CN110987885A - 基于鱼体自身荧光强度检测鱼体新鲜度检测方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于鱼体自身荧光强度检测鱼体新鲜度检测方法，鱼体宰杀后置于室温储存，储存后的鱼体置入成像暗室内用紫外线照射，采用相机拍摄鱼体荧光图像，建立鱼体颜色值随时间变化的数据模型和鱼肉新鲜度K值随时间变化的数据模型，以鱼肉新鲜度K值为横坐标，以R、G、B颜色通道值、H、S、V颜色通道值、L、a和b颜色通道值分别为三组回归模型的纵坐标，选取一时间节点对应的鱼肉新鲜度K值代入三组回归模型中，将对应同一时间节点的RGB颜色通道值、HSV颜色通道值、Lab颜色通道值分别代入三组回归模型中，作为鱼体新鲜度快速检测的预测模型，并进行鱼体新鲜度检测，本发明还公开了一种基于鱼体自身荧光强度检测鱼体新鲜度检测装置。

Description

基于鱼体自身荧光强度检测鱼体新鲜度检测方法及装置
技术领域
本发明涉及水产品检测领域，尤其涉及一种基于鱼体自身荧光强度检测鱼体新鲜度检测方法及装置。
背景技术
鱼类是水产品重要组成部分。鱼肉味道鲜美，且营养物质含量高，鱼肉产品是人类所需的蛋白质、氨基酸、脂肪等营养物质的重要来源，是人们膳食的重要组成部分。其中蛋白质含量约为15％～24％，其不饱和脂肪酸具有防治心脑血管疾病等功效，深受广大消费者青睐。新鲜度是鱼类或鱼类制品质量的一个重要指标，对最终产品质量是十分重要的。鱼类死亡后，鱼肉发生一系列的物理和化学变化，随着鱼贮存期的延长，会很快导致微生物繁殖，在内源酶作用下使蛋白质自溶分解，从而造成鱼肉腐败变质而不能食用。因此，快速、准确评价鱼肉新鲜度，关系着人们的切身利益，也对鱼肉及其制品的运输、储藏及加工过程有着重要的科学意义和应用价值。
现已发展了一系列的指标和方法来评价鱼肉新鲜度。利用高效液相色谱法测定鱼体肌肉内腺苷三磷酸降解产物以判断鱼体新鲜度，使用化学试剂进行检测，不仅对鱼体有一定损伤，同时费时费力；一般化学检测操作过程复杂，时间长，需要使用化学药品，检测仪器也昂贵。大多数无损检查方法如高光谱成像法，多光谱成像法仪器昂贵数据处理复杂，电子舌电子鼻等操作复杂，可见光图像方法变化不明显导致精度不高等。
发明内容
针对上述现有技术的缺陷，提供一种基于鱼体自身荧光强度检测鱼体新鲜度检测方法及装置,能够解决鱼体新鲜度检测操作繁琐、设备复杂和精度不高的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于鱼体自身荧光强度检测鱼体新鲜度检测方法，包括以下步骤：
S1、选取进行统一宰杀后的鱼体；；
S2、将步骤S1中宰杀后的鱼体进行室内湿度为70％的室温储存，冷藏储存时间为24h；
S3、将步骤S2中储存不同时间间隔的鱼体分别置入成像暗室内，利用375nm波长的紫外线LED灯对其进行照射，同时采用普通可见光相机对其进行拍摄，每1小时拍摄一次，总共拍24次得到鱼体不同时间对应的荧光图像，以时间为横坐标，以鱼体荧光图像提取的九种颜色通道值为纵坐标，即R、G、B颜色通道值、H、S、V颜色通道值、L、a和b颜色通道值，建立鱼体颜色值随时间变化的数据模型；
S4、对步骤S2中储存的鱼体进行采样，时间间隔为三小时，采样部位为鱼体背部鱼肉，鱼肉用于新鲜度指标K的值测定，得到不同时间段的鱼肉新鲜度K值，并以时间为横坐标，鱼肉新鲜度K值为纵坐标，建立鱼肉新鲜度K值随时间变化的数据模型；
S5、建立九组回归模型，以鱼肉新鲜度K值为横坐标，以R、G、B颜色通道值、H、S、V颜色通道值、L、a和b颜色通道值分别为九组回归模型的纵坐标，选取S4数据模型中一时间节点对应的鱼肉新鲜度K值代入九组回归模型中，将S3数据模型中对应同一时间节点的R、G、B颜色通道值、H、S、V颜色通道值、L、a、b颜色通道值分别代入九组回归模型中，根据各回归模型的R值预测精度最高的回归模型作为鱼体新鲜度快速检测的预测模型；
S6、取检测样品；
S7、将检测样品置入成像暗室内，利用375nm波长的紫外线光波对其进行照射，同时采用普通可见光相机对其进行拍摄，得到鱼体荧光图像；
S8、将步骤S7中得到的鱼体荧光图像的选取预测模型需要的特定通道颜色值代入步骤S5得到的优选的相应颜色通道预测模型中，进而得到相应的鱼肉新鲜度K值，以表证鱼体新鲜度。
优选的，步骤S2中室温储存的温度为20℃-24℃。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种基于鱼体自身荧光强度检测鱼体新鲜度检测装置，包括箱体和箱盖，所述箱盖套接在所述箱体上，所述箱体和箱盖内壁均涂覆有碳化钨涂层，能够有效阻隔外接光线，箱体与箱盖进行扣合连接以形成暗箱，所述箱体内底部通过弹簧连接有托盘，环绕所述箱体侧壁上阵列开设有多个螺纹孔，环绕所述托盘边沿连接有多根与所述螺纹孔分别连接的螺杆，所述箱盖内设置有与所述托盘位置相对应的摄像机，所述摄像机通过蓝牙装置与移动终端相连接，环绕所述摄像机设置有多个紫外线光源，通过螺杆与托盘的配合能够在进行检测鱼体拍摄时调整鱼体不同角度进行拍摄对比，操作简单成本低廉。
进一步地，所述箱盖顶部设置有手把，方便放置盒体内物品。
优选的，所述紫外线光源的波长采用375nm。
优选的，所述箱体和箱盖由聚氯乙烯硬塑料板制成，其硬度大、耐腐蚀性强、防紫外线、表面光洁平整不吸水，能够有效阻隔外部光源。
本发明的有益效果是：
1、利用紫外光照射鱼体表面，激发鱼体表面荧光物质发射荧光，利用荧光强度判别鱼体新鲜度，较之可见光变化明显，可简化数据处理，提高检测精度。
2、检测过程中不需要使用任何化学试剂，操作简单，无需专业操作人员；且所使用仪器仅为自己组装一般配置照相机和紫外光源，成本低廉，易被市场接受。
3、数据获取及分析速度快，用于在线快速检测潜力大。
4、该类方法可类比用于不同贮存处理(冷藏、冷冻等)的鱼体新鲜度快速检测。
5、通过螺杆向箱体内或箱体外转动，可实现托盘进行一定角度的偏移，能够使摄像机进行不同角度照片的拍摄对比。
附图说明
图1为本发明实施例4、5、6和7所述鱼体新鲜度检测装置结构图；
图2为本发明实施4、6和7中箱盖结构图；
图3为本发明实施例1中各颜色通道值随贮存时间时间变化图；
图4为本发明实施例1中K值随贮存时间时间变化图；
图5为本发明实施例1中各颜色通道值预测K值的模型图；
附图标记说明：
1、箱体；2、箱盖；3、碳化钨涂层；4、托盘；6、摄像机；7、蓝牙装置；8、紫外线光源；9、手把；10、螺杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明；
实施例1：
如图3至图5所示，一种基于鱼体自身荧光强度检测鱼体新鲜度检测方法，包括以下步骤：
S1、选取进行统一宰杀后的鱼体；；
S2、将步骤S1中宰杀后的鱼体进行室内湿度为70％的室温储存，冷藏储存时间为24h。
S3、将步骤S2中储存不同时间间隔的鱼体分别置入成像暗室内，利用375nm波长的紫外线LED灯对其进行照射，同时采用普通可见光相机对其进行拍摄，每1小时拍摄一次，总共拍24次得到鱼体不同时间对应的荧光图像，以时间为横坐标，以鱼体荧光图像提取的九种颜色通道值为纵坐标，即R、G、B颜色通道值、H、S、V颜色通道值、L、a和b颜色通道值，建立如图3所示的鱼体颜色值随时间变化的数据模型；
S4、对步骤S2中储存的鱼体进行采样，时间间隔为三小时，采样部位为鱼体背部鱼肉，鱼肉用于新鲜度指标K的值测定，得到不同时间段的鱼肉新鲜度K值，并以时间为横坐标，鱼肉新鲜度K值为纵坐标，建立如图4所示的鱼肉新鲜度K值随时间变化的数据模型；
S5、建立九组回归模型，以鱼肉新鲜度K值为横坐标，以R、G、B颜色通道值、H、S、V颜色通道值、L、a和b颜色通道值分别为纵坐标，选取S4数据模型中一时间节点对应的鱼肉新鲜度K值与将S3数据模型中对应同一时间节点的R、G、B颜色通道值、H、S、V颜色通道值、L、a、b颜色通道值分别代入回归模型，如图5所示，分别得到R值与K值、G值与K值、B值与K值、H值与K值、S值与K值、V值与K值、L值与K值、a值与K值和b值与K值九组回归模型，且九组回归模型的R值分别为0.2807、0.003、0.538、0.5507、0.5093、0.0991、0.0244、0.8966和0.7998，选取回归模型的R值最高的回归模型，即a值与K值的回归模型作为鱼体新鲜度快速检测的预测模型；
S6、取检测样品；
S7、将检测样品置入成像暗室内，利用375nm波长的紫外线光波对其进行照射，同时采用普通可见光相机对其进行拍摄，得到鱼体荧光图像；
S8、将步骤S7中得到的鱼体荧光图像的选取预测模型中a通道颜色值代入步骤S5得到的a值与K值的预测模型中，进而得到相应的鱼肉新鲜度K值，以表证鱼体新鲜度。
实施例2：
步骤S2中室温储存的温度为22℃，使鱼体表面鳞片和鱼眼部分自身荧光物质能够在正常环境温度下产生自然变化。
实施例3：
步骤S4中鱼体新鲜度指标K值采用《滤纸电泳分析检测鱼的鲜度K值》进行测定；
原理：鱼体在鲜度下降过程中，作为肌肉收缩的能源物质三磷酸腺苷在三磷酸腺苷酶的作用下，逐渐降解为二磷酸腺苷ADP，磷酸腺苷AMP，肌苷酸IMP，最后分解成次黄嘌呤核苷HxR和次黄嘌呤Hx；死后的新鲜鱼肉，ATP和ADP的含量迅速减少，0℃贮藏的新鲜鱼肉，ATP的含量在鱼体死后大约24h内基本消失，IMP的含量在鱼体死后5～24h迅速增加,然后逐渐降低，而HxR和Hx的含量随着IMP含量的降低而逐渐增加，据日本学者斋藤报道，鱼类鲜度质量指标可以通过K值来估算。而K值是通过黄嘌呤和次黄嘌呤与三磷酸腺苷的分解产物总和的比值而得到，如下式所示：
K值/％＝[(HxR+Hx)]/[(ATP+ADP+IMP+AMP+HxR+Hx)]100；
方法：鱼肉样品切成小块，储存在常温下，分别在0h、5h、10h、15h、20h、25h和30h取样，准确称取样品2g于样品管中，加入5倍量0.1NHCl，用高速组织匀浆机30s，8000g离心15min，取上清液样品10μL进行电泳分离实验，样品同样通过
Figure BDA0002285962350000061
Maxcartridge-spectrophotometer(日本水产资源化学研究室的实验操作手册)进行比较分析；取10μL的上清液于直径6mm的圆型滤纸片上，然后放置于醋酸吡啶缓冲液(吡啶:醋酸:水＝1:10:289)浸润的H孔型滤纸片上，在800V的电压下泳动分离20min，泳动后的滤纸干燥后，在254nmUV灯照射下进行视觉分析处理，ATP及其分解产物产生蓝色荧光，蓝色荧光画像转换后，通过面积分析软件进行定量分析(Lane&SpotAnalyzer,Japan)。标准样品通过同样的方法进行测定；在鱼肉样品中分别添加0.3μmolATP+ADP+IMP、AMP、HxR+Hx等标准样品,分别测定添加和没添加标样的鱼肉中ATP及其分解产物的量；通过254nm的紫外灯视觉化处理观察到，ATP移动位置与ADP、IMP在同一点，而AMP单独在同一位置，HxR移动位置同Hx一样。因此，ATP+ADP+IMP、AMP、HxR+Hx能进行有效分离，鲜度K值能通过下列公式计算：
K值/％﹦(HxR+Hx)×100/(ATP+ADP+AMP+IMP+HxR+Hx)HxR+Hx是K值计算式的分子，而ATP+ADP+IMP、AMP、HxR+Hx计算式的分母，ATP+ADP+IMP、AMP、HxR+Hx在800V电压20min纸电泳成功分离后，在254nm紫外光视觉化处理后，通过分析软件处理，计算K值。
实施例4：
针对上述实施例，本发明还提出了一种基于鱼体自身荧光强度检测鱼体新鲜度检测装置。
如图1和图2所示，一种基于鱼体自身荧光强度检测鱼体新鲜度检测装置，包括箱体1和箱盖2，箱盖2套接在箱体1上，使检测装置处于密封状态，不产生漏光或缝隙，箱体1和箱盖2内壁均涂覆有碳化钨涂层3，涂覆碳化钨涂层3能够有效对外界光源进行阻隔，防止本检测装置出现漏光的情况，箱体1与箱盖2进行扣合连接以形成暗箱，暗箱内处于密闭状态，外界光源无法进行渗透，箱体1内底部通过弹簧连接有托盘4，环绕箱体1侧壁上阵列开设有四个螺纹孔，环绕托盘4边沿连接有四根与螺纹孔分别连接的螺杆10，可通过螺杆10向箱体1内转动进而带动托盘4进行一定角度的倾斜，方便调整检测样品的同时便于摄像机6能够快速从不同的角度进行拍摄对比，箱盖2内设置有与托盘4位置相对应的摄像机6，摄像机6通过蓝牙装置7与移动终端相连接，环绕摄像机6设置有六个紫外线LED灯珠，摄像机6采用普通可见光相机，对托盘4上的检测样品进行拍摄并通过蓝牙装置7传输至移动终端上进行解析建模，本装置使用方便简单。
实施例5：
在其中一个实施例中，如图1所示，所述箱盖2顶部设置有手把9，设置手把9方便使用人员进行箱体1内鱼体的放置。
实施例6：
在其中一个实施例中，如图1和图2所示，紫外线光源的波长采用375nm，采用一定波长的的紫外线光波能够更好的显示鱼体鱼肉的荧光亮度。
实施例7：
在其中一个实施例中，如图1和图2所示，所述箱体1和箱盖2由聚氯乙烯硬塑料板制成，其具有优良的化学稳定性、硬度大、耐腐蚀性强、强度高、防紫外线、耐火阻燃、绝缘性能可靠、表面光洁平整不吸水，能够保证实验环境的安全性，提高试验精度。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (6)

1.一种基于鱼体自身荧光强度检测鱼体新鲜度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、选取进行统一宰杀后的鱼体；；
S2、将步骤S1中宰杀后的鱼体进行室内湿度为70％的室温储存，冷藏储存时间为24h；
S3、将步骤S2中储存不同时间间隔的鱼体分别置入成像暗室内，利用375nm波长的紫外线LED灯对其进行照射，同时采用普通可见光相机对其进行拍摄，每1小时拍摄一次，总共拍24次得到鱼体不同时间对应的荧光图像，以时间为横坐标，以鱼体荧光图像提取的九种颜色通道值为纵坐标，即R、G、B颜色通道值、H、S、V颜色通道值、L、a和b颜色通道值，建立鱼体颜色值随时间变化的数据模型；
S4、对步骤S2中储存的鱼体进行采样，时间间隔为三小时，采样部位为鱼体背部鱼肉，鱼肉用于新鲜度指标K的值测定，得到不同时间段的鱼肉新鲜度K值，并以时间为横坐标，鱼肉新鲜度K值为纵坐标，建立鱼肉新鲜度K值随时间变化的数据模型；
S5、建立九组回归模型，以鱼肉新鲜度K值为横坐标，以R、G、B颜色通道值、H、S、V颜色通道值、L、a和b颜色通道值分别为九组回归模型的纵坐标，选取S4数据模型中一时间节点对应的鱼肉新鲜度K值代入九组回归模型中，将S3数据模型中对应同一时间节点的R、G、B颜色通道值、H、S、V颜色通道值、L、a、b颜色通道值分别代入九组回归模型中，根据各回归模型的R值预测精度最高的回归模型作为鱼体新鲜度快速检测的预测模型；
S6、取检测样品；
S7、将检测样品置入成像暗室内，利用375nm波长的紫外线光波对其进行照射，同时采用普通可见光相机对其进行拍摄，得到鱼体荧光图像；
S8、将步骤S7中得到的鱼体荧光图像的选取预测模型需要的特定通道颜色值代入步骤S5得到的优选的相应颜色通道预测模型中，进而得到相应的鱼肉新鲜度K值，以表证鱼体新鲜度。
2.根据权利要求1所述的基于鱼体自身荧光强度检测鱼体新鲜度检测方法，其特征在于：步骤S2中室温储存的温度为20℃-24℃。
3.一种基于鱼体自身荧光强度检测鱼体新鲜度检测装置，其特征在于：包括箱体和箱盖，所述箱盖套接在所述箱体上，所述箱体和箱盖内壁均涂覆有碳化钨涂层，能够有效阻隔外接光线，箱体与箱盖进行扣合连接以形成暗箱，所述箱体内底部通过弹簧连接有托盘，环绕所述箱体侧壁上阵列开设有多个螺纹孔，环绕所述托盘边沿连接有多根与所述螺纹孔分别连接的螺杆，所述箱盖内设置有与所述托盘位置相对应的摄像机，所述摄像机通过蓝牙装置与移动终端相连接，环绕所述摄像机设置有多个紫外线光源。
4.根据权利要求4所述的基于鱼体自身荧光强度检测鱼体新鲜度检测装置，其特征在于：所述箱盖顶部设置有手把。
5.根据权利要求4所述的基于鱼体自身荧光强度检测鱼体新鲜度检测装置，其特征在于：所述紫外线光源的波长采用375nm。
6.根据权利要求4所述的基于鱼体自身荧光强度检测鱼体新鲜度检测装置，其特征在于：所述箱体和箱盖由聚氯乙烯硬塑料板制成。
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