[发明专利]一种基于空间偏移拉曼光谱的虾肉新鲜度检测方法

说明书

本发明提供了一种基于空间偏移拉曼光谱的虾肉新鲜度检测方法，属于食品无损检测技术领域。该方法用拉曼散射点光源图像检测系统，采集并获取带壳虾样本在不同位置，1024个波段下的拉曼图像；将拉曼图像强度波长域转换到强度空间域，提取感兴趣的区域和波段作为相应拉曼图像的子图像；通过选择最佳空间偏移距离，使得内部信号相对最强，信噪比最高；剔除异常点光谱数据，输入到随机森林特征进行特征波段选择；将选择的特征波段的光谱数据输入到支持向量回归模型进行预测。本发明对带壳虾新鲜度预测精度高、速度快、可实现现场检测，同时也提供一种深层检测的方法，有望应用于带壳，带包装或者多层样本的深层检测。

技术领域

本发明属于食品无损检测技术领域，具体涉及一种空间偏移拉曼散射图像的虾肉新鲜度无损检测方法。

背景技术

随着经济的快速发展，人们生活水平的提高，对食品安全和质量的要求也逐渐提高。水产品以其丰富的优质蛋白质、低脂肪含量、美味的口感和多样的食用方式，成为最受欢迎的食品之一。水产品的质量也越来越受世界各国的关注。对虾因其富含优质蛋白，低胆固醇和脂肪含量，成为一种被广泛接受的优质白肉。但是对虾中含有较高水平的不饱和脂肪酸，可降解成醛和酮，造成产品的营养损失和品质恶化。为保障消费者的合法权益，产生了多种虾品质检测方法。

传统的对虾品质检测方法主要有感官检测、理化分析、微生物分析等，能做到准确的检测水产品的成分和质量。但这些方法普遍存在分析时间长，操作复杂，样本需要预处理，存在人为误差等缺点。面对爆炸式增长的食品安全问题，需要更加简单、快速、准确和无损的检测方法。

光谱检测技术是产后农产食品品质检测的主要方法之一。该技术通过光的吸收、反射、散射和透射来反映物质和组分信息，具有轻便、快速、无损、精度高、应用广泛的优点。在现有的研究中，高光谱有效评估了虾的物种、水分、力学性能、掺假等，但是高光谱分析技术并不能解释物质组成成分及变化信息，同时高光谱多基于去壳虾肉，穿透能力较弱，难以实现带壳虾肉的品质检测。能直接表征分子信息的拉曼光谱和近红外光谱技术以成为当前研究的热点内容。拉曼光谱技术克服了近红外对水敏感的缺点，衍生出多种检测方法，如共振拉曼、表面增强拉曼、显微拉曼等。

空间偏移拉曼光谱保留了拉曼对分子可解释性的优势，同时在一定程度上增强了内部物质产生的拉曼信号。在带壳虾的检测上，通过采集一定偏移距离的被测物质的拉曼光谱信号，结合数据建模分析方法，获得深层物质的成分信息，进而对虾肉新鲜度进行预测评估。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于空间偏移拉曼散射图像的虾肉新鲜度无损检测方法，通过增强内部物质信号，结合支持向量回归预测方法，以实现带壳虾肉的新鲜度预测。本发明检测速度快，检测精度高，为带壳或带包装食品品质提供一种有效的检测方法。

本发明的技术方案：

一种基于空间偏移拉曼光谱的虾肉新鲜度检测方法，步骤如下：

a、将带壳虾样本，放置在拉曼散射点光源图像采集系统中，采集并获取带壳虾样本在N个不同位置的拉曼图像矩阵R_N，每个图像包含在1024个波段下，由以激光点为中心及距离激光点不同距离的点组成的一条线；

b、将N个不同位置的拉曼图像取均值，得到均值矩阵R_avg：将拉曼图像中拉曼强度和拉曼波长的空间转换到拉曼强度和拉曼位移的空间，拉曼波长到拉曼位移的转换公式通过斯托克斯线实现：

其中，λ₀表示拉曼激发波长；λ_i表示第i个点的拉曼波长，RS是拉曼位移矩阵；

c、从均值矩阵R_avg中提取感兴趣的区域和波段作为相应拉曼图像的子图像，选择空间偏移拉曼光谱最佳偏移距离，使得内部成分信号相对增强。