便攜式中波近紅外光譜儀 在線無損檢測(cè)生鮮豬肉膽固醇

在過去很長(zhǎng)一段時(shí)間，氣相色譜法是檢測(cè)肉及肉制品中膽固醇濃度的主要方法，然而隨著時(shí)代的發(fā)展，這種方法由于存在工序繁瑣、耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)、對(duì)產(chǎn)品破壞性較大等缺點(diǎn)，顯然已經(jīng)不適用于如今的生鮮豬肉膽固醇檢測(cè)。便攜式中波近紅外光譜儀作為一種新興技術(shù)，性能更好，優(yōu)勢(shì)和作用都比較明顯，已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用與推廣。

本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用便攜式中波近紅外光譜儀，在線無損檢測(cè)生鮮豬肉膽固醇，從而獲取生鮮豬肉膽固醇在近紅外光譜中波區(qū)的光譜信息，并通過預(yù)測(cè)模型測(cè)出具體的生鮮豬肉膽固醇濃度，以此來進(jìn)行深入分析。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)異常值進(jìn)行二次剔除，采取SG一階導(dǎo)數(shù)、平滑以及正交信號(hào)進(jìn)行校正，從而形成一種預(yù)處理方法，這種方法對(duì)于獲取生鮮豬肉膽固醇預(yù)測(cè)模型來說非常有效，而且檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度更高。

一、材料和儀器

本實(shí)驗(yàn)將排酸24h的生鮮豬肉作為研究對(duì)象，要在檢測(cè)當(dāng)天進(jìn)行購(gòu)買，并且提前與賣家溝通好，將實(shí)驗(yàn)樣品切成4-5cm厚的塊狀，再放入4℃的盆中備檢。實(shí)驗(yàn)儀器采用SupNIR-1520型便攜式中波近紅外光譜儀和TRACE1310型氣相色譜儀。

二、實(shí)驗(yàn)和方法

本實(shí)驗(yàn)主要以兩種方法為主，一是近紅外光譜的采集，二是膽固醇濃度的測(cè)定，相關(guān)檢測(cè)事項(xiàng)及結(jié)果都要嚴(yán)格以國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定為主。

在實(shí)驗(yàn)過程中，模型建立與驗(yàn)證工序非常重要。第一，光譜提取和樣品集劃分都是通過RIMP軟件來進(jìn)行處理，把樣品膽固醇的相關(guān)數(shù)據(jù)和光譜數(shù)據(jù)結(jié)合，進(jìn)而構(gòu)建起樣品集，再通過Kennard-Stone法將其比例設(shè)為3∶1∶1，從而形成校正集、驗(yàn)證集和檢驗(yàn)集。第二，預(yù)處理的方法和模型預(yù)建都是以預(yù)建模中SG 1stD和SGS為基準(zhǔn)，一定要重視標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量交換、正交信號(hào)校正、凈分析信號(hào)以及基線校正等環(huán)節(jié)，把它們結(jié)合起處理光譜，從而形成一種二乘法模型。第三，在模型優(yōu)化方面，應(yīng)當(dāng)消除模型中樣品的異樣，從而確保整個(gè)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果更加精確，為相關(guān)流程及工作的開展而提供有效保障。此次實(shí)驗(yàn)在對(duì)異樣進(jìn)行消除時(shí)，是通過RIMP軟件中的消除原則來實(shí)現(xiàn)，也就是實(shí)驗(yàn)中常見的馬氏距離閾值≥1，學(xué)生殘差T值≥2.5。第四，在對(duì)該模型進(jìn)行評(píng)估和篩選時(shí)，一定要基于效果評(píng)估原則。SEC與SEP較小且兩者差異不明顯，RPD≥2.5，RSEP≤10%，SEP/SEC<1.2，PF較小，這些模型參數(shù)是本次實(shí)驗(yàn)中評(píng)估模型效果的指標(biāo)性參數(shù)。第五，對(duì)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，把TS樣品導(dǎo)入最為合適的模型中，通過t檢驗(yàn)探究PV（預(yù)測(cè)值）和RV（參比值）間的差異性。TS樣品預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性是以TS中PV和RV的絕對(duì)差值為主，進(jìn)而記錄準(zhǔn)確的樣品數(shù)。模型預(yù)測(cè)最終的準(zhǔn)確性，以預(yù)測(cè)準(zhǔn)確的樣品數(shù)占TS樣品數(shù)的百分比進(jìn)行表示。

三、結(jié)果和討論

1.中波近紅外光譜分析。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)樣品進(jìn)行兩次掃描后所得到的光譜曲線差異較小，形態(tài)呈現(xiàn)為基本重合，從中能夠看出其同一性。應(yīng)用便攜式中波近紅外譜儀能夠發(fā)現(xiàn)樣品中含有大量相對(duì)集中的譜線，進(jìn)而能夠體現(xiàn)出生鮮豬肉膽固醇濃度差別與光譜波形類似，雖然沒有重合，但有重復(fù)性和光譜響應(yīng)存在。

2.生鮮豬肉膽固醇參比值分析。豬肉膽固醇的參比值如表1所示，本次實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)出了不同膽固醇濃度水平的樣品分布和分布范圍，其都以較寬的形式所呈現(xiàn)，代表性良好。

3.模型的建立。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在提取樣品的光譜信息時(shí)，會(huì)由于一些影響因素而出現(xiàn)失真的現(xiàn)象，這就能體現(xiàn)出光譜預(yù)處理恢復(fù)樣品表觀光譜的作用及其真實(shí)性，從而有效提升生鮮豬肉膽固醇檢測(cè)的準(zhǔn)確性。在前文探究的預(yù)處理方法中，簡(jiǎn)要講明了二乘法模型的建立，而通過對(duì)預(yù)處理方法的分析，能夠?yàn)槟Ｐ徒⑻峁┳畲蟮谋Ｕ?。?duì)于不同預(yù)處理方法所得到的結(jié)果來說，如何選擇模型，如何進(jìn)行建立，都要以實(shí)際情況為主。表2詳細(xì)解析了不同預(yù)處理方法對(duì)預(yù)建模型的影響，對(duì)不同的預(yù)處理方法進(jìn)行比較，在不同的方法中體現(xiàn)出不同的結(jié)果，進(jìn)而為生鮮豬肉膽固醇的檢測(cè)提供更加科學(xué)化的? ? 依據(jù)。

總的來說，通過對(duì)便攜式中波近紅外光譜儀在線無損檢測(cè)生鮮豬肉膽固醇的研究，能夠體現(xiàn)出該設(shè)備的科學(xué)性和技術(shù)性，從而更加清楚地了解到生鮮豬肉膽固醇的具體情況，為構(gòu)建更加穩(wěn)定的膽固醇預(yù)測(cè)模型提供有效保障。

作者簡(jiǎn)介：姚榮剛（1965-），男，山東臨朐人，大學(xué)本科，畜牧師，研究方向?yàn)閯?dòng)物科學(xué)。