粮油品质检测评价新技术的探究

粮油品质检测评价新技术的探究

吴明礼

哈密地区质量与计量检测所新疆哈密839000

摘要：粮油品质检测评价技术随着信息采集与数字化处理、传感技术、新材料等新兴学科的迅猛发展而得到很大的进步，粮油品质检测技术水平的高低直接影响对粮油质量的准确评价，本文通过电子眼技术、电子鼻技术、电子舌技术这三种较为常见的新技术进行探究。

关键字：电子眼；电子鼻；电子舌；粮油；品质检查

前言

粮油产品作为关乎国计民生的重要物资资源，如何保障粮油产品的安全，促进国民生活健康发展对国家安全有着重要意义，当前我国粮油安全问题较为严峻，以次充好、以假乱真的不法行为严重扰乱粮油市场的健康发展，同时更对居民生活构成严峻威胁。探索高效、便捷、准确的粮油品质检测评价技术能够较好的检测出样本的优劣水平，及时区分出产品的优劣，为粮油市场的有序发展以及居民食用粮油安全奠定基础。传统的粮油品质分析检测技术较为落后，程序较为复杂难以满足现代化生产的需要，例如在品质分析中由于人为性的主观因素较强，难以对样本粮油给出客观准确的评价，而化学测定中又需要破坏大量粮油样本，成本较高。所幸随着传感技术等新型科学的迅猛发展，借助于计算机视觉技术、电子舌技术和电子鼻技术等，粮油品质检测评价实现了无损检测，且具有极大的便利性和准确性，当前作为粮油品质检测的新技术，这三种技术已经的到了广泛的发展和运用，在粮油品质检测中有着广阔的发展前景。

2电子眼技术

在稻米品质的感官评价上，由于人工检测工作量大，主观性强，而借助于计算机视觉技术，可以使得稻米品质的检测技术更加快速、准确。目前，计算机视觉技术已对垩白、粒型、黄粒米率、整精米率、蛋白质含量、直链淀粉含量等品质指标进行了研究和测定。孙明等研究了基于采用MATLAB软件开发平台来构造计算机视觉的大米垩白检测算法，在对不同的大米图像处理的基础上，完成了对大米垩白度和垩白粒率的测定。凌云等、张巧杰等研究了一套基于计算机视觉技术的稻谷品质快速检测装置，并初步实现了对直链淀粉、垩白度、垩白粒率等参数的检测，试验结果表明该装置对直链淀粉的测试精度≤1%，垩白度的测试精度≤1%，垩白粒率的测试精度≤2%，达到了稻米直链淀粉、垩白度和垩白粒率测定准确度的要求。该装置具有良好的扩展性，无需改动系统硬件，只要通过扩充系统软件的方法，就可以增加对大米其他品质参数的检测功能，如异品种粒、色泽等。

在整精米率及加工精度上，张浩等研究了改变扫描条件和调整图像分割阈值等方法，消除测定大米的加工精度对垩白米的影响，建立了快速、客观检测大米加工精度的方法。吴彦红等开发了一套基于计算机视觉技术的稻谷品质检测系统，提取了米粒的面积、周长等10个特征参数作为整精米检测特征，并进行了主成分分析，确定了判别整精米的优化阈值。测试表明裂纹米、垩白米、整精米的识别的准确率分别为96.41%，94.79%，96.20%。万鹏等设计了大米粒型检测计算机视觉识别试验装置，采用灰度变换、阈值分割、平滑处理等图像处理方法获取大米的粒形图像，经特征参数的提取与识别，表明该方法对整粒米、碎米识别准确率分别为98.67%、92.09%。

此外，黄星奕利用计算机视觉技术研究了稻米的粒型检测，但该方法要求米粒摆放需同一朝向，具有一定的局限性，限制了它的实际应用。凌云等提出基于极坐标的粒型检测算法，通过先求出质心再求出最长轴与最短轴的方法，对稻米外形进行椭圆拟合，但它具有旋转不变性，故准确度有待提高。孙建平等利用数字图像采集方式进行稻米蛋白质检测，测定结果与蛋白质含量标定值的偏差较小，绝对误差的平均值仅为0.37g/100g，偏差最大的测定值与标定值的误差也只有0.91g/100g，可得到较为准确的检测结果，且可同时完成多个样品的信息采集，检测效率显著提高。侯彩云等利用微切片3维图像处理系统对稻米品质特性进行了探索性的研究，结果表明借助于3维可视化技术，可以对稻谷的外观品质、营养品质及蒸煮品质等进行更为直观且客观的观察与测定。

3电子鼻技术

21世纪初，出现了一种可以用来快速检测食品气味的电子鼻气味扫描仪。检测的依据是模电位的改变与气味强弱呈现相关关系，从而可以进行判别，而引起这种变化的原因在于气味分子与生物膜接触或者氧化反应所导致。这种方法的特点是利用具有高灵敏度、可靠性、可重复性强的识别系统外加特定的传感器，可以做出高效快捷地判断，不失为一种合适的检测手段。

利用电子鼻在谷物的研究上，通过参考电子鼻在酒类、香水、烟草等方面的应用，提出了电子鼻用于谷物品质的检测。电子鼻依靠人工神经网络（ANN）这一模式成功识别了包括大麦、燕麦等几类粮食样品，运用到不同的气敏传感器进一步识别小麦样品，这一样品受到了真菌、细菌的污染，甚至部分有麦角固醇的混入。在实验的基础上验证了电子鼻依据气味信息鉴别谷物的可行性，为未来电子鼻的广发应用提供有价值的参考。以真菌的挥发性代谢物作为指标，通过气相色谱质谱联用仪（GC-MS）和电子鼻来分析各种正常和一些变质程度的谷物样品，结果表明，其挥发性物质与储曲霉毒素相关性不大，但通过电子鼻检测均能预测脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）的污染程度电子鼻的作用不仅可以对谷类感染真菌进行定性判断，而且随着技术的不断成熟未来可以进行相应的定量检测。在脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）的检测当中，研究表明，不同的有机物与DNO的剂量浓度呈现不同的线性关系，例如十五烷、1-壬醇、1-辛醇、乙基乙醇等与DON呈现负相关，而戊烷、3-戊酮、醋酸异辛酷则呈现正相关，后续的验证评价试验对这种建立在电子鼻上的技术进行了误差评估，分别为25μg/kg（负相关）和16μg/kg（正相关）。

在食用油的品质及贮藏性和橄榄油（食用油）的掺假检测方面，国外也有一些报道。相比而言，在国内已经出现利用线性判别式的方法辅助电子鼻可以进行芝麻油和山茶油的鉴伪，用这样的方法不仅可以区分不同种类的油脂，甚至可以进一步将芝麻油中的山茶花油鉴别出来，借助多层次的前馈网络系统神经能够对于芝麻油和大豆油的均匀混合比进行大致的估计，也就是说从现在掌握的技术来看，这种技术还无法进行精确检测。

4电子舌技术

电子舌技术是20世纪末发展起来的一种用以识别不同液体味道的新型技术，主要有味觉传感器与计算机分析系统连接组成。由于所有植物油中都含如维生素E、多酚化合物、类胡萝卜素等具有氧化还原活性的物质，相关研究正是从这些物质的易敏感的特点入手，开发应用于检测不同植物油中的特殊类化学物质，而达到定量检测的目的，但油品的导电率很低、劲度大、溶解度低。为了解决以上问题，提出一种区分植物油的不同来源和品质的方法，原理是将植物油作为涂层涂在改进的碳层电极上，然后放在不同的电解水溶液中产生电化学反应。电极浸在不同的电解质溶液中时获得电势信号，电势受到电极所浸放的溶液的电解溶液产生的离子的强烈影响。设计试验可以利用输入变量的主成分来分析不同品种的油所产生的特征信号，从而鉴别不同的植物油。分析6种油其中包括橄榄油、籽油、花生油和3种不同压榨程度的橄榄油，结果表明，这种方法可以用于区分不同的植物油。

5结束语

粮油品质的检测和评价是一项复杂的工作，在对样本进行评价过程中需要一定的客观指标作为依据，信息技术的发展为粮油品质检测评价提供了更加便捷和客观的检测方法，有效避免了人工检查的主观性影响，根据当前对计算机视觉技术、电子鼻和电子舌技术的不断研究和探索，其在粮油检测中也必将发挥着越来越重要的作用，为粮油品质检测评价提供更加准确、客观、可信的数据支持。

参考文献

[1]许志国.粮油品质检测评价新技术的探究[J].黑龙江科技信息,2016,(16):128.

[3]胡桂仙,王建军,王小骊,董秀金,朱加虹.粮油品质检测评价新技术的研究进展及展望[J].中国粮油学报,2011,(03):110-113+118.