[发明专利]一种基于偏振光的稻米籽粒掺杂或掺伪无损快速定量检测方法

说明书

本发明公开了一种基于偏振光的稻米籽粒掺杂或掺伪无损快速定量检测方法，包含以下步骤：(1)制备稻米待测样本和/或标准系列样本；(2)恒定样本含水率；(3)确定入射光光源的参数(包括波长、角度和距离)；(4)采集样本偏振光R、G、B单通道信号数据；(5)确定最佳RGB通道数据组合；(6)识别并剔除异常样本；(7)对数据进行Savitzky‑Golay卷积平滑数据预处理；(8)采用类别分析算法建立相应稻米掺杂或掺伪定量分析模型；(9)利用该模型进行分析测试。本方法可快速、准确、无损地检测稻米掺杂情况，准确率可以达到90％以上，检测一个相关待测样本可在10min～2h内完成。

技术领域

本发明属于食品质量安全检测领域，具体是一种基于偏振光的稻米籽粒掺杂或掺伪无损快速定量检测方法。

背景技术

稻米居于“五谷之首”，是世界各国的主食之一，中国作为稻米重要的生产国与消费国，其品质一直是人民关注的焦点。由于稻米品种、种植土地、生长环境的不同，稻米的食用品质也不相同，而不同品质的稻米价格具有差异。稻米的掺杂或是掺伪现象比较普遍。掺杂是只少量或是低比例的人为掺入其他品种的大米，最常见的稻米掺杂形式有米厂中普遍存在的配米工艺，目前米厂的配米均以价格因素调配稻米，以优质稻米(高值米)为主按一定比例加入其他品种的低质米(低值米)，使其外观一致，感官和食味品质较难被消费者察觉，市售绝大部分的米都是这种“配制米”，面临无人监管的境地；稻米的掺伪是指，以高比例形式将劣质稻米掺入到优质稻米中，对于这种稻米掺伪现象，一些不良商贩以次充好，将劣质稻米掺入优质稻米中售卖，严重损害了消费者的利益。稻米掺杂或掺伪现象已成为食品行业中一个亟待解决的重要问题。

稻米掺杂或掺伪准确可靠的检测方法是基因和光谱分析方法，基因主要基于DNA技术，虽然检测结果准确度高，但整个检测过程操作繁琐，费用较高，还不便于广泛应用，也无法满足市场监管和生产中快速检测的需求。相对而言，光谱分析方法更能实现快速、无损、在线判别。近几年新兴的光谱检测技术具有高效、准确和无损等优点，其中以近红外光谱方法研究最多，但其光谱获取的信息过于丰富、检测信息复合性强，特别是稻米外表颜色存在差异使得近红外光谱技术普适性受到很大限制；较难获得稳定的光谱信息；面对广泛存在的复杂稻米掺杂或掺伪现象，至今还缺乏一个切实可行的快速无损乃至在线检测方法。

中国专利发明专利授权(授权号：ZL2016112162167)公开了一种蜂蜜质量检测方法和装置，该专利分析通过不同浓度蜂蜜溶液的线偏振光方向的差异，从而确定蜂蜜是否掺伪，这证明本发明涉及的偏振光技术检测食品掺杂情况具有可行性，但目前为止，偏振光技术还未被应用于稻米掺杂检测。偏振光可分为线偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光，并且偏振光可被分为R、G、B三种通道，产生偏振光的方式多样，与拉曼光谱、近红外光谱相比，具有更大的应用开发空间。综合来看，偏振光技术在稻米掺杂或掺伪检测领域的应用具有广泛的应用空间及重要的应用价值。

发明内容

本发明提供了一种基于偏振光的稻米籽粒掺杂或掺伪无损快速定量检测方法。该方法可实现有2～4种已知或未知种类以及有无目标纯品的稻米籽粒掺杂或掺伪的快速无损定量检测，并且实现了偏振光技术在食品质量安全检测领域的新应用。

本发明提供的技术方案如下：

一种基于偏振光的稻米籽粒掺杂或掺伪无损快速定量检测方法，包括以下步骤：

S1：制备稻米样本，包括待测稻米样本和/或标准稻米系列样本；

S2：恒定样本含水率；

S3：确定入射光光源的参数，包括波长、角度和距离；

S4：采集样本中各籽粒偏振光R、G、B单通道信号数据；

S5：确定样本的RGB通道组合数据；

S6：对剔除异常样本后的RGB通道组合数据进行Savitzky-Golay卷积平滑数据预处理；