基于多光谱成像技术的牛肉干水分含量快速无损检测研究金涛刘伟刘长虹摘要基于多光谱成像技术对牛肉干中水分含量的快速无损检测方法进行研究，通过对比最小二乘回归（PLS）、最小二乘支持向量机（LS-SVM）和误差反向传播神经网络（BPNN）所建预测模型的性能，发现BPNN模型对牛肉干水分含量预测效果最佳，其确定系数（Rp2）、预测集均方根误差（RMSEP）和剩余预测偏差（RPD）分别为0.941、3.602%和4.142。结果表明，光谱吸收度是检测牛肉干水分含量的重要特征，BPNN结合多光谱建立的预测模型精度较高，鲁棒性较好，在牛肉干水分的实时无损检测中具有良好的应用前景。关键词牛肉干;水分含量;多光谱成像技术;无损检测;化学计量学TS.251.7A0517-6611（2021）02-0204-02doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.02.055开放科学（资源服务）标识码（OSID）：ResearchonRapidNondestructiveDetectionofMoistureContentofBeefJerkyBasedonMultispectralImagingTechnologyJINTao1，LIUWei1，2，LIUChanghong1（1.SchoolofFoodandBiologicalEngineering，HefeiUniversityofTechnology，Hefei，Anhui230009;2.IntelligentControlandComputerVisionLab，HefeiUniversity，Hefei，Anhui230601）AbstractTherapidandnondestructivedetectionofmoisturecontentinbeefjerkybasedonmultispectralimagingwasperformed.Bycomparingtheresultsofdifferentchemometricsmethodssuchaspartialleastsquare（PLS），leastsquaresupportvectormachine（LSSVM）andbackpropagationneuralnetwork（BPNN），thebestmodelwasfromBPNNmethodwiththedeterminationcoefficients（Rp2），therootmeansquareerrorofprediction（RMSEP）andtheresidualpredictiondeviation（RPD）was0.941，3.602%and4.142.Theresultsshowedthatspectralabsorbancewasanimportantfeaturefordetectingthemoisturecontentofbeefjerky.ThepredictionmodelestablishedbyBPNNcombinedwithmultispectralhadhighaccuracyandgoodrobustness.Ithadagoodapplicationprospectintherealtimenondestructivedetectionofbeefjerkymoisture.KeywordsBeefjerky;Moisturecontent;Multispectralimagingtechnology;Nondestructivedetection;Chemometrics肉品工业是关系国计民生的重要产业，对促进禽畜生产、发展农村经济、繁荣城乡市场、满足人民生活需要起到重要作用[1]。牛肉干是牛肉重要的传统加工制品，风味独特，易于储藏，深受消費者欢迎。水分是影响牛肉干加工、储藏和口感的关键因素，是牛肉产品重要的营养和卫生指标，也是肉品加工贮藏过程中的重要参数[2-3]。目前，在农产品/食品中常用的水分检测方法主要有电阻水分检测法、电容水分检测法、微波水分检测法和核磁共振水分检测法[4-5]。目前的传统方法虽然检测精度较高，但操作过程复杂，耗时长，对试验样品具有破坏性，难以在加工过程中对样品进行实时检测。多光谱成像技术是一种新型的分析检测技术，可同时得到被测物的光谱信息和空间信息，具有简便、实用、检测成本较低、无破坏性等优点。近年来，基于多光谱技术的农产品检测受到广泛关注，在大麦霉变识别、大米蛋白质含量的预测、牛肉品质检测等方面均有研究报道[6-9]。笔者以多光谱成像仪为检测装置，结合最小二乘回归（PLS）、最小二乘支持向量机（LS-SVM）和误差反向传播神经网络（BPNN）3种不同机器学习算法，进行牛肉干水分含量的快速无损检测研究，通过对比不同建模方法的预测结果，获取牛肉干水分的最佳预测模型，为牛肉干中水分的快速无损检测提供一种新方法。1材料与方法1.1试验原料所选牛肉材料购置于麦德龙超市，选择新鲜牛后腿肉，挑选白膜、筋腱组织较少的大块牛肉，便于后期样品处理。将买好的牛肉清洗干净，用手术刀除去白膜、牛筋等物质，切成大小一致的3cm×3cm×1cm的100个方块并进行编号，置于冷水中大火煮沸，除去血沫，再用初煮水文火煮制1h，捞出晾干，逐个称重。预处理过的牛肉置于电热恒温烘干箱中进行干燥，前3h温度为75℃，后3h为60℃，最后提高温度至105℃直至烘干。分别在干燥开始后的1、2、3、4、5、6、7和9h取出样品...