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【微光谱应用】利用近红外光谱技术无损检测鸡蛋

蔚海光学
2019.6.18

背景:

我国为禽业大国,从传统的农户散养到养鸡专业户,再到一体化的生产基地模式,占世界鸡蛋产量40%;在鸡蛋孵化过程中,部分鸡蛋由于未受精不能正常出雏,不但会造成大量浪费,还有可能引起霉菌感染其他种蛋。美国农业部国家农业统计局(USDA,NASS)2006年数据表明种蛋胚胎发育率仅为86%-99%。

在鸡蛋受精情况检测中,采用传统测试方法:

传统方法

问题

孵化5天时光照人工判别

时间较长

电学与热成像判别

准确性差

高光谱判别

成本太高

机器视觉

蛋壳颜色干扰

120小时候敲击振动方法

时间较长

近红外光谱技术凭借其速度快、效率高、无损的特点,为早期种蛋的无损伤在线鉴别提供新方法,帮助企业节省减少浪费,提高企业生产效益,避免由于未发育种蛋腐败产生的细菌感染其他种蛋。

实 验 装 置

1.暗箱

2.光源(卤钨灯12V,20W)

3.光谱仪(USB4000)

4.温度检测装置

5.散热装置

采集透射光谱:

每24h采集一次鸡蛋,采集5天,总计采集235个鸡蛋;对比同一品种不同样品及不同品种的光谱建模,剔除了由蛋黄与蛋壳颜色造成的成本光谱差异,选取355-590nm及670-1025nm波段分析。建立算法模型,通过对光谱的判别分析,有效判别种蛋是否受精,准确率达87.18%。

新鲜度测试

以新鲜鸡蛋为研究对象,采集可见/近红外反射光谱,测定鸡蛋的蛋白质含量,在此基础上进行光谱数据的处理与分析,从而建立有效的蛋白质含量预测模型,实现快速检测鸡蛋的应用。

原始光谱曲线及预处理:

图a为原始采集图谱,b为经过MSC处理后消除了散射偏移的影响;可以看出,在520nm、580nm、635nm处有明显的吸收峰,一阶导数处理后光谱曲线如c所示,623nm处斜率最大,700-900nm处变化较小。

﹏﹏

通过获取新鲜鸡蛋的可见近红外光谱,利用化学计量学测定蛋白质含量,再对反射光谱进行预处理,选择最优波长组合;利用最优波长建立预测模型,实现对鸡蛋蛋白质含量的无损快速检测。

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推荐海洋配置

透射配置

FLAME系列VISNIR光谱仪

HL-2000-LL,卤钨灯光源

QP400-1-VIS-NIR(2根)光纤

Stage-RTL-T,支架

反射配置

FLAME系列VISNIR光谱仪

 HL-2000-LL,卤钨灯光源

WS-1-LL,漫反射标准板

 QR400-7-VIS-NIR,Y分叉反射光纤

 RPH-1,反射支架

引用文献:

吴建虎, 黄钧. 可见/近红外光谱技术无损检测新鲜鸡蛋蛋白质含量的研究[J]. 现代食品科技, 2015(5):285-290.

秦五昌, 汤修映, 彭彦昆, et al. 基于可见/近红外透射光谱的孵化早期受精鸡蛋的判别[J]. 光谱学与光谱分析, 2017(1).

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