鸡蛋新鲜度与微生物腐败的关联机制及其高光谱图像检测机理研究

Egg is an important food, and the internal quality will directly affect its value. It is thus important and necessary to develop rapid and non-destructive technology for detecting the eggs internal quality characteristics. In the research, chicken eggs will be used as the main research subjects, and this project focuses on the correlation mechanism between egg freshness and spoilage bacteria and freshness detection by hyperspectral imaging Therefor, the mechanism is explicated by the analysis of the growth characteristic of Pseudomonas aeruginosa, and the change of chemical composition in chicken eggs during bacterial spoilage; The difference and change of the physiological and biochemical indicators for eggs will be analyzed to determine their relationship with egg freshness. The relationship between the indicators of the internal quality characteristics and the hyperspectral image signals will be established using characteristic parameters extracted from the hyperspectral images. Discriminant models will be built for detecting egg freshness. Finally, effort will be made to understand the mechanism of detecting eggs internal quality characteristics. The findings in this research will provide the important data and basic understanding for developing a rapid, automatic technology for detecting eggs internal quality characteristics. The research achievement will provide a theoretical basis for the real-time control in egg products storage and processing.

鸡蛋内部的品质直接影响到其食用价值。因此，如何快速无损对鸡蛋内部品质进行检测显得十分重要。本项目以鸡蛋为主要研究对象，侧重于鸡蛋腐败过程以及高光谱图像技术对鸡蛋新鲜度检测机理的研究。为此，以特定致腐菌绿脓假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)对鸡蛋的致腐过程为出发点，通过分析菌体的生长特性以及鸡蛋腐败过程中理化指标的变化规律，揭示鸡蛋腐败导致新鲜度变化的作用机制；探讨分析鸡蛋新鲜度变化过程与高光谱图像响应特征的相关性，揭示新鲜度变化过程中的光谱和图像特征信息变化规律，明确高光谱图像检测鸡蛋新鲜度的机理；在此基础之上，融合多种鸡蛋新鲜度理化指标，建立基于光谱和图像特征的鸡蛋新鲜度综合评价模型。研究成果可为鸡蛋贮藏、加工等过程的质量与安全实时控制提供理论依据。

鸡蛋内部的品质直接影响到其食用价值。因此，如何快速无损对鸡蛋内部品质进行检测显得十分重要。本项目以特定致腐菌大肠杆菌、铜绿假单胞菌对鸡蛋的致腐过程为出发点，重点探讨了鸡蛋腐败的过程，以及高光谱图像检测禽蛋新鲜度的机理。主要研究结果如下：1）鸡蛋、蛋液接入菌之后，微生物浸染过程中，微生物在经历短暂适应期后快速繁殖扩增，并逐渐由蛋清迁移至蛋黄中，对蛋黄膜造成破坏致使样本出现散黄腐败现象。通过检测污染样品的理化指标，研究发现，对于污染鸡蛋样本，气室直径及高度、TVB-N含量和菌落总数均随着时间的延长呈上升趋势，哈夫单位、蛋清粘度、蛋黄指数和蛋白质含量均随着时间的延长呈下降趋势。污染蛋液样本同样呈现出类似的变化趋势。由于微生物的污染作用，污染样品与正常的样品的在哈夫单位、蛋白质含量、菌落总数、TVB-N等理化指标之间存在差异性（P＜0.01）。以上结论，为确定特征理化指标数据库提供了基础，为后期模型建立提供依据。2）构建了采集蛋液、鸡蛋的可见、近红外高光谱成像系统。随着微生物数量的增多，样本对光的吸收能力变强，反射率变小。系统分析了高光谱图像响应特征与鸡蛋腐败变质的理化指标之间的相关性，确定了高光谱检测鸡蛋腐败的特征理化指标即哈夫单位、蛋白质含量、TVB-N等，分析发现，这些指标都与微生物的生长呈极显著相关（P＜0.01），明确高光谱检测鸡蛋腐败的机理。通过收集不同程度腐败样品的光谱特性和品质信息，结合多元统计分析方法，分别建立了基于全波段和特征波段下微生物浸染鸡蛋的生长预测模型。同时构建了对蛋液、鸡蛋新鲜度品质指标预测模型，优选出特征波长可以开发出相应的快速检测设备。3）结合品质指标预测模型和图像处理技术，以不同的颜色表示不同品质指标的含量，通过对鸡蛋图像进行伪彩色处理后，实现了鸡蛋污染过程中新鲜度和污染程度的可视化，为后期鸡蛋安全性检测的发展提供了依据。