تطبيق تكنولوجيا التصوير عبر الطيف للكشف عن محتوى البروتين في الحليب

في تقييم تغذية الألبان، فإن محتوى البروتين هو أهم مؤشر على أن الحليب هو مصدر أساسي لاستيعاب البروتين في الحياة اليومية للناس.صحة المستهلكين وتطوير صناعة الألبان مرتبطة ارتباطا وثيقا بجودة الحليبولذلك فإن الكشف عن محتوى بروتين الحليب هو رابط مهم جداً. تستغرق طرق الكشف التقليدية وقتاً طويلاً، وتضيع الكثير من الموارد البشرية، وتؤدي إلى تدهور البيئة..ولذلك فمن الأهمية بمكان إيجاد طريقة أسرع وأكثر دقة للكشف عن محتوى بروتين الحليب.هذه الورقة تستخدم التعلم الآلي جنبا إلى جنب مع تكنولوجيا التصوير الفائق الطيف لتقييم كمية محتوى بروتين الحليبيقدم نظامًا ممكنًا للكشف عن محتوى بروتين الحليب في السوق.

一المواد التجريبية

لقد اشترينا سبع علامات تجارية مختلفة من الحليب النقي، بما في ذلك منغنيو، نيو هوب، يلي، وغوانغمينغ، وحفظناهم في الثلاجة.

二معدات التجربة

في هذه الورقة ، يتم استخدام كاميرا فائقة الطيفية 400-1000nm. يمكن استخدام FS13 ، وهو منتج من شركة Hangzhou Color Spectrum Technology Co. ، LTD. للبحوث ذات الصلة. النطاق الطيفي هو 400-1000nm ،دقة طول الموجة أفضل من 2.5nm، ويمكن الوصول إلى 1200 قناة طيفية. سرعة الاستحواذ يمكن أن تصل إلى 128FPS في الطيف الكامل،والحد الأقصى بعد اختيار النطاق هو 3300 هرتز (دعم اختيار النطاق متعدد المناطق).

三、طريقة ضبط التجريبية

تم جمع الصور الفائقة الطيفية لعينات الحليب باستخدام مقياس الطيف الفائقة الطيفية تم جمع العينات ثلاث مرات لكل نوع من أنواع الحليبومن ثم تم اختيار صورة واضحة من ENVI5.3كانت الصورة الطيفية التي تم جمعها بقرار 777 × 1004 بكسل. كان وقت التعرض لجهاز التصوير الفائق الطيف 10 ميس، وكانت أوقات خلط البكسلات 6، وكانت دقة 4.8 نانومتر،متوسط الفترة كان 0.8nm ، كانت المسافة العمودية 30 سم ، وكانت حالة الاستحواذ درجة حرارة الغرفة (23 ~ 25 درجة مئوية). يتم تثبيت طيف التصوير ورأس المسح معًا أثناء التصوير ،ويتم استنتاج متوسط البيانات الطيفية للحليب من الصورة الفائقة الطيفية باستخدام برنامج ENVI. "

四、استخراج ومعالجة البيانات الفائقة الطيفية

استخراج بيانات انعكاسية فائقة الطيف من الصور الفائقة الطيف هي أساس نمذجة التعلم الآلي التقليدية.يتم الحصول على بيانات الانعكاس الطيفي للعينات عن طريق استخراج متوسط الانعكاس الطيفي لجميع البكسلات في المنطقة ذات الاهتمام (ROD)في هذه الورقة، تم استخدام برنامج ENVI لفتح الصورة الفائقة من عينة الحليب،والبيكسل بالقرب من مركز كل صورة فرط الطيف تم تحديدها ك ROI مع أداة المستطيلتم اختيار ما مجموعه 30 ROI و 7 صور هيبرسكترالية ، وتم اختيار 210 ROI. تم حساب متوسط انعكاس الطيفي لجميع البكسلات في ROI على أنها البيانات الطيفية للعينة ،ما مجموعه 210 بيانات طيفيةيتم حفظ البيانات الطيفية بتنسيق ASCI. يظهر الشكل التالي عملية استخراج ROI.

في هذه الورقة، تم استخدام تكنولوجيا التصوير الفائقة الطيفية جنبا إلى جنب مع التعلم الآلي للتنبؤ بمحتوى بروتين الحليب من أجل تحسين دقة التنبؤ بمحتوى بروتين الحليب.تم بناء نظام التصوير الفائق الطيف، تم جمع الصور الفائقة الطيفية لسبعة أنواع من ماركات الحليب الموجودة في السوق ، تم استخراج البيانات الطيفية بواسطة برنامج ENVI ، تم إنشاء مجموعة بيانات الفائقة الطيفية للحليب ،وأخيراً تم استخراج 210 بيانات.

أظهرت تكنولوجيا التصوير عبر الطيف إمكانات كبيرة في مجال الكشف عن محتوى بروتين الحليب، على الرغم من وجود بعض التحديات في هذه المرحلة،ولكن مع دمج الابتكار التكنولوجي متعدد التخصصاتمن خلال التحسين المستمر للنظام التقني وحل مشاكل التطبيق العمليالتصوير الفائق الطيف سيكون أداة لا غنى عنها وقوية لمراقبة جودة الألبان، تساعد على تحسين الفوائد الاقتصادية والاجتماعية لصناعة الألبان، وتلبية الطلب المتزايد من المستهلكين على منتجات الألبان عالية الجودة.