[发明专利]一种基于近红外光谱技术鉴别野生和养殖海鲈鱼的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于近红外光谱技术快速、准确、无污染的鉴别野生和养殖海鲈鱼的方法，属于食品检测技术领域。

背景技术

海鲈鱼，学名日本真鲈，又名花鲈、七星鲈等。海鲈鱼生性凶猛，幼鱼食虾和鱼苗，成鱼食鱼。海鲈鱼在太平洋水域和大西洋水域都有分布，其中亚洲的日本海、黄海、渤海，美国的西海岸和南美的秘鲁渔场，英国的北海渔场和地中海等地是主要产地。

海鲈鱼体型粗而长，背部稍隆起，口端位，下颔稍突出于上颔。前鳃盖骨后缘具有锯齿，体被小栉鳞，体背部青灰色，两侧及腹部银白色。体侧上部有不规则的黑斑，一般身长110-120cm，体重15-18kg。

海鲈鱼的腮、肉都可入药，可用于治疗小儿百日咳、慢性胃痛、脾虚泄泻、小儿疳积、消化不良、消瘦等症；鲈鱼血中含有丰富的铜元素、钙、镁、锌、硒等营养元素，具有保护心脏、维持神经系统，延缓衰老，延年益寿等作用；海鲈鱼富含蛋白质、A、B族维生素及纤维等，可治胎动不安、产生少乳等症，是健身补血、健脾益气和益体安康的佳品。

野生海鲈鱼由于生活在自然水体中，活动范围广，觅食空间大，因而体型瘦长、鳞片薄、光泽明亮、内脏油脂少、肉质细嫩、味道鲜美；而养殖鱼生活在网箱中，活动范围小，游动速度慢，反应迟钝，因食用投喂饲料而使其生长速度加快、成鱼周期缩短、内脏油脂多、体型较胖、鳞片厚、无光泽、肉质较粗糙、有浓重的泥腥味。近年来，由于过度捕捞及海洋污染等原因，近海海洋渔业资源逐步匮乏，野生海鲈鱼产量已无法满足消费需求。目前，市场上很大一部分海鲈鱼是网箱养殖的，野生和养殖海鲈鱼在感官品质和营养价值上存在较大差异，价格上也相差悬殊。一些商贩将养殖海鲈鱼冒充野生海鲈鱼来销售，损害了消费者的权益，因此有必要建立一种快速准确鉴别野生和养殖海鲈鱼的方法。

近红外光谱分析技术作为一种快速的现代分析技术已广泛运用于农业、纺织、制药、石油化工等领域。近红外光谱主要是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能态跃迁时产生的，记录的是分子中单个化学键的基频振动的合频和倍频信息，它常常受含氢基团X-H(X为C、N、O、S)的合频和倍频的重叠主导，其中包含了大多数类型有机化合物的组成和分子结构的信息。近红外光谱和样品的组成与结构之间有着一定的函数关系，经过校正，就可以根据被测样品的近红外光谱，快速计算出含有X-H(X为C、N、O、S)的化学物质的种类和含量。近红外光谱法是一种快速、准确、无污染的检测方法，与化学计量学建模方法相结合，可用于野生和养殖海鲈鱼的鉴别。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种快速、准确、无污染的鉴别野生和养殖海鲈鱼的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

(1)样品的前处理：分别将野生和养殖海鲈鱼去鳞、去皮、去内脏，沿背部采肉，用绞肉机绞碎混匀，装入培养皿中，轻轻压实以排除培养皿底部的气泡。

(2)图谱采集：利用傅里叶变换红外光谱仪，设置扫描波数范围为10000～4000cm^-1，扫描次数64，分辨率8cm^-1，每个样品重复采集3次光谱，取平均光谱作为原始光谱图，构建野生和养殖海鲈鱼的近红外光谱图库。

(3)光谱预处理：光谱预处理方法包括未处理、多元散射校正(MSC)、标准正态变量变换(SNV)、一阶导数(FD)、二阶导数(SD)、平滑中的一种或多种，选择最优的光谱预处理方法。

(4)主成分分析：将预处理后的光谱数据进行主成分分析，选取前10个主成分的得分值作为支持向量机的输入。

(5)libsvm options参数优化：采用交互验证(cross validation,CV)意义下的网格搜寻(grid search)、遗传算法(genetic algorithm,GA)、粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)寻找最佳参数c和g。

(6)模型的构建：选取样本数的三分之二作为训练集，剩余三分之一作为预测集。

上述方案所涉及的近红外光谱技术用于样品的定性分析，与常用的化学分析方法不同，它是一种间接分析技术，是借助化学计量学方法充分挖掘光谱与被测样本品质参数之间的相关性，以此建立两者的定性关系，即建立多元变量校正模型；模型建好后，只需将未知样品的近红外光谱数据信息输入模型中，就可以快速预测样品的种类信息。

所述步骤(3)中的光谱预处理方法具体步骤是：