基于近红外高光谱技术检测新疆羊肉品质

王亚明++姚江河

摘 要：高光谱成像技术作为一种无损的检测技术已在农畜产品的品质检测中得到应用，该文综述了高光谱成像技术在羊肉品质检测中的应用进展，同时提出了现阶段高光谱成像技术所存在的问题，展望了该技术在羊肉品质检测领域的应用前景。

关键词：光谱技术 检测 新疆羊肉 品质

中图分类号：TS251.7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）12（a）-0026-02

随着我国经济生活水平的不断提高，人们对于羊肉的需求越来越日常化，从最开始的简单的屠宰消费逐渐走向深加工和商品化。羊肉食品安全被更多地关注，现代营养学研究发现，羊肉的粗蛋白含量（12.8%～18.6%）近于牛肉（16.2%～19.9%），高于猪肉（13.5%～16.4%）；粗脂肪含量（16%～37%）低于猪肉（25%～37%），高于牛肉（11%～28%）；氨基酸含量丰富、种类齐全，有多种人体必需的氨基酸，如精氨酸、赖氨酸、组氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸等，极易被人体消化吸收利用；含有多种矿物质，如K、P、Ca、Fe、Zn等以及多种维生素，如VBl、VB2、VB3等。

目前，我国对于市场上的羊肉检测主要有感官和理化检测两种方式。该方法因市场上检测人员的专业素质和技能水平受到主观因素影响比较大，存在较大的争议。而理化检测是通过仪器仪表和检测羊肉的各项指标，这种方法科学但是过程比较复杂，很难在各个地方实行，只能简单地抽检，不能广泛应用于当前人民生活中来。

近年来随着电子计算机和光学图像处理技术的不断发展，传统的检测方式逐渐被取代，羊肉肉质检测正朝着高科技方向发展，可见光红外光谱分析技术、生物工程技术逐渐被应用在市场人员对羊肉的品质检测。尽管这些技术存在一定的偏差，但相对于传统的检测人员感官检测和复杂的理化检测已经被越来越多的检测机构接受。

1 近红外高光谱成像技术

随着计算机学科的不断发展，光谱成像技术越来越成熟，近红外高光光谱成像技术就是在其基础上，融合编程技术、信息化处理技术、图像处理技术等诸多学科的技术。它能够将被检查羊肉用三维数据块的模式进行内部特征分析，根据各项分析指标参数对比，区分羊肉品质等级。

我国国内对于近红外技术的研究和应用起步较晚，研发的设备在市场上出现得较少，不过随着我国科研机构和人员的不断努力，市场上也出现了简单的红外检测羊肉的设备，随着羊肉品质各项指标的不断细化，越来越多的研究人员对其足够重视，在羊肉品质检测领域取得一些科研成果。该文根据实验室检测羊肉品质程序，选择新疆图木舒克及阿拉尔地区的多浪羊后腿肉块进行采样，根据其在900～1 700 nm波段的光谱图像，得出其羊肉品质。

2 新疆羊肉样本品质采样、检测、分析

由于高光谱图像可同时获得样品的图像和光谱信息，近年来在现代检测技术上得到广泛关注，该文探讨了高光谱图像技术对新疆新鲜羊肉品质检测的可行性。该研究从新疆图木舒克及阿拉尔地区的多浪羊后腿肉块采集了86个羊肉背脊样品的高光谱图像，并测量其亮度（L*）、红度（a*）、黄度（b*）和饱和度（C*）等颜色参数，选取感兴趣区域获取样品代表性光谱，通过选择多元散射校正Savitzky-Golay平滑、一阶导数和中心化等预处理方法，建立并评价了预测各颜色参数的逐步多元线性回归校正模型。对于L*、a*、b*和C*，模型选择的波长点数分别为7、11、4和9，校正集的相关系数分别为0.92、0.85、0.86和0.81，校正标准差分别为 1.55、1.54、0.83和1.83，预测集的相关系数分别为0.91、0.84、 0.92和0.86，预测标准差分别为1.71、1.62、0.81和1.68。结果表明，高光谱图像技术可用来快速无损地检测新疆新鲜羊肉的品质。

生鲜羊肉的含水率对其羊肉的加工、储藏、贸易与食用质量有重要影响，为了提高羊肉的经济价值和食用品质，需要研究羊肉含水率的无损检测技术。以新疆图木舒克及阿拉尔地区的多浪羊后腿肉块为研究对象，有效样本86个，其中，75%的样本作为校正集，25%的样本作为验证集。采集羊肉新鲜切口处900～1 700 nm波长范围内的漫反射光谱，用国标方法测定羊肉含水率。经过多元散射校正（multiplicative scatter correction，MSC）、变量标准化（standard normalized variate，SNV）和直接正交信号校正（direct orthogonal signal correction，DOSC）等方法预处理，在900～1 700 nm范围内分别建立多元线性回归（multiple linear regression，MLR）模型、主成分回归（principal component Regression，PCR）模型和偏最小二乘回归（partial least squares regression，PLSR）模型。结果表明使用MSC预处理方法建立的模型预测效果最佳，其中用PLSR建模结果最好，校正集的相关系数和校正标准差分别是0.92和0.006 9，验证集的相关系数和验证标准差分别是0.92和0.004 7，外部验证的相关系数和验证标准差分别是0.85和0.005 4。结果表明，可见/近红外光谱结合MSC预处理方法建立的PLSR模型，可以对羊肉含水率进行准确的快速无损评价，为生鲜羊肉含水率快速无损检测技术的应用提供理论参考。

3 结语

该文根据近红外高光谱成像技术对新疆地区图木舒克及阿拉尔地区的多浪羊羊肉样本品质采样、检测和简单分析，能够快速对羊肉品质做出反应。根据其高效无损及环保绿色等特点，其市场前景被越来越多的科研机构和人员看中。能够为羊肉品质检测提供更多的数据和模型。尽管在应用近红外高光譜成像技术对羊肉品质检测过程中存在精度不够等问题，但是结合滤波技术、去噪技术，可以逐步降低偏差，提供更精确的检测结果，为我国各地市场上提供放心羊肉做出贡献。

参考文献

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