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食品安全難以保障？高光譜成像技術(shù)守護(hù)“舌尖上的安全”

每年“3·15晚會”中食品安全的案例最受廣大群眾關(guān)注，食品安全是關(guān)乎人類健康、社會穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心議題。食品全問題潛伏在我們?nèi)粘Ｉ钪小＝眨呈称窂S被爆出使用臭雞蛋制作“網(wǎng)紅”蛋糕，同時(shí)使用香精掩蓋臭雞蛋的異味。

該如何保障消費(fèi)者的食品安全？商家惡意使用低價(jià)的變質(zhì)原料的行為需要通過加強(qiáng)監(jiān)管力度去避免。而無意使用的商家又怎么去控制原料的新鮮度呢？萊森光學(xué)的高光譜相機(jī)可以提供一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。

萊森光學(xué)iSpecHyper-VS300便攜式高光譜成像系統(tǒng)

1如何定義“新鮮度”？

根據(jù)我國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)文件，雞蛋的哈夫單位值是衡量雞蛋新鮮度的關(guān)鍵性指標(biāo)。哈夫單位值的國標(biāo)測定方法：通過高精度天平稱量雞蛋質(zhì)量，打破雞蛋殼倒出雞蛋液于干凈的玻璃平面上，游標(biāo)卡尺測量蛋黃周圍濃蛋白的厚度。哈夫單位計(jì)算公式：

HU=100×lg(H+7.57-1.7G^0.75)。

HU為哈夫單位；H為蛋白高度，mm；G為雞蛋質(zhì)量，g。

NY/T1758-2009 鮮蛋等級規(guī)格

“特級雞蛋”和“一級雞蛋”合并為可食用類別，“二級雞蛋”為不建議食用類別，“三級雞蛋冶為不可食用類別。使用該方法，都需要打破雞蛋殼，觀察蛋白蛋黃的情況，并且需要使用肉眼辨別，容易產(chǎn)生誤差。

2高光譜如何實(shí)現(xiàn)雞蛋新鮮度測定？

雞蛋高光譜偽彩色RGB圖像       不同新鮮度等級雞蛋的光譜

高光譜相機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)在無損情況下，快速、準(zhǔn)確地檢測雞蛋新鮮度的需求。通過采用高光譜透射成像儀無損采集不同新鮮度等級雞蛋的高光譜信息，提取其光譜特征和圖像特征，分別采用并行式圖譜特征融合和遞進(jìn)式圖譜特征融合方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和建模，得出適用于雞蛋新鮮度的判別模型。當(dāng)5個(gè)單波長聯(lián)合時(shí)，即807.91、606.83、740.62、880.88、676.27nm建模判別效果最好，訓(xùn)練集判別準(zhǔn)確率達(dá)89.00%，預(yù)測集判別準(zhǔn)確率達(dá)88.00%。

特征波長對應(yīng)的高光譜圖像

3高光譜成像技術(shù)解鎖食品安全密碼

3.1西蘭花農(nóng)藥殘留檢測

農(nóng)戶種植西蘭花時(shí)為了減少病害對產(chǎn)量影響，無法避免地施用農(nóng)藥。然而，在殺死蟲害的同時(shí)，農(nóng)藥殘留超標(biāo)會對消費(fèi)者的生命健康以及西蘭花種植帶來潛在威脅。通過高光譜采集系統(tǒng)采集西蘭花的光譜數(shù)據(jù)，建立模型對農(nóng)藥殘留進(jìn)行識別。機(jī)器學(xué)習(xí)算法與高光譜技術(shù)相結(jié)合的識別模型能夠很好地檢測西藍(lán)花中的農(nóng)藥殘留檢。

西蘭花樣本數(shù)據(jù)的平均光譜圖                       西蘭花農(nóng)藥殘留分布可視化圖

3.2高光譜羊肉摻假檢測

近年來羊肉價(jià)格不斷上漲，一些不法商家在巨大經(jīng)濟(jì)利益誘惑下，鋌而走險(xiǎn)用狐貍?cè)獾鹊蛢r(jià)值肉類冒充羊肉。將狐貍?cè)鈸饺胙蛉猓湮⑸飮?yán)重超標(biāo)，投入市場不僅嚴(yán)重影響消費(fèi)者身體健康，同時(shí)也擾亂了肉類食品市場秩序。利用高光譜成像技術(shù)結(jié)合特征變量篩選，能夠?qū)崿F(xiàn)對羊肉糜中狐貍?cè)鈸郊龠M(jìn)行定量檢測。

羊肉中不同量狐貍?cè)鈸郊贅悠返钠骄庾V曲線              純羊肉與純狐貍?cè)獾拇硇怨庾V

4守護(hù)“舌尖上的安全”

食品安全是民生之本，也是社會穩(wěn)定的基石。面對變質(zhì)原料、農(nóng)藥殘留、肉類摻假等隱患，傳統(tǒng)檢測方法往往存在效率低、破壞樣本、依賴人工判斷等局限。高光譜成像技術(shù)的出現(xiàn)，為食品安全監(jiān)管注入了革新力量，通過無損、快速、精準(zhǔn)的光譜分析，直擊食品安全的核心問題，守護(hù)“舌尖上的安全”。