jí)階段，未來(lái)發(fā)展前景廣闊。然而，要實(shí)現(xiàn)高光譜成像技術(shù)在畜禽肉品研究中的廣泛應(yīng)用，還需解決以下挑戰(zhàn)：

1. 技術(shù)成熟度：盡管高光譜成像技術(shù)在理論層面已經(jīng)較為成熟，但在實(shí)際應(yīng)用中仍存在一定的局限性。例如，其對(duì)硬件設(shè)備的要求較高，成本相對(duì)較大；同時(shí)，算法開(kāi)發(fā)和數(shù)據(jù)處理也需要具備豐富的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能。

2. 數(shù)據(jù)處理能力：高光譜圖像的數(shù)據(jù)處理是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，需要高效、準(zhǔn)確的算法和強(qiáng)大的計(jì)算能力來(lái)支持。隨著深度學(xué)習(xí)等先進(jìn)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)處理能力有望得到提升。

3. 標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化：目前，高光譜成像技術(shù)的應(yīng)用尚缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。為了實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用，需要建立相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，以便于數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性比較。

4. 應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展：目前，高光譜成像技術(shù)在畜禽肉品研究中的應(yīng)用主要集中在品質(zhì)和安全檢測(cè)方面，未來(lái)可進(jìn)一步拓展其應(yīng)用領(lǐng)域，如畜禽肉的溯源、冷鏈物流監(jiān)控等。

高光譜成像技術(shù)作為一種新興的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，在畜禽肉品研究中的應(yīng)用具有顯著優(yōu)勢(shì)和廣闊前景。然而，要實(shí)現(xiàn)其廣泛應(yīng)用，還需解決技術(shù)成熟度、數(shù)據(jù)處理能力、標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化等方面的挑戰(zhàn)。未來(lái)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，高光譜成像技術(shù)將在畜禽肉品研究中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。