[发明专利]一种水果可溶性固形物间接无损检测方法及系统

说明书

本发明公开了一种水果可溶性固形物间接无损检测方法及系统，属于食品成分分析领域，包括以下步骤：S1、对待检测的水果上的叶片进行恒温加热，直至叶片质量不发生变化，并基于激光诱导击穿光谱技术对叶片进行光谱采集，得到叶片光谱特征；S2、将所得叶片光谱特征输入到预训练好的可溶性固形物检测模型中，得到可溶性固形物含量的分类等级；通过叶片光谱间接分析水果中的可溶性固形物含量，并不会对待检测的水果本身造成损伤，在无损条件下即可实现对新鲜水果可溶性固形物含量进行检测，在鲜果检测领域中的实用性强。另外，本发明将激光诱导击穿光谱技术与化学计量学结合对水果的可溶性固形物进行检测，简单、方便快捷。

技术领域

本发明属于食品成分分析领域，更具体地，涉及一种水果可溶性固形物间接无损检测方法及系统。

背景技术

水果内富含维生素、矿物质和膳食纤维等营养物质，深受广大消费者的青睐。随着人们生活水平的提高，水果的风味品质与营养含量等指标逐渐被人们重视。其中，可溶性固形物含量很大程度上决定了水果的糖度和营养成分，是决定水果品质和价格的重要指标之一。对水果可溶性固形物含量的测定，可以指导其采摘、贮藏与加工，减少过程中的损失，提高其经济效益。因此急需一种快速、无损的水果可溶性固形物含量测定方法。

激光诱导击穿光谱技术(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy，LIBS)是一种新型的元素分析技术，通过聚焦镜将超短脉冲激光聚焦于样品表面，聚焦后的激光烧蚀表面材料瞬间形成激光等离子体，等离子体向外辐射特定频率的光子，由于不同元素和浓度的粒子的发射谱线的波长和强度不同，因此通过光谱仪分析等离子体光谱中的原子、离子谱线，就能获得待检测样品中元素的种类及其含量。LIBS凭借制样简单、快速便捷、原位在线等技术优势，在冶金、能源、化工、地质、环境等领域被广泛应用。近几年，LIBS技术在食品检测领域逐渐兴起，相关研究也丰富起来。但是由于LIBS技术对样品存在损伤，无法在无损条件下对新鲜水果可溶性固形物含量进行检测，限制了在鲜果检测领域的应用。现有的LIBS检测水果品质的方法，大部分是直接使用激光激发水果，对样品存在损伤，因此如何在无损条件下对水果品质进行快速分类是目前LIBS技术的难点。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种水果可溶性固形物间接无损检测方法及系统，其目的在于解决现有技术无法在无损条件下对新鲜水果可溶性固形物含量进行检测的技术问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种水果可溶性固形物间接无损检测方法，包括以下步骤：

S1、对待检测的水果上的叶片进行恒温加热，直至叶片质量不发生变化，并基于激光诱导击穿光谱技术对叶片进行光谱采集，得到叶片光谱特征；

S2、将所得叶片光谱特征输入到预训练好的可溶性固形物检测模型中，得到可溶性固形物含量的分类等级；

其中，可溶性固形物检测模型为机器学习模型。

进一步优选地，上述可溶性固形物检测模型的训练方法包括以下步骤：

S01、采集不同成熟度的带有叶片的新鲜水果，分别对各水果上的叶片进行恒温加热，直至叶片质量不发生变化，并基于激光诱导击穿光谱技术对叶片进行光谱采集，得到各水果所对应的叶片光谱特征；

S02、对每一个水果，分别采用折光仪测量其可溶性固形物的含量，重复测量多次后取平均值，并根据行业标准进行分类，得到各水果的可溶性固形物含量分类等级；

S03、将各水果所对应的叶片光谱特征和对应的可溶性固形物含量分类等级输入到机器学习模型中进行训练，得到预训练好的可溶性固形物检测模型。

进一步优选地，可溶性固形物检测模型为支持向量机模型。

进一步优选地，获取上述叶片光谱特征的方法，包括：基于激光诱导击穿光谱技术对叶片进行光谱采集后，对采集到的光谱进行寻峰并去冗余，得到叶片光谱特征。