食品检测技术介绍.doc

中国农业科学院研究生院2014学年专业课 课程论文 题 目： 姓 名：杨欢 学 号：82101142202 专 业：农产品质量与食物安全 指导教师：朱智伟 依托研究所：中国水稻研究所 2014年 12 月 日 稻米品质检测方法的研究进展 姓名：杨欢 学号：82101142202 2014年12日 摘 要：稻米已经成为我国绝大部分人的主食，随着社会的进步和发展，稻米品质和安全问题对人们的健康至关重要。近年来，稻米的品质指标检测技术迅速发展，出现了多种高效检测仪器和方法。本文简要论述无损检测技术、近红外光谱、计算机视觉技术及其他检测技术在稻米品质检测中的应用。 关键词：稻米；品质；检测技术 近年来，我国的水稻生产技术在世界上居领先水平，在各类农作物中种植面积大、范围广， 平均年产量高达20100万吨，位居世界之首。[1]为了进一步提高水稻产量、品质和抗性，各界育种专家正从宏观和微观等层面继续研究提高水稻高产优质的各种途径。为获得优质稻米，提高水稻的抗虫性和抗病性等，人们定期向水稻喷施高毒农药，尤其是杀菌剂的施用量与年俱增。此外，农作物重金属污染直接影响农业产量和食品安全。[2] 稻米在收获到贮藏期间容易受到环境影响，产生劣质稻米。目前稻米品质的指标主要包括碾磨品质、外观品质、蒸煮和食用品质、营养品质。直链淀粉的含量、淀粉黏度特性等是稻米品质的重要指标。国内外的稻米品质分析实验室多数采用经国际水稻研究所改进的简易淀---碘蓝比色法来测定直链淀粉含量。[3]随着科技的发展，越来越多的新技术用于稻米品质研究，如近红外反射（透射）、光谱分析技术、米饭质地测定仪 X射线衍射、高效液相色谱及核磁共振影象/光谱分析仪等，为稻米品质研究的不断深入提供了保证。[4]本文主要综述了高光效成像无损术、扫描电镜、质构分析等检测技术在水稻品质检测中的应用进展，为后续研究作参考。 一、高光谱成像无损检测技术 目前，稻米检测技术种类繁多，技术先进，应用广泛。近年来在农业中出现了一种高新检测技术，即高光谱无损检测技术，可用于组成分分析、食用指标测定、质量分级评定等内部品质检测和外部形态特征识别、表面缺陷及污染物检测、冻伤检验等外部品质判定，以及农药残留、致病菌污染等安全评定。该技术在蔬菜瓜果和农畜产品检测中应用广泛，但对粮食作物进行快速无损检测还存在很多困难，近几年研究人员应用高光谱成像技术对粮食作物进行检测取得了较好的发展。 无损检测技术是在不损坏待测物原有的物理状态和化学性质的前提下，通过运用光、声、电和图像视觉技术等物理学方法来从待测物外部作用，使其受能量作用而产生输入输出关系，以此测定待测物的物理化学特性的方法为无损检测技术。[5-6] 利用高光谱立方体图像中的光谱信息，结合光谱解析和数学建模方法，可以预测和评估被检测稻米每一点的内部品质安全属性( 如糖度、水分等) 。利用高光谱立方体图像中的图像信息，结合图像处理方法，还可以检测稻米的表面品质安全属性( 如伤痕、形态等)。因此，利用高光谱技术，通过一次连续扫描，可以同时无损检测稻米内部和外部品质安全参数，实现多参数实时在线检测。 无损检测技术在稻米品质检测过程中不损害稻米的物理化学特性，不会引起生产者的经济损失。光学无损伤检测技术具有无损伤、快速、可在线三个技术特征，并且易于与机械技术、电子技术和计算机技术相融合，是最重要的稻米品质无损伤检测技术之一。[7] 尽管高光谱成像无损检测广泛应用于农产品的质检和安全评估，但是它存在以下急需解决的问题。(1)高光谱技术是一种多信息融合技术，所获数据相关性高、冗余信息量大，寻找一种快速有效的降维方法来提取特征波长是提升判别准确率的关键。(2)我国应用高光谱成像技术主要集中在对初级农产品检测方面，对半成品或成品的检测很少，而成品或半成品出现安全问题的概率不可忽视。（3）无损检测技术的采集参数设置和环境条件对采集光谱数据产生较大影响。（4）目前该技术的价格昂贵，推广使用范围不大，需得到政府的支持，与各科研单位合作。[8]现阶段主要采用多光谱成像技术来实现农产品在线快速检测，我国由于起步较晚，现阶段主要集中在实验室研究和在线检测的探索阶段，还需要进一步改进和完善。 二、近红外光谱检测技术 近红外光谱是由分子振动从基态向高能级跃迁时，含氢基团振动的倍频吸收和合频吸收产生。不同基团产生的光谱在吸收峰位置和强度都有明显差异，并随样品组成及含量的变化其光谱特征也相应的发生变化，故可以通过相关仪器测定近红外光谱并结合化学计量学方法加以分析来定性或定量测定样品的相关信息。[9] 直链淀粉是决定稻米蒸煮