高光譜成像在咖啡豆、可可豆、小麥品質(zhì)檢測方面的應用
作物成分的分析和檢測通常采用化學方法，使用高效液相色譜（HPLC）或者分光光度法測量提取物。但是化學方法檢測需要研磨，具有破壞性，提取和分析所需的大量時間對于工業(yè)環(huán)境來說是不切實際的。
高光譜成像（HSI）是食品科學領(lǐng)域中新技術(shù)。它可以快速，非破壞性和非接觸方式分析單個谷物或豆類樣品，并提供以高通量掃描樣品的可能性，同時可視化空間分布。
英國著名的諾丁漢大學Nicola Caporasoa等研究人員利用Specim高光譜分別對咖啡豆的蔗糖、咖啡因、脂質(zhì)等；可可豆的多酚含量等；小麥籽粒蛋白質(zhì)含量進行無損品質(zhì)檢測，4篇文章分別發(fā)表在2018年的《Food Research International》（IF：3.520）、《Journal of Food Engineering》（IF：3.197）、《Food Chemistry》（IF：4.946）。
1 高光譜成像對綠咖啡豆的蔗糖、咖啡因和葫蘆巴堿無損檢測
咖啡是世界上非常受歡迎的飲料之一，其綠咖啡豆化合物（包括蔗糖和生物堿）的水平直接影響咖啡的質(zhì)量�？Х榷怪械乃岷蜕飰A會影響咖啡的風味。樣本來自巴西，埃塞俄比亞，墨西哥等13個國家。對27個批次進行取樣，其中60％經(jīng)過濕處理，剩余的40％干燥處理。從每個批次中隨機取樣10個單豆用于實驗，利用Specim高光譜在980-2500 nm光譜范圍內(nèi)進行成像。
圖1：在Robusta和Arabica批次，在單像素的綠咖啡豆中（a）蔗糖，（b）咖啡因和（c）葫蘆巴堿，數(shù)字表示每種化合物的濃度，mg /g。粗體數(shù)字表示預測化合物濃度，然后是每種咖啡豆的參考測量值。
參考文獻：Nicola Caporaso, et al. Non-destructive analysis of sucrose, caffeine and trigonelline on single green coffee beans by hyperspectral imaging, Food Research International, 2018, 106: 193- 203.
2 高光譜成像快速預測綠咖啡豆的水分和脂質(zhì)含量
綠咖啡豆水分會影響咖啡豆的保質(zhì)期，脂質(zhì)會影響咖啡沖泡的健康和感官，來自哥倫比亞、印度、越南等，共27批綠咖啡豆用于實驗，從每批咖啡豆隨機選擇并單獨分析，利用Specim高光譜進行成像檢測。
圖2：咖啡豆的水分含量a）灰度圖像，顯示在一個光譜帶處從連續(xù)移動臺獲得的反射率超立方體；b）重建圖像，顯示在單個像素級可視化的預測水分含量；c）預測咖啡豆另一面水分含量；d）批次細分為置于潮濕條件下的試樣（上部）和在烘箱（下部）中部分干燥試樣。 數(shù)字表示平均預測水分，以％表示。
圖3：在綠色咖啡豆中的總脂質(zhì)含量可視化的應用：Arabica （上圖）和 Robusta（下圖）批次的示例。該圖的左半部分和右半部分顯示了放置在相對表面上的相同咖啡豆（圍繞y軸旋轉(zhuǎn)180°）。數(shù)字是預測平均脂質(zhì)，根據(jù)每個bean的像素值計算含量，表示為％（dmb）。
參考文獻：Nicola Caporaso, et al. Rapid prediction of single green coffee bean moisture and lipid content by hyperspectral imaging. Journal of Food Engineering, 2018, 227: 18- 29.
3 高光譜成像預測可可豆的發(fā)酵指數(shù)，多酚含量和抗氧化活性
可可是巧克力生產(chǎn)的關(guān)鍵成分。可可豆酚類化合物，抗氧化活性和發(fā)酵指數(shù)是可可品質(zhì)的重要參數(shù)。17個可可豆批次中隨機選擇，使用Specim高光譜成像系統(tǒng)在1000-2500nm的光譜范圍內(nèi)（HSI）定量預測個體的發(fā)酵指數(shù)（FI），總多酚（TP）和抗氧化活性（AA）。
圖4：發(fā)酵指數(shù)，總多酚含量和抗氧化活性。單個像素級別（左側(cè)的圖片），或平均預測值以獲得單豆值（右側(cè)的bean）。白色數(shù)字表示每個可可豆的預測平均值，黑色表示參考測量值。發(fā)酵指數(shù)值是無量綱的，總多酚表示為mg ferulic acid equivalent/ g cocoa，而抗氧化活性表示為mmol Trolox equivalent/ kg cocoa。
參考文獻：Nicola Caporaso, et al. Hyperspectral imaging for non-destructive prediction of fermentation index, polyphenol content and antioxidant activity in single cocoa beans. Food Chemistry, 2018, 258: 343- 351.
4 高光譜成像預測小麥籽粒蛋白質(zhì)含量
小麥品質(zhì)中，蛋白質(zhì)含量是非常重要的參數(shù)。它會影響烘焙產(chǎn)品的質(zhì)量，尤其是麩質(zhì)面包的生產(chǎn)。蛋白質(zhì)含量對最終價格產(chǎn)生重大影響，許多國家都以蛋白質(zhì)含量作為定義小麥價格的關(guān)鍵標準。
樣品主要來自英國各供應商，還包括加拿大，法國，意大利，德國和東歐小麥。不同品種，不同環(huán)境和不同農(nóng)藝條件的小麥，總共約190個小麥樣品用于本實驗，使用Specim高光譜進行成像檢測。
圖5：a）單像素級應用，顯示背側(cè)（左：平均值：12.7％）和腹側(cè)（右：平均值：13.5％）相同籽粒的兩面。批次的參考蛋白質(zhì)測量：13.1％；b）通過平均每個籽粒的光譜，左：低蛋白質(zhì)樣本，參考蛋白質(zhì)含量= 10.2％; 預測值= 9.7％。右：高蛋白質(zhì)樣本，參考蛋白含量= 15.1％，預測值= 14.6％。黑色文字：預測值；白色文本：參考值（％）。
參考文獻：Nicola Caporaso, et al. Protein content prediction in single wheat kernels using hyperspectral imaging. Food Chemistry, 2018, 240: 32- 42.
北京易科泰生態(tài)技術(shù)公司為您提供光譜成像技術(shù)全面解決方案:
IQ手持式智能高光譜成像儀
EcoDrone無人機遙感技術(shù)方案
Specim推掃式高光譜成像技術(shù)方案
紅外熱成像（MWIR/LWIR）技術(shù)方案
EcoLab光譜成像實驗室提供檢測分析與合作研究服務
高光譜成像（HSI）是食品科學領(lǐng)域中新技術(shù)。它可以快速，非破壞性和非接觸方式分析單個谷物或豆類樣品，并提供以高通量掃描樣品的可能性，同時可視化空間分布。
英國著名的諾丁漢大學Nicola Caporasoa等研究人員利用Specim高光譜分別對咖啡豆的蔗糖、咖啡因、脂質(zhì)等；可可豆的多酚含量等；小麥籽粒蛋白質(zhì)含量進行無損品質(zhì)檢測，4篇文章分別發(fā)表在2018年的《Food Research International》（IF：3.520）、《Journal of Food Engineering》（IF：3.197）、《Food Chemistry》（IF：4.946）。
1 高光譜成像對綠咖啡豆的蔗糖、咖啡因和葫蘆巴堿無損檢測
咖啡是世界上非常受歡迎的飲料之一，其綠咖啡豆化合物（包括蔗糖和生物堿）的水平直接影響咖啡的質(zhì)量�？Х榷怪械乃岷蜕飰A會影響咖啡的風味。樣本來自巴西，埃塞俄比亞，墨西哥等13個國家。對27個批次進行取樣，其中60％經(jīng)過濕處理，剩余的40％干燥處理。從每個批次中隨機取樣10個單豆用于實驗，利用Specim高光譜在980-2500 nm光譜范圍內(nèi)進行成像。
參考文獻：Nicola Caporaso, et al. Non-destructive analysis of sucrose, caffeine and trigonelline on single green coffee beans by hyperspectral imaging, Food Research International, 2018, 106: 193- 203.
2 高光譜成像快速預測綠咖啡豆的水分和脂質(zhì)含量
綠咖啡豆水分會影響咖啡豆的保質(zhì)期，脂質(zhì)會影響咖啡沖泡的健康和感官，來自哥倫比亞、印度、越南等，共27批綠咖啡豆用于實驗，從每批咖啡豆隨機選擇并單獨分析，利用Specim高光譜進行成像檢測。
參考文獻：Nicola Caporaso, et al. Rapid prediction of single green coffee bean moisture and lipid content by hyperspectral imaging. Journal of Food Engineering, 2018, 227: 18- 29.
3 高光譜成像預測可可豆的發(fā)酵指數(shù)，多酚含量和抗氧化活性
可可是巧克力生產(chǎn)的關(guān)鍵成分。可可豆酚類化合物，抗氧化活性和發(fā)酵指數(shù)是可可品質(zhì)的重要參數(shù)。17個可可豆批次中隨機選擇，使用Specim高光譜成像系統(tǒng)在1000-2500nm的光譜范圍內(nèi)（HSI）定量預測個體的發(fā)酵指數(shù)（FI），總多酚（TP）和抗氧化活性（AA）。
參考文獻：Nicola Caporaso, et al. Hyperspectral imaging for non-destructive prediction of fermentation index, polyphenol content and antioxidant activity in single cocoa beans. Food Chemistry, 2018, 258: 343- 351.
4 高光譜成像預測小麥籽粒蛋白質(zhì)含量
小麥品質(zhì)中，蛋白質(zhì)含量是非常重要的參數(shù)。它會影響烘焙產(chǎn)品的質(zhì)量，尤其是麩質(zhì)面包的生產(chǎn)。蛋白質(zhì)含量對最終價格產(chǎn)生重大影響，許多國家都以蛋白質(zhì)含量作為定義小麥價格的關(guān)鍵標準。
樣品主要來自英國各供應商，還包括加拿大，法國，意大利，德國和東歐小麥。不同品種，不同環(huán)境和不同農(nóng)藝條件的小麥，總共約190個小麥樣品用于本實驗，使用Specim高光譜進行成像檢測。
參考文獻：Nicola Caporaso, et al. Protein content prediction in single wheat kernels using hyperspectral imaging. Food Chemistry, 2018, 240: 32- 42.
北京易科泰生態(tài)技術(shù)公司為您提供光譜成像技術(shù)全面解決方案:
IQ手持式智能高光譜成像儀
EcoDrone無人機遙感技術(shù)方案
Specim推掃式高光譜成像技術(shù)方案
紅外熱成像（MWIR/LWIR）技術(shù)方案
EcoLab光譜成像實驗室提供檢測分析與合作研究服務
Copyright(C) 1998-2024 生物器材網(wǎng) 電話：021-64166852;13621656896 E-mail：info@bio-equip.com