[发明专利]多通道近红外光谱牛肉品质多参数同时检测方法

摘要

本发明公开了属于牛肉品质快速无损检测范围的一种多通道近红外光谱牛肉品质多参数同时检测方法。首先在可移动控制柜内安装由8路光纤复用器分别和两个波长范围的光谱仪及探头装置组成的光谱检测系统；并嵌入到生产线工艺里进行在线检测：可同时满足胴体和分割肉的质量检测，得出最佳的光谱数据；建立定标预测模型，和采用相对分析误差来评价模型效果，模型分析大量样品实验数据，分别建立嫩度、含水率的预测模型得到各指标的预测值，再将所得的预测值代入基于所测指标建立的牛肉多参数综合品质评价模型得到最后的肉品等级；本发明采集可见近红外波段内的光谱信息，信息丰富，检测指标具有可拓展性；能够适应生产线检测需求。

主权项

一种多通道近红外光谱牛肉品质多参数同时检测方法，其特征在于，包括：1)在可移动控制柜内安装可见近红外光谱检测系统，光谱检测系统结构为多路光纤复用器4分别连接波长为300‑1100nm的第一光谱仪(1)、波长为1000‑2200nm的第二光谱仪(2)、高功率卤钨灯光源(3)、4个光纤检测探头(7)组成；通过USB数据线及光纤将两光谱仪与计算机(5)及显示屏(6)相连；在可移动控制柜上左侧面的探头架上放置4个光纤检测探头(7)；4个光纤检测探头按星形方式平整分布于探头架内，探头末端离探头架内顶面的高度一致，确保光纤离样品表面的距离一致。2)采用光谱检测系统对牛肉品质进行检测：采用光纤检测探头贴样检测，通过多路光纤复用器4，将4个光纤检测探头与两光谱仪连接，形成多通道的近红外光谱检测系统，同时检测样品4个不同位置处的光谱信息，覆盖300‑2200nm的可见近红外光谱范围；将光谱信息输入到计算机内，通过实验建立的牛肉品质预测模型，得到表示嫩度的剪切力值、含水率的预测值；3)预测模型的建立，由上述光谱检测系统采集光谱，同时检测样本4个不同位置处的光谱信息，每个样本取平均光谱作为该样本的特征光谱；由于可见近红外光谱易受外界环境、检测距离等因素的影响，在采集到的光谱中，不可避免的会出现各种噪声、基线漂移现象，这些现象的存在必然会影响到光谱数据的分析及定标模型的分析精度和稳定性，因此在建立模型前有必要对原始光谱进行数学预处理，对预处理后的校正集光谱，结合逐步回归、主成分分析法和偏最小二乘回归(PLSR)，寻找主成分数和特征波长，分别建立牛肉嫩度和含水率的多元 线性回归(MLR)定标预测模型：(1)ji＝β0+β1Xil+…+βpXip+εi(i＝1，2，…，n)，(2)Wi＝α0+α1Xil+…+αqXiq+εi(i＝1，2，…，n)；.其中，xi1，xi2，…，xip为第i个样品在各个特征波长点处的反射光谱参数，β0、β1、βp和α0、α1...αq为回归系数；ji为第i个样品的嫩度值，含水率值为Wi，εi为测量随机误差；通常假定E(εi)＝0，D(εi)＝σ2，且ε1，ε2，……，εn相互独立；4).品质评级模型的建立，采用先分后总式，通过大量样品实验，分别建立嫩度、含水率的预测模型得到各指标的预测值，再将所得的预测值代入基于所测指标建立的牛肉多参数综合品质评价模型：f(x)＝ω1·j+ω2·W式中，得到最后的肉品等级；其中，f(x)为牛肉综合品质的函数，j为嫩度(剪切力值)，W为含水率，ω1，ω2为加权因子；5)在线检测的实现：将检测系统嵌入到胴体分级检测工序处，对12‑13胸肋间眼肌截面进行检测，操作人员通过触发式开关控制光谱采集过程的启停，对每个样本的四条光谱曲线求平均，取平均光谱作为样本的特征光谱；对样本的特征光谱进行预处理，预处理的方法与建立嫩度、含水率预测模型时所进行的预处理方法保持一致；将预处理后的特征光谱代入到嫩度、含水率预测模型中，得到样品的嫩度、含水率的预测值；将嫩度、含水率的预测值代入到牛肉内在品质评定模型中，得到以嫩度、含水率为评价指标的牛肉内在品质等级。