一種生鮮牛肉新鮮度快速無損評價方法及系統(tǒng)的制作方法

專利名稱：一種生鮮牛肉新鮮度快速無損評價方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于食品無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種運(yùn)用可見/近紅外光譜技術(shù)對生鮮牛肉新鮮度多指標(biāo)進(jìn)行快速無損評價的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
牛肉是主要肉類產(chǎn)品之一，具有高蛋白質(zhì)、低脂肪、維生素及礦物質(zhì)含量豐富，含有人們所需要的一切必需氨基酸等特點(diǎn)，是一種營養(yǎng)價值較高的保健型肉食品，深受國際國內(nèi)市場的青睞。隨著人們生活水平的提高和膳食結(jié)構(gòu)的不斷變化，對牛肉肉食品的需求量越來越大，尤其是隨著保鮮技術(shù)及物流運(yùn)輸業(yè)的高速發(fā)展，生鮮牛肉的供需量越來越大。 我國作為牛肉生產(chǎn)大國，生產(chǎn)的牛肉有價格優(yōu)勢，是傳統(tǒng)的出口創(chuàng)匯產(chǎn)品。但從國際競爭力和影響力來說，長期以來我們在國際牛肉貿(mào)易的舞臺上始終無法扮演重要角色，國際市場上我國牛肉占有率很低，牛肉價格大大低于世界牛肉平均價格，競爭能力較低，牛肉出口遠(yuǎn)不及美國、澳大利亞、巴西、日本等國家。一個很重要的原因就是我國的肉食衛(wèi)生安全檢測手段不健全，檢測方法落后，不被國外市場認(rèn)可。因此，如何有效快速對生鮮牛肉進(jìn)行品質(zhì)檢測和安全評定有著重要的意義。生活牛新鮮肉的肉質(zhì)呈弱堿性或中性，宰后糖元開始分解形成乳酸，肌磷酸等分解為磷酸，使肌肉處于酸性，但隨著生鮮肉隨著存放時間的增長，肉質(zhì)在酶和細(xì)菌的作用下，蛋白質(zhì)分解生成氨及胺類等具有揮發(fā)性的堿性等含氮物質(zhì)(簡稱為揮發(fā)性鹽基氮 (TVB-N))，使肉的pH值升高，同時肉色變暗。即揮發(fā)性鹽基氮、pH值、細(xì)菌總數(shù)、肉色可以反映肉的新鮮程度。新鮮度是反映生鮮牛肉衛(wèi)生質(zhì)量的重要指標(biāo)，是衡量生鮮牛肉是否可以安全食用的主要標(biāo)準(zhǔn)之一，也是消費(fèi)者是否購買的主要依據(jù)之一。傳統(tǒng)檢驗生鮮牛肉新鮮度的方法主要包括感官檢驗、理化檢驗和細(xì)菌污染程度檢驗三方面。但感官檢驗容易受人感覺器官的差異、感官人生理因素、外界環(huán)境因素等多方面因素的干擾影響，檢驗誤差大，也不易形成量化標(biāo)準(zhǔn)，不能適應(yīng)高標(biāo)準(zhǔn)的衛(wèi)生安全檢驗要求。理化檢驗方法具有檢測數(shù)值準(zhǔn)確和檢驗指標(biāo)易量化的優(yōu)點(diǎn)，但理化檢驗往往需要較長的時間，并且常需要對樣品進(jìn)行前期預(yù)處理及破壞加工后進(jìn)行檢測，如按照目前傳統(tǒng)的檢驗肉質(zhì)細(xì)菌總數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)理化方法(培養(yǎng)計數(shù)法)檢測肉品細(xì)菌污染程度，需要把肉質(zhì)絞碎并培養(yǎng)細(xì)菌48小時后進(jìn)行檢測，周期長， 效率低，成本高，已越來越不能滿足如今日益快速的生活節(jié)奏，不能滿足當(dāng)今要求高效率檢測的要求。國內(nèi)外學(xué)者也開發(fā)了一些針對肉品新鮮度無損檢測的一些技術(shù)，如朝鮮專利KR100514471(B1)用近紅外光譜檢測肉新鮮度，但僅用900-1700nm波長范圍的信息，且只建立了光譜信息與TVB-N—個指標(biāo)之間的關(guān)系對牛肉新鮮度進(jìn)行預(yù)測，可能不夠全面準(zhǔn)確。日本專利申請?zhí)朖P2003121351 (A)中給出了用牛肉紅色與牛肉儲存時間的關(guān)系檢測肉的新鮮度，該方法僅用一個肉色參數(shù)紅色變量來檢測肉的新鮮度，可能存在檢測結(jié)果容易受牛肉的品種及個體差異的影響而不準(zhǔn)確的現(xiàn)象。中國專利授權(quán)號CN100480680C中開發(fā)了一種肉類新鮮度檢測方法，用3CCD攝像機(jī)拍攝肉表面圖像信息，用圖像處理技術(shù)檢測肉的新鮮度，該方法檢測結(jié)果可能同樣容易受牛肉的品種差異的影響。即傳統(tǒng)抽樣檢驗方法或已經(jīng)提出的針對牛肉新鮮度無損檢測的方法，均是通過一個指標(biāo)來衡量肉質(zhì)新鮮度，而單一的指標(biāo)很難全面反映肉品新鮮度，而應(yīng)該由多項指標(biāo)綜合評定，充分利用多元信息，提高檢測精度和可靠性。因此，為提高我國生鮮牛肉在國際市場的競爭力，保證我國生鮮牛肉食品衛(wèi)生質(zhì)量安全，研究對生鮮牛肉衛(wèi)生質(zhì)量多項指標(biāo)能夠進(jìn)行快速、無損檢測的方法，開發(fā)出有效的能夠可靠、快速檢驗生鮮牛肉衛(wèi)生質(zhì)量多項指標(biāo)的系統(tǒng)設(shè)備，是具有重要意義的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在運(yùn)用光譜測量技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、化學(xué)計量學(xué)技術(shù)與基礎(chǔ)測試技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，建立可靠的反映生鮮牛肉組分和物態(tài)信息的光譜信息與生鮮牛肉新鮮度多項指標(biāo)間的數(shù)學(xué)預(yù)測模型，并搭建整個檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)ξ粗r牛肉新鮮度多項指標(biāo) (揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)、pH值、細(xì)菌總數(shù)、肉色(CIE顏色參數(shù)ΙΛ a*(L*代表亮度變量、a* 代表紅-綠變量))等同時進(jìn)行準(zhǔn)確可靠地檢測，并能夠預(yù)測出牛肉儲存時間，結(jié)合多個指標(biāo)綜合對牛肉新鮮度進(jìn)行等級劃分，實現(xiàn)快速無損檢測評價生鮮牛肉新鮮度的目的。本發(fā)明對反映生鮮牛肉新鮮度的多項指標(biāo)(TVB_N、pH值、細(xì)菌總數(shù)、肉色( Λ )) 進(jìn)行檢測采用的是可見/近紅外光譜分析技術(shù)進(jìn)行評價的方法，并構(gòu)建了檢測系統(tǒng)。本發(fā)明的生鮮牛肉新鮮度快速無損評價方法(如圖1)如下(1)首先采集大量的生鮮牛肉樣品，按照預(yù)定的設(shè)計方案實驗周期，對樣品進(jìn)行光譜數(shù)據(jù)信息采集；按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)理化實驗方法檢測每個樣品的理化、物理指標(biāo) TVB-N、pH值、細(xì)菌總數(shù)和肉色的標(biāo)準(zhǔn)值，求出上述各個指標(biāo)隨儲存時間的變化的回歸方程和反回歸方程；(2)對步驟(1)所采集的樣品光譜數(shù)據(jù)信息進(jìn)行預(yù)處理，把所有樣品和相對應(yīng)的樣品光譜數(shù)據(jù)信息分為校正集和驗證集；利用所述校正集的光譜數(shù)據(jù)信息分別尋找反映生鮮牛肉新鮮度的各個指標(biāo)值對應(yīng)的特征波長并建立各個指標(biāo)特征波長反射強(qiáng)度的多元線性回歸預(yù)測模型；利用所述驗證集的光譜數(shù)據(jù)信息和標(biāo)準(zhǔn)值評價所建各指標(biāo)預(yù)測模型的精度，確定各個指標(biāo)對應(yīng)的最佳的光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理方法和最佳可靠的預(yù)測模型；(3)利用步驟( 所確定的各個指標(biāo)對應(yīng)的最佳的光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理方法和最佳可靠的預(yù)測模型，來評價待測樣品的新鮮度采集待測樣品光譜數(shù)據(jù)信息，利用所述最佳的光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理方法對光譜數(shù)據(jù)信息進(jìn)行預(yù)處理，根據(jù)各指標(biāo)最佳可靠的預(yù)測模型和各個指標(biāo)隨儲存時間的變化的反回歸方程，直接預(yù)測出待測樣品的理化指標(biāo)TVB-N、pH值、細(xì)菌總數(shù)和物理參數(shù)指標(biāo)肉色(ΙΛ a*), 進(jìn)而預(yù)測出待測樣品的儲存時間，利用多個指標(biāo)綜合評價待測樣品的新鮮度。所采集的大量生鮮牛肉樣品一般要同屬于一個品種的牛肉，這樣可以提高預(yù)測模型的準(zhǔn)確性。針對不同品種的牛肉建立各自的預(yù)測模型。所述校正集和驗證集的數(shù)據(jù)的優(yōu)選比例為3 1。所述最佳的光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理方法優(yōu)選為多元散射校正、一階導(dǎo)數(shù)、S-G濾波中的一種或幾種。上述生鮮牛肉新鮮度快速無損評價方法的檢測系統(tǒng)主要由光譜采集裝置、計算機(jī)和檢測外部觸發(fā)電路構(gòu)成，其中光譜采集裝置由光源系統(tǒng)、光譜采集艙、光纖和光譜儀組成。光源系統(tǒng)由直流開關(guān)穩(wěn)壓電源和光源組成，光源一般為商鎢燈。直流開關(guān)穩(wěn)壓電源保證電源電壓穩(wěn)定并能調(diào)節(jié)電壓，保證光源質(zhì)量和光強(qiáng)度可調(diào)，通常采用低壓直流電源，保證操作安全可靠。光譜采集艙由艙體、封閉罩和光纖探頭組成，構(gòu)成一個相對封閉的光屏蔽空間，防止外界光源干擾，同時保護(hù)光纖探頭，也避免污染、損壞待測樣品。封閉罩是透明材質(zhì) (如玻璃、有機(jī)玻璃等)，艙體形狀為球弧面，內(nèi)表面光滑，鹵鎢燈光源所發(fā)光照射到艙體內(nèi)球弧面，被均勻反射透過封閉罩照射在待測樣品上，以確保照射在待測樣品肉質(zhì)表面的光質(zhì)均勻、強(qiáng)度足夠，避免光斑的產(chǎn)生影響檢測效果。照射到肉表面的光經(jīng)肉吸收反射后由光纖探頭檢測采集。光纖探頭下端距離封閉罩間的距離可調(diào)，以適應(yīng)多種檢測條件。光纖探頭采集到的肉質(zhì)反射的光譜信息由光纖傳送到光譜儀，光譜儀是可見/近紅外光譜儀，波長范圍是400nm-1700nm。光譜儀把光譜信息轉(zhuǎn)換相應(yīng)的光譜數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)電纜經(jīng)第一數(shù)據(jù)接口傳送到計算機(jī)。計算機(jī)安裝有由檢測系統(tǒng)控制分析軟件平臺，軟件平臺中嵌入有編寫的所述最佳的光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理算法程序和上述檢測流程方法所確定的生鮮牛肉的TVB-N、 PH值、細(xì)菌總數(shù)和肉色(ΙΛ a*)各指標(biāo)對應(yīng)的最佳預(yù)測模型及各指標(biāo)與儲存時間的反回歸方程。軟件平臺能夠自動對采集到的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，并分別輸入到對應(yīng)的不同指標(biāo)預(yù)測模型，對相應(yīng)指標(biāo)值進(jìn)行預(yù)測，可快速得出各指標(biāo)的預(yù)測值，根據(jù)各指標(biāo)與儲存時間的反回歸方程和系統(tǒng)中預(yù)設(shè)的國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值，自動綜合判斷評價肉的新鮮度等級、儲存時間、衛(wèi)生質(zhì)量狀況，自動給出檢驗結(jié)果，綜合評價牛肉新鮮度。軟件平臺同時能夠自動保存檢測、 分析結(jié)果，并構(gòu)成數(shù)據(jù)庫，以方便查詢。檢測系統(tǒng)外部觸發(fā)電路是由微控制器集成芯片等電子元器件組成的一小單片機(jī)系統(tǒng)，其通過第二數(shù)據(jù)接口與計算機(jī)檢測軟件平臺進(jìn)行通訊， 控制檢測系統(tǒng)是否對樣品開始進(jìn)行檢測。整個檢測系統(tǒng)既可以實現(xiàn)在線檢測，也容易高度集成在一起，形成便攜式檢測系統(tǒng)。一種優(yōu)選的方案是檢測系統(tǒng)中預(yù)存有多種牛肉品種的預(yù)測模型，檢測系統(tǒng)首先辨別出待測樣品的品種，再用相對應(yīng)品種的預(yù)測模型進(jìn)行預(yù)測。本發(fā)明的有益效果為本評價生鮮牛肉新鮮度的方法與傳統(tǒng)和其他方法相比，具有檢測時間短、檢測速度快、省工、省時；不需要檢測人員具備專業(yè)知識背景，操作簡單、便捷；不需要對檢測樣品進(jìn)行前期預(yù)處理或破壞，實現(xiàn)無損檢測，節(jié)約成本；用多個指標(biāo)綜合評價牛肉的新鮮度，比單一指標(biāo)評價精度更高、更可靠；不僅能夠自動檢測出國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的衡量肉品新鮮度的 TVB-N的含量，自動分級，還能檢測出肉品儲存的時間、以及pH值、肉色等，較能全面、準(zhǔn)確評價肉的新鮮度；肉品系統(tǒng)智能化程度高，檢測過程自動完成，自動分析并顯示檢測評價結(jié)果；系統(tǒng)既可以應(yīng)用于在線檢測，也可以應(yīng)用于便攜式離線檢測，方便快捷，應(yīng)用范圍廣。


圖1是評價方法流程圖；圖2是檢測系統(tǒng)工作原理圖；圖3是檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是TVB-N變化與儲存時間回歸Logistic曲線圖；圖5是本發(fā)明系統(tǒng)檢測單個樣品光譜數(shù)據(jù)曲線6
圖6是系統(tǒng)中所建立的各個指標(biāo)的特征波長反射強(qiáng)度的多元線性回歸預(yù)測模型， 對TVB-N、細(xì)菌總數(shù)、pH值、肉色(L*、a*)指標(biāo)分別預(yù)測評價的結(jié)果圖；圖中標(biāo)號1鹵鎢燈，2艙體，3封閉罩，4光纖探頭，5光纖，6光譜儀，7數(shù)據(jù)電纜，8 第一數(shù)據(jù)接口(第一 USB2.0串行接口)，9計算機(jī)，10第二數(shù)據(jù)接口(第二 USB2.0串行接口)，11檢測系統(tǒng)外部觸發(fā)電路，12直流開關(guān)穩(wěn)壓電源、13待測樣品。具體實施方法下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)說明。以下實施例用于說明本發(fā)明，但并不用來限制本發(fā)明的范圍。實施例1生鮮牛肉新鮮度快速無損評價檢測系統(tǒng)的工作原理圖如圖2所示，主要由光譜采集裝置、計算機(jī)9和檢測外部觸發(fā)電路11構(gòu)成，其中光譜采集裝置由光源系統(tǒng)、光譜采集艙、光纖5和可見/近紅外光譜儀6組成。圖3是整個檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。光源系統(tǒng)由直流開關(guān)穩(wěn)壓電源12和鹵鎢燈1組成，鹵鎢燈規(guī)格為12V、20W，直流開關(guān)穩(wěn)壓電源12保證電源電壓穩(wěn)定并能調(diào)節(jié)電壓，保證光源質(zhì)量和光強(qiáng)度可調(diào)，采用低壓直流電源，保證操作安全可靠。光譜采集艙由艙體2、封閉罩3和光纖探頭4組成，構(gòu)成一個相對封閉的光屏蔽空間，防止外界光源干擾，同時保護(hù)光纖探頭4，也避免污染、損壞待測樣品13。封閉罩3是透明材質(zhì)(有機(jī)玻璃)，艙體2形狀為球弧面，內(nèi)表面光滑，鹵鎢燈1光源所發(fā)光照射到艙體2 內(nèi)球弧面，被均勻反射透過封閉罩3照射在待測樣品13上，以確保照射在待測樣品13肉質(zhì)表面的光質(zhì)均勻、強(qiáng)度足夠，避免光斑的產(chǎn)生影響檢測效果。照射到肉表面的光經(jīng)肉吸收反射后由光纖探頭4檢測采集。光纖探頭4下端距離封閉罩3間的距離可調(diào)，以適應(yīng)多種檢測條件。光纖探頭4采集到的肉質(zhì)反射的光譜信息由光纖5傳送到光譜儀6，光譜儀6是可見/近紅外光譜儀，波長范圍是400nm-1700nm。光譜儀6把光譜信息轉(zhuǎn)換相應(yīng)的光譜數(shù)據(jù)， 由數(shù)據(jù)電纜7經(jīng)第一 USB2.0串行接口 8傳送到計算機(jī)9。計算機(jī)9安裝有由Visual C#開發(fā)的檢測系統(tǒng)控制分析軟件平臺，軟件平臺中嵌入有編寫的最佳光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理算法程序和所確定的生鮮牛肉的TVB-N、PH值、細(xì)菌總數(shù)、肉色(IAf)等各指標(biāo)對應(yīng)的最佳預(yù)測模型和各指標(biāo)與儲存時間的反回歸方程。軟件平臺能夠自動對采集到的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理， 并分別輸入到對應(yīng)的不同指標(biāo)預(yù)測模型，對相應(yīng)指標(biāo)值進(jìn)行預(yù)測，可快速得出各指標(biāo)的預(yù)測值，根據(jù)各指標(biāo)與儲存時間的反回歸方程和系統(tǒng)中預(yù)設(shè)的國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值(國家標(biāo)準(zhǔn)GB2723 規(guī)定)，自動綜合判斷評價肉的新鮮度等級、儲存時間、衛(wèi)生質(zhì)量狀況，自動給出檢驗結(jié)果， 綜合評價牛肉新鮮度。軟件平臺同時能夠自動保存檢測、分析結(jié)果，并構(gòu)成數(shù)據(jù)庫，以方便查詢。檢測系統(tǒng)外部觸發(fā)電路11是由微控制器集成芯片等電子元器件組成的一小單片機(jī)系統(tǒng)，其通過第二 USB2. 0串行接口 10與計算機(jī)檢測軟件平臺進(jìn)行通訊，控制檢測系統(tǒng)是否對樣品開始進(jìn)行檢測。生鮮牛肉新鮮度快速無損評價方法主要包括以下流程步驟1、獲取相同尺寸規(guī)格的56塊內(nèi)蒙古黃牛的生鮮牛肉樣品，統(tǒng)一編號冷藏在4°C 環(huán)境下，按照預(yù)定的實驗周期，用系統(tǒng)采集樣品光譜信息(如圖5)，分別按照國標(biāo)要求方法檢測樣品的理化、物理指標(biāo)TVB-N、pH值、細(xì)菌總數(shù)(注細(xì)菌總數(shù)用菌落形成單位 colony-forming units, CFU的對數(shù)表示，簡稱IogCFU)、肉色參數(shù)(CIE (L*、a*))，本實施例中的實驗周期為前6天每隔1 取出一塊樣品進(jìn)行光譜信息采集，6天后每隔1 取出兩塊樣品，直至檢測完所有樣品。2、求TVB-N、pH值、細(xì)菌總數(shù)、肉色參數(shù)0Λ a*)各個指標(biāo)與儲存時間T的回歸方程，并求出其反回歸方程如式子(1)-(5)(式子中T是指時間天數(shù)，X是指對應(yīng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值)，其中，TVB-N指標(biāo)與儲存時間是Logistic函數(shù)回歸方程，如圖4所示。其余指標(biāo)與儲存時間是線性回歸。
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權(quán)利要求
1.一種生鮮牛肉新鮮度快速無損評價方法，其特征在于該方法包括如下步驟(1)首先采集大量的生鮮牛肉樣品，按照預(yù)定的實驗周期，對樣品進(jìn)行光譜數(shù)據(jù)信息采集；按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)理化實驗方法檢測每個樣品的TVB-N、pH值、細(xì)菌總數(shù)和肉色的標(biāo)準(zhǔn)值，求出上述各個指標(biāo)隨儲存時間變化的回歸方程和反回歸方程；(2)對步驟(1)所采集的樣品光譜數(shù)據(jù)信息進(jìn)行預(yù)處理，把所有樣品和相對應(yīng)的樣品光譜數(shù)據(jù)信息分為校正集和驗證集；利用所述校正集的光譜數(shù)據(jù)信息分別尋找反映生鮮牛肉新鮮度的各個指標(biāo)值對應(yīng)的特征波長，并建立各個指標(biāo)特征波長反射強(qiáng)度的多元線性回歸預(yù)測模型；利用所述驗證集的光譜數(shù)據(jù)信息和標(biāo)準(zhǔn)值評價所建各指標(biāo)預(yù)測模型的精度， 確定各個指標(biāo)對應(yīng)的最佳光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理方法和最佳預(yù)測模型；(3)利用步驟( 所確定的各個指標(biāo)對應(yīng)的最佳光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理方法和最佳預(yù)測模型，來評價待測樣品的新鮮度采集待測樣品光譜數(shù)據(jù)信息，利用所述最佳光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理方法對光譜數(shù)據(jù)信息進(jìn)行預(yù)處理，根據(jù)各指標(biāo)最佳預(yù)測模型和各個指標(biāo)隨儲存時間變化的反回歸方程，預(yù)測出待測樣品的TVB-N、pH值、細(xì)菌總數(shù)和肉色，進(jìn)而預(yù)測出待測樣品的儲存時間，利用TVB-N、pH值、細(xì)菌總數(shù)和肉色多個指標(biāo)綜合評價待測樣品的新鮮度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評價方法，其特征在于步驟(1)和步驟(3)中采集光譜數(shù)據(jù)信息的光譜波長范圍為400-1700nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評價方法，其特征在于步驟(1)中，TVB-N隨儲存時間T變化回歸方程為Logistic函數(shù)，pH值、細(xì)菌總數(shù)和肉色隨儲存時間變化回歸方程是線性方程。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評價方法，其特征在于所述光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理方法為多元散射校正、一階導(dǎo)數(shù)、S-G濾波中的一種或幾種。
5.權(quán)利要求1 4任一權(quán)利要求所述的評價方法的檢測系統(tǒng)，其特征在于該檢測系統(tǒng)主要由光譜采集裝置、計算機(jī)(9)和檢測外部觸發(fā)電路(11)構(gòu)成，其中，光譜采集裝置由光源系統(tǒng)、光譜采集艙、光纖( 和光譜儀(6)組成；光源系統(tǒng)由直流開關(guān)穩(wěn)壓電源(12)和光源組成；光譜采集艙由艙體O)、封閉罩C3)和光纖探頭(4)組成，并構(gòu)成一個相對封閉的光屏蔽空間；所述封閉罩(3)采用透明材質(zhì)，艙體(2)形狀為球弧面，內(nèi)表面光滑，光源所發(fā)光照射到艙體O)內(nèi)球弧面，被均勻反射透過封閉罩(3)照射在待測樣品(13)生鮮牛肉上，經(jīng)肉吸收反射后由光纖探頭(4)檢測采集，光纖探頭(4)采集到的肉質(zhì)反射的光譜信息由光纖( 傳送到光譜儀(6)，光譜儀(6)把光譜信息轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的光譜數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)電纜 (7)經(jīng)第一數(shù)據(jù)接口(8)傳送到計算機(jī)(9)；計算機(jī)(9)安裝有檢測系統(tǒng)控制分析軟件平臺，所述軟件平臺中嵌入有編寫的所述最佳光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理算法程序、所確定的生鮮牛肉的TVB-N、PH值、細(xì)菌總數(shù)和肉色各指標(biāo)對應(yīng)的最佳預(yù)測模型以及各指標(biāo)與儲存時間的反回歸方程，軟件平臺自動對采集到的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，并分別輸入到對應(yīng)的不同指標(biāo)預(yù)測模型，對相應(yīng)指標(biāo)值進(jìn)行預(yù)測，得出各指標(biāo)的預(yù)測值，根據(jù)各指標(biāo)與儲存時間的反回歸方程和系統(tǒng)中預(yù)設(shè)的國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值，自動綜合判斷評價肉的新鮮度等級、儲存時間、衛(wèi)生質(zhì)量狀況，自動給出檢驗結(jié)果，綜合評價牛肉新鮮度；檢測系統(tǒng)外部觸發(fā)電路(11)是主要由微控制器集成芯片組成的一個單片機(jī)系統(tǒng)，通過第二數(shù)據(jù)接口(10)與計算機(jī)檢測系統(tǒng)控制軟件分析平臺進(jìn)行通訊，控制檢測系統(tǒng)是否對樣品開始進(jìn)行檢測。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于所述光源為鹵鎢燈(1)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于光纖探頭(4)下端距離封閉罩(3)間的距離可調(diào)，以適應(yīng)多種檢測條件。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于所述光譜儀(6)為可見/近紅外光譜儀，波長范圍是400nm-1700nm。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于軟件平臺自動保存檢測、分析結(jié)果， 并構(gòu)成數(shù)據(jù)庫，以方便查詢。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于檢測系統(tǒng)中預(yù)存有多種牛肉品種的預(yù)測模型，檢測系統(tǒng)首先辨別出待測樣品的品種，再用相應(yīng)品種的預(yù)測模型進(jìn)行預(yù)測。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于食品無損檢測技術(shù)領(lǐng)域的一種運(yùn)用可見/近紅外光譜技術(shù)對生鮮牛肉新鮮度多指標(biāo)進(jìn)行快速無損評價的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明通過建立反映生鮮牛肉組分和物態(tài)信息的光譜信息與生鮮牛肉新鮮度多項指標(biāo)間的數(shù)學(xué)預(yù)測模型，并在此基礎(chǔ)上并搭建整個檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)ξ粗r牛肉新鮮度多項指標(biāo)(揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)、pH值、細(xì)菌總數(shù)、肉色(CIE顏色參數(shù)L*、a*)等同時進(jìn)行準(zhǔn)確可靠地檢測，并能夠預(yù)測出牛肉儲存時間，結(jié)合多個指標(biāo)綜合對牛肉新鮮度進(jìn)行等級劃分，實現(xiàn)快速無損檢測評價生鮮牛肉的新鮮度。
文檔編號G01N21/25GK102507459SQ201110376478
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者付姓, 彭彥昆, 徐楊, 田瀟瑜, 馬世榜 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)