基于可见近红外透射光谱的孵化早期受精鸡蛋的判别.pdf

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1、第３７卷，第１期光谱学与光谱分析Ｖｏｌ．３７，Ｎｏ．１，ｐｐ２００－２０４２０１７年１月ＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙａｎｄＳｐｅｃｔｒａｌＡｎａｌｙｓｉｓＪａｎｕａｒｙ，２０１７基于可见／近红外透射光谱的孵化早期受精鸡蛋的判别秦五昌，汤修映＊，彭彦昆，赵兴华中国农业大学工学院，北京１０００８３摘要在种鸡蛋孵化过程中，部分种蛋由于未受精不能正常出雏，不但会造成大量浪费，还有可能引起霉菌感染其他种蛋，利用可见／近红外透射光谱分析技术可以对种鸡蛋中的受精蛋和无精蛋进行检测。为研究孵化初期无精蛋最佳的判别时间，本文通过对孵化环境下种鸡蛋品

2、质随时间变化的研究，最终发现在孵化２４ｈ内的种鸡蛋品质还在新鲜状态，在７２ｈ后的种鸡蛋品质变为不可食用级别，最终发现３６ｈ内是最佳的判别时间。研制了基于可见／近红外透射光谱的静态采集系统，并使用该系统进行了光谱采集。对比同一品种不同样品及不同品种的光谱建模效果，剔除了由蛋黄与蛋壳颜色造成的样本光谱差异区域，选取的有效光谱波段为３５５～５９０和６７０～１０２５ｎｍ。采用主成分分析法进行预处理，通过不同时间、不同主成分数建模效果的比较，确定最佳的主成分数。同时采用多元散射校正、附加散射校正、导数校正与主成分分析的光谱预处理方法在不

3、同的建模方法下进行对比，并考虑到实际应用与最终的生产效益，建立了有效的判别模型。最佳判别模型为使用２４ｈ时采集光谱且采用主成分分析法进行数据预处理并使用Ｆｉｓｈｅｒ算法建立的模型，判别准确率能达到８７．１８％。该研究为早期受精蛋与无精蛋的无损伤在线鉴别提供了一种新的方法。关键词可见／近红外光谱；透射；受精蛋；无损检测中图分类号：Ｏ４３３文献标识码：ＡＤＯＩ：１０．３９６４／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－０５９３（２０１７）０１－０２００－０５准确率很高，但需将鸡蛋置于密闭的光学积分球内，不但操引言作复杂不利于在线检测，而且检测成本相

4、对较高，故采用漫反射式近红外光谱进行受精判别的方法具有局限性；采用电在鸡种蛋孵化过程中，部分种蛋因最终不能出雏，从而学与热成像的判别方法判别准确率较差；采用高光谱判别的造成大量浪费。美国农业部国家农业统计局（ＵＳＤＡ，ＮＡＳＳ）方法虽然能达到很高的准确性，但是高光谱的成本太高，仅２００６年的统计数据表明种蛋胚胎发育率仅为８６％～９９％，适合实验室研究用，目前还没有很高的实用价值；采用机器其中很大一部分是由于种蛋未受精造成的。对于有孵化能力视觉的方法进行判断，同样面临蛋壳颜色问题的困扰；采用的企业如果尽早的发现未受精的种蛋，一方

5、面能够节省更多敲击震动的方法，在１２０ｈ时才能得到比较好的效果，未受的资源，减少浪费，提高企业的生产效益；另一方面，还能［６］。采用近红外光精的鸡蛋品质已经下降为不可食用的状态够避免由于未发育种蛋腐败产生的细菌感染其他种蛋。对于谱漫反射的方法，虽然成本相比高光谱的方法降低很多，但生产鸡蛋疫苗的企业，尽早的发现未受精的种蛋，可以节省与可见／近红外光谱设备相比仍旧很高。因此，采用一种成更多的生产空间，增加企业的产值。因此，找寻一种早期对本相对较低而检测精度相对较高的无损伤实时在线检测方法种蛋受精的鉴别方法，对整个的禽类孵化行业具有

6、重要意对孵化早期种鸡蛋进行受精判别才更有实用价值。义。可见／近红外光谱检测技术是一种新的快速无损伤检测目前，对受精种鸡蛋的鉴别的传统方法主要是在种蛋孵技术，它能够对各种形态的有机物样品进行检测。有学者曾化５天时通过照蛋进行判别。国内外学者对种蛋是否受精的［７］、西瓜［８］、西红柿［９］利用可见／近红外光谱对苹果等食品检测研究取得了一定的进展，非破坏性的检测方法主要包括进行研究，在无损伤情况下成功地对各类品质进行了预测。［１－２］、核磁共振成像［３］、电学法［４］、高光谱、敲击振机器视觉Ｎｉｃｏｌａｓ等利用可见／近红外光谱漫透射

7、方法成功预测了鸡蛋［５，７］。虽然采用漫反射式的近红外光谱检测技术检测［１０］。Ｂａｍｅｌｉｓ等利用可见／近红外光谱漫透射的方动法等的新鲜度收稿日期：２０１５－１２－１５，修订日期：２０１６－０４－１６基金项目：国家自然科学基金项目（３１５７１９２１）资助作者简介：秦五昌，１９８９年生，中国农业大学工学院硕士研究生ｅ－ｍａｉｌ：ｑｉｎｗｕｃｈａｎｇ＠１６３．ｃｏｍ＊通讯联系人ｅ－ｍａｉｌ：ｔｘｙｉｎｇ＠ｃａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ第１期光谱学与光谱分析２０１法成功预测鸡蛋的哈夫单位与ｐＨ值。研究结果表明，可见／度；（３）利用计算公式计

8、算哈夫单位值。［１１］：近红外光能够穿透整个鸡蛋，因此所得到的可见／近红外光哈夫单位值计算公式谱带有大量的信息。本文主要探讨利用可见／近红外透射光０．３７Ｈａｕｇｈｕｉｎｔ＝１００１０ｌｏｇ（Ｈ－１．７Ｗ＋７．６）谱技术更早地区分受精蛋与无精蛋的可行性问题。Ｈ：蛋白高度；Ｗ：