一種生鮮豬肉貨架期快速無損評價方法及檢測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于食品無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種運用可見近紅外光譜技術(shù)對生 鮮豬肉貨架期進行快速無損評價的方法和檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 豬肉是構(gòu)成我國大多數(shù)居民主要肉類食物的來源，因其纖維細軟、肉質(zhì)鮮嫩，深受 消費者的喜愛。豬肉營養(yǎng)價值豐富，能夠為人類提供優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)和必需脂肪酸，是目前人們 餐桌上最受歡迎的動物性食品之一。從世界范圍來看，我國豬肉產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量65%W 上，是世界第一大豬肉生產(chǎn)國和消費國。六十年來，我國人均肉類占有量增長了 10倍W上。 近年來，隨著我國生鮮豬肉占肉品行業(yè)的比重增加，由此引起的食物安全問題也逐漸增多， 豬肉的品質(zhì)安全也越來越受人們的重視。
[0003] 生鮮肉的貨架期是時間、環(huán)境因素和肉品質(zhì)量變化狀態(tài)的函數(shù)，在儲存、運輸和銷 售的流通過程中，不可避免地會受到環(huán)境中微生物、氧氣及溫度等多個因素的影響，使肉 品的物理、化學(xué)及生物特性發(fā)生改變，從而影響肉的營養(yǎng)價值和貨架期的準確性。生鮮肉貨 架期是生產(chǎn)者、經(jīng)營者、消費者和執(zhí)法者判斷肉品是否可W安全食用的主要依據(jù)之一。生鮮 肉品的貨架期是在一定環(huán)境條件下確定的，在儲存、運輸和銷售的各個環(huán)節(jié)中，由于外界環(huán) 境的變化，會導(dǎo)致貨架期的變化，與其所標注貨架期不符，為食用安全帶來隱患，危害人民 群眾的身體健康。一方面，消費者若購買到實際貨架期與所標識貨架期不相符的產(chǎn)品，不僅 會影響到消費者的身體健康，還易產(chǎn)生影響大的社會惡性群體事件，進而造成產(chǎn)品企業(yè)信 譽度及競爭力大大降低及社會不和諧因素；另一方面，回收超過貨架期但可W繼續(xù)用作其 他用途的肉品加化合理利用，可W減少不必要的浪費。而實時準確的貨架期，能夠提高生鮮 肉品供應(yīng)鏈的管理水平和管理效率，即保障消費者消費安全，又減少肉品的浪費。而該些必 須依靠精確合理的貨架期預(yù)測算法和無損快速的檢測方法。但目前肉品貨架期的確定主要 采用專家組感官經(jīng)驗方法，存在著工作周期長，主觀經(jīng)驗因素影響大等不足。一些學(xué)者也開 發(fā)了一些針對豬肉貨架評價的一些方法，如上海海洋大學(xué)申請的專利"一種應(yīng)用于波動溫 度下評價冷卻豬肉貨架期的方法"（公開號CN102650632B)是通過分析不同溫度條件下不 同時間點冷卻豬肉中的好氧菌的增長情況，建立不同貶藏溫度下冷卻豬肉的微生物預(yù)測模 型，從而對冷卻豬肉的貨架期進行預(yù)測。該種方法存在每次均需要對肉樣品進行細菌理化 實驗，按照目前國家標準規(guī)定的檢驗肉細菌總數(shù)的理化方法，需要把肉品絞碎并在培養(yǎng)箱 里培養(yǎng)4她后進行檢驗，不僅需要對肉樣品進行破壞處理，還存在周期長，效率低，成本高 等缺點，不能滿足當今高效率的檢測要求。因此研究生鮮豬肉貨架期無損評價方法及系統(tǒng)， 具有重要的經(jīng)濟意義和社會現(xiàn)實意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 生鮮肉隨著存放時間的增長，細菌會繁殖增多，細菌總數(shù)不斷增大，細菌總數(shù)反映 了貨架期的長短。本發(fā)明旨在運用計算機技術(shù)、光譜檢測技術(shù)、化學(xué)計量學(xué)技術(shù)、單片機控 制技術(shù)技術(shù)的結(jié)合，建立生鮮豬肉貨架期與細菌總數(shù)之間的動力學(xué)模型和肉品光譜信息與 肉品細菌總數(shù)之間的預(yù)測模型，構(gòu)建可見近紅外譜分析檢測系統(tǒng)，通過檢測肉品光譜信息 直接對生鮮豬肉的貨架期進行預(yù)測，從而實現(xiàn)對生鮮豬肉貨架期的無損快速檢測。
[0005] 本發(fā)明對反映生鮮豬肉貨架期的細菌總數(shù)進行無損檢測并通過貨架期預(yù)測模型 計算出生鮮肉貨架期，采用的是可見近紅外光譜分析技術(shù)的評價方法，并構(gòu)建了實時檢測 系統(tǒng)。
[0006] 本發(fā)明的生鮮豬肉貨架期快速無損評價方法，按下述步驟操作： (1) 首先按照設(shè)定的實驗方案，采集大量新屠宰后欲上市的生鮮豬肉，按照方案設(shè)定的 實驗周期，對肉樣品進行光譜信息采集，同時按照國家標準規(guī)定的理化實驗方法檢測肉樣 品的細菌總數(shù)； 對步驟（1)所采集的肉樣品的光譜數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，對大量的光譜波長變量進行變量 選擇，用遺傳算法優(yōu)選出有效的波長變量用于建模；把用于實驗的所有肉樣品檢測到的細 菌總數(shù)標準值和對應(yīng)樣品所采集的光譜數(shù)據(jù)分成校正集和驗證集；利用所述校正集的樣品 的光譜數(shù)據(jù)和其對應(yīng)的細菌總數(shù)，建立細菌總數(shù)的偏最小二乘回歸光譜預(yù)測模型；利用所 述驗證集的肉樣品光譜數(shù)據(jù)信息和細菌總數(shù)標準值對所建立的細菌總數(shù)光譜預(yù)測模型的 精度和可靠性進行驗證，確定最佳的光譜預(yù)處理方法和最佳的細菌總數(shù)光譜預(yù)測模型； (2) 利用步驟（1)實驗所得到的肉樣品細菌總數(shù)標準值和總的實驗周期時長，建立細菌 總數(shù)標準值與實驗周期時長之間的回歸模型，根據(jù)該個回歸模型，求出反回歸方程模型， 反回歸方程模型用于活假期預(yù)測； (3) 對未知待檢測肉樣品的貨架期進行檢測時，通過可見近紅外光譜檢測系統(tǒng)，獲取待 檢測肉樣品的光譜數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過步驟（2 )所確定的最佳光譜預(yù)處理方法處理，代入到步驟 (2)所確定的最佳細菌總數(shù)光譜預(yù)測模型中，預(yù)測出待檢測樣品的細菌總數(shù)數(shù)值； (4) 利用步驟（4)中所獲得的待檢測肉樣品的細菌總數(shù)值，代入到步驟（3)所得到的貨 架期的反回歸方程模型中，實現(xiàn)對待檢測肉樣品貨架期的無損快速預(yù)測評價。
[0007] 所采集的用于實驗的生鮮豬肉屬于同一個品種的豬肉，提供預(yù)測模型的準確性； 針對不同品種的豬肉建立各自不同的光譜預(yù)測模型。
[0008] 所述的校正集和驗證集的數(shù)據(jù)優(yōu)先比例為分別占總實驗樣品的75%和25%。
[0009] 優(yōu)先選，所述的最佳的光譜預(yù)處理方法為S-G濾波、多元散射校正或遺傳算法。
[0010] 上述生鮮豬肉貨架期快速無損評價檢測系統(tǒng)，由計算機和光譜信息采集裝置組 成，所述光譜信息采集裝置由避光罩、探頭、光纖、光源、光譜儀組成，其中光纖為Y型交叉 光纖，一端連接光源、一端連接光譜儀，另外一端組合成檢測探頭，檢測探頭由中間的光纖 和外表面的金屬鏈甲構(gòu)成，光纖周圍通道接通光源向外發(fā)出光，照射樣品表面，光纖中屯、通 道接通光譜儀，接收從樣品表面反射回的樣品光譜信息，檢測探頭外表面由金屬鏈甲保護 光纖不受損壞，并與避光罩固定連接，通過調(diào)節(jié)螺母可W調(diào)節(jié)檢測探頭與被檢測樣本表面 的距離，光纖中屯、通道檢測采集到的樣品光譜信息，并傳送到光譜儀，光譜儀是可見近紅外 光譜儀，波長范圍為400nm-1700nm，光譜儀把肉樣品光譜信息轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的光譜數(shù)據(jù)，通過 數(shù)據(jù)線傳送到計算機，計算機中安裝有檢測控制分析軟件系統(tǒng)，檢測控制分析軟件系統(tǒng)中 預(yù)儲存有所述最佳的光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理算法程序、細菌總數(shù)最佳光譜預(yù)測模型和細菌總數(shù)與 貨架期的反回歸方程模型，檢測控制分析軟件系統(tǒng)能夠自動對所采集到的光譜數(shù)據(jù)進行預(yù) 處理，并作為輸入變量輸入到細菌總數(shù)光譜預(yù)測模型中，預(yù)測出肉樣品的細菌總數(shù)，把預(yù)測 出的細菌總數(shù)的預(yù)測值作為輸入變量輸入到貨架期的光譜預(yù)測模型中，自動預(yù)測出肉樣品 的貨架期，分析軟件系統(tǒng)具有自動檢測分析、自動保存結(jié)果，并構(gòu)成數(shù)據(jù)庫的功能，W方便 進行查詢打印。
[0011] 一種優(yōu)選的方案是；檢測系統(tǒng)中預(yù)存有多種生鮮豬肉的細菌總數(shù)光譜預(yù)測模型和 貨架期的反回歸方程模型，檢測系統(tǒng)首先能夠自動辨別出待測樣品的品種，然后調(diào)取對應(yīng) 品種的預(yù)測模型進行預(yù)測。
[0012] 本發(fā)明的有益效果為： 本生鮮豬肉貨架期檢測系統(tǒng)與其他檢測方法相比，具有檢測速度快、效率高；檢測人員 不需要具備專業(yè)知識背景，操作簡單快捷；檢測時不需要對待檢測樣品進行前期預(yù)處理或 破壞，可W實現(xiàn)無損檢測，節(jié)約成本；能夠同時檢測出生鮮豬肉的細菌總數(shù)和貨架期兩個指 標；檢測系統(tǒng)智能化程度高，自動檢測分析、顯示儲存評價結(jié)果；檢測系統(tǒng)可W應(yīng)用于便攜 式檢測、在線檢測等多個場所，應(yīng)用范圍廣。
【附圖說明】
[0013] 圖1是評價方法流程圖； 圖2是檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3檢測探頭局部剖視圖； 圖4是本發(fā)明系統(tǒng)檢測單個樣品的光譜數(shù)據(jù)曲線圖； 圖5是細菌總數(shù)變化與貨架期回歸Logistic曲線圖； 圖6應(yīng)用遺傳算法選取的用于建模的有效的光譜變量圖； 圖7是系統(tǒng)中所建立的細菌總數(shù)偏最小二乘回歸預(yù)測模型，對細菌總數(shù)進行預(yù)測評價 的結(jié)果。
[0014] 圖中標號；1樣品，2避光罩，3調(diào)節(jié)螺母，4探頭，5光源，6光纖，7光譜儀，8數(shù)據(jù) 線，9計算機。
[0015] 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】作進一步詳細說明。W下實施例用 于本發(fā)明，但并不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0016] 生鮮豬肉貨架期快速無損評價檢測系統(tǒng)的工作原理如圖2所示，主要由光譜采集 裝置和計算機組成，其中光譜采集裝置主要有避光罩2、調(diào)節(jié)螺母3、探頭4、光源5、光纖6 和光譜