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高光谱成像技术在食品检测中的应用

时间：2020-07-30 作者：千赢qy88国际手机版官网登录入口点击量：

高光谱成像技术在食品检测中的应用

“民以食为天，食以安为先”，食品宁静一直是全社会最为关注的问题之一。但由于食品种类多样，且从生产、加工、蕴藏到运输过程中可能接触到的污染源种类繁多，传统的检测要领受限于时效和人力，对许多保质期短的食品束手无策。因此，无论是对工厂、消费者还是质检人员来说，探索一种快速无损的食品检测方案具有重要现实意义。

千赢qy88国际手机版官网登录入口公司生态健康研究中心致力于生态-农业-健康研究生长与创新应用，专注于光谱成像技术在上述领域的研发集成及技术推广，凭借多年科研仪器技术研发集成经验，引进国际先进的高光谱成像传感器技术，通过“光谱指纹”特征差异来反映差异食品的理化特性，及有机化合物组成和分子结构信息，进而有效反映食品中的化学身分或微生物污染情况。充实将“图谱合一”、“光谱立方”应用到食品检测领域，为该领域提供全面的高光谱成像应用方案。

一、应用案例

1.1 污染检测

高光谱成像技术在果蔬中的农药污染、动物制品中的粪便残留物污染、及种种食品中的微生物等污染检测中都体现出了精彩的辨识能力。

上左图为混有5%麦角菌粉末的面粉样本真彩色图，右图为高光谱图像处置后的分类结果，其中白色的部门为面粉，灰色为麦角菌¹。

上图为在4^oC低温生存差异时长的鸡肉切片上大肠杆菌和假单胞菌菌株的漫衍情况，假彩色可表征细菌浓度�？衫么耸萁峁笆本霾撸号灼蛘呒笆苯幽纱胧┙械魍４χ�。

1.2 食品掺假

食品掺假也是令人头疼的食品质量问题之一，许多与原质料相似但有害身分的掺入，很难通过传统方式检测识别，而高光谱成像技术通过光谱差异即可快速准确的输出检测结果。

上图（a）为在优质猪肉糜中掺入差异浓度猪颈肉的样本假彩色图，（b）为基于高光谱成像技术的分类结果示意图²

1.3 品质检测

食品中要害营养身分的含量是决定其品质崎岖的重要指标，将某一类待测物质的化学计量学特征与高光谱数据建立关联模型，即可快速无损的输出该身分的浓度漫衍图。

上图为5个差异品花生的含油量的可视化高光谱分类图

1.4分类检测

食品产地溯源、混合加工食品中的原料分类等也是高光谱成像技术的拿手好戏。

上图为鉴别差异品牌花草茶中原料身分的实验。a)为校准用的尺度样品，b)为高光谱图像的分类结果及差异身分的占比⁴。

食品宁静问题与每一个人的生活息息相关，高光谱成像技术已在世界范围内被广泛应用于多场景、快速无损的食品检测领域，而且能输出可视化的检测结果和统计数据，让食品检测事情越发的直观方便快捷。

二、高光谱产物特点

l灵活多样化选配方案：VNIR、NIR、SWIR、MWIR、LWIR可选

l高信噪比、高稳定性、高分辨率、高帧频

l内置法式自动进行黑白参考校准，无需特别手动执行校准命令

l配备400-2500nm全波段卤素灯，无需更换光源

l俯视+侧视全方位视角

l可选配超高分辨率RGB成像及颜色分析

l全线产物适配SpectraScan光谱成像扫描系统

l预留集成方案，可扩展性强，空陆双基、野外及室内方案可选

三、高光谱成像仪选型

相机型号	IQ	FX10	PFD4K	sCMOS	FX17	SWIR
波段范围（nm）	400-1000				900-1700	1000-2500
光谱分辨率（FWHM）	7nm	5.5nm	3.0nm	2.9nm	8nm	12nm
波段	204	224	768	946	224	288
空间分辨率（像素）	512	1024	1775	2184	640	384
光圈值	F/1.7	F/1.7	F/2.4	F/2.4	F/1.7	F/2.0
信噪比	＞400:1	600:1			1000:1	1050:1
帧频	内置推扫	330	100	100	670	450
重量	1.3kg	1.26kg	2.7kg	＞2.0kg	1.56kg	＞14kg

附：参考文献

1. Vermeulen, P., Ebene, M. B., Orlando, B., Pierna, J. A. F. & Baeten, V. Online detection and quantification of particles of ergot bodies in cereal flour using near-infrared hyperspectral imaging. Food Addit. Contam. Part A 34, 1312–1319 (2017).

2. Jiang, H., Cheng, F. & Shi, M. Rapid Identification and Visualization of Jowl Meat Adulteration in Pork Using Hyperspectral Imaging. (2020). doi:10.3390/foods9020154

3. Jin, H., Ma, Y., Li, L. & Cheng, J. Rapid and Non-destructive Determination of Oil Content of Peanut ( Arachis hypogaea L . ) Using Hyperspectral Imaging Analysis. (2016). doi:10.1007/s12161-015-0384-3

4. Djokam, M., Sandasi, M., Chen, W., Viljoen, A. & Vermaak, I. applied sciences Hyperspectral Imaging as a Rapid Quality Control Method for Herbal Tea Blends. 1–16 (2017). doi:10.3390/app7030268

千赢qy88国际手机版官网登录入口生态技术公司致力于生态-农业-健康研究生长与创新应用，为食品质量检测鉴定应用提供高光谱成像技术全面解决方案。EcoTech实验室拥有便携式高光谱成像仪、SpectraScan实验室台式高光谱成像系统及野外用高通量扫描式高光谱成像设备，结合RGB成像分析、科研级红外热成像技术、多光谱荧光成像技术，可提供食品理化特性分析、身分检测鉴定及食物污染检测等技术服务和实验合作。

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一、应用案例

1.3 品质检测

1.4分类检测

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