婴幼儿奶粉中多种掺假物近红外高光谱图像检测方法

奶粉市场是食品掺假行为频发领域,其中婴幼儿配方奶粉价格高,其质量是消费者、生产企业和执法部门关注的重点。近红外高光谱成像(Near infrared-hyperspectral imaging,NIR-HSI)技术结合化学计量学和机器学习算法可以检测奶粉中单一掺假物含量。基于NIR-HSI技术研究了不同品牌婴幼儿奶粉中多掺假物(三聚氰胺、香兰素和淀粉)的定量预测。对基于像素点预处理后的高光谱图像划分感兴趣区域(Region of interest,ROI),提取ROI平均光谱。基于经典的过滤式特征选择算法拉普拉斯分数(Laplacian score)(无监督)和ReliefF(有监督)挑选建模关键变量,建立偏最小二乘回归模型(Partial least squares,PLS)。开发包含自定义选择层的一维卷积神经网络模型(One-dimensional convolutional neural networks,1DCNN)。自定义层根据权重系数绝对值,可确定重要波长变量。Laplacian score-PLS模型对预测集中奶粉、三聚氰胺、香兰素和淀粉质量分数预测结果均方根误差分别为0.1110%、0.0570%、0.0349%和0.3481%。ReliefF-PLS模型对预测集中奶粉、三聚氰胺、香兰素和淀粉预测结果均方根误差分别为0.1998%、0.0540%、0.0455%和0.1823%。1DCNN模型对预测集中奶粉、三聚氰胺、香兰素和淀粉质量分数预测结果均方根误差分别为0.8561%、0.0911%、0.0644%和0.2942%。对Laplacian score、ReliefF和自定义选择层挑选出的前15个重要波长进行对比分析,不同特征选择方法挑选的特征波长子集有所区别,但都选择1210、1474、1524、1680 nm等附近波长。基于ReliefF-PLS模型的可视化结果表明了其良好的预测能力。

环保型水培种植载体性能的试验研究

为筛选出适合立体水培生产的可降解环保型种植载体,本研究对不同种植载体的原料特性、机械特性及栽培效果进行了分析。结果表明,与花泥型、淀粉型种植载体相比,生物质炭型种植载体的机械性能较好,其中生物质炭1的跌落损失率<3.5%、粘附性<0.2 N·mm、回弹率>75%、内聚性>0.5 N·mm、硬度>80 N。其水培特性符合种植标准,pH值为6.68,吸水率为330.52%,保水率为93.64%,经过6周降解后的降解率为9.23%。其在育苗过程中的发芽率为66.67%;植株的壮苗指数最高,为3.91,种植后的EC值为667.33 ppm。通过主成分分析可知,竹炭+竹纤维为原料的生物质炭型载体的综合性能最好,为环境友好型种植载体的研究和应用提供了科学依据和技术支持,具有重要的理论和实践价值。

近红外光谱和特征光谱的山茶油掺假鉴别方法研究

山茶油素有"东方橄榄油"美誉,实现掺假山茶油的鉴别具有重要实用价值,采用近红外光谱技术对掺有葵花油的山茶油进行检测。分别以1%,5%,10%为梯度制备掺假比例不同的山茶油样品,并根据掺假比例将其分为A组(0%~5%)和B组(6%~10%)共11个样品,C组(15%~40%)6个和D组(50%~100%)6个样品。将每个掺假样品充分混匀后再分为9份,依次采集其1 000~2 500nm范围的吸收光谱,共获得207条光谱曲线。每组样品的光谱数据按2∶1随机分为训练集与验证集。经去除首尾噪声后,通过主成分分析法(principal component analysis,PCA)降维,并利用前四个主成分建立了鉴别山茶油不同掺假等级的主成分-支持向量机判别模型,训练集与验证集的总体判别准确率分别达96.38%和94.20%;进一步,通过对前四个主成分的载荷系数的分析,并结合原始光谱,提取建模过程中权重较大的波长并解析其化学含义,最终确定出五个特征波长:1 212,1 705,1 826,1 905及2 148nm,以此波长重新建立近红外特征光谱山茶油掺假等级判别模型,对训练集与验证集的总体判别准确率也达到了94.20%和92.75%。研究结果表明,利用近红外光谱和特征光谱均能够较好实现山茶油掺假等级的鉴别,同时所建立的近红外特征光谱模型也为设计相应的掺假山茶油实用便携式检测仪器提供了理论基础。

高光谱最优波长选择及Fisher判别分析法判别玉米颗粒表面黄曲霉毒素

黄曲霉毒素是广泛存在于玉米中且具有剧毒的一种代谢产物，以美国农业部农业研究署（USDA-ARS） Toxicology and Mycotoxin Research Unit提供的2010年先锋玉米为研究对象，验证了高光谱成像技术对玉米中黄曲霉毒素检测的可行性。以甲醇为溶剂制备四种不同浓度的黄曲霉毒素溶液，并将其逐一滴在等量的4组共120粒玉米颗粒表面，以未处理的30粒洁净玉米作为一组对照样本，将大小、形状相似的150个样品随机分为训练集103个，验证集47个；对获取的400～1000 nm波段范围内的高光谱图像，先进行标准正态变量变换（standard normal variate transformation ，SNV）预处理，然后引入基于 Fisher判别最小误判率的方法选择最优波长，并以所选波长作为Fisher判别分析法的输入建立判别模型，对玉米颗粒表面不同浓度的黄曲霉毒素进行识别，最后对模型判别正确率进行了验证。结果表明，选取四个最优波长（812.42，873.00，900.36和965.00 nm ）时Fisher判别分析模型对训练集与验证集的准确率分别为87.4％和80.9％。该方法为含黄曲霉毒素玉米颗粒便携式检测仪器的开发，以及对田间霉变玉米自然代谢产生毒素的检测奠定了技术基础。

基于颜色特征的含黄曲霉毒素玉米颗粒的检出方法

为快速准确识别出感染黄曲霉毒素的玉米颗粒,基于黄曲霉毒素在365 nm紫外光照射下可发出黄绿色荧光(bright greenish-yellow fluorescence,BGYF)的特性,提出了一种以颜色为特征量的感染毒素颗粒的检出方法。首先针对同一组玉米颗粒样本分别获取其在紫外光和可见光下的2幅图像,对可见光图像进行二值化、颗粒区域填充等预处理操作,得到玉米颗粒的轮廓与位置信息;然后将进行彩色增强后的紫外光图像与预处理后的可见光图像掩膜;最后在掩膜图像中通过RGB模型中G通道下的阈值作为分割参数识别玉米颗粒上的感染区域。结果表明,所提出的识别方法对能够发出荧光的含黄曲霉菌玉米颗粒识别准确率达到84%以上,对含有黄曲霉毒素的正确检出率可达77.8%以上,能够达到区分检测的要求。

亚临床甲状腺功能减退与2型糖尿病血管并发症关系的研究

目的探讨2型糖尿病合并亚临床甲状腺功能减退与糖尿病血管并发症的关系。方法选择徐州医学院附属医院内分泌科住院的2型糖尿病患者130例,分为单纯糖尿病组(DM组)81例和亚临床甲状腺功能减退组(SCH组)49例。SCH组内分为SCH1组(4.2 m IU/L≤TSH<10 m IU/L)38例和SCH2组(TSH≥10 m IU/L)11例。记录各组患者的临床资料,检测生化指标,进行血管并发症的筛查,比较各组之间的差异。结果 SCH组TC、LDL-C高于DM组,冠心病、颈动脉硬化和糖尿病肾病的发生率高于DM组,差异有统计学意义(P<0.05)。SCH2组LDL-C高于SCH1组,糖尿病视网膜病变发生率高于SCH1组和DM组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论 2型糖尿病合并亚临床甲状腺功能减退易发生脂代谢紊;发生冠心病、颈动脉硬化和糖尿病肾病的风险性增高;高水平TSH的糖尿病患者发生视网膜病变的风险增高。

莺尾素在初诊2型糖尿病患者血清中的水平及其与胰岛素抵抗相关性研究

目的探讨初诊2型糖尿病患者血清中莺尾素(Irisin)水平及其与胰岛素抵抗的相关性。方法选取初诊2型糖尿病患者63例(DM组)和健康体检者40例(NC组),以体重指数(BMI)=25 kg/m2为分割点,分别将2组分为正常体质量(NW)亚组和肥胖(OB)亚组。ELASA法检测受检者空腹血清Irisin水平及其他代谢指标,比较各组之间的差异及相关性。结果DM组血清Irisin水平显著低于NC组,OB亚组Irisin水平显著低于NW亚组,差异有统计学意义(P<0.05)。血清Irisin水平与BMI、收缩压、FPG、Hb A1c、TG、HOMA-IR相关(P<0.05);且与收缩压、Hb A1c、HOMA-IR独立相关(P<0.05)。结论初诊2型糖尿病患者血清Irisin水平明显降低;Irisin与肥胖、糖脂代谢紊乱及胰岛素抵抗密切相关,推测Irisin可能参与了肥胖及2型糖尿病的病理生理过程。

玉米霉变及黄曲霉毒素的图像处理检测方法

为准确快速识别出仓储玉米是否包含霉变以及感染黄曲霉毒素的玉米颗粒,提出基于图像处理技术的定性、定量检测方法。基于感染霉菌的玉米颗粒表层会发生颜色褐变、发黑等特点,通过MATLAB对灰度图像二值化、区域填充、去干扰、连续膨胀等操作,统计出霉变颗粒数目;同时,基于感染黄曲霉毒素的玉米颗粒在365 nm紫外光照射下会发出独特的黄绿色荧光(bright greenish-yellow fluorescence,BGYF)特性,通过对彩色图像进行增强、形态滤波、彩图二值化、去除干扰、图像连续膨胀等,统计出感染黄曲霉毒素玉米颗粒的数量。用4组共112粒玉米对所提方法进行检测验证的结果表明,霉变玉米颗粒的正确检出率达93.75%以上,感染黄曲霉毒素玉米颗粒的正确检出率亦可达87.5%以上,能够达到区分检测的要求。

近红外光谱分析技术在鸡肉品质检测中的应用研究进展

全球的鸡肉产量和消费量逐年上升,鸡肉品质已成了消费者的重点关注对象。近红外光谱分析技术是一种无损、快速、环保以及实时的检测技术,目前已快速发展成为一种应用于食品分析领域的新方法,在肉品检测方面也展现出极大的分析和应用潜力,近年来,已有较多国内外研究探讨了其在鸡肉品质检测方面的可行性。本文通过对近红外检测技术在鸡肉颜色、p H值、持水力、剪切力及化学成分预测方面的定量分析,肉品动物来源、鸡肉产地溯源及品质等级划分的定性分析以及其他相关方面检测的研究进行了综述,总结了应用近红外检测各品质指标的研究现状,可为相关研究者提供参考和借鉴,并基于分析总结对今后近红外光谱分析在鸡肉品质检测应用的发展前景及发展方向做了展望。

基于高光谱成像技术和因子判别分析的玉米黄曲霉毒素检测研究

利用高光谱成像技术进行玉米籽粒表面黄曲霉毒素的检测.将黄曲霉毒素原液用甲醇分别稀释成浓度为10、20、100、500 μg/L的溶液,然后逐一滴在等量4组共120粒玉米籽粒的表面,取同品种30粒洁净玉米籽粒作为对照组.利用400～1 000 nm可见/近红外高光谱成像系统进行样品图像光谱信息获取,采用标准正态变量校正进行数据预处理.首先经主成分分析（Principal Component Analysis,PCA）进行高光谱数据降维,然后利用PCA从835个波长中提取的前14个主成分为输入,采用因子判别分析（Factorial DiscriminantAnalysis,FDA）对5类样品进行分类.FDA构建的模型对训练集和验证集的判别准确率分别达95％和86％.结果表明利用高光谱成像技术并结合PCA-FDA方法进行玉米籽粒表面黄曲霉毒素的检测是可行的.

光谱特征波长的SPA选取和基于SVM的玉米颗粒霉变程度定性判别

利用波长范围在833~2 500nm的傅里叶变换近红外光谱（Fourier transform near infrared spectroscopy,FT-NIR）对不同霉变程度的玉米颗粒进行检测区分。首先,为避免光谱数据首尾噪声影响,对比四种常见的预处理方法,最终选择移动平均平滑法对原始光谱数据进行预处理;然后为选出合适的样本集划分方法以提高模型预测性能,对常见的四种方法进行对比,最终利用SPXY（sample set partitioning based on joint x-y distance）法进行样本集划分;进一步为减少数据量,降低维度,使用连续投影算法（successive projections algorithm,SPA）提取出7个特征波长,分别为833,927,1 208,1 337,1 454,1 861和2 280nm;最后,将七个特征波长数据作为输入,选取径向基函数（radial basis function,RBF）作为支持向量机（support vector machine,SVM）核函数,取参数C=7 760 469,γ=0.017 003建立判别模型。SVM模型对训练集和测试集的预测准确率分别达到97.78%和93.33%。另取不同品种的玉米颗粒,以同样的标准挑选样品组成独立验证集,所建立的判别模型对独立验证集的预测准确率达到91.11%。结果表明基于SPA和SVM能有效地对玉米颗粒霉变程度进行判别,所选取的7个特征波长为实现在线霉变玉米颗粒近红外检测提供了理论依据。

基于傅里叶变换近红外和支持向量机的霉变玉米检测

利用傅里叶变换近红外光谱对霉变玉米进行检测。运用波数范围在12 000～4 000 cm^-1的FTNIR系统进行不同霉变程度样品光谱信息的采集,并利用支持向量机（Support Vector Machine,SVM）进行数据分析。结果显示,利用原光谱数据,以主成分分析（PCA）提取的前5个主成分作为输入,选用径向基函数（RBF）作为SVM核函数,并运用网格划分寻优法寻得的最优参数C、γ,所建立的分类模型最佳。SVM分类模型对训练集和测试集的预测准确率分别达到93.3%和91.7%,对独立样品集的预测准确率达到87.8%,表明基于FT-NIR和SVM进行霉变玉米的检测是可行的。

不同剂量链脲佐菌素诱导SD大鼠糖尿病肾病模型的研究

目的探讨不同剂量链脲佐菌素(STZ)致SD大鼠糖尿病肾病模型状况的差异。方法58只雄性SD大鼠随机分为5组,模型组大鼠(4组,每组12只)腹腔一次性注射40、50、60、70 mg/kg的STZ以建立糖尿病模型;非糖尿病对照组10只,仅予注射缓冲液。注射后24、72 h检测血糖,8周观察糖尿病大鼠尿微量白蛋白、血尿素氮、肾脏指数及肾组织光镜和超微结构等变化。结果腹腔注射STZ 60 mg/kg成模率高,模型死亡率较低。8周后大鼠尿微量白蛋白水平即升高,肾脏超微结构检查系膜细胞增生、基质增多、肾小球基底膜增厚。结论腹腔注射STZ 60 mg/kg是致糖尿病SD大鼠发生肾病的最佳剂量。

罗格列酮对糖尿病大鼠肾组织TGF-β1、MMP-2及Col-Ⅳ的影响

目的研究罗格列酮早期干预对STZ诱导的糖尿病大鼠肾皮质TGF-β1、MMP-2及Col-Ⅳ表达影响。方法40只雄性SD大鼠随机分为正常对照组(C组)、糖尿病组(DM组,链脲佐菌素60mg/kg腹腔注射)、糖尿病罗格列酮治疗组(DR组,4mg·kg-1·d-1罗格列酮无菌水混悬液灌胃),10w后观察大鼠HbA1c,肾功能、肾指数、尿微量白蛋白及肾病理学变化,透射电镜观察肾超微结构改变,免疫组化法观察肾皮质TGF-β1、MMP-2及Col-Ⅳ表达变化。结果DM组尿素氮、肾指数、尿微量白蛋白及肾皮质TGF-β1、Col-Ⅳ表达显著高于C组(P<0·01),DR组较DM组明显减低(P<0·01);同时观察到DM组、DR组MMP-2较C组减低(P<0·01),而DR组较DM组显著升高(P<0·01);透射电镜观察DM组肾小球基底膜增厚、肾小球系膜细胞增生,经罗格列酮治疗后的DR组上述改变明显减轻。结论罗格列酮对糖尿病大鼠具有肾脏保护作用,其部分机制是通过下调肾皮质中TGF-β1、Col-Ⅳ蛋白表达,上调MMP-2表达。

罗格列酮对糖尿病大鼠肾皮质中基质金属蛋白酶-2、9和Ⅳ型胶原表达的影响

目的:探讨基质金属蛋白酶-2(MMP-2)、基质金属蛋白酶-9(MMP-9)和Ⅳ型胶原在糖尿病大鼠肾皮质中的表达及罗格列酮干预后的影响。方法:将40只SD大鼠随机分为3组:正常对照组(C组),糖尿病组(DM组),糖尿病罗格列酮干预组(DR组)。腹腔注射链脲佐菌素(STZ)诱导糖尿病模型,罗格列酮对DR组进行治疗性灌胃。应用免疫组化法检测各组大鼠肾皮质MMP-2、MMP-9和Ⅳ型胶原的蛋白表达。分别在光镜、透射电镜下观察各组大鼠肾小球病理改变。结果:DM组MMP-2、MMP-9的表达较C组显著下降,Ⅳ型胶原显著升高(P<0.01),出现糖尿病肾病(DN)典型的病理改变。DR组MMP-2、MMP-9的表达较DM组增高,Ⅳ型胶原表达下降,有显著统计学差异(P<0.01)病理改变较DM组明显改善。结论:罗格列酮可通过逆转糖尿病大鼠肾皮质MMP-2、MMP-9的表达,降低Ⅳ型胶原的堆积,对DN起保护作用。

挤奶机器人及应用效果分析

挤奶机器人是新兴的高端奶业机械设备,近20年来国外挤奶机器人发展迅猛,已具有很高的自动化、智能化水平。我国正在积极推进奶牛养殖的规模化、集约化、标准化进程,挤奶机器人将在中国拥有广阔的发展前景。但目前国内挤奶机器人的研发还处于起步阶段,对国外现有挤奶机器人的技术进行消化、吸收和创新并形成能够促进我国奶牛养殖业发展的成果具有重要的意义。本文对挤奶机器人的分类、结构、功能、工作流程及应用效果进行了综述,以期为我国相关工作者提供参考。

罗格列酮对糖尿病大鼠血清高敏C反应蛋白和肾小球病理改变的影响

目的探讨糖尿病肾病大鼠肾小球病理改变和血清中高敏C反应蛋白(hs-CRP)的变化及罗格列酮干预后的影响。方法将40只SD大鼠随机分为正常对照组(C组)、糖尿病组(DM组)和罗格列酮干预组(DR组)。STZ诱导糖尿病大鼠模型,罗格列酮对DR组进行治疗性灌胃。10周后留取尿液测量尿微量白蛋白(MAU)、Glu、HbAlc、血脂采用ELISA法检测hs-CRP。在光镜、透射电镜下观察肾小球组织形态和超微结构的改变。结果DM组和DR组Glu、HbAlc、血脂差别无统计学意义(P>0.05)。DM组和DR组血清hs-CRP、MAU较C组明显增高,DR组低于DM组,差别有统计学意义(P<0.01)。血清hs-CRP与MAU呈显著正相关(r=0.725,P<0.01)。DR组肾小球病理改变较DM组明显改善。结论hs-CRP的水平与糖尿病肾病的严重程度一致,罗格列酮可以通过减低血清hs-CRP的水平,减轻炎症反应,起到保护肾脏的作用。

交流阻抗技术在牛奶质量安全检测中的应用

牛奶的质量和安全是食品安全的重要组成部分,关系到老百姓的身体健康和生命安全。保障牛奶质量能确保消费者从牛奶中获得足够的期望营养物质,而保障牛奶安全能避免对消费者造成危害。交流阻抗技术是一种具有潜力的检测方法,最早应用在电化学检测,在食品检测方面应用时间较短。国内外学者针对交流阻抗技术在牛奶质量安全方面的检测做了一些研究,发现其是一种快速、有效的检测方法。本文对交流阻抗技术应用在牛奶乳脂含量、含水量、酸败和货架期等质量方面的检测以及体细胞数、抗生素残留、细菌总数和掺假等安全方面的检测进行了综述,以供我国相关方面的研究学者、产品开发者和奶牛养殖者借鉴和参考。