“民以食為天,,食以安為先”,食品安全一直是全社會(huì)關(guān)注的問題之一,。但由于食品種類多樣,,且從生產(chǎn)、加工,、儲(chǔ)藏到運(yùn)輸過程中可能接觸到的污染源種類繁多,傳統(tǒng)的檢測(cè)方法受限于時(shí)效和人力,,對(duì)許多保質(zhì)期短的食品束手無策,。因此,無論是對(duì)工廠,、消費(fèi)者還是質(zhì)檢人員來說,,探索一種快速無損的食品檢測(cè)方案具有重要現(xiàn)實(shí)意義。
易科泰公司生態(tài)健康研究中心致力于生態(tài)-農(nóng)業(yè)-健康研究發(fā)展與創(chuàng)新應(yīng)用,,專注于光譜成像技術(shù)在上述領(lǐng)域的研發(fā)集成及技術(shù)推廣,,憑借多年科研儀器技術(shù)研發(fā)集成經(jīng)驗(yàn),,引進(jìn)先進(jìn)的高光譜成像傳感器技術(shù),通過“光譜指紋”特征差異來反映不同食品的理化特性,,及有機(jī)化合物組成和分子結(jié)構(gòu)信息,,進(jìn)而有效反映食品中的化學(xué)成分或微生物污染情況。充分將“圖譜合一”,、“光譜立方”應(yīng)用到食品檢測(cè)領(lǐng)域,,為該領(lǐng)域提供全面的高光譜成像應(yīng)用方案。
一,、應(yīng)用案例
1.1 污染檢測(cè)
高光譜成像技術(shù)在果蔬中的農(nóng)藥污染,、動(dòng)物制品中的糞便殘留物污染、及各類食品中的微生物等污染檢測(cè)中都表現(xiàn)出了出色的辨識(shí)能力,。
上左圖為混有5%麥角菌粉末的面粉樣本真彩色圖,,右圖為高光譜圖像處理后的分類結(jié)果,其中白色的部分為面粉,,灰色為麥角菌1,。
上圖為在4oC低溫保存不同時(shí)長(zhǎng)的雞肉切片上大腸桿菌和假單胞菌菌株的分布情況,假彩色可表征細(xì)菌濃度,??衫么藬?shù)據(jù)結(jié)果及時(shí)決策:拋棄或者及時(shí)采取措施進(jìn)行補(bǔ)救處理。
1.2 食品摻假
食品摻假也是令人頭疼的食品質(zhì)量問題之一,,許多與原材料相似但有害成分的摻入,,很難通過傳統(tǒng)方式檢測(cè)識(shí)別,而高光譜成像技術(shù)通過光譜差異即可快速準(zhǔn)確的輸出檢測(cè)結(jié)果,。
上圖(a)為在優(yōu)質(zhì)豬肉糜中摻入不同濃度豬頸肉的樣本假彩色圖,,(b)為基于高光譜成像技術(shù)的分類結(jié)果示意圖2
1.3 品質(zhì)檢測(cè)
食品中關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)成分的含量是決定其品質(zhì)高低的重要指標(biāo),將某一類待測(cè)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量學(xué)特征與高光譜數(shù)據(jù)建立關(guān)聯(lián)模型,,即可快速無損的輸出該成分的濃度分布圖,。
上圖為5個(gè)不同品花生的含油量的可視化高光譜分類圖3
1.4分類檢測(cè)
食品產(chǎn)地溯源、混合加工食品中的原料分類等也是高光譜成像技術(shù)的拿手好戲,。
上圖為鑒別不同品牌花草茶中原料成分的實(shí)驗(yàn)a)為校準(zhǔn)用的標(biāo)準(zhǔn)樣品,,b)為高光譜圖像的分類結(jié)果及不同成分的占比4。
食品安全問題與每一個(gè)人的生活息息相關(guān),,高光譜成像技術(shù)已在世界范圍內(nèi)被廣泛應(yīng)用于多場(chǎng)景,、快速無損的食品檢測(cè)領(lǐng)域,并且能輸出可視化的檢測(cè)結(jié)果和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),,讓食品檢測(cè)工作更加的直觀方便快捷,。
二、高光譜產(chǎn)品特點(diǎn)
三、高光譜成像儀選型
相機(jī)型號(hào) | IQ | FX10 | PFD4K | sCMOS | FX17 | SWIR |
波段范圍(nm) | 400-1000 | 900-1700 | 1000-2500 | |||
光譜分辨率(FWHM) | 7nm | 5.5nm | 3.0nm | 2.9nm | 8nm | 12nm |
波段 | 204 | 224 | 768 | 946 | 224 | 288 |
空間分辨率 (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 | ||
幀頻 | 內(nèi)置推掃 | 330 | 100 | 100 | 670 | 450 |
重量 | 1.3kg | 1.26kg | 2.7kg | >2.0kg | 1.56kg | >14kg |
附:參考文獻(xiàn)
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
易科泰生態(tài)技術(shù)公司致力于生態(tài)-農(nóng)業(yè)-健康研究發(fā)展與創(chuàng)新應(yīng)用,,為食品質(zhì)量檢測(cè)鑒定應(yīng)用提供高光譜成像技術(shù)全面解決方案,。Ecolab實(shí)驗(yàn)室擁有便攜式高光譜成像儀、SpectraScan實(shí)驗(yàn)室臺(tái)式高光譜成像系統(tǒng)及野外用高通量掃描式高光譜成像設(shè)備,,結(jié)合RGB成像分析,、科研級(jí)紅外熱成像技術(shù)、多光譜熒光成像技術(shù),,可提供食品理化特性分析,、成分檢測(cè)鑒定及食物污染檢測(cè)等技術(shù)服務(wù)和實(shí)驗(yàn)合作。
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