豬肉pH值和含水率高光譜檢測(cè)中品種差異的修正方法研究.pdf

1、我國(guó)是肉類生產(chǎn)和消費(fèi)的大國(guó)，而豬肉是我國(guó)肉食消費(fèi)的主力產(chǎn)品。生鮮豬肉pH值、含水率的優(yōu)劣，直接影響飼養(yǎng)、屠宰、加工和銷售等各環(huán)節(jié)的技術(shù)方案選擇與優(yōu)化，并最終決定產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)業(yè)效益和食品安全。通常豬肉高光譜的某一品質(zhì)參數(shù)檢測(cè)模型對(duì)建模所用品種樣本的預(yù)測(cè)性能良好，但是對(duì)其他品種樣本的預(yù)測(cè)效果欠佳。因此，對(duì)模型進(jìn)行品種間適用性檢測(cè)和檢測(cè)模型品種間差異修正方法研究對(duì)于實(shí)施和完善生鮮豬肉品質(zhì)檢測(cè)具有重要意義。
　　該文以黑豬（大約克豬♀×北

2、京黑豬♂）、零號(hào)土豬（鄂西黑豬♀×大約克♂）和家佳康（（大白♀×長(zhǎng)白♂）♀×杜洛克♂）3個(gè)品種的豬肉為研究對(duì)象，建立了最優(yōu)的pH值、含水率檢測(cè)模型，對(duì)定量檢測(cè)模型的品種間適用性進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)豬肉pH值、含水率檢測(cè)模型品種間差異修正方法進(jìn)行了研究與比較。針對(duì)豬肉的品種間差異，開(kāi)展了豬肉品種定性判別方法研究，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。
　　主要研究結(jié)果如下：
　　1）研究和比較了不同的樣本集劃分方法及光譜預(yù)處理方法對(duì)豬肉pH值、含水率檢測(cè)

3、模型的影響，分別建立了黑豬、零號(hào)土豬和家佳康這3個(gè)品種豬肉最優(yōu)的pH值、含水率檢測(cè)模型。
　　分別采用隨機(jī)法（RS）、Kennard-Stone法（KS）和光譜理化值共生距離法（SPXY）法對(duì)樣本集進(jìn)行劃分，以標(biāo)準(zhǔn)化（Normalize）、泊松擴(kuò)散（Poisson Scalling）、正交信號(hào)校正（OSC）、標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量變換（SNV）、集團(tuán)化（Group Scale）和去趨勢(shì)變化（Detrend）等多種方法對(duì)光譜進(jìn)行預(yù)處理，比較不

4、同的預(yù)處理方法對(duì)豬肉樣本pH值、含水率偏最小二乘（PLSR）檢測(cè)模型的影響，確定了3個(gè)品種最優(yōu)的pH值、含水率PLSR檢測(cè)模型。
　　黑豬樣本pH值檢測(cè)模型的校正集相關(guān)系數(shù)Rc為0.893，預(yù)測(cè)集相關(guān)系數(shù)Rp為0.876，交互驗(yàn)證均方根誤差RMSECV為0.164，預(yù)測(cè)集均方根誤差RMSEP為0.108；零號(hào)土豬樣本pH值檢測(cè)模型的Rc為0.906，Rp為0.878，RMSECV為0.155，RMSEP為0.090；家佳康樣本pH

5、值檢測(cè)模型的Rc為0.940，Rp為0.911，RMSECV為0.128， RMSEP為0.104。
　　黑豬樣本含水率檢測(cè)模型最佳模型的Rc為0.943，Rp為0.883，RMSECV為0.120， RMSEP為0.137；零號(hào)土豬樣本含水率檢測(cè)模型的Rc和Rp分別為0.901和0.872， RMSECV和RMSEP分別為0.204和0.194；家佳康樣本含水率檢測(cè)模型的Rc為0.923， Rp為0.886，RMSECV為0.1

6、66，RMSEP為0.123。
　　2）研究了生鮮豬肉pH值檢測(cè)模型和含水率檢測(cè)模型的品種間適用性。
　　分別采用平均光譜法與主成分得分空間分布法對(duì)豬肉的pH值、含水率檢測(cè)模型進(jìn)行品種間適用性檢測(cè)，結(jié)果證明家佳康品種的平均光譜值與主成分得分與另外2個(gè)豬肉品種均存在較大差異，不能用于直接預(yù)測(cè)另2個(gè)品種豬肉的pH值與含水率。
　　應(yīng)用模型交叉檢驗(yàn)法對(duì)另2個(gè)豬肉品種pH值、含水率進(jìn)行模型適用性研究。所得家佳康pH值模型對(duì)黑豬

7、品種的預(yù)測(cè)Rp為0.594，RMSEP為0.186；對(duì)零號(hào)土豬品種的預(yù)測(cè)Rp為0.471，RMSEP為0.201。所用家佳康含水率模型對(duì)黑豬品種的預(yù)測(cè)Rp為0.561，RMSEP為0.204；對(duì)零號(hào)土豬品種的預(yù)測(cè)Rp為0.602，RMSEP為0.212。結(jié)果證明：家佳康無(wú)法有效預(yù)測(cè)兩外2個(gè)豬肉品種的pH值及含水率。
　　3）使用了模型更新法對(duì)豬肉pH值、含水率檢測(cè)模型進(jìn)行品種間預(yù)測(cè)。
　　對(duì)家佳康pH值模型使用模型更新法對(duì)黑

8、豬品種和零號(hào)土豬品種進(jìn)行預(yù)測(cè)。對(duì)前者的Rp可由0.594提高到0.736，RMSEP可由0.186降低到0.113；而對(duì)后者的Rp可由0.479提高到0.707，RMSEP可由0.201降低到0.120。
　　對(duì)家佳康含水率模型使用模型更新法對(duì)黑豬品種和零號(hào)土豬品種進(jìn)行預(yù)測(cè)。對(duì)前者的Rp可由0.561提高到0.753，RMSEP可由0.204降低到0.128；而對(duì)后者的Rp可由0.602提高到0.789，RMSEP可由0.212降

9、低到0.136。
　　結(jié)果證明，模型更新法可以提高家佳康pH值、含水率模型對(duì)黑豬品種和零號(hào)土豬品種的預(yù)測(cè)能力。
　　4）研究與比較了光譜信號(hào)校正算法對(duì)豬肉pH值檢測(cè)模型和含水率檢測(cè)模型品種間的差異修正。
　　以家佳康為主品種模型，對(duì)經(jīng)過(guò)光譜信號(hào)校正后的黑豬樣本進(jìn)行pH值檢測(cè)， Rp由0.594提高到0.832，RMSEP由0.186降低到0.090。使用同一主品種模型，對(duì)經(jīng)過(guò)光譜信號(hào)校正后的零號(hào)土豬樣本進(jìn)行pH值檢測(cè)，

10、Rp可由0.471提高到0.817， RMSEP可由0.201降低到0.112。
　　以家佳康為主品種模型，對(duì)經(jīng)過(guò)光譜信號(hào)校正后的黑豬樣本進(jìn)行含水率檢測(cè)， Rp可由0.561提高到0.824，RMSEP由0.204降低到0.122。使用同一主品種模型，對(duì)經(jīng)過(guò)光譜信號(hào)校正后的零號(hào)土豬樣本進(jìn)行含水率檢測(cè)，Rp可由0.602提高到0.833， RMSEP可由0.212降低到0.108。
　　結(jié)果證明，光譜信號(hào)校正算法可以在不影響原

11、模型的情況下提高主品種對(duì)待測(cè)從品種的預(yù)測(cè)性能。
　　5）研究與確定了豬肉品種定性判別方法及其優(yōu)化方法。
　　以隨機(jī)選取的方法按2:1的比例對(duì)樣本進(jìn)行劃分，最終獲得校正集240個(gè)，預(yù)測(cè)集120個(gè)。以BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、K最鄰近法KNN、支持向量機(jī)SVM和極限學(xué)習(xí)機(jī)ELM這4種多分類方法建立豬肉品種定性判別模型，分別比較了多種預(yù)處理方法對(duì)各模型的影響，同時(shí)比較了各分類方法判別所需的時(shí)間。其中，以ELM模型的分類效果最佳，而其最優(yōu)的預(yù)處