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凯发旗舰厅(中国)多功能高光谱成像技术——高通量食品安全检测新利器
时间:2024-06-19    作者:凯发旗舰厅(中国) 点击量:

  在全球范围内,食品安全始终是人们高度关注的热点话题。食品在加工的过程中会受到各种污染,包括细菌、病毒、化学物质和物理污染物,这些污染物都可能对消费者的健康构成威胁。因此食品安全检测至关重要。传统的食品安全检测方法耗时较长,且不能提供即时的反馈。因此,探索一种高效无损的食品安全检测方法具有重要的现实意义。

  北京凯发旗舰厅(中国)公司自主研发的FluorTron®多功能高光谱成像技术,通过反射光及荧光的光谱及图像差异来反映食品的化学成分及污染情况,具有非接触、非损伤、高通量、高灵敏度、数字可视化等特点,可应用于食品流水线高通量检测,为食品安全提供了高效精准的数据分析和品质保障。

  FluorTron®多功能高光谱成像技术原理

  FluorTron®多功能高光谱成像技术结合了生物荧光技术与高光谱成像技术。相比于市场上常见的反射光高光谱成像技术(HSI),FluorTron®多功能高光谱成像技术增加了生物荧光高光谱成像功能,可使用特定波长的光源照射物体,激发物体内部的荧光并捕捉其光谱。荧光技术对于食品成分的检测具有高灵敏度和选择性。FluorTron®技术利用目标自身的荧光成像数据及反射光数据,从双重高光谱维度对食品的物理特性、化学成分和有害物质等进行综合分析。

  食品安全检测应用案例——中草药检测

  凯发旗舰厅(中国)生态技术公司生态健康研究中心利用FluorTron®高光谱成像技术,将可见光近红外(VIS-NIR)光谱与高分辨率成像相结合,获取样品化学成分的量化数据以及空间分布等详细信息,图像中每一像素都记录了其对应样品点的化学组成、质量、颜色等信息的光谱特征,用于对样品进行定性、定量分析。

左图:甘草和黄芪中药饮片;右图:两种饮片一阶微分曲线走势图

左图为FluorTron®多功能高光谱成像分析系统;右图为黄芪和甘草分类鉴定结果(红色甘草、绿色黄芪)

  食品安全检测应用案例——水果品质检测

  芒果质量对市场价格和消费者满意度有重要影响。其物理外观,如颜色和硬度是客户用来评估水果质量的主要标准。由于收获的果实成熟程度不同,需要不同的采后处理方法。因此,高效无损准确地检验芒果质量是确保优质水果分配到高价值市场的重要手段。

左图:从上至下依次为芒果成熟1、4、6、8天的RGB、680nm单色图像、913 nm单色图像及反射光谱;右图: 不同成熟度的12个芒果样品应用预测模型得到的硬度、TA和TSS的预测图

德国霍恩海姆大学的Parika等采用高光谱成像(HSI)技术对芒果的硬度、总可溶性固形物(TSS)和可滴定酸度(TA)进行了测定,利用PLS回归分析建立了预测模型,将预测模型应用于HSI的每个像素,预测果实内部硬度、TSS和TA的变化情况。结果显示HIS可以非破坏性地确定芒果质量,有助于提高芒果分级加工处理的能力。

食品安全检测应用案例——食品污染物检测

近年来,与新鲜农产品有关的食源性疾病爆发事件频繁发生,这主要是由于在生产过程中新鲜农产品可能通过粪肥堆肥,灌溉水和野生动物粪便等途径被微生物污染,微生物会在农产品气孔中形成复杂的多细胞生物膜,这种生物膜种类繁多,且不容易被去除。长期食用这类产品会对人体健康造成威胁。因此,新鲜农产品污染物的早期检测对于预防和治疗食源性疾病至关重要。

 大肠杆菌悬浮液处理的叶片样品与对照样品的图像处理方法及建模分析流程

韩国农产品质量管理研究所的Cho等利用高光谱荧光成像技术采集不同浓度大肠杆菌溶液处理后的菠菜叶片和对照叶片的荧光高光谱图像及数据,建立PLS模型,有效区分大肠杆菌形成生物膜的叶片与对照叶片,可用于快速筛选含大肠杆菌生物膜污染物的农产品。

(a)牛、猪、鸡、羊粪便斑点RGB图片,1:20、1:50和1:100稀释的粪便和1:2稀释的土壤;(b)单波段图像:牛(F641)、猪(F505)、鸡(F633)、羊(F645);(c)双波段比值图像::椭(F664/F692)、鸡(F660/F696)、羊(F668/F692);(e) F740单波段图像;(f) F692/F688双波段比图像;(g)对F692/F688进行二值化。

Cho等也利用高光谱荧光成像技术检测生菜上的动物粪便污染,所有四种粪便的检出率来看,双波段比值参数F692/F668表现相对较好,可以检测出所有:脱虻姆啾惆叩,以及两个最高浓度的猪和鸡粪便斑点,显著优于常见的单波段(F740)的检出率。高光谱荧光成像技术为农产品污染物的无损检测提供了一种新的方法。

凯发旗舰厅(中国)生态技术公司生态健康研究中心依托EcoTech®实验室,对食品高通量无损伤品质检测进行了系列研究探索,最新研发的FluorTron®多功能高光谱成像技术具备非接触无损、高通量、高灵敏度、数字可视化等优势,在食品物理特性、化学成分、有害物质及污染物鉴定等方面具有广阔的的应用前景。EcoTech®实验室为食品安全检测鉴定提供全面技术方案、技术服务和技术合作。

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