光譜相機通過分析肉類樣本在特定波長范圍內的光譜反射特性,結合化學與生物指標的變化規律,實現對其新鮮度的無損檢測。其核心原理可概括為以下方面:
一、光譜特征與物質成分的關聯性
?物質特異性吸收/反射?
不同化學成分(如水分、蛋白質、脂肪)對光的吸收和反射具有獨特的光譜特征。例如,水分在近紅外波段(如980nm)呈現強吸收峰,而脂肪在特定可見光波段(如550-650nm)反射率較高?。
?微生物代謝產物的光譜響應?
肉類腐敗過程中,微生物代謝產生的揮發性鹽基氮(TVB-N)會改變表面化學環境,導致光譜反射率在特定波段(如400-500nm)發生規律性偏移?。
二、光譜成像技術的實現方式
?光柵分光與數據采集?
光柵將入射光按波長分散,探測器記錄不同波長下的空間反射強度,形成三維數據立方體(x, y, λ),同時包含空間分布和光譜信息?。
?特征波段提取與建模?
通過主成分分析(PCA)或偏最小二乘回歸(PLSR)篩選與新鮮度相關的特征波段(如豬肉水分檢測選用980nm附近波段),建立預測模型?。
三、新鮮度變化的動態監測
?腐敗過程的顯性標記?
?色澤變化?:肌紅蛋白氧化導致肉類表面顏色從鮮紅變為暗褐,光譜曲線在600-700nm波段反射率顯著下降?。
?組織結構劣化?:嫩度降低時,肌纖維反射率整體下降(如老牛肉反射率低于嫩牛肉)?。
?冷藏與常溫存儲差異?
未冷藏肉類光譜曲線隨時間推移呈現明顯偏移,而冷藏樣本因代謝減緩,光譜特征相對穩定?。
四、技術優勢與檢測精度
?非破壞性?:無需切割或化學處理,直接通過表面光譜分析完成檢測?。
?多指標同步分析?:單次掃描可同時獲取水分、脂肪、TVB-N含量及微生物污染程度等參數?。
?高可靠性?:水分檢測模型預測精度達98%,TVB-N含量預測相關系數超0.90?。
光譜相機通過物質成分的光譜“指紋”特性與機器學習模型的結合,為肉類新鮮度評估提供了高效、精準的解決方案。?
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